Perda, elevação de temperatura e fluxo no núcleo — referência de engenharia
Introduza os dados de placa de um transformador e os dados de defeito de um reator em série. O motor devolve a elevação de temperatura do enrolamento e a temperatura do ponto quente com o envelhecimento diário, a repartição das perdas entre ferro e cobre, e a forma de onda da corrente de defeito do reator com a característica de saturação do núcleo. Cada valor traz a sua base e a sua norma, e tudo o que o motor não devolve aparece como «—», nunca como zero.
Estes dados formam um caso de referência apenas em memória, só para esta página. Nada é escrito nos seus esquemas guardados nem lido deles. A posição do comutador vem predefinida como 0 % (o comutador nominal, a posição de trabalho habitual) e pode ser alterada.
ObrigatórioRecomendadoBarra à esquerda: azul = obrigatório, dourado = recomendado. Os campos opcionais e avançados ficam recolhidos.
Um ponto por linha no formato «corrente A, indutância mH». Deixe vazio para obter apenas o trecho linear: o motor informa então que não há ponto de saturação nem pico de fluxo, em vez de os inventar.
Ainda não calculado. Prima Calcular o caso de referência para obter os valores do motor.
Pico de fluxo no núcleo λmax: — V·s— sem curva L–I do fabricante
Perda: P_loss = P0 + Pk·(S/Sn)² com S = P / cos φ; Q_loss = i0 %·Sn/100 + uk %·Sn/100·(S/Sn)². P0 e Pk são os valores introduzidos; caso contrário, os típicos da classe 1 da GB 20052-2020 para essa potência. É produzido pelo relatório de perdas do motor existente — esta página não calcula nada por si.
Elevação de temperatura: Δθ_oil = 55·((1 + R·K²)/(1 + R))^0.8, Δθ_hs = Δθ_oil + 25·K^1.6, θh = θa + Δθ_hs com R = Pk/P0 e K = S/Sn — simplificação exponencial ONAN em óleo da IEC 60076-7. Taxa de envelhecimento relativa segundo o fator de envelhecimento equivalente F_AA = exp(15000/383 − 15000/(θh + 273)) da IEC 60076-7:2018 §7.3; perda de vida diária = Σ(V_i·Δt_i) / 24 h × 100 %.
Fluxo no núcleo: a equação do circuito L·di/dt = Um·sin(ωt + θ) − R·i é integrada por RK4 de passo fixo, com o fluxo enlaçado λ sobre a característica λ–i do fabricante como variável de estado (interpolação linear por troços; sem histerese, correntes de Foucault ou magnetismo remanente). Base de curto-circuito IEC 60909-0:2016 (c = 1,1, Z_Q = Un²/Ssc, κ = 1,02 + 0,98·e^(−3R/X)); a curva de saturação só pode vir do fabricante — a IEC 60076-6 / GB/T 1094.6 não fornecem nenhuma por omissão.
Topologia do caso de referência: uma fonte de rede, um transformador de dois enrolamentos, um barramento de baixa tensão e uma carga estática, ligados por três troços curtos de cabo de 10 m cada (cobre). Os dados de cabo não determinam as perdas nem as temperaturas (essas dependem apenas de P0/Pk e da carga), mas os troços têm de existir para o fluxo de carga do motor correr.
Módulos reutilizados sem alterações: engines/reactor-transient.js · engines/trafo-ageing.js · engines/loss-allocation.js · engines/time-series.js · engines/params.js (tempRiseAt, resolveXfLoss). Esta página não calcula nenhuma grandeza de engenharia própria — apenas converte os seus dados no pedido e apresenta o que o motor devolve.
Definições, unidades e porque o número é importante para a seleção e o orçamento. Pesquisável, agrupado por tópico, recolhido por predefinição.
Cada marca ? nesta página abre a mesma explicação no local — sem mudar de página.
11 termo(s) apresentado(s) de 11
Potência aparente de curto-circuito da rede a montante no ponto de ligação, Ssc = √3·Un·I″k, ou a impedância equivalente da fonte a montante.
