Apostila Autocad

Mudança de tensão e de hábitos

A possibilidade de ter energia em nossos lares era excitante. A invenção da lâmpada elétrica, uma sacada brilhante. Satisfeitos? Como sempre, não. Era preciso mais. Era preciso fazer essa eletricidade chegar aos mais longínquos destinos. Para a difícil tarefa, uma complexa ferramenta, o transformador. E é este elemento essencial às alterações de potência – e do homem – que vamos dissecar nas próximas páginas.

Entre as muitas inovações tecnológicas, não é exercício árduo listar as de real impacto na sociedade. Energia elétrica e internet certamente fariam parte da relação. Uma de ontem que permite a de hoje. Entre ambas, um vazio que pode ser preenchido por uma ferramenta não menos importante na cadeia de projetos científicos que revolucionaram o comportamento humano: o transformador. O excesso com as palavras faz jus à grandiosidade deste equipamento que reina no processo de transmissão e distribuição de eletricidade.

Na tarefa de distribuição, “o transformador é a forma de isolar e reduzir elevadas tensões a níveis seguros (110 V a 220 V) para usos residencial, comercial ou industrial”, conforme explica o professor e mestre em engenharia elétrica, Francisco Antônio Marino Salotti, chefe da seção técnica de ensaios em máquinas da Universidade de São Paulo (USP).

Existem, entretanto, diversos tipos de transformadores como pode ser observado na tabela de classificação a seguir, elaborada por Salotti. Podemos destacar aqui os Transformadores de Potência (de distribuição e de transmissão), também chamados de “trafos”, e os Transformadores de Instrumento (de corrente e de potencial). O professor e doutor em Engenharia Elétrica, Clever Pereira, da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), conta que os primeiros são projetados e construídos para operar com níveis elevados de potência passando por eles, já os últimos são projetados e construídos para alimentar equipamentos de medição e de proteção.

FORMAS DE CLASSIFICAÇÃO DOS TRANSFORMADORES

O isolamento dos transformadores de potência pode ser a seco e a óleo. Os tranformadores a óleo devem ser colocados em tanques com líquido isolante para prover o isolamento entre as bobinas e entre as bobinas e a terra. O líquido isolante também é bom condutor de calor, servindo para o resfriamento do transformador e seus componentes. Já os transformadores a seco são construídos com material isolante sólido, e não necessita ser imerso em óleo, por isso a designação, “a seco”.

As perdas em vazio do transformador de distribuição são praticamente desprezíveis; os grandes transformadores de força têm comutação de taps sob carga, ventilação forçada, acessórios de monitoração das condições de funcionamento (indicador de temperatura, TCs, relés de curto-circuito, entre outros); o transformador de distribuição é bem mais simples construtivamente podendo ter como único acessório o comutador da taps a vazio, com o equipamento “desenergizado”; a tensão máxima do primário é de 22 kV e secundário até 380 V.

Salotti alerta que “o transformador a seco (ou em massa), embora seja ligado a uma rede de distribuição, não deve ser considerado como transformador de distribuição”. Segundo o engenheiro, ele é instalado na entrada de consumidores finais (fábricas, centros comerciais, consumidores de médio porte) que recebem energia elétrica em média tensão. O regime de carga destes consumidores é praticamente constante ao longo do dia e são instalados em locais isolados e exclusivos, como cabines primárias. São transformadores da classe 15 kV ou 25 kV no primário e, devido ao alto nível de tensão, este enrolamento é encapsulado e moldado com massa isolante e o secundário por ser de baixa tensão tem acabamento feito por impregnação de verniz isolante.

No caso do transformador de distribuição do tipo em líquido isolante – geralmente óleo mineral – é instalado na rede de distribuição de energia elétrica para servir diversos consumidores de pequeno porte ou consumidores isolados – rural. A rede de distribuição pode ser aérea ou subterrânea e sempre de responsabilidade de uma operadora. Estes transformadores são projetados para trabalhar em um regime de carga extremamente variado, desde a operação em vazio até 150% da sua capacidade nominal nos horários de pico de consumo. Como particularidade, Salotti destaca que estes transformadores são projetados para suportar curtos-circuitos e impulso de tensão atmosférica (raios), isso porque no local da instalação, sempre longe do consumidor e do centro de distribuição, ficam sujeitos a receber descargas atmosféricas ou haver toque entre fases em algum ponto da linha, provocado por galhos de árvores, são protegidos por uma chave seccionadora com fusíveis e para-raios no lado da alta tensão.

Os transformadores de distribuição são aqueles cuja alta tensão é da ordem das tensões normalmente utilizadas na distribuição de eletricidade, podendo ser trifásicos ou monofásicos. Normalmente estas tensões do lado de alta são de 13,8 Kv até 69 Kv. Algumas companhias, de acordo com Clever Pereira, admitem valores de 138 kV como tensão de distribuição. “Normalmente, são ligados em triângulos do lado de alta e estrela solidamente aterrada em lado de baixa, ao contrário dos trafos de transmissão, cujos enrolamentos são ligados em estrela-estrela com um terciário em delta. As tensões de baixa dos trafos de distribuição podem ser normalmente de 220 V / 127 V (regiões sul e sudeste do Brasil) ou de 380 V / 220 V (regiões norte e nordeste) e, também, podem ser de baixa de alguns kV para alimentação de motores de elevada potência”, detalha o professor.

É certo que as especificações técnicas de um transformador dependem de estudos e de conhecimento da carga, do sistema no qual será instalado e do local de instalação, além da experiência do profissional e das informações que o consumidor irá fornecer. Entretanto, algumas descrições são comuns e possíveis de ser exibidas.

Basicamente, um transformador é formado pelo núcleo magnético, a parte ativa (enrolamentos) e o sistema de isolamento. O núcleo é utilizado como circuito magnético para a circulação do fluxo criado nas bobinas primárias. É composto por chapas de aço-silício laminado com espessuras variáveis, sendo estas agrupadas de tal modo que resultem em pernas e culatras (jugo). Essas chapas são isoladas entre si por verniz isolante. Os enrolamentos são responsáveis pela condução da corrente elétrica do sistema elétrico e pela geração do fluxo magnético. As bobinas