Introdução
Transformadores são dispositivos utilizados para elevar ou reduzir a tensão (conhecidos como transformadores de elevação e redução, respectivamente). Eles podem ser classificados em dois tipos principais:
- Imerso em Líquido - o núcleo do transformador e os enrolamentos são colocados dentro de um tanque e imersos em um líquido isolante (geralmente óleo mineral).
- Seco - o transformador não possui tanque e é resfriado a ar.
Existem diversos tipos de transformadores elétricos em uso atualmente, mas três designs são particularmente comuns; estes são:
- Conservador - o tanque do transformador está conectado a um tanque de expansão. Este tipo é utilizado para altas capacidades de kVA.
Transformador Tipo Conservador
- Hermético - o tanque do transformador é hermeticamente selado (sem conexão com a atmosfera). Transformadores herméticos são geralmente usados para aplicações de kVA mais baixas.
- Seco - utilizado para aplicações de kVA baixo a médio. Transformadores secos são preferidos quando transformadores imersos representam um risco significativo de incêndio (o óleo mineral em transformadores imersos aumenta a carga de incêndio).
Como Funciona o Transformador com Isolamento Líquido
O vídeo abaixo é um extrato do nosso Curso Online de Introdução aos Transformadores Elétricos.
Partes e Funções do Transformador
Detalhes do Modelo 3D
Este modelo 3D ilustra todos os principais componentes de um típico transformador com isolamento líquido elétrico, incluindo:
- Cartucho de Gel de Sílica
- Respiro
- Relé Buchholz
- Comutador de Tap em Carga (OLTC)
- Enrolamentos
- Termômetro
- Isoladores
- Medidor Magnético de Óleo (MOG)
- Núcleo
- Tanque
- Caixa de Controle OLTC
Anotações do Modelo 3D
Isolador de Baixa Tensão
O circuito elétrico de baixa tensão externo é conectado aos enrolamentos do transformador através de um condutor central nos isoladores. Os isoladores de baixa tensão são mais curtos em comprimento do que os de alta tensão, enquanto também possuem condutores centrais maiores (maior capacidade de condução de corrente requer um condutor mais espesso).
Isolador de Alta Tensão
O circuito elétrico de alta tensão é conectado aos enrolamentos de alta tensão do transformador através de isoladores. Os isoladores são usados para passar condutores elétricos através de partições/barreiras sem elevar o potencial elétrico da partição/barreira. Os condutores dos isoladores são geralmente fabricados em cobre ou alumínio. O exterior do isolador é geralmente fabricado em porcelana ou silicone.
Medidor de Temperatura
Um medidor de temperatura local indica a temperatura do líquido isolante do transformador. Um sensor local é usado para transmitir a temperatura do líquido isolante do transformador para um local remoto. Os medidores locais devem ser grandes o suficiente para permitir fácil leitura pelo pessoal, idealmente sem entrar no recinto do transformador (assumindo que o transformador não está instalado em uma câmara).
Relé Atuado a Gás
Um relé atuado a gás protege o transformador caso ocorram falhas elétricas pequenas ou grandes dentro do tanque do transformador. Um relé Buchholz possui a característica adicional de segurança de desligar o transformador caso ocorra um baixo nível de líquido isolante.
Troca de Calor / Radiador
À medida que um transformador é carregado eletricamente, ele gera mais calor. Transformadores menores são resfriados a ar, enquanto unidades maiores são resfriadas a líquido. Ventiladores e bombas podem ser usados para aumentar ainda mais a capacidade de resfriamento do radiador do transformador. Transformadores com bombas e ventiladores são resfriados forçadamente, enquanto aqueles sem bombas e ventiladores são resfriados naturalmente.
Tanque
O tanque do transformador contém os enrolamentos, o núcleo laminado e o líquido isolante. O tanque é geralmente construído em aço e revestido externamente com tinta resistente à corrosão. Transformadores menores são geralmente hermeticamente selados, mas unidades maiores são ‘respirantes’ (expulsam e inalam ar através do tanque conservador).
Medidor Magnético de Óleo (MOG)
Um medidor magnético de óleo (MOG) indica o nível de óleo dentro do tanque conservador. O medidor é ligado a um flutuador dentro do tanque através de um acoplamento magnético, assim não são necessárias penetrações através do tanque conservador.
Comutador de Tap
Transformadores menores não empregam comutador de tap, ou, um comutador de tap fora de carga (LTC). Unidades maiores utilizam comutadores de tap em carga (OLTC). O comutador de tap regula a tensão secundária por uma determinada porcentagem, cada tap correlaciona-se a um certo % da tensão total de saída.
Respiro
Um respiro é usado para permitir a expansão e contração do líquido isolante devido à variação de temperatura do transformador. O respiro impede a entrada de umidade e partículas no tanque conservador; isso reduz a probabilidade de o líquido isolante se tornar contaminado. Gel de sílica é o agente de secagem mais comum, embora alternativas estejam disponíveis.
Núcleo
O núcleo do transformador consiste em placas de aço laminadas finas. Cada placa é pressionada e mantida junta usando tiras de aço ou adesivo. A forma do núcleo é projetada para focar o campo magnético a fim de maximizar a eficiência do transformador. Placas são usadas (em vez de um bloco sólido de metal) para reduzir perdas por histerese e correntes parasitas.
Enrolamentos
Um transformador requer enrolamentos de alta e baixa tensão para operar; esses enrolamentos também são referidos como enrolamentos primários e secundários. Os enrolamentos de baixa tensão são enrolados em torno de cada perna do núcleo, e os enrolamentos de alta tensão são enrolados em torno dos enrolamentos de baixa tensão.
Recursos Adicionais
https://en.wikipedia.org/wiki/Transformer_oil
https://electrical-engineering-portal.com/transformer-constructions
https://www.usbr.gov/tsc/techreferences/mands/mands-pdfs/Trnsfrmr.pdf