1. DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
O consumo de energia se faz, pois, em baixa tensão. Assim, antes de ser distribuída, a tensão é reduzida outra vez nas subestações.
A distribuição em baixa tensão se processa nas tensões de 110/220V e 220V e varia de cidade para cidade, dependendo da concessionária fornecedora de energia. Cada um desses valores requer um tipo de transformador apropriado a essa distribuição. Isso significa que a distribuição das tensões de 110/220V é realizada por transformadores monofásicos. Já a distribuição das tensões 127/220V se faz por transformadores trifásicos com secundário ligado em estrela ou em triângulo.
Vão surgir diferenças entre vários tipos de transformadores trifásicos, devido às formas como se ligam os primários e os secundários: em estrela, em triângulo e em zig-zag. As várias combinações possíveis produzem no secundário sistemas trifásicos com diferentes valores de tensões simples e compostas e diferentes desfasamentos, que são identificados e denominados abaixo.
2 - TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
O transformador trifásico pode ser visto como um conjunto de três transformadores monofásicos. Temos então três primários e ao menos três secundários que terão de trabalhar juntos. Para trabalharem juntos, existem alguns cuidados a serem tomados e observados a serem feitas, e a partir destas, podemos estabelecer padrões de ligação para o transformador trifásico e denominar esses padrões de ligação. O funcionamento dos três conjuntos primário-secundário é semelhante ao do transformador monofásico.
Como já sabemos, o transformador é o equipamento que permite rebaixar ou elevar os valores de tensão ou corrente CA de um circuito. Seu principio de funcionamento baseia-se no fato de que uma tensão é induzida no secundário quando este é cortado pelo fluxo magnético variável gerado no primário.
O transformador é formado basicamente pelo Núcleo e pelas bobinas (primária e secundária).
O núcleo constitui o circuito magnético do transformador. É uma peça metálica construída com chapas de ferro-silício isoladas entre si e sobre a qual são montadas as bobinas.
Os transformadores trifásicos, usados na distribuição de eletricidade, têm as mesmas funções que o transformador monofásico: abaixar ou elevar a tensão.
Trabalham com três fases e são de porte grande e mais potentes que os monofásicos.
O núcleo dos transformadores trifásicos também é constituído de chapas de ferro-silício. Essas chapas possuem três colunas que são unidas por meio de duas armaduras. Cada coluna serve de núcleo para uma fase onde estão localizadas duas bobinas, uma primária e outra secundária. Por essa razão, esses transformadores tem no mínimo seis bobinas, três primárias e três secundárias, isoladas entre si.
As bobinas das três fases devem ser exatamente iguais. Num transformador trifásico, cada fase funciona independentemente das outras duas como se fossem três transformadores monofásicos em um só. Isso significa que três transformadores monofásicos exatamente iguais podem substituir um transformador trifásico.
Esse sistema é mais econômico, pois facilita os serviços de manutenção, reparação e aumento de capacidade do banco de transformadores. A ligação inicial de dois transformadores seja acrescentado quando houver aumento de carga.
3. TIPOS DE LIGAÇÃO DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
As ligações entre as três fases do transformador trifásico podem ser feitas de duas maneiras:
Ligação em estrela ( Y )
Ligação em triângulo ( Δ )
As ligações em estrela e em triângulo são executadas tanto no primário quanto no secundário do transformador. Nos diagramas, as letras H e X representam respectivamente o primário e o secundário, enquanto as extremidades dos enrolamentos são identificados por números.
As ligações do primário e do secundário podem ser combinadas de várias formas:
Em estrela no primário e em estrela no secundário;
Em triângulo no primário e em triângulo no secundário
Em estrela no primário e em triângulo no secundário e vice-versa
Quando é necessário equilibrar as cargas entre as fases do secundário, emprega-se a ligação em ziguezague.
Se, por exemplo, a fase 1 do secundário estiver recebendo mais carga, esse desequilíbrio será compensado pela indução das duas colunas onde a fase 1 está distribuída.
Para que as combinações de ligações sejam realizadas, os transformadores são divididos em dois grupos:
Grupo A: quando a tensão do secundário está em fase com a tensão do primário;
Grupo B: quando a tensão do secundário está defasada em 30º.
Dois transformadores de um pequeno grupo podem ser ligados em paralelo, desde que exista entre eles correspondência de tensão e impedância.
Transformadores de grupos diferentes não podem ser ligados em paralelo.
Na tabela abaixo são apresentadas as interligações dos enrolamentos, a relação de transformação e os tipos de ligação que podem ser feitos com os transformadores do grupo A.
Para verificar se as ligações estão corretas, alimenta-se o transformador pelos lides ou terminais de tensão mais elevada com uma fonte de corrente trifásica apropriada. Em seguida, ligam-se os terminais H1 e X1 respectivamente entre si (curto-circuito).
