TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS

TRANSFORMADORES ELETRICOS

A fase de construção e montagem do transformador é uma das mais importantes.

Cada fabricante possui uma forma particular para a sua construção, mas os aspectos básicos são essencialmente os mesmos, o que nos permite definir um padrão construtivo para componentes e/ou partes tais como: núcleo, bobinas e tipos de carcaças dos transformadores, além de outros aspectos que relacionados à construção, como, por exemplo, o sistema de isolamento.

A primeira consideração a ser feita num projeto de transformadores é seu desempenho elétrico, que consiste em definir a sua relação de tensões, sua potência nominal, e, conseqüentemente, a quantidade de fluxo magnético necessário para satisfazer o projeto. Com estas condições satisfeitas, o custo e a operação de forma confiável são os próximos fatores a serem considerados. Existem muitas opções no momento da construção, cada uma com suas vantagens e limitações. O objetivo é executar o serviço sempre utilizando a melhor opção e com o menor custo.

O núcleo magnético de um transformador é fundamental em sua construção, pois é o elemento que proporciona o caminho para a passagem dos fluxos magnéticos gerados pelas correntes que percorrem os enrolamentos. O núcleo é formado por lâminas de ferro, e as duas principais características para o seu dimensionamento é o tipo de material e a sua geometria.

Os melhores materiais, porém, com uma geometria falha, não terão um desempenho satisfatório. O núcleo é projetado para que a densidade de fluxo magnético máxima

esteja próxima do joelho da curva de saturação do material ferromagnético (ponto chamado de densidade de saturação econômica), para melhor aproveitamento do material.

Para transformadores de potência, a densidade de fluxo magnético está aproximadamente entre 1,3T e 1,8T, com o ponto de saturação entre 2,03T e 2,05T (Tesla) .

Devem ser considerados, ainda, o custo do material, o método de fabricação das bobinas, a espessura das lâminas do núcleo, o tamanho, o peso, o uso do gap, entre outras coisas.Construtivamente, existem alguns tipos de núcleo, sendo os do tipo envolvido e do tipo envolvente os mais comuns.

Na construção do transformador de núcleo envolvido, existe somente um

caminho para a circulação do fluxo magnético. Em uma aplicação monofásica, as bobinas são dispostas de tal forma que ocupem as duas pernas do núcleo do transformador. Já no transformador trifásico, as bobinas de cada uma das fases ocupam uma determinada perna do núcleo do transformador.

O núcleo envolvente proporciona mais de um caminho para a circulação do fluxo magnético. Este tipo de construção é utilizado em transformado-

res de potências elevadas, onde as condições de curtos-circuitos e transi-

tórios de tensão podem ser bem mais severas. Para um transformador trifásico, o núcleo pode ser de cinco ou sete pernas dependendo do seu tamanho e da sua aplicação.

Os transformadores de núcleo enrolado são feitos de longas tiras de um

material magnético enroladas em torno de um eixo, chamado de mandril. Estas tiras enroladas formam lâminas de aço no formato de anel, sendo o núcleo composto pela 96 união dessas lâminas em forma de pilha. Quanto mais fina a lâmina, menores as correntes

parasitas, e conseqüentemente, menores as perdas no núcleo. Este processo de fabricação foi adaptado para a construção do núcleo tipo retangular, conhecido como núcleo C. Hoje em dia, são fabricadas tiras que podem ter uma espessura de 0,000125 polegada (aproximadamente 0,0003175 centímetro).

Os materiais mais utilizados na confecção das tiras são:

Aço-silício;

Ferro-níquel;

Ferro-cobalto, e;

Materiais amorfos.

Os transformadores de núcleo enrolado feitos de ferrite têm um menor custo

e apresentam menores perdas, porém seu nível de saturação é muito baixo. Os

transformadores feitos com ferro-níquel são particularmente sensíveis a choques e vibrações. Já os núcleos feitos de aço-silício são mais resistentes a choques.

Por isso, a correta determinação da aplicação do transformador é essencial

para a melhor escolha do material do núcleo .O núcleo de ferro dos transformadores é composto por lâminas de material ferro-magnético. Estas lâminas têm a finalidade de reduzir as perdas introduzidas pelas correntes parasitas (ou correntes de Foucault), sendo sua superfície revestida de um material isolante (geralmente verniz) para aumentar a resistência entre as

lâminas.

A montagem no núcleo consiste em dispor tais lâminas uma ao lado da outra, seguindo determinado critério, dando uma forma tridimensional ao núcleo. Grande parte das lâminas utilizadas é do tipo E e I. Elas recebem estes nomes devido a sua semelhança com estas letras. Alguns transformadores têm uma configuração de lâminas não padronizadas, variando de acordo com o fabricante, e cada configuração responderá de uma forma diferente às componentes de fluxo magnético geradas pelas bobinas.

A escolha do material a ser utilizado na construção de um núcleo depende da aplicação para a qual o transformador será utilizado; logo, a escolha correta é fundamental para um bom projeto. A seguir, serão descritas algumas características dos materiais mais utilizados na construção do núcleo do transformador.

Aço-silício

da aplicação para a qual o transformador será utilizado; logo, a escolha correta é fundamental para um bom projeto. A seguir, serão descritas algumas características dos materiais mais utilizados na construção do núcleo do transformador.

O processo de fabricação do aço-silício consiste na adição de silício ao ferro, visando a melhorar a sua resistividade elétrica, reduzindo as correntes parasitas e aumentando a permeabilidade magnética do ferro. A fabricação deste material tem sido desenvolvida com o processo de orientação dos grãos do metal. O aço-silício de grão orientado tem perdas reduzidas.

A

saturação do material fica em torno de 15 quilogauss, a 60