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Transformador trifásico de tipo seco

Un transformador trifásico se utiliza para convertir la tensión de red trifásica en tensión de carga. Para una amplia gama de áreas de aplicación, estos transformadores están disponibles básicamente en los mismos tipos de diseño que los transformadores monofásicos.

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¿Qué es un transformador trifásico de tipo seco?

Beneficios del transformador trifásico tipo seco

Mayor entrega de potencia
Un transformador autovariable trifásico tiene más ventajas que un transformador monofásico, ya que puede proporcionar electricidad adicional a la red. Es más eficiente porque tiene tres devanados en la red principal.

Barato
Un transformador trifásico de tipo seco es significativamente menos costoso que un transformador monofásico. El costo de comprar tres transformadores monofásicos es mayor porque tienen un solo núcleo con tres devanados. Los transformadores trifásicos ayudarán a la industria de generación de energía a ahorrar mucho dinero.

Montaje rápido
Un transformador trifásico es mucho más sencillo de montar que un transformador monofásico. Es sencillo obtener una corriente monofásica a partir de un dispositivo trifásico, pero es más complicado hacer lo contrario. Como el sistema trifásico tiene tres devanados monofásicos, puede suministrar energía a un solo circuito.

Ligero
Un transformador trifásico es más ligero que un transformador monofásico, lo que puede resultar sorprendente. Por lo tanto, es más económico transportarlo de un lugar a otro. Ocupa menos espacio y es fácil de instalar en la central eléctrica. Debido a su pequeño tamaño, es portátil y fácil de instalar en una variedad de industrias.

Fácil mantenimiento y reparación
Los transformadores trifásicos necesitan menos mantenimiento y reparación. Si se produce una falla o un problema en una sola fase, las otras dos etapas pueden soportar la carga de energía. Puede reconstruir todo el transformador trifásico o parchar el transformador monofásico antes de usarlo. Es muy poco probable que la falla se produzca simultáneamente en las tres etapas. Si ocurre, se resuelve rápidamente.

Mayor eficiencia
Un autotransformador de tensión variable trifásico consume mucha menos energía que su equivalente monofásico. Suministra energía constante a la carga, lo que lo hace más estable y rentable. Es un transformador que se enfría automáticamente y se prepara inmediatamente para la siguiente demanda de energía cuando esta se produce.

Transformadores secos

Un transformador de tipo seco es un transformador que no utiliza ningún líquido como medio aislante o refrigerante para sus bobinados o núcleo. En su lugar, utiliza aire o gas como medio y resina epoxi o resina de poliéster como material aislante.

Transformador trifásico de tipo seco

Los transformadores trifásicos de tipo seco tienen principalmente estos componentes: un núcleo magnético (generalmente hecho de acero al silicio), devanados (normalmente hechos de cobre o aluminio), carcasa (para proteger al transformador del medio ambiente), sistema de refrigeración (normalmente refrigerado por aire) y terminales.

Transformador monofásico de tipo seco

Los transformadores de tipo seco, también conocidos como transformadores de resina fundida, son transformadores que utilizan aire como medio de refrigeración en lugar de aceite. Han ganado popularidad en los últimos años debido a su respeto por el medio ambiente, su seguridad y su durabilidad. En este artículo se ofrece una descripción general de los principios de funcionamiento y las aplicaciones de los transformadores de tipo seco.

Transformadores de distribución de tipo seco

Los transformadores de distribución de tipo seco permiten niveles de tensión seguros para el consumo de energía, pero suelen estar ubicados en zonas densamente pobladas o cerca de ecosistemas sensibles.

Transformador de resina fundida de tipo seco

El transformador de tipo seco de resina fundida es para aplicaciones en interiores y es ignífugo. Tanto los devanados de alta como de baja tensión están revestidos de resina, por lo que protegen los devanados del polvo y el aire corrosivo. El núcleo de hierro está formado por una placa de acero al silicio laminada en frío.

