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Dimensões do Transformador de 112,5 kVA

A classificação padrão de kVA utilizada para distribuição em eletricidade trifásica na América do Norte é 112,5 kVA. Com esse número e os requisitos do Código Elétrico Nacional relacionados a instalações do tipo seco, sua prevalência se torna fácil de entender. Isso pode ser um fato inesperado, mas dois transformadores que compartilham o mesmo kVA e relação de tensão podem diferir significativamente em muitas características, por exemplo, no volume e peso, que podem variar em centenas de libras. Neste artigo, forneço as especificações exatas e exploro os fatores que têm um impacto significativo nos tamanhos dos transformadores.

Em resumo, um transformador trifásico classificado em 112,5 kVA tem cerca de 50–62 polegadas de largura, 44–64 polegadas de profundidade e 49–70 polegadas de altura, enquanto pesa aproximadamente 2.500–2.650 lb (1.130–1.200 kg). Por exemplo, as dimensões publicadas deste transformador são 50″ × 64″ × 49″ e aproximadamente 2.500 lb, 61″ × 52″ × 67″ e 61″ × 44″ × 69″. Em termos de capacidade, quando 480V é a tensão primária fornecendo 208Y/120V, a escala de carga total primária lê 135A e a corrente de carga total secundária lê 312A; portanto, a unidade primária de 175A e uma unidade secundária de 400A fornecem proteção suficiente de acordo com o Código Elétrico Nacional 450.3 (B) em 125%.

Dimensões do Transformador de 112,5 kVA

O que 112,5 kVA realmente significa

Um kVA de 112,5 pertence à série de distribuição ANSI comum. As classificações padrão variam de 15-30-45-75-112,5-150-225-300-500-750-1000 e superiores. É um número que está entre 75 e 150, sendo um número favorito para edifícios comerciais porque permite níveis de carga acima do que 75 kVA pode justificar sem pagar por capacidade desnecessária de uma planta de 150 kVA.

Este número também serve como um número limite para o Código. Transformadores do tipo seco com menos ou iguais a 112,5 kVA podem ser instalados sem um cofre e ao ar livre de acordo com o NEC 450.21(A), desde que estejam espaçados de materiais combustíveis pelo menos um pé, a menos que se utilize barreira isolante ou transformador totalmente fechado (exceto para aberturas de ventilação). Para as capacidades acima de 112,5, um dispositivo do tipo seco localizado internamente precisa ser colocado em uma sala de transformadores que atenda aos requisitos de resistência ao fogo, enquanto as isenções se aplicam à instalação com material isolante Classe 155 ou superior. Assim, a mudança da faixa de 112,5 kVA para a faixa de 150 kVA pode modificar as características da sala que precisa ser construída e não apenas o tipo de equipamento que está sendo adquirido.

É importante notar o que kVA representa do ponto de vista elétrico, uma vez que não é igual a kW. O transformador com capacidade nominal de 112,5 kVA produz apenas 112,5 kW para carga puramente resistiva; na prática, sua saída em watts reais é menor, mesmo apesar do fato de que o enrolamento consome toda a quantidade de kVA. A relação, e como dimensionar contra uma carga conectada real em vez de uma suposta, é apresentada nesta explicação de o que é uma classificação de transformador kVA.

As Dimensões que Você Deve Planejar

Os números fornecidos são retirados de dados originais obtidos de unidades montadas em pad de 112,5 kVA trifásicas, que são completamente resfriadas por si mesmas (KNAN), têm um aumento de temperatura de 65 °C e operam na frequência de 60 Hz de acordo com os padrões DOE 2016 e ANSI/IEEE C57.12.

Configuração Largura Profundidade Altura Peso
600Y/12.470 V → 208Y/120 V, frente morta, alimentação em loop, enrolamento de alumínio 50 pol 64 pol 49 pol ±2.500 lb
160 V → 480Y/277 V, enrolamento de cobre 61 pol 52 pol 67 pol —
200 V → 480Y/277 V, enrolamento de cobre 61 pol 44 pol 69 pol —
Família geral de transformadores montados em pad trifásicos, amplas opções de tensão — — — 640 lb

Convertido para o envelope de trabalho para uma especificação:

