Como já foi mencionado no post anterior: “Transformadores de potência são equipamentos cujo princípio básico de funcionamento se dá a partir da conversão de diferentes níveis de tensão entre a fonte, ligada ao primário, e a carga alimentada, ligada ao secundário”.
Podem ser trifásicos ou monofásicos, dependendo das necessidades específicas de cada instalação.
No sistema elétrico há diferentes tipos de transformadores, que possuem características específicas quanto à classe de tensão e potência.
Vistos externamente, os transformadores são formados por buchas de alta e baixa tensão, radiadores ou trocadores de calor, tanque principal, tanque de expansão, painéis de controle e outros dispositivos.
Essencialmente são equipamentos mais complexo, dependendo da interação de diversos componentes para o seu perfeito funcionamento.
Fonte: Catálogo transformadores de potência e Reatores de Derivação (1999)
1) Núcleo: é constituído em lâminas para minimizar o efeito denominado por Foucault, no qual a indução de campo magnético alternado sobre o núcleo magnético tende a dar origem a correntes elétricas parasitas que ficam circulando e assim gerando perdas e aquecimento localizado. Corrente de Foucault, ou corrente parasita, é o nome dado à corrente induzida em um condutor quando há variação do fluxo magnético que o percorre. Em alguns casos a corrente de Foucault pode produzir resultados indesejáveis, como perdas em decorrência de dissipação de energia por efeito Joule, fazendo com que a temperatura do material aumente. Para evitar a dissipação por efeito Joule, os materiais sujeitos a campos magnéticos variáveis são frequentemente laminados ou construídos com placas muito finas isoladas umas das outras. Esse arranjo aumenta a resistência no trajeto da corrente que atravessa o material, resultado em menor geração de calor e consequentemente menores perdas. O núcleo ferromagnético é configurado em colunas verticais, sendo que as principais abrigam blocos de bobinas e as colunas periféricas, denominadas de retorno, são para fechamento do circuito magnético.
2) Enrolamentos: são bobinas cilíndricas formadas por condutores de cobre retangular convencionais ou transpostos, podendo ser isolados com papel ou envernizados. As bobinas apresentam um arranjo físico que pode ser do tipo helicoidal, em camadas, discos contínuos ou discos entrelaçados. A relação entre o número de espiras dos diversos enrolamentos do transformador define seus níveis de tensão de operação, havendo a possibilidade de se fazer bobinas com terminais intermediários, denominados por taps, que podem ser comutados, com a limitação de que o transformador esteja sem tensão ou até mesmo com o transformador operando sob carga mediante a utilização de chaves comutadoras de características especiais (comutador sob carga).
3) Tanque principal: trata-se do tanque de aço preenchido com óleo isolante, onde a parte ativa, conjunto formado pelas bobinas e o núcleo, é imerso. O tanque pode ser dotado de blindagens nas paredes internas, no sentido de minimizar o aumento da temperatura do aço por conta da circulação de correntes parasitas, resultantes do fluxo de dispersão gerado na parte ativa.
Já o óleo isolante tem dupla função:
– ser absorvido (impregnado) pelo papel isolante de forma a conferir características dielétricas especiais ao sistema isolante do transformador;
– circular através dos enrolamentos e núcleo, superficialmente e através de reentrâncias, canais feitos especialmente com essa finalidade, de forma a permitir a remoção do calor gerado no funcionamento normal, dissipando assim as perdas nos enrolamentos e no núcleo.
4) Tanque de expansão de óleo: permite a expansão do volume de óleo do transformador por conta das variações de temperatura a que o equipamento é submetido. Normalmente ó tanque é provido de uma bolsa de borracha que auxilia no sistema de selagem do transformador.
5) Buchas: são dispositivos de porcelana que têm a finalidade de isolar os terminais das bobinas do tanque do transformador. Normalmente as buchas com classe de tensão superior a 13,8kV são do tipo condensivas, onde, no interior do corpo de porcelana, há uma envoltória de papel e filme metálico imersos em óleo isolante, formando um capacitor.
6) Comutador sob carga: dispositivo eletromecânico que propicia a variação dos níveis de tensão através da mudança dos terminais dos enrolamentos de regulação, sem que o transformador seja desligado.
7) Acionamento do comutador sob carga: conjunto de mecanismos eletromecânicos que fazem a mudança da posição do comutador de acordo com os níveis de tensão desejados;
8) Radiadores/Trocadores de calor: instalados na parte externa do tanque, fazem a circulação do óleo isolante através de aletas que, em contato com o ar ambiente, diminuem a temperatura do óleo. A circulação pode ser do tipo natural (ONAN – óleo natural, ar natural), com ar forçado através de motoventiladores nos radiadores (ONAF – óleo natural, ar forçado), com motobombas para aumentar o fluxo de óleo (OFAF – óleo forçado, ar forçado), com sistema de óleo dirigido nas bobinas (ODAF – óleo dirigido, ar forçado) ou mesmo com trocadores de calor que utilizam água como meio refrigerante ao invés do ar ambiente (OFWF – óleo forçado, água forçada).
9) Painel de controle: é o local onde estão instalados os dispositivos de interface que permitem o controle e a monitoração do funcionamento do transformador ao centro de operação da subestação, como temperatura, corrente, monitoração de gases, descargas parciais, etc.
10) Secador de ar: faz a retirada de umidade do interior do transformador utilizando sílica-gel.
11) Termômetros: medem a temperatura dos enrolamentos e do óleo do transformador.
Apesar do fato de que os componentes aqui descritos se aplicam a qualquer tipo de transformador, cada equipamento, dependendo da aplicação a que se destina e de padrões definidos pelo comprador, possui características construtivas específicas, não havendo, a menos daqueles fabricados na mesma série, transformadores idênticos.
Além disso, há diferentes tipos de construção no que diz respeito à quantidade de enrolamentos, sistema de comutação, refrigeração, dimensões, etc.
Fonte do Artigo: “Falha em trafo” – Ricardo Bechara
Se quiser saber mais sobre Diagnósticos e acompanhamento de transformadores de potência, acompanhe a Lorencini Brasil pelo Facebook!