Porque é importante: É o único dado de entrada que indica quão "rígida" é a rede. Sem ele, nenhum valor de corrente de curto-circuito pode ser calculado, pelo que tem de ser solicitado à concessionária (ou retirado de uma premissa declarada) antes de qualquer quadro de manobra poder ser orçamentado.
Rácio entre a reatância equivalente e a resistência equivalente vistas do ponto de defeito (IEC 60909-0).
Porque é importante: Fixa duas coisas ao mesmo tempo: o fator de pico κ (logo ip) e a taxa de decaimento da componente DC. Um X/R elevado (alimentadores BT indutivos, fontes geradoras) origina simultaneamente um pico mais elevado e um transitório DC mais longo, que o disjuntor tem de interromper.
Fator de pico κ = ip / (√2·I″k): o rácio entre o primeiro pico e o valor eficaz, calculado na IEC 60909-0 a partir do rácio R/X da impedância equivalente.
Porque é importante: É o que converte uma corrente de curto-circuito numa força mecânica. Uma rede indutiva (cabos de BT, transformadores) empurra κ para 2,0 e aumenta a força de pico, razão pela qual ip não pode ser derivado apenas de Ik.
Corrente de curto-circuito de pico ip = κ·√2·I″k (IEC 60909-0): o valor instantâneo mais elevado da corrente de falta, atingido cerca de meio ciclo após o início.
Porque é importante: É o valor que gera o esforço eletrodinâmico nas barras coletoras, nas abraçadeiras dos cabos e nos terminais dos aparelhos. Compare-o com a resistência de pico nominal Ipk — indicar apenas Ik deixa a resistência mecânica do quadro de manobra por verificar.
Perda em vazio de um transformador: a potência absorvida à tensão nominal e à frequência nominal com o enrolamento secundário aberto (IEC 60076-1). É essencialmente a perda no núcleo (histerese + correntes de Foucault).
Porque é importante: Funciona continuamente — cerca de 8 760 h por ano — pelo que domina a fatura energética ao longo da vida útil. Nos concursos, é comum capitalizá-la a um valor de $/W, o que significa que um P0 mais baixo pode justificar um preço de compra mais elevado.
Perda em carga (perda de curto-circuito) de um transformador: a potência absorvida à corrente nominal com o secundário em curto-circuito, corrigida para a temperatura de referência (IEC 60076-1). Inclui a perda I²R mais as perdas por dispersão e por correntes de Foucault nos enrolamentos.
Porque é importante: Cresce com o quadrado da carga e é a base das garantias de rendimento e de qualquer cláusula de capitalização de perdas. Pk e uk% provêm do mesmo ensaio, pelo que uma ficha técnica que apresente um sem o outro está incompleta.
Tensão de impedância de curto-circuito de um transformador: a tensão primária, em percentagem da tensão nominal, que impõe a corrente nominal através do enrolamento secundário em curto-circuito (IEC 60076-1).
Porque é importante: Fixa o nível de defeito em BT (aproximadamente I″k ≈ In / uk) e, ao mesmo tempo, a queda de tensão em carga. Trata-se de um verdadeiro compromisso de cotação: um uk maior reduz o nível de defeito (quadro de manobra a jusante mais barato), mas aumenta a queda de tensão e as perdas. Cote sempre o uk em conjunto com a potência do transformador.
Tensão mais elevada para o equipamento Um: a tensão máxima eficaz entre fases à qual o equipamento pode ser operado (IEC 60071-1).
Porque é importante: Um ancora toda a tabela de coordenação de isolamento: decide quais os valores de suportabilidade ao impulso atmosférico e à frequência industrial exigidos. Comprar equipamento com um Um demasiado baixo não é uma poupança, é uma oferta não conforme.
Tensão suportável de impulso atmosférico: o pico da onda de impulso normalizada de 1,2/50 µs que o isolamento deve suportar sem perfuração (IEC 60071-1).