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La constitución del transformador trifásico

Aislamiento:Esta parte actúa como una barrera que separa los devanados del núcleo.
Aceite del transformador:El aceite para transformadores tiene dos funciones principales: aislamiento y refrigeración. Las propiedades aislantes del aceite evitan que se produzcan cortocircuitos y arcos eléctricos. Este aceite actúa como refrigerante al transportar el calor del núcleo y los devanados.
Termómetros:Los termómetros controlan la temperatura del aceite.
Sistemas de alivio de presión:Los sistemas de alivio de presión forman parte del protocolo de seguridad. Desactivan situaciones de sobrepresión cuando el aceite se inflama debido a cortocircuitos.
Enfriador:El sistema de refrigeración enfría el refrigerante. Enfría el aceite caliente a través de tubos refrigerados por agua o aire. Luego, el refrigerante regresa al núcleo y a los devanados.
Tanque:El tanque protege los devanados y el núcleo del transformador de las condiciones externas y retiene el refrigerante.
Conservador de aceite:El conservador de aceite es un recipiente que se instala por separado del tanque y que ayuda a retener el aceite después de que se haya expandido debido al calentamiento en los devanados y el núcleo.
Reguladores de voltaje:Los reguladores de voltaje modifican el voltaje de salida, que tiende a disminuir durante las condiciones de carga. Modificar las vueltas de toma mediante un cambiador de tomas ajusta la relación de voltaje.
Relé accionado por gas:Los relés accionados por gas tienen otro nombre: relé Buchholz. Retienen el gas liberado que burbujea desde el tanque del transformador y, al ver este gas libre, se indica que hay un problema con el transformador.
Respiradores:Los respiraderos funcionan para mantener seco el aceite del transformador. Estos respiraderos eliminan la humedad de las bolsas de aire que se encuentran por encima del nivel de aceite del conservador.

¿Cuáles son los tipos de transformadores trifásicos?

Transformador de potencia trifásico
El transformador de potencia trifásico es un transformador de alta capacidad diseñado para niveles de voltaje que normalmente superan los 46 kV y potencias nominales que superan los 5 MVA. Desempeña un papel crucial en la transmisión y transformación de energía debido a sus altos niveles de voltaje y capacidad sustancial. Los niveles de voltaje comunes para transformadores de potencia trifásicos incluyen 66 kV, 69 kV, 110 kV, 115 kV, 132 kV, 138 kV, 220 kV y 230 kV.

Transformadores de distribución trifásicos llenos de aceite
Los transformadores de distribución trifásicos llenos de aceite, que varían de 100 kVA a 3150 kVA, presentan voltajes primarios de 3,3 kV, 6,6 kV, 11 kV y 33 kV, con voltajes secundarios de 415 V, 400 V y 433 V.
Estos transformadores están diseñados meticulosamente para lograr una eficiencia y confiabilidad óptimas, minimizando las pérdidas de potencia atribuidas a la resistencia y otros factores. La seguridad es una consideración primordial y estos transformadores incorporan medidas de protección para prevenir accidentes eléctricos e incendios.
Dentro de un transformador de distribución trifásico, el cable secundario juega un papel crucial en la reducción del voltaje producido por el devanado principal a un nivel seguro para el uso del consumidor.

Transformador trifásico tipo pedestal
El transformador trifásico montado en pedestal se utiliza ampliamente en el mercado estadounidense y encuentra aplicaciones en áreas comerciales, zonas residenciales, plantas de energía solar, plantas de energía eólica, estaciones de carga de vehículos eléctricos, industrias, centros de datos e incluso instalaciones de minería de criptomonedas.
Una característica distintiva del transformador tipo pedestal es su carcasa, diseñada meticulosamente para proteger el transformador y sus componentes de factores ambientales como la humedad, el polvo y la manipulación. Generalmente construida con materiales robustos como acero o aluminio, la carcasa está equipada con mecanismos de aislamiento y refrigeración para garantizar condiciones óptimas de funcionamiento.
El diseño incorpora un compartimento frontal con cerradura, que alberga accesorios, instrumentos y medidores de alto y bajo voltaje. Esta configuración mejora sus características antirrobo y antimanipulación.

¿Cuál es la diferencia entre transformadores monofásicos y trifásicos?

