TRANSFORMADORES: SEUS TIPOS, NÚCLEOS E FINALIDADES

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Um transformador ideal é apresentado na Figura 1. A corrente passando através da bobina do circuito primário cria um campo magnético. A bobina primária e secundária são ambas enroladas sobre um núcleo de material magnético de elevada de permeabilidade magnética, a exemplo um núcleo de ferro, de modo que a maior parte do fluxo magnético passa através de ambas as bobinas. Se um dispositivo elétrico é conectado ao enrolamento secundário, uma vez provido que a corrente e a tensão aplicadas ao circuito primário tenham os sentidos indicados, a corrente e a tensão elétricas no dispositivo (usualmente denominado por "carga" do circuito) terão também sentidos definidos, como os indicados na figura. Na prática os transformadores operam com tensões e correntes alternadas, de forma que as marcações na figura representam a rigor, as relações de fase entre os sinais no circuito primário e secundário visto que as tensões e correntes estão constantemente alternando seus sentidos a fim de prover um fluxo magnético variável.

Figura 2. Transformador ideal, fonte Vp ligada ao primário e impedância Zl carregada no secundário; 0 ∞

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2. TIPOS DE TRANSFORMADORES - FASES

Existem diversos tipos de transformadores, e, portanto, diversas divisões entre eles. No que diz a respeito das fases de um transformador, serão apresentados transformadores de 3 tipos: monofásicos, trifásicos e polifásicos.

2.1. Transformadores Monofásicos

Esse tipo de transformador é próprio para alimentação de circuitos de comando ou de uso industrial. O transformador usado em casas também é o monofásico, ele transforma 127 V em 220 V e 220 V em 127 V.

Um transformador monofásico simples (também conhecido como Trafo) pode ser dividido em três principais partes:

- Enrolamento Primário

- Enrolamento Secundário

- Núcleo

O enrolamento primário de um trafo simboliza o a bobina responsável por receber a tensão elétrica que será transformada no enrolamento secundário, estes dois enrolamentos, comumente chamados de bobinas, envolvem um material ferromagnético (o núcleo).

Tradicionalmente, quando representados em diagramas elétricos, os transformadores possuem simbologias que expressam seus dois enrolamentos (primário e secundário) como pode-se observar na ilustração a seguir:

Figura 3. Simbologia de representação de um transformador monofásico

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Transformadores monofásicos normalmente apresentam pequena capacidade de potência aparente, também chamada de capacidade de transformação. Além disso, sistemas monofásicos não são capazes de gerar campos magnéticos girantes, necessários no funcionamento de motores elétricos e não apresentam potência constante em rede.

Aparecem, portanto, como solução à estes problemas os transformadores trifásicos.

2.2. Transformadores Trifásicos

Esta peça possui em seu interior três transformadores que podem ser acionados de diferentes maneiras. Por exemplo, quando se faz a ligação dos enrolamentos primários em forma de triângulo e os secundários no formato de estrela, conseguimos um grupo em que o primeiro irá receber uma corrente trifásica e o secundário ficará com três fases e o neutro, que neste caso será o centro da estrela.

Com isso, podemos ter diversas formas de tensões, que podem ser classificadas em simples ou compostas. Se formos falar da distribuição da energia elétrica, conseguimos ver 400 volts entre fases em três situações. Em relação a 230 volts, o temos em qualquer uma das fases, inclusive no neutro.

Esse é o tipo de transformador que vemos nas ruas, ele recebe a tensão da subestação de distribuição e em um nível de tensão de 13800 V e transforma em 127 V ou 220 V. Eles são, em geral, utilizados em locais de altas potências, como cabines primárias e postes de distribuição. Porém, alguns equipamentos os utilizam em suas entradas de energia com uma técnica conhecida por isolação galvânica.

Os sistemas de geração, transmissão e distribuição utilizam os transformadores trifásicos devido a alguns fatores como:

- O volume de material condutor na transmissão em sistemas trifásicos é menor para a mesma quantidade de energia transmitida quando comparado com sistemas monofásicos ou outros sistemas polifásicos.

- A capacidade dos geradores aumenta em função do número de fases.

- A potência em sistemas monofásicos é pulsante com o dobro da frequência da rede, ao passo que a potência em sistemas trifásicos é constante. Portanto, possibilitando um funcionamento mais suave dos motores.

- Para o funcionamento dos motores elétricos é necessário termos campos magnéticos girantes, o qual não é possível ser gerado em sistemas monofásicos.

Os transformadores trifásicos podem ser construídos de duas maneiras:

(a) Banco trifásico (composto por 3 transformadores monofásicos)

A conexão em banco trifásico facilita a manutenção e substituição dos transformadores, porém com maior custo de investimento.

Figura 4. Banco de 3 transformadores monofásicos

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(b) Núcleo trifásico (composto por um único núcleo – mononuclear)

Esta forma de ligação resulta em transformadores menores e mais baratos devido a necessidade de menos material ferromagnético, porém com menor flexibilidade de manutenção.

Figura 5. Núcleo de Transformador Trifásico

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2.3. Transformadores Polifásicos

Possui eficiência relativamente alta, estes transformadores fornecem a tensão para sistemas que necessitam de mais fases através do sistema trifásico. Esse tipo de transformador varia de 3 a 6 fases. Esses sistemas que necessitam de mais fases são especialmente para retificação de medida de onda completa devido aos seus componentes.