TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS O CONCEITO

TRANSFORMADORES ELÉTRICOS

CONCEITO

O transformador, representado esquematicamente na Figura 1.1, é um aparelho estático

que transporta energia elétrica, por indução eletromagnética, do primário (entrada) para o secundário (saída). Os valores da tensão e da corrente são alterados, porém, a potência, no caso do transformador ideal1, e a freqüência se mantêm inalterados.

Representação esquemática de um transformador.

As principais variáveis que definem o dimensionamento de um transformador são a

bitola dos condutores (corrente) e o material isolante utilizado (tensão).

Os enrolamentos de alta tensão (AT) são constituídos por várias espiras de fio fino,

sendo que os enrolamentos de baixa tensão (BT) possuem um menor número de espiras

com bitola maior.

A razão entre as tensões do primário e do secundário, bem como entre os respectivos

números de espiras dos seus enrolamentos, definem a relação de transformação (a) de um transformador. Assim,

U1 = N1 = a

U2 N2

Se a>1, o transformador é rebaixador; se a<1, o mesmo será elevador.

Considera-se transformador ideal àquele em que S1=S2, onde S1 representa a potência aparente do primário e S2 a potência aparente do secundário.

Considerando-se que as potências aparentes na entrada e na saída são iguais (S1=S2),

as correntes obedecem à seguinte relação:

U1.I1 = U2..I2

Portanto:

U1 = I2

U2 I1

Assim, fica definida a equação fundamental de transformação

U1 = N1 = I2

U2 N2 I1

NORMALIZAÇÕES

Como o estudo dos transformadores envolve as principais grandezas elétricas, a

ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) estabeleceu normas nacionais de

operações, construção, manutenção e uso dos mesmos. Segundo a NBR 5440, as potências padronizadas para transformadores de distribuição, em kVA, são:

a) Transformador monofásico instalado em poste: 3 ; 5 ; 10 ; 15 ; 25 ; 37,5 ; 50 ; 75 ; 100

b) Transformador trifásico instalado em poste: 15 ; 30 ; 45 ; 75 ; 112,5 ; 150

c) Transformador trifásico instalado em plataforma: 225 ; 300 ; 500 ; 750 ; 1000

Os bornes externos são numerados com a utilização das letras “H” para a AT e

“x” para BT . A ordem cronológica dos coeficientes é feita da esquerda para a direita, a partir do posicionamento frontal à BT.

COMPONENTES CONSTRUTIVOS

Os transformadores são constituídos, basicamente, de uma parte ativa e de acessórios com-

plementares.

Parte ativa

Compreende as bobinas (enrolamentos do primário e do secundário) e o núcleo ferro-

magnético. Para que haja um funcionamento eficaz, é necessário que seus componentes

sejam prensados e devidamente calçados, a fim de suportarem as mais diferentes condições ambientais a que são submetidos.

Os enrolamentos são constituídos de fios de cobre, de seção retangular ou circular,

isolados com esmalte ou papel. Os enrolamentos de BT e AT (Figura 8.3) normalmente

são concêntricos, onde a BT ocupa a parte interna e a AT a parte externa, sendo estes

fracionados em bobinas de menor número de espiras, chamadas “panquecas”, por motivo

de isolação, facilidade de manutenção e retirada das derivações para conexão ao comutador.

(a) (b)

Enrolamentos de um transformador: (a) BT; (b) AT

O núcleo é constituído de lâminas de material ferromagnético, contendo em sua composi-

ção o silício, que possui excelentes características de magnetização (temporário), baixas

perdas por histerese e por mudança de temperatura. O empilhamento das lâminas, isoladas

entre si e do núcleo, é feito para minimizar a ação das correntes parasitas provenientes da variação de fluxo ocorridos sobre o material, que é condutor.

Acessórios complementares

a) Tanque

Serve de invólucro da parte ativa e do líquido isolante. Nele encontramos os suportes para fixação em postes, ganchos e olhais de suspensão, tampa de inspeção, conector de aterramento, fios de passagem das buchas, placa de identificação, radiadores, dispositivos de drenagem e amostragem do líquido isolante, visor de nível do óleo, etc.

Tanque de um transformador