Transformadores

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Todos os transformadores devem passar por ensaios, são eles que determinam se ele está funcionando corretamente. Estes testes devem ser contemplados em quaisquer tipos de serviços em transformadores elétricos e exigi-los, além das análises completas do estado do óleo em suas diversas fases, não deverá comprometer nenhum valor orçamentário, pois se trata da verificação da qualidade destes serviços e comprovação normatizada de seu uso (FITZGERALD; KINGSLEY; UMANS, 2006).

2 TRANSFORMADORES

Transformador é um dispositivo que tem por finalidade transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro, alterando correntes, tensões ou transformando os valores das impedâncias elétricas de um circuito elétrico.

Criado em 1831 por Michael Faraday, os transformadores são dispositivos que tem seu funcionamento gerado através da indução de corrente em acordo com os princípios do eletromagnetismo, ele funciona baseado nos princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday-Neumann-Lenz e da Lei de Lenz, que afirma que é plausível criar uma corrente elétrica em um circuito uma vez que esse seja submetido a um campo magnético alterável, e é por precisar dessa variação no fluxo magnético que os transformadores só funcionam em corrente alternada.

O transformador baseia-se em dois métodos: o primeiro, descrito via lei da indução de Faraday, sugere que um campo magnético variável no interior de uma bobina ou enrolamento de fio leva uma tensão elétrica nas extremidades desse enrolamento (indução eletromagnética) e o segundo, descrito via lei de BiotSavart, alega que a corrente elétrica cria um campo magnético, denominado (eletromagnetismo).

2.1 TIPOS DE TRANSFORMADORES

Os transformadores são classificados de acordo com vários critérios. As classificações de acordo com o tipo a finalidade o material do núcleo, e o número de fases são algumas.

Quanto ao tipo

- Dois ou mais enrolamentos

- Autotransformador

Quanto à finalidade

- Transformadores de corrente

- Transformadores de potência

- Transformadores de distribuição

- Transformadores de força

Quanto ao material do núcleo

- Ferromagnético

- Núcleo de ar

Quanto ao número de fases

- Monofásico

- Trifásico

- Polifásico

Para se diminuir as perdas nos transformadores o núcleo é laminado para reduzir a indução de correntes parasitas ou de Foucault. Em comum se utiliza aço-silício com o princípio de se aumentar a resistividade e diminuir essas correntes parasitas. Tais transformadores são chamados transformadores de núcleo ferromagnético. Há ainda os transformadores de núcleo de ar, que possui seus enrolamentos em contato com o ar.

Transformadores são utilizados também para o agrupamento de impedâncias, esta ligação consiste em alterar o valor da impedância vista pelo lado primário do transformador, são geralmente de baixa potência.

Transformadores de potência - Os transformadores de potência ou trifásicos são destinados a elevar ou rebaixar a tensão e consequentemente elevar ou reduzir a corrente de um circuito, de forma que não se altere a potência do circuito. Esses transformadores dividem-se em dois grupos:

Transformador de força - esses transformadores são usados para gerar, transmitir e distribuir energia em subestações. Possuem potência de 5 até 300 MVA. Quando operam em alta tensão têm até 550 kV.

Transformador de distribuição - esses transformadores são utilizados para rebaixar a tensão para ser entregue aos clientes finais das empresas de distribuição de energia. São normalmente instalados em postes ou em câmaras subterrâneas. Possuem potência de 15 a 300 kVA; o enrolamento de alta tensão tem tensão de 15, 24,2 ou 36,2 kV, já o enrolamento de baixa tensão tem 380/220 ou 220/127 V.

Transformador ideal - Um transformador ideal é aquele em que o acoplamento entre suas bobinas é exato, tal que, todas “adotam”, o mesmo fluxo, o que vale dizer que não há dispersão de fluxo. Isso sugere assumir a hipótese de que a permeabilidade magnética do núcleo ferromagnético é elevada ou, no caso ideal, e o circuito magnético é fechado. Além disso, afirma-se que o transformador não possui perdas de qualquer natureza, seja nos enrolamentos, seja no núcleo (FRANCHI, 2012).

2.2 PERDAS

2.2.1 Perdas no Cobre (Perdas no Material dos Enrolamentos)

a) perdas na resistência ôhmica dos enrolamentos: são perdas que aparecem pela passagem de uma corrente (I) por um condutor de determinada resistência (R); tais perdas são apresentadas pela expressão I 2R e dependem da carga inserida no transformador;

b) perdas parasitas nos enrolamentos do condutor: são perdas produzidas pelas correntes parasitas induzidas, nos condutores das bobinas, pelo fluxo de dispersão; são perdas que dependem do carregamento elétrico da corrente (carga), e da geometria dos condutores das bobinas;

2.2.2 Perdas no Ferro do Núcleo Magnético (Perdas em Vazio)

a) perdas por histerese: são perdas geradas pela propriedade das substâncias ferromagnéticas que apresentarem um atraso entre a indução.

b) perdas por correntes parasitas: assim como no caso das perdas parasitas no material condutor dos enrolamentos, o fluxo indutor variável induz no ferro forças eletromotrizes que por sua vez farão circular as correntes parasitas em circuitos elétricos fechados; estas são proporcionais ao quadrado da indução. As perdas se apresentam principalmente no núcleo e nos enrolamentos.

2.3 FATOR DE POTÊNCIA

Em circuitos de corrente alternada (CA) genuinamente resistivos, as ondas de corrente e de tensão elétrica estão em fase, mudando a sua polaridade no mesmo momento em cada ciclo. Bem como cargas reativas estão presentes, tais como indutores ou condensadores e capacitores, o armazenamento de energia