Finalmente, mede-se a tensão entre os vários pares de terminais. O resultado deve ser o seguinte:
Tensão entre H2 e X3 igual á tensão entre H3 e X2;
Tensão entre H2 e X2 menor que a tensão entre H1 e X2;
Tensão entre H2 e X2 menor que a tensão entre H2 e X3.
Na tabela a seguir, são apresentadas as interligações dos enrolamentos, a relação de transformação e os tipos de ligação que podem ser feitos com os transformadores do grupo B.
Observação
NH = número de espiras do primário
NX = número de espiras do secundário
Para verificar se as ligações estão corretas, alimenta-se o transformador pelos terminais de tensão mais elevada com uma corrente trifásica apropriada. Em seguida, ligam-se os terminais H1 e X1 entre si.
Finalmente, mede-se a tensão entre os vários pares de terminais. O resultado deve ser o seguinte:
Tensão entre H3 e X2 igual á tensão entre H3 e X3;
Tensão entre H3 e X2 menor que a tensão entre H1 e X3;
Tensão entre H2 e X2 menor que a tensão entre H2 e X3;
Tensão entre H2 e X2 menor que a tensão entre H1 e X3.
4. RESFRIAMENTO DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
Os transformadores, quando em funcionamento, apresentam uma pequena perda que também se manifesta sob a forma de calor. Assim, quanto maior a potência consumida, maior é a geração de calor dentro do transformador.
Como a temperatura elevada traz danos irreparáveis ao funcionamento do transformador, deve-se mantê-la dentro de limites seguros.
Segundo a norma ABNT (EB91), existem dois tipos de resfriamento: A seco e Com líquido isolante
4.1. TRANSFORMADOR COM RESFRIAMENTO A SECO
Segundo a norma EB91, “transformador a seco é o transformador cujos núcleo e enrolamento estão envoltos e refrigerados pelo ar do ambiente”.
Dentro desse grupo estão todos os pequenos transformadores e os de baixa potência nos quais a troca de calor é feita com o ar.
Para os transformadores desse grupo que necessitem de maior refrigeração, usam-se ventiladores que forçam a circulação do ar. Isso acontece em aparelhos eletrônicos como microcomputadores, por exemplo.
4.2. TRANSFORMADOR EM LÍQUIDO ISOLANTE
De acordo com a EB91, “transformador em líquido isolante é o transformador cujo núcleo e enrolamento são imersos em líquido isolante”. Esse líquido isolante exerce duas funções: isolação e resfriamento, pois transfere para as paredes do tanque o calor produzido.
Para cumprir essas funções, o óleo refrigerante deve possuir: Elevada rigidez dielétrica; Boa fluidez e Capacidade de funcionamento com temperaturas elevadas. O líquido isolante que possui essa característica é o óleo mineral.
Observação: Existe também um óleo chamado ascarel, mas seu uso é proibido porque é altamente tóxico e, portanto, prejudicial à saúde. Os transformadores que necessitam desse tipo de resfriamento são os trifásicos de grande potência usados na rede de distribuição de energia elétrica.
O Diagrama elétrico para energização pode ser baixado em: Aula 04 -Energização de Transformadores Trifásicos.
O núcleo constitui o circuito magnético do transformador. É uma peça metálica construída com chapas de ferro-silício isoladas entre si e sobre a qual são montadas as bobinas.
Os transformadores trifásicos, usados na distribuição de eletricidade, têm as mesmas funções que o transformador monofásico: abaixar ou elevar a tensão.
Trabalham com três fases e são de porte grande e mais potentes que os monofásicos.
O núcleo dos transformadores trifásicos também é constituído de chapas de ferro-silício. Essas chapas possuem três colunas que são unidas por meio de duas armaduras. Cada coluna serve de núcleo para uma fase onde estão localizadas duas bobinas, uma primária e outra secundária. Por essa razão, esses transformadores tem no mínimo seis bobinas, três primárias e três secundárias, isoladas entre si.
As bobinas das três fases devem ser exatamente iguais. Num transformador trifásico, cada fase funciona independentemente das outras duas como se fossem três transformadores monofásicos em um só. Isso significa que três transformadores monofásicos exatamente iguais podem substituir um transformador trifásico.
Esse sistema é mais econômico, pois facilita os serviços de manutenção, reparação e aumento de capacidade do banco de transformadores. A ligação inicial de dois transformadores seja acrescentado quando houver aumento de carga.
3. TIPOS DE LIGAÇÃO DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
As ligações entre as três fases do transformador trifásico podem ser feitas de duas maneiras:
Ligação em estrela ( Y )
Ligação em triângulo ( Δ )
As ligações em estrela e em triângulo são executadas tanto no primário quanto no secundário do transformador. Nos diagramas, as letras H e X representam respectivamente o primário e o secundário, enquanto as extremidades dos enrolamentos são identificados por números.
 |
| Grupo A: quando a tensão do secundário está em fase com a tensão do primário. |
Em estrela no primário e em estrela no secundário;
Em triângulo no primário e em triângulo no secundário
Em estrela no primário e em triângulo no secundário e vice-versa
Quando é necessário equilibrar as cargas entre as fases do secundário, emprega-se a ligação em ziguezague.