En equipos eléctricos y circuitos inalámbricos, comúnmente utilizados para elevar voltaje, igualar impedancia, aislamiento de seguridad, etc. Las principales funciones del transformador son conversión de voltaje; conversión de corriente, conversión de impedancia; aislamiento; regulador de voltaje (transformador de saturación magnética); y autotransformador; Los transformadores de alto voltaje (tipo seco y tipo sumergido en aceite), las formas de núcleo de los transformadores comúnmente utilizados generalmente tienen núcleo tipo E y C, XED, tipo ED CD.
El transformador monofásico tiene una menor pérdida sin carga y un menor ahorro de energía que el transformador trifásico con la misma capacidad. Algunos artículos enumeran el ejemplo de aplicación mencionado que la reforma tiene la eficiencia económica, con el transformador de la serie D10, D11 incluso D12 y se compara con la capacidad del transformador de la serie integrado, como se mencionó con la capacidad del transformador monofásico D11, la pérdida sin carga es mucho menor que el transformador trifásico integrado, el transformador monofásico por lo que es más económico que el funcionamiento del transformador trifásico. Esto es un malentendido. En el ejemplo, se ignora la diferencia entre los dos niveles técnicos. De acuerdo con el método de compilación del modelo de producto de transformador JB/T3837-1996, se estipula el nivel de rendimiento de la secuenciación del modelo de transformador y los parámetros de rendimiento del más grande deben elevarse a un nuevo nivel. Por ejemplo, el transformador de la serie D10 está diseñado de acuerdo con los parámetros del transformador S10. Al demostrar el efecto de reducción de pérdidas del transformador de la serie D10 o D11, se debe seleccionar el transformador S10 o S11 del mismo modelo para la comparación. No es justo seleccionar el transformador de la serie S9 como referencia.

Menos material
La misma capacidad del transformador monofásico que un transformador trifásico con un 20% menos de hierro y un 10% menos de cobre. Especialmente cuando se utiliza la estructura de núcleo de bobina, la pérdida sin carga del transformador se puede reducir en más del 15%, lo que hará que el costo de fabricación y el costo de uso del transformador monofásico disminuyan al mismo tiempo, para obtener el mejor costo de ciclo de vida.

Inversión de línea baja
El sistema de suministro de energía monofásico en la red eléctrica puede ahorrar entre un 33% y un 63% de cable, un 42% de peso del cable según la densidad de corriente económica y un 66% de consumo del cable según la resistencia mecánica. Por lo tanto, se puede reducir la inversión en la construcción de toda la línea de transmisión. Esto es de gran importancia en la iluminación de farolas y el uso de electricidad en las zonas rurales y urbanas de nuestro país.

¿Cuáles son los usos comunes de los transformadores trifásicos?

Los transformadores trifásicos tienen un uso generalizado en los sistemas de energía eléctrica y cumplen diversas funciones.
Esto los convierte en componentes indispensables en industrias, edificios comerciales, plantas de generación de energía y otros entornos donde es necesario convertir, distribuir o transmitir energía eléctrica de manera confiable y eficaz.

1. Distribución de energía

Debido a que el voltaje que sale de las líneas de transmisión suele ser demasiado alto para ser utilizado directamente por propiedades residenciales y comerciales, generalmente se requiere un transformador trifásico para reducirlo a un nivel más manejable.

2. Aplicaciones industriales

Todas ellas son empresas que demandan grandes cantidades de electricidad:
Acero
Minería
Petróleo y gas
Químico
Automotor
Facilitan la transmisión confiable de electricidad para diversos procesos como refinación, destilación, mezcla, bombeo y calentamiento, garantizando el funcionamiento suave e ininterrumpido de las plantas.

3. Control del motor

Un transformador de fase 3- se utiliza en la regulación de la velocidad y la dirección de los motores, que sirven como componentes vitales en diversos sectores industriales.

4. Generación de energía

Además, en las plantas de energía hidroeléctrica, térmica, nuclear, eólica y solar, los transformadores trifásicos desempeñan un papel fundamental en el aumento de voltaje de la electricidad generada.
Entre ellas se encuentran turbinas, calderas, reactores, turbinas o paneles solares, antes de transmitirla a la red eléctrica.
Sin estos transformadores, la electricidad no podría transmitirse a largas distancias hasta los consumidores en los niveles de voltaje adecuados.

5. Energía renovable

De manera similar, en las plantas de energía solar y eólica, los transformadores trifásicos se utilizan principalmente para aumentar el voltaje de la electricidad generada por los paneles solares antes de transmitirla a la red eléctrica.
Estos transformadores desempeñan un papel fundamental al permitir la transmisión eficiente y confiable de electricidad generada por fuentes renovables, ayudando a reducir la dependencia de los combustibles fósiles y a promover prácticas energéticas sostenibles.