Parâmetro Faixa de planejamento
Largura 50–62 pol (1.270–1.575 mm)
Profundidade 44–64 pol (1.120–1.625 mm)
Altura 49–70 pol (1.245–1.780 mm)
Peso 500–2.650 lb (1.130–1.200 kg)
Capacidade de óleo ou fluido Aproximadamente 115 galões americanos em um design de tanque selado
Perda em vazio Cerca de 200 W
Perda em carga total Cerca de 1.300–1.500 W
Impedância 3.10–5.75%
Nível de som Cerca de 55 dBA

Ao comparar as dimensões dos transformadores, preocupe-se mais com suas formas do que com os números. O transformador com dimensões de 50 polegadas de largura, 64 polegadas de comprimento e 49 polegadas de altura tem uma forma larga e baixa, enquanto o transformador com dimensões de 61 polegadas de comprimento, 44 polegadas de largura e 69 polegadas de altura tem uma forma estreita e alta. Embora sua classificação em kVA seja a mesma em 112,5, um deles pode ser colocado sob a janela enquanto o outro não pode. Portanto, o processo de layout do local deve ser guiado pelo desenho na ficha técnica em vez da classificação em kVA.

As Dimensões que Você Deve Planejar

As Seis Variáveis Que Movem os Números

Ao compreender a distribuição dos números, você pode estimar a quantidade antes que a cotação chegue.

  • Tensão primária e BIL. Uma primária de 4160 volts requer apenas isolamento moderado, enquanto uma primária de estrela aterrada de 21600 volts tem um BIL de 95 kV. Um aumento no BIL causa um aumento nas folgas dentro do tanque, um aumento na altura do bushing e um invólucro profundo. O transformador de 4,16 kV tem 52 polegadas de comprimento, enquanto o outro transformador tem uma altura de 64 polegadas.
  • Um transformador de frente morta versus um transformador de frente viva. Um design de frente morta incorpora terminações de alta tensão isoladas e conexões em cotovelo, o que significa que há necessidade de um compartimento maior. A razão pela qual os transformadores modernos são mais volumosos do que seus análogos da década de 1990 é que eles precisam atender às especificações modernas de equipamentos de frente morta.
  • O enrolamento de transformador de cobre contradiz o enrolamento de transformador de alumínio. O enrolamento de cobre ocupa menos espaço do que o alumínio e, assim, quando um enrolamento de cobre é utilizado, o tamanho geral do transformador diminui. Esse fator é especialmente importante quando os fabricantes tentam determinar a área de base do transformador.
  • Método de enrolamento: alimentação em loop versus alimentação radial. O método de enrolamento em loop requer mais pontos de conexão e desenvolvimento tecnológico adicional, e assim aumenta as dimensões do transformador. É por isso que dois transformadores de “mesmo” design feitos de acordo com os diferentes métodos de enrolamento terão parâmetros diferentes.
  • Classe de resfriamento. À medida que a classe de resfriamento aumenta – a temperatura de resfriamento também aumenta. Assim, a classe de resfriamento KNAF é maior que a KNAN, enquanto os parâmetros do transformador permanecem inalterados. A título de exemplo, podemos dizer que um transformador com aumento de 65 °C será maior que um transformador com aumento de 55 °C.
  • Classe de eficiência. De acordo com os requisitos de eficiência delineados na 10 CFR Parte 431 que foram impostos aos fabricantes em 2016 e afetaram a indústria desde então, os tamanhos dos transformadores fabricados antes e depois desses limites serão distintos, e os preços para equipamentos usados não fornecerão os números precisos.

Dimensões por Tipo de Transformador

A classificação de 112,5 kVA aparece em mais de uma família de produtos, e as famílias não têm a mesma forma.

Tipo Característica típica de área de base Onde é utilizado
Trifásico montado em base, preenchido com óleo Gabinete largo, baixo e à prova de violação em uma base de concreto Desenvolvimentos comerciais e residenciais, distribuição externa
Trifásico tipo seco, ventilado Mais alto, mais estreito, precisa de espaço para ventilação e espaço para fluxo de ar Salas elétricas internas, redução de 480 V para 208Y/120 V
Trifásico tipo seco, resina fundida Área de base semelhante ao ventilado, mas sem espaço de respiração Hospital, centro de dados e qualquer local interno onde o óleo não é bem-vindo
Montado em poste monofásico Tanque menor, montado acima, série de classificação diferente Distribuição aérea; a série monofásica opera em 5, 10, 15, 25, 37,5, 50, 75, 100, 167, 250 kVA em vez de 112,5
Subestação de unidade / compacta Transformador, chave primária e quadro secundário em um único gabinete Fábricas industriais e instalações de utilidade onde um bloco montado é preferido

