Aula 12 - Energização de Auto Transformador Trifásico

Figura 1 – Autotransformador Trifásico.

Apesar do nome, o autotransformador de partida nada mais é do que um divisor indutivo, tendo características bem diferentes daquelas de um transformador convencional, no que diz respeito ao seu projeto, apesar da semelhança de aspecto, por conter núcleo ferromagnético e enrolamentos e, consequentemente, também apresentar as preocupações com a corrente de magnetização.

Entretanto, uma das principais diferenças é que sua operação se dá durante um curto período, somente quando da partida do motor, para depois se tornar inativo no circuito. Com base nisso, o projetista de um autotransformador de partida tem uma boa oportunidade para economizar, com a devida segurança, uma boa quantidade de material condutor dos enrolamentos. 

Senão, vejamos o caso de um autotransformador de partida com, digamos, derivações de 65%, 80% e 100 % da tensão nominal, e que esses três valores sejam utilizados, durante a partida de um motor de indução. Assim, de início, se energiza o estator do motor com 65 % da tensão nominal, o que faz com que em 35 % do enrolamento do autotransformador circule uma corrente com amplitude de cerca de 65 % da corrente de partida nominal. Portanto, ainda alta, pois convém lembrar que a amplitude da corrente de partida nominal é cerca de 7 a 9 vezes a corrente nominal de regime. 

Figura 2 – Autotransformador
com derivação de 65%.

Então, após alguns segundos, a partir de ajuste feito no circuito de comando, as derivações do autotransformador são alterados para aplicar 80 % da tensão nominal ao estator do motor, o que faz com que corrente de partida já não passe mais em 65 % do enrolamento, mas em apenas 20 % dele. Entretanto, pelo fato do motor já estar em movimento, essa corrente é menor do que 80 % da corrente nominal de partida, sendo, portanto, considerada mediana. Por fim, após mais alguns segundos, a tensão plena, 100% da nominal, é aplicada ao estator do motor e o autotransformador é retirado de operação, pelo circuito de comando.  

As Figuras 2 e 3 permitem visualizar essas mudanças de derivações de 65 % e 80 % com a respectiva divisão da corrente do estator pelos enrolamentos do autotransformador. Figura 2 – Partida de motor de indução com autotransformador de partida – Tensão inicial de 65 % da nominal, com corrente de partida (alta) circulando por apenas 35 % do enrolamento. Figura 3 – Partida de motor de indução com autotransformador de partida – Tensão comutada para 80 % da nominal, fazendo com que uma corrente ainda de partida e mediana circule por 20 % do enrolamento.

Figura 3 – Autotransformador
com derivação de 80%.

Desta forma, se nota que 20 % do enrolamento de cada fase deve ser dimensionado para a circulação de uma considerável corrente durante todo intervalo de tempo de partida, enquanto que 65 % deve ser dimensionado para uma corrente leve, apenas magnetizante, pelo mesmo intervalo de tempo. 15% do enrolamento fica então sujeito a uma elevada corrente, mas por um intervalo de tempo mais curto, ainda.  Obviamente, este comportamento vai permitir subdimensionar os condutores da cada uma das porções do enrolamento, para uma maior densidade de corrente, permitindo um ganho significativo em ternos de material condutor. Invariavelmente, cobre. 

Para a correta “dosagem” desse sub dimensionamento, a utilização de software de projeto torna-se cada vez mais e decisiva, permitindo que projetistas dependam menos de uma larga experiência para realizar projetos muito bem adequados e seguros. Ainda assim, o conhecimento da natureza da carga a ser acionada pelo motor também pode ser muito importante, pois definirá o intervalo de tempo de aceleração do motor a, até que ele atinja o regime permanente e o autotransformador saia de operação.

Figura 4 – Autotransformador
trifásico com derivações.

Adicionalmente, convém apontar um importante problema inerente aos autotransformadores de partida, que é o evento de cada chaveamento, correspondente à mudança de deriação. Isso porque, devido à natureza indutiva intrínseca aos enrolamentos, a interrupção de sua corrente provoca sobre tensões elevadas, que podem danificar os enrolamentos do autotransformador. Essas sobre tensões, de natureza transitória, provocam uma elevada concentração de campo elétrico nas espiras posicionadas nos extremos de cada enrolamento, que pode danificar o equipamento, definitivamente. Neste caso, é interessante saber que são os enrolamentos contínuos que dão origem a capacitâncias elevadas, que é que predominam na distribuição dessa tensão transitória ao longo dos enrolamentos.  

Diagrama elétrico disponível em: 24_08_01 Energização de Autotransformador Trifásico Estrela Triângulo.

A ficha de análise de grandezas elétricas - Alicate Amperímetro – Autotransformador trifásico está disponível em: 23_08_17 FRT - Análise -Tensão Corrente e Potência Elétrica em Autotransformador trifásico  com Alicate Amperímetro.

© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 20/08/2023