Se, por exemplo, a fase 1 do secundário estiver recebendo mais carga, esse desequilíbrio será compensado pela indução das duas colunas onde a fase 1 está distribuída.
Para que as combinações de ligações sejam realizadas, os transformadores são divididos em dois grupos:
Grupo A: quando a tensão do secundário está em fase com a tensão do primário;
Grupo B: quando a tensão do secundário está defasada em 30º.
Dois transformadores de um pequeno grupo podem ser ligados em paralelo, desde que exista entre eles correspondência de tensão e impedância.
 |
| Grupo B: quando a tensão do secundário está defasada em 30º. |
Na tabela abaixo são apresentadas as interligações dos enrolamentos, a relação de transformação e os tipos de ligação que podem ser feitos com os transformadores do grupo A.
Para verificar se as ligações estão corretas, alimenta-se o transformador pelos lides ou terminais de tensão mais elevada com uma fonte de corrente trifásica apropriada. Em seguida, ligam-se os terminais H1 e X1 respectivamente entre si (curto-circuito).
Finalmente, mede-se a tensão entre os vários pares de terminais. O resultado deve ser o seguinte:
Tensão entre H2 e X3 igual á tensão entre H3 e X2;
Tensão entre H2 e X2 menor que a tensão entre H1 e X2;
Tensão entre H2 e X2 menor que a tensão entre H2 e X3.
Na tabela a seguir, são apresentadas as interligações dos enrolamentos, a relação de transformação e os tipos de ligação que podem ser feitos com os transformadores do grupo B.
Observação
NH = número de espiras do primário
NX = número de espiras do secundário
Para verificar se as ligações estão corretas, alimenta-se o transformador pelos terminais de tensão mais elevada com uma corrente trifásica apropriada. Em seguida, ligam-se os terminais H1 e X1 entre si.
Finalmente, mede-se a tensão entre os vários pares de terminais. O resultado deve ser o seguinte:
Tensão entre H3 e X2 igual á tensão entre H3 e X3;
Tensão entre H3 e X2 menor que a tensão entre H1 e X3;
Tensão entre H2 e X2 menor que a tensão entre H2 e X3;
Tensão entre H2 e X2 menor que a tensão entre H1 e X3.
4. RESFRIAMENTO DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
Os transformadores, quando em funcionamento, apresentam uma pequena perda que também se manifesta sob a forma de calor. Assim, quanto maior a potência consumida, maior é a geração de calor dentro do transformador.
Como a temperatura elevada traz danos irreparáveis ao funcionamento do transformador, deve-se mantê-la dentro de limites seguros.
Segundo a norma ABNT (EB91), existem dois tipos de resfriamento: A seco e Com líquido isolante
4.1. TRANSFORMADOR COM RESFRIAMENTO A SECO
Segundo a norma EB91, “transformador a seco é o transformador cujos núcleo e enrolamento estão envoltos e refrigerados pelo ar do ambiente”.
Dentro desse grupo estão todos os pequenos transformadores e os de baixa potência nos quais a troca de calor é feita com o ar.
Para os transformadores desse grupo que necessitem de maior refrigeração, usam-se ventiladores que forçam a circulação do ar. Isso acontece em aparelhos eletrônicos como microcomputadores, por exemplo.
4.2. TRANSFORMADOR EM LÍQUIDO ISOLANTE
De acordo com a EB91, “transformador em líquido isolante é o transformador cujo núcleo e enrolamento são imersos em líquido isolante”. Esse líquido isolante exerce duas funções: isolação e resfriamento, pois transfere para as paredes do tanque o calor produzido.
Para cumprir essas funções, o óleo refrigerante deve possuir: Elevada rigidez dielétrica; Boa fluidez e Capacidade de funcionamento com temperaturas elevadas. O líquido isolante que possui essa característica é o óleo mineral.
Observação: Existe também um óleo chamado ascarel, mas seu uso é proibido porque é altamente tóxico e, portanto, prejudicial à saúde. Os transformadores que necessitam desse tipo de resfriamento são os trifásicos de grande potência usados na rede de distribuição de energia elétrica.
O Diagrama elétrico para energização pode ser baixado em: Aula 04 -Energização de Transformadores Trifásicos.
No link a seguir há exercícios de transformadores trifásicos: 21_08_02 Exercícios de transformadores Trifásicos.
A ficha de análise de grandezas elétricas - Multímetro – Transformador trifásico está disponível em: 23_08_09 FRT - Análise -Tensão Corrente e Potência Elétrica em Transformador trifásico com Multímetro.
© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/09/2023
© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/09/2023
Nenhum comentário:
Postar um comentário