A partir da tabela fornecida, surgem dois pontos práticos que devem ser considerados. Primeiro, se seu projeto requer uma redução de 480 V para 208Y/120 V, a unidade para o projeto precisará de 112,5 kVA, que normalmente seria um transformador trifásico montado em base ou tipo seco, em vez de um montado em poste, já que o termo 112,5 refere-se ao valor da série trifásica. Segundo, se houver uma comparação entre um transformador montado em base e um transformador tipo seco, então é entre uma caixa externa larga e baixa e uma caixa interna alta e estreita, implicando uma diferença no espaço. Ambas as famílias estão cobertas na gama de transformadores trifásicos montados em base.

Tamanho da base e espaço de trabalho, não apenas a caixa

O tamanho do transformador é apenas um aspecto menor. No entanto, o espaço real que você requer será significativo, e essa é uma razão pela qual os planos de site geralmente falham.

  • Tamanho da base. A base de concreto deve ser projetada pelo menos 6 polegadas maior do que a área de base do tanque em todos os lados expostos, correspondendo à localização do duto e da vala de cabos.
  • Área acessível. O Artigo 110.26 do NEC descreve as regulamentações de espaço de trabalho para qualquer equipamento que possa ser mantido, e no caso de um transformador montado em base sendo trabalhado, você deve garantir que haja espaço suficiente ao redor de cada porta de alta e baixa tensão.
  • Abertura da porta. No caso de uma porta de alta tensão de frente morta e uma porta de baixa tensão com fecho de três pontos, é importante também considerar a área que precisa ser varrida em frente à unidade devido à abertura das portas.
  • Raio de curvatura do cabo. Dentro da construção do transformador, você terá espaço para o cabo. No entanto, ainda será necessário um raio de curvatura suficiente para os cabos, pois eles não devem ser dobrados ao serem dispostos ao lado da base.
  • Ventilação e espaço livre. As unidades Vegiper devem ter uma fonte de ar para o funcionamento adequado que não deve depender da presença de espaço livre para combustíveis.
  • Colocação. Normalmente, um gabinete resistente a violação obviamente cumpre a função, mas dependendo das regras locais, você pode também precisar de uma estrutura que desempenhe a função de proteger os equipamentos elétricos e até mesmo realizar conexões a este gabinete.

Onde um desenvolvimento está planejando várias bases em vez de uma, a disciplina de espaço livre altera o plano do terreno mais do que a seleção do transformador. As considerações de localização que realmente importam em um desenvolvimento residencial ou comercial estão cobertas nesta análise de transformadores montados em base para comunidades modernas.

Tamanho da base e espaço de trabalho, não apenas a caixa

Diferenças de País e Padrão

Uma unidade classificada em 112,5 kVA construída de acordo com os padrões IEC e instalada na Europa não é o mesmo objeto que seu equivalente ANSI, e as dimensões refletem isso.

Parâmetro Norte-Americano (ANSI/IEEE) IEC / Europeu
Série de classificação 75 / 112,5 / 150 kVA para trifásico 50 / 100 / 160 / 200 kVA, ou 100 / 125 / 160 kVA em alguns mercados
Frequência 60 Hz 50 Hz
Tensões secundárias 208Y/120 V, 480Y/277 V, 600Y/347 V 400Y/230 V, 415Y/240 V
Terminações de alta tensão Frente morta ou frente viva, conectada por cotovelo Muitas vezes caixa de cabo ou buchas plugáveis
Invólucro À prova de violação, NEMA 3R, montado em base Muitas vezes fixado a um plinto, abordagem de segurança diferente
Normas ANSI/IEEE C57.12 série, DOE 2016, NEMA IEC 60076 série, eficiência EN 50588

O resultado é que um modelo de 112,5 kVA não é encontrado no catálogo europeu. A próxima melhor especificação equivalente da IEC é 100 ou 125 kVA, e sua tensão secundária é 400Y/230 V em vez de 208Y/120 V. Ao fazer comparações regionais de propostas, está-se comparando dois produtos diferentes que apenas pertencem à mesma faixa de preço. A comparação completa vale a pena ser lida antes de qualquer aquisição transfronteiriça, e está disposta nesta análise de principais diferenças entre transformadores americanos e europeus.