Análisis del mercado de transformadores secos trifásicos y últimas tendencias

Un transformador trifásico de tipo seco es un dispositivo eléctrico que se utiliza para transferir energía eléctrica entre sistemas trifásicos. A diferencia de los transformadores llenos de líquido, que utilizan aceite u otros líquidos como medios aislantes y refrigerantes, los transformadores de tipo seco utilizan materiales sólidos o gaseosos como barniz o aire para el aislamiento y la refrigeración. Esto los convierte en una opción más segura en determinados entornos, como instalaciones interiores o áreas propensas a riesgos de incendio.
El mercado de transformadores secos trifásicos ha experimentado un crecimiento constante en los últimos años, impulsado por varios factores. El creciente enfoque en la eficiencia energética, en particular en los sectores industrial y comercial, ha llevado a una mayor demanda de transformadores que ofrezcan un mejor rendimiento y eficacia. La necesidad de un suministro de energía confiable y electricidad continua en las regiones en desarrollo está impulsando aún más el crecimiento del mercado.
El aumento de las instalaciones de energía renovable, como las plantas de energía eólica y solar, es otro factor que contribuye al crecimiento del mercado. Estas instalaciones a menudo requieren transformadores de potencia para aumentar o reducir los niveles de voltaje, y los transformadores de tipo seco son los preferidos por su respeto al medio ambiente y su escalabilidad.
También se espera que el desarrollo de redes inteligentes y la creciente demanda de vehículos eléctricos impulsen el crecimiento del mercado. El cambio hacia las redes inteligentes requiere transformadores avanzados que puedan proporcionar capacidades precisas de regulación y monitoreo de voltaje, lo que impulsa la adopción de transformadores de tipo seco.
El mercado está siendo testigo de una creciente preferencia por los transformadores secos refrigerados por aire debido a su eficiencia y a los menores requisitos de mantenimiento. También existe una creciente demanda de transformadores de baja pérdida y de bajo consumo de energía para minimizar el desperdicio de energía.
Se proyecta que el mercado de transformadores secos trifásicos crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del % durante el período de pronóstico, impulsado por factores como la eficiencia energética, las instalaciones de energía renovable, el desarrollo de redes inteligentes y la creciente demanda de vehículos eléctricos.

Nuestra fábrica

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Certificado

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Preguntas más frecuentes

P: ¿Puede un transformador trifásico utilizar una fuente monofásica para suministrar energía trifásica?

R: Es imposible transformar voltajes de entrada monofásicos para suministrar energía trifásica a la salida del transformador. Para convertir un sistema monofásico en trifásico, se necesitan máquinas de cambio de fase o convertidores de fase, como condensadores y reactancias.

P: ¿Pueden operarse transformadores trifásicos a frecuencias superiores a la frecuencia nominal?

A: Es posible utilizar transformadores trifásicos a frecuencias superiores a la nominal, pero cuanto mayor sea la frecuencia respecto del valor nominal, más reducida será la regulación de tensión.

P: ¿Qué significa impedancia cuando hablamos de transformadores trifásicos?

R: La impedancia es una característica de limitación/oposición de la corriente del transformador y suele expresarse como porcentaje. Este parámetro determina la capacidad de interrupción de un fusible o disyuntor para proteger los devanados primarios del transformador.

P: ¿Cómo debemos calcular la tabla de clasificación en kVA del transformador trifásico?

R: Cuando se trabaja con sistemas trifásicos, debe seguir la tabla de clasificación de kVA del transformador trifásico. El kW generalmente se calcula como (VI PF 1.732) 1,000.
Suponiendo un factor de potencia (PF) de la unidad, puede modificar la ecuación para resolver "I", y la ecuación resultante es la que se describe a continuación:
Yo=1,000kW ÷ 1,732 V.
Al observar la siguiente ecuación "1,000 1.732V", es evidente que es necesario dividir la cantidad entre 1,000. Luego, multiplicar el resultado por 1,732.
El resultado de esta fórmula se puede aplicar generalmente para multiplicar el valor de "kW" para determinar el consumo eléctrico de una carga que funciona con electricidad trifásica correspondiente.