Porque é importante: É uma especificação nominal e um item de ensaio de tipo para quadro de manobra, transformadores e buchas. É um dos primeiros parâmetros que uma oferta barata reduz silenciosamente, pelo que deve constar explicitamente na ficha técnica que compara.
Fator de carregabilidade máximo λmax do fluxo de potência de continuação: o multiplicador aplicado a todas as cargas no ponto de nariz da curva PV, o ponto onde a tensão colapsa.
Porque é importante: É a margem de carregamento do projeto: λmax = 1,35 significa que a rede só colapsa a 135 % da carga atual. Os planeadores exigem uma margem mínima (o número difere entre códigos de rede — indique o critério utilizado), e é isso que decide se tem de ser orçamentado um reforço de linha ou mais compensação reativa.
Carregamento: a corrente (ou potência) transportada por um ramo expressa em percentagem da sua capacidade nominal.
Porque é importante: É o número de aceitação para cabos e transformadores. Acima de 100 % o elemento dispara ou tem de ser desclassificado, e a margem deixada no caso de projeto é exatamente aquilo que o cliente está a pagar — pelo que deve ser apresentada com a hipótese (fator de carga, temperatura ambiente) que a produziu.
Base: modelo térmico do transformador segundo a IEC 60076-7 (simplificação exponencial ONAN em óleo — elevação do óleo superior 55 K e do ponto quente 80 K à carga nominal) alimentado por P0/Pk (primeiro os seus valores, caso contrário os típicos da classe 1 da GB 20052-2020 para essa potência); transitório do reator segundo a IEC 60909-0:2016 (c = 1,1, Z_Q = Un²/Ssc), com a curva de saturação do núcleo obtida apenas dos dados L–I do fabricante (IEC 60076-6 / GB/T 1094.6 não fornecem curva por omissão). Os resultados são uma estimativa de engenharia para pré-seleção: não é simulação térmica por elementos finitos nem estudo EMT de sistema; transformadores secos, arrefecimento por estágios e humidade do isolamento ficam fora deste modelo.
Perguntas frequentes
- O que esta calculadora pode fazer?
- Informe os dados de placa de um transformador e os dados de falta de um reator série. A referência retorna a divisão de perdas entre ferro e cobre, a elevação de temperatura do enrolamento e a temperatura do ponto quente com o envelhecimento diário, e a forma de onda da corrente de falta do reator com o pico de enlace de fluxo e o joelho de saturação. A parte térmica usa o modelo exponencial de transformador imerso em óleo da IEC 60076-7 (elevação da temperatura do óleo superior 55 K e elevação da temperatura do ponto quente 80 K em carga nominal) acionado por P0/Pk — seus valores primeiro, caso contrário os valores típicos grau 1 da GB 20052-2020 para aquele valor nominal. Usos típicos: julgar se um perfil de carregamento é termicamente aceitável, ler o envelhecimento diário e verificar se um reator leva o núcleo à saturação durante uma falta. Dados ausentes são mostrados como ausentes, nunca como zero.
- De onde vêm P0 e Pk quando nenhum valor de placa é informado?
- Seus valores informados são usados primeiro; onde estão ausentes, o motor recorre aos valores típicos grau 1 da GB 20052-2020 para aquele valor nominal e divulga que a fonte é típica. Um resultado, portanto, nunca é construído silenciosamente sobre um valor de perda suposto — a página informa qual base foi usada.
- Qual é a diferença entre a elevação de temperatura e o envelhecimento diário?
- A elevação de temperatura é o valor em regime permanente acima da ambiente (óleo superior 55 K e ponto quente 80 K em carga nominal na simplificação ONAN); o envelhecimento diário converte a temperatura do ponto quente em uma taxa de envelhecimento relativa, que é o que de fato consome a vida do transformador. Esta página é uma referência sobre um único modelo térmico equivalente, não uma simulação transitória e não um ensaio de elevação de temperatura.