As Marcas Diferem?

Embora a classe de tensão afete as coisas de um fornecedor para outro, tem muito menos a ver com as diferenças físicas nos equipamentos do que se esperaria. Na prática, ao observar fabricantes de transformadores montados em base na paisagem norte-americana que fabricam unidades de 112,5 kVA com a mesma classe primária, secundária, de resfriamento e alimentação, eles têm dimensões de tamanho praticamente idênticas: apenas algumas polegadas de diferença são vistas nas dimensões. Qualquer variação percebida de “marca” simplesmente não é verdadeira, pois as empresas poderiam lidar com alimentação em laço com 95 kV BIL ou alimentação radial com BILs mais baixos, atribuindo diferenças de nome a equipamentos completamente diferentes.

Existem, no entanto, três diferenças tangíveis entre os produtos. A escolha do material de enrolamento desempenha um papel, mas é mais uma função de especificação do que uma característica da marca. Os níveis de eficiência são importantes a serem considerados, dado que em 2016, as regulamentações do DOE segmentaram os produtos em designs anteriores e posteriores a 2016, significando que um transformador usado em 2012 ocupará menos volume do que o trabalho de ambos os anos. Finalmente, é o design da caixa que realmente mostra a competição entre os fabricantes. Uma caixa que se encaixa nas dimensões padrão da concessionária sem variações oferece uma vantagem comercial.

O que é necessário, em última análise, é parar de comparar marcas e comparar as dimensões do transformador com a base que se tem em vez disso. As diferenças de marca entre as dimensões em polegadas entre os fornecedores são negligenciáveis; por exemplo, uma diferença de profundidade de 12 polegadas entre um transformador de 12,47 kV e um transformador de 4,16 kV é significativa.

Dimensionamento de Disjuntores e Condutores para uma Unidade de 112,5 kVA

Esta é a pergunta que segue a questão das dimensões, e a aritmética é direta uma vez que você fixa as tensões.

Configuração FLA Primário OCPD Primário em 125% (próximo tamanho acima) FLA Secundário OCPD Secundário em 125% (próximo tamanho acima)
480 V → 208Y/120 V, trifásico 135 A 175 A 312 A 400 A
480 V → 480Y/277 V, trifásico 135 A 175 A 135 A 175 A
600 V → 208Y/120 V, trifásico 108 A 150 A 312 A 400 A
240 V → 208Y/120 V, trifásico 271 A 350 A 312 A 400 A

As diretrizes para esses dados estão na Tabela 450.3(B), que é válida para transformadores com uma classificação de tensão de até 1.000 V. Para transformadores com uma corrente primária de 9 A ou mais, é permitida apenas a proteção primária; o valor mínimo para este dispositivo é 125% da corrente de carga total (FLC). Se 125% não puder ser alcançado com a ajuda do número disponível de valores, o valor mais próximo pode ser usado em vez disso. No caso de ambos os dispositivos primário e secundário serem usados, a proporção para o dispositivo primário pode ser 250% do FLC e para o dispositivo secundário – 125% do SLC. Por exemplo, no caso de um transformador de 112,5 kVA conectado a uma tensão primária de 480 V, tal transformador pode ter uma proteção primária classificada para 350 A quando uma proteção secundária é fornecida.

No entanto, há dois avisos com esta tabela. Primeiro, o dispositivo primário não protege nenhum condutor secundário, para o qual deve ser aplicada proteção contra sobrecorrente separada de acordo com o Artigo 240. Deve-se também ter em mente que a tabela é válida para tensões inferiores a 1.000 V. Para um transformador de 112,5 kVA com uma tensão primária de 4.160 V ou 13,8 kV, a Tabela 450.3(A) deve ser usada em vez disso.

A segunda consideração de tamanho é a corrente de partida. Transformadores do tipo seco consomem de 8 a 12 vezes a corrente nominal ou FLC por um período de tempo muito limitado ao se tornarem operacionais. Por essa razão, um fusível com uma classificação de 125% deve ser usado, que queimará na ativação. Em vez disso, um fusível com atraso de tempo (Classe RK5, RK1 ou J) ou disjuntor magnético deve ser usado para que as correntes de partida não criem problemas em caso de falha em um circuito elétrico.