P: ¿Qué tan precisa es la tabla de transformadores trifásicos?

R: La calidad de un diagrama de transformadores trifásicos y la validez de la fuente afectan su precisión. En general, las mejores fuentes para obtener diagramas de dimensionamiento precisos son los fabricantes de transformadores y las referencias de ingeniería confiables.
Un diagrama de transformador trifásico suele seguir prácticas y normas comerciales reconocidas. Estas pautas garantizan un nivel particular de precisión y uniformidad en los procedimientos de dimensionamiento de transformadores.
La confiabilidad de la información de dimensionamiento presentada en el cuadro de transformadores trifásicos generalmente se mejora mediante el cumplimiento de las normas aceptadas.
Si bien los diagramas de transformadores de fase 3- pueden ser un buen lugar para comenzar a dimensionar transformadores, se recomienda que consulte con expertos en electricidad o fabricantes de transformadores para garantizar que los resultados del dimensionamiento sean precisos.

P: ¿Cuáles son los tamaños estándar de los transformadores de fase 3-?

R: Dependiendo de la aplicación exacta y los estándares de la industria, los tamaños de transformadores estándar trifásicos pueden cambiar.
Transformadores de baja potencia: estos tipos de transformadores de potencia suelen tener potencias nominales de 5 kVA o 10 kVA y 500 kVA. Se utilizan con frecuencia en entornos comerciales ligeros, de fabricación y domésticos.
Transformadores de potencia media: estos tipos de transformadores tienen potencias nominales que varían comúnmente de 500 kVA a 10 MVA (por ejemplo, 1 MVA, 2 MVA). Su uso es frecuente en sistemas de distribución de energía, establecimientos minoristas de tamaño mediano y aplicaciones en la industria.
Transformadores de alta potencia: incluyen transformadores de gran potencia con valores nominales de kVA de 10 MVA, 20 MVA, 25 MVA o incluso superiores. Las grandes instalaciones de fabricación, las plantas nucleares, las subestaciones en funcionamiento y las líneas de transmisión de servicios públicos son lugares habituales en los que se encuentran este tipo de transformadores en uso.

P: ¿Por qué es importante el dimensionamiento del transformador trifásico?

R: Para que los sistemas eléctricos trifásicos funcionen bien, los transformadores deben tener el tamaño correcto. Los transformadores de tamaño insuficiente pueden provocar situaciones de sobrecarga peligrosas, caídas de tensión y menor eficacia del sistema. Sin embargo, los transformadores más grandes pueden provocar pérdidas de energía innecesarias y costos adicionales.
Cuando se sigue una tabla de dimensionamiento de transformadores trifásicos, los niveles de voltaje del sistema eléctrico generalmente se mantienen constantes y se regulan con la ayuda de un transformador de tamaño apropiado.
Una vez que cumpla con los tamaños estándar de transformadores, podrá asegurarse de que su sistema trifásico pueda evitar costos adicionales provocados por sobredimensionamiento o subdimensionamiento. Además, con la ayuda de fórmulas de cálculo de transformadores trifásicos, los transformadores correctamente dimensionados funcionan de manera más eficaz, lo que limita las pérdidas de energía y reduce los gastos durante la vida útil del sistema.

P: ¿Cuál es el principio de funcionamiento de un transformador de fase 3-?

R: El transformador de grupo trifásico está compuesto por tres transformadores monofásicos con el mismo núcleo, por lo que la corriente sin carga trifásica es estrictamente simétrica.
El transformador trifásico tiene tres núcleos de hierro, cada uno de los cuales envuelve dos bobinas de la misma fase -- bobina de alto voltaje y bobina de bajo voltaje -- y genera energía trifásica.
Los devanados de alta tensión del transformador están conectados en Y (la tensión de fase puede ser igual al 57,7 % de la tensión de línea). La conexión entre los devanados de media tensión y los devanados de baja tensión se determina según la relación entre el fasor de tensión del sistema de transmisión de media tensión y el fasor de tensión del sistema de transmisión de baja tensión.

P: ¿Qué sucede si el transformador trifásico no está equilibrado?

