Consideracions pràctiques de la calor i del soroll d'un transformador

Efectes elèctrics
A més dels efectes elèctrics no desitjats, els transformadors també poden provocar efectes físics indesitjables. Els més notables son la producció de calor i el soroll.
El soroll d'un transformador, principalment, provoca molèsties, però la calor és un problema potencialment greu perquè pot degradar l'aïllament del debanat. L'escalfament es pot minimitzar amb bon disseny, que garanteix que el nucli no s'aproximi als nivells de saturació, que els corrents paràsits es redueixin al mínim, i que els debanats no estiguin sobrecarregats o operant massa a prop del corrent màxim admissible.

Els grans transformadors de potència tenen el seu nucli i debanats submergits en un bany d'oli per transferir calor i esmorteir el soroll, i també per desplaçar la humitat que, d'una altra manera, pot posar en perill la integritat de l'aïllament del debanat.
Els tubs de dissipació de calor radiador a l'exterior de la caixa del transformador proporcionen una trajectòria de flux d'oli de convecció per transferir calor des del nucli del transformador a l'aire ambient (Figura de dalt).

Màxima temperatura de funcionament
Els transformadors (d'oli o secs) sovint es classifiquen en funció de la temperatura màxima de funcionament (augment de la temperatura més enllà d'ambient) d'acord amb un sistema de classe lletra: A, B, F o H. Aquests codis de lletres classifiquen la tolerància a la calor de menys a més:

Classe A
No més de 55º C d'augment de la temperatura, amb una temperatura màxima d'ambient de 40º C.

Classe B
No més de 80º C d'augment de la temperatura, amb una temperatura màxima d'ambient de 40º C.

Classe F
No més de 115º C d'augment de la temperatura, amb una temperatura màxima d'ambient de 40º C.

Classe H
No més de 150° C d'augment de la temperatura, amb una temperatura màxima d'ambient de 40º C.

Fenomen de magnetostricció
El soroll audible és un efecte que s'origina principalment pel fenomen de magnetostricció: El lleuger canvi de longitud que pateix un objecte ferromagnètic quan és magnetitzat.
El brunzit familiar dels transformadors de potència, és el so del nucli de ferro en expansió i contracció a 120 Hz (el doble de la freqüència del sistema, que és de 60 Hz als Estats Units) -un cicle de contracció i expansió del nucli per a cada pic de la forma d'ona de flux magnètic- més el soroll creat per forces mecàniques entre els debanats primari i secundari.

Un cop més, el manteniment dels nivells de flux magnètic en el nucli és la clau per minimitzar aquest efecte, la qual cosa explica per què els transformadors ferroressonants -que han de funcionar en saturació per una gran part de la forma d'ona- són més calents i sorollosos.

Saturació de la càrrega
Un altre fenomen de soroll que produeixen en els transformadors de potència és la força de reacció física entre enrotllaments primari i secundari quan es carrega en excés.

Si el debanat secundari és en circuit obert, no hi haurà corrent a través d'ell i, en conseqüència, no es produeix cap força magneto-motriu (MMF). No obstant això, quan el secundari és carregat (corrent subministrada a una càrrega), el bobinatge genera una MMF, que es converteix en el debanament primari per evitar que els nivells de flux essencials canviïn.





Font: Electrical Engineering