Dimensionamento de Disjuntores e Condutores para uma Unidade de 112,5 kVA

Peso, Manuseio e Entrega

O peso é um fator no custo do projeto, uma vez que mover uma unidade pesando 2500-2650 lbs é algo que uma pequena equipe não pode fazer manualmente e nem todo tipo de transporte pode entregar tal unidade.

  • Guindaste ou caminhão munck. Deve haver um plano descrevendo qual área será utilizada para levantar a unidade e onde ela será colocada após a elevação. O equipamento de içamento deve ser conectado às garras de elevação do tanque em vez do tanque.
  • Prontidão da base. Antes da chegada da unidade, a base deve ser nivelada, curada e testada para ancoragem, e os tubos de conduíte devem ser instalados. O transformador não pode ser deixado em um caminhão se a base não estiver pronta.
  • Indicadores de impacto e inclinação. A unidade deve ter sido entregue com todos os indicadores necessários; se um dos indicadores foi acionado, significa que é necessário realizar uma inspeção interna antes que a unidade seja energizada.
  • Armazenamento. Se a unidade permanecer no local por semanas antes da instalação, seus aquecedores devem ser energizados para que não haja umidade na isolação.
  • Desembaraço de transporte. Uma unidade de 62 polegadas de largura é uma carga larga e pode exigir permissões especiais e ter limitações de tempo específicas na rota de transporte.

Como os números de peso e perda escalam com a classificação é importante entender antes de decidir entre 112.5 kVA e seus vizinhos, e a tendência ao longo da série de distribuição é ilustrada neste estudo de peso do transformador de 500 kVA. A versão curta: o peso aumenta aproximadamente com kVA, mas não exatamente de forma linear, porque o invólucro, tanque e acessórios formam um componente fixo que para de crescer uma vez que é grande o suficiente para acomodar o núcleo e as bobinas.

Perguntas Frequentes

Quais são as dimensões de um transformador de 112.5 kVA?

50 in. a cerca de 62 in. de largura, cerca de 44 in. a 64 in. de profundidade, e de cerca de 49 in. a aproximadamente 70 in. de altura, pesando cerca de 2,500 lb (1,130 kg a 1,200 kg). Alguns exemplos publicados incluem uma especificação de 50 in. × 64 in. × 49 in. com um peso de cerca de 2,500 lb, e outros 61 in. × 52 in. × 67 in. e 61 in. × 44 in. × 69 in. Todas as unidades secas internas com a mesma capacidade geralmente têm um perfil mais estreito, mas diferentes tamanhos na profundidade são esperados no caso de requisitos de ventilação, em vez de simplesmente invólucros das unidades.

Que tamanho de disjuntor para um transformador de 112.5 kVA?

As tensões ditam as regulamentações. Para uma tensão primária de 480 V para fornecer um circuito de 208Y/120 V, a corrente primária típica em plena carga seria igual a 135 A, enquanto que em relação ao secundário seria igual a 312 A. Se ambos os esquemas de proteção primária e secundária forem utilizados, de acordo com a Tabela 450.3(B) do NEC, seria permitido usar um dispositivo primário com a classificação de 125% da corrente igual a 169 A, que seria arredondado para o próximo tamanho padrão que é 175 A, e em relação à proteção secundária não deve ser mais do que 125% da corrente que é 312 A, o que daria a classificação de 390 A arredondada para 400 A. Se apenas o esquema de proteção primária for implementado, o dispositivo primário deve ser classificado em quanto poderia ser 250% da corrente primária, o que daria 338 A arredondado para 350 A. No caso de haver tensões primárias acima de 1.000 V, a Tabela 450.3(A) do NEC deve ser utilizada. Recomenda-se usar fusíveis de atraso de tempo ou disjuntores de alta magnetização para proteger o dispositivo de danos devido ao inrush de magnetização.

Quais são as dimensões de um transformador de 100 kVA?