R: Cuando un transformador trifásico no está equilibrado, significa que las corrientes y voltajes en cada una de las tres fases son desiguales.
Uno de los problemas más importantes que pueden surgir de un transformador trifásico desequilibrado es el sobrecalentamiento.
Además, un transformador trifásico desequilibrado puede provocar desequilibrios de tensión, lo que puede causar problemas a los equipos conectados al transformador.
Esto puede provocar un mayor desgaste del equipo e incluso su falla en algunos casos.
Finalmente, una carga desequilibrada puede provocar distorsión armónica en el sistema eléctrico, lo que puede causar problemas a otros equipos del mismo sistema.
Mantener un equilibrio adecuado en los transformadores trifásicos es crucial para garantizar un rendimiento óptimo y confiabilidad en su funcionamiento.
Esto se puede lograr en gran medida mediante un diseño e instalación cuidadosos, así como un mantenimiento y monitoreo constantes.

P: ¿Qué sucede si falla una fase de un transformador de fase 3-?

A: Cuando la fuente de alimentación trifásica tiene una fase deficiente, uno de los cables de alimentación no tiene tensión o tiene una tensión baja, o la línea de alimentación está desconectada. Los principales problemas son los siguientes:
1. El motor no funciona debido a la vibración o la rotación es débil y produce ruido. El controlador se quema fácilmente cuando funciona en condiciones de falta de fase.
2. El amperímetro del motor indica un valor superior al normal o cero;
3. La temperatura del cuerpo del motor y de la bobina aumenta;
4. La vibración del motor aumenta y el sonido es anormal;
5. La velocidad del motor disminuye;
6. La salida de carga del motor es insuficiente.

P: ¿Por qué utilizamos transformadores trifásicos en lugar de monofásicos?

R: Los transformadores trifásicos siempre se prefieren a los transformadores monofásicos en los sistemas de transmisión y distribución de energía debido a varias razones.
Razón 1. Según Power Transformer Market, los transformadores monofásicos tienen un diseño más simple con menos partes móviles, lo que reduce la posibilidad de falla.
La naturaleza equilibrada de los sistemas trifásicos da como resultado niveles de corriente y voltaje más bajos por fase en comparación con los sistemas monofásicos.
Razón 2. El tamaño y número de conductores necesarios para un transformador de distribución trifásico son considerablemente menores en comparación con los necesarios para un sistema de energía monofásico, lo que se traduce en un ahorro sustancial en gastos.
Razón 3. Un transformador trifásico tipo pedestal proporciona una salida de voltaje más estable, lo que reduce la probabilidad de fluctuaciones de voltaje y perturbaciones eléctricas en la red.
Razón 4. Por su diseño y configuración, los transformadores trifásicos son capaces de suministrar significativamente más potencia en comparación con sus homólogos monofásicos.

P: ¿Cuál es la diferencia entre transformadores de tipo seco y de tipo húmedo?

R: Los transformadores de tipo seco utilizan aire como medio de refrigeración, mientras que los transformadores llenos de aceite utilizan aceite en lugar de aire. Algunos lugares públicos no utilizan transformadores llenos de aceite porque se consideran un gran peligro de incendio y, en su lugar, utilizan transformadores de tipo seco. Esto se debe a que el líquido que se utiliza es inflamable.

P: ¿Cuáles son los requisitos para un transformador de tipo seco?

A: Los transformadores de tipo seco deben instalarse en posición vertical y nivelada en un área con libre circulación de aire. Las distancias mínimas requeridas respecto de los equipos y las estructuras adyacentes se especifican en la norma NFPA 60 (artículo 450.21 del NEC).

P: ¿Se puede colocar un transformador de tipo seco en el exterior?

A: Los transformadores secos no ventilados deben contar con una carcasa resistente a la intemperie cuando se utilicen en aplicaciones al aire libre. Los equipos de gestión de las instalaciones también deben tener en cuenta la temperatura ambiente y la altitud.

P: ¿Cuánto se puede sobrecargar un transformador de tipo seco?

A: Con un aumento de temperatura de bobinado de 80 grados y un sistema de aislamiento de 220 grados, un transformador de tipo seco (VPI) puede sobrecargarse continuamente en un 30 % sin que se produzca ningún cortocircuito en la expectativa de vida. Consulte la Tabla IV. Para obtener información sobre la capacidad de sobrecarga de corta duración, consulte la norma IEEE C57.

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