As tensões servem como um fator orientador para as leis. No caso em que a tensão primária de 480 V foi utilizada no circuito de 208Y/120 V, o valor da corrente primária em plena carga seria de até 135 A e a corrente em plena carga da fonte de energia secundária seria de 312 A. Isso permitiria o uso do dispositivo primário classificado em 125% da corrente proposta, que seria igual a 169 A se ambos os esquemas de proteção primária e secundária tivessem sido utilizados de acordo com as informações fornecidas da Tabela 450.3(B) do NEC e seria arredondado para o tamanho disponível mais próximo igual a 175 A. Deve-se mencionar que o dispositivo da fonte de energia secundária não deve exceder 125% de sua capacidade em plena carga, significando não mais do que 312 A e o procedimento final de arredondamento daria o resultado na forma de 400 A a partir de 390 A. Se apenas o mecanismo de proteção primária tiver sido empregado, o dispositivo deve ser classificado em 250% de sua corrente, o que proporcionaria um resultado de 338 A que deve ser arredondado para 350 A. Para as tensões primárias acima de 1000 volts, o padrão apresentado na Tabela 450.3(A) do NEC deve ser referenciado. Disjuntores de atraso de tempo ou de alta magnetização são recomendados para a situação em que o inrush de magnetização pode ocorrer.

Qual é o tamanho de um transformador kVA?

kVA menciona capacidade; o tamanho físico não é mencionado. O tamanho físico do transformador depende de kVA e mais quatro parâmetros: classe de tensão e potência de impulso, classe de resfriamento, material do enrolamento e tipo de invólucro. Como uma orientação aproximada, um transformador montado em pad imerso em óleo trifásico varia de cerca de 75 kVA (cerca de 30″ de largura) a mais de 2.500 kVA (mais de 100″), mas para designs de tipo seco internos, o mesmo kVA terá uma forma completamente diferente. Portanto, sempre peça desenhos dimensionais com kVA.

Transformadores de 112,5 kVA diferem entre marcas?

Em quase todos os casos, a diferença entre duas unidades se deve à configuração em vez da popularidade. Se duas máquinas têm as mesmas especificações em relação ao primário, secundário, classe de resfriamento, arranjo de alimentação e eficiência, seus tamanhos serão praticamente os mesmos, independentemente do fabricante. Se as especificações fornecidas provocam a mudança no tamanho da máquina, geralmente é devido ao uso de uma especificação diferente, por exemplo, alimentações em laço e radiais, a aplicação de um BIL mais alto para o enrolamento primário ou o uso de outro material de enrolamento, mas não devido às diferenças da marca.

O valor de 112.5 kVA é relevante para o código elétrico?

Sim, é de fato um valor limite. O NEC 450.21(A) permite a instalação de transformadores do tipo seco com classificação de 112.5 kVA ou inferior ao ar livre, sem um cofre, desde que mantenha 12 polegadas de distância de materiais combustíveis, a menos que uma barreira de isolamento térmico resistente ao fogo seja utilizada, ou a menos que a unidade esteja enclausurada, exceto por aberturas de ventilação. Acima de 112.5 kVA, transformadores do tipo seco geralmente precisam ser instalados em uma sala de transformadores resistente ao fogo, exceto no caso de sistemas de isolamento com Classe 155 ou superior. O ultrapassamento do valor pode alterar a sala, e não apenas o equipamento.

Referências

Conclusão

A resposta à pergunta “quão significativo é um transformador de 112.5 kVA?” não é fácil e aqueles que fornecem uma resposta geralmente fazem referência e dependem de seus próprios catálogos. A resposta correta a esta pergunta é uma faixa, aproximadamente 50 a 62 polegadas de largura, cerca de 44 a 64 polegadas de profundidade, entre 49-70 polegadas (altura) em altura, e de 2500 a 2650 libras para um modelo montado em pad trifásico.

Três etapas podem ser tomadas em relação a esse conhecimento. Primeiro, antes de comprar o pad, obtenha o desenho de criação, bem como o peso; a profundidade é onde a classe de tensão entra em foco. Em segundo lugar, certifique-se de que o modelo e o tipo sejam verificados antes de iniciar uma comparação de preços, uma vez que são os quatro motivos que causam diferenças de preço que as pessoas associam às marcas. Finalmente, não se esqueça de que o transformador de 112.5 kVA é o número no NEC 450.21, o que significa que é o limite no qual você precisa se concentrar.