Transformadores: Dispositivos Elétricos para Transmitir e Modificar Potência, Notas de estudo de Gestão da Qualidade

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Transformador

Um transformador é um dispositivo destinado a transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro, transformando tensões, correntes e ou de modificar os valores das impedâncias elétricas de um circuito elétrico.

Inventado em 1831 por Michael Faraday os transformadores são dispositivos que funcionam através da indução de corrente de acordo com os princípios do eletromagnetismo, ou seja, ele funciona baseado nos princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday-Neumann-Lenz e da Lei de Lenz onde se afirma que é possível criar uma corrente elétrica em um circuito uma vez que esse seja submetido a um campo magnético variável, e é por necessitar dessa variação no fluxo magnético que os transformadores só funcionam em corrente alternada.

Estrutura

Um transformador é formado basicamente de:

Enrolamento - O enrolamento de um transformador é formado de varias bobinas que em geral são feitas de cobre eletrolítico e recebem uma camada de verniz sintético como isolante.

Núcleo - esse em geral é feito de um material ferro-magnético e o responsável por transferir a corrente induzida no enrolamento primário para o enrolamento secundário.

Esses dois componentes do transformador são conhecidos como parte ativa, os demais componentes do transformador fazem parte dos acessórios complementares.

No caso dos transformadores de dois enrolamentos, é comum se denominá-los como enrolamento primário e secundário, existem transformadores de três enrolamentos sendo que o terceiro é chamado de terciário. Há também os transformadores que possuem apenas um enrolamento, ou seja, o enrolamento primário possui uma conexão com o enrolamento secundário, de modo que não há isolação entre eles, esses transformadores são chamados de autotransformadores.

Tipos de transformadores

Os transformadores são classificados de acordo com vários critérios. As classificações de acordo com a finalidade, o tipo, o material do núcleo e o número de fases são algumas das mais importantes.

Transformadores de corrente

É um equipamento cujo enrolamento primário é ligado em série com o circuito do qual se deseja medir ou controlar a corrente;

O secundário é ligado nos terminais de corrente de um ou mais instrumentos de medição, controle ou proteção, todos ligados em série

A corrente que percorre o circuito secundário é normalmente menor, sendo na prática considerado um redutor de corrente

Os TCs possuem um enrolamento primário com poucas espiras, suportando uma alta corrente e um secundário com uma corrente nominal padronizada igual a 5A.

Tipos de transformadores de corrente

Tipo barra- O enrolamento primário é uma barra fixada no núcleo do TC

essas correntes parasitas. Esses transformadores são chamados transformadores de núcleo ferromagnético. Há ainda os transformadores de núcleo de ar, que possui seus enrolamentos em contato com a atmosfera

Transformadores também podem ser utilizados para o casamento de impedâncias. Esse tipo de ligação consiste em modificar o valor da impedância vista pelo lado primário do transformador, são em geral de baixa potência

Transformadores de potência

Os transformadores trifásicos ou de potência são destinados a rebaixar ou elevar a tensão e conseqüentemente elevar ou reduzir a corrente de um circuito, de modo que não se altere a potência do circuito. Esses transformadores podem ser divididos em dois grupos:

Transformador de força - esses transformadores são utilizados para gerar, transmitir e distribuir energia em subestações e concessionárias. Possuem potência de 5 até 300 MVA. Quando operam em alta tensão têm até 550 kV

Transformador de distribuição - esses transformadores são utilizados para rebaixar a tensão para ser entregue aos clientes finais das empresas de distribuição de energia. São normalmente instalados em postes ou em câmaras subterrâneas. Possuem potência de 30 a 300 kVA; em alta tensão têm tensão de 15 ou 24,2 kV, já o transformador de baixa tensão tem 380/220 ou 220/127 V.

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Autotransformadores

Nos autotransformadores os enrolamentos primários e secundários estão em contato entre si. O enrolamento tem pelo menos três saídas, onde as conexões elétricas são realizadas. Um autotransformador pode ser menor, mais leve e mais barato do que um transformador de enrolamento duplo padrão. Entretanto, o autotransformador não fornece isolamento elétrico

Autotransformadores são muitas vezes utilizados como elevadores ou rebaixadores entre as tensões na faixa 110-117-120 volts e tensões na faixa 220-230-240 volts. Por exemplo, a saída de 110 ou 120 v de uma entrada de 230 v, permitindo que equipamentos a partir de 100 ou 120 v possam ser usados em uma região de 230 v.

Um autotransformador variável é feito expondo-se partes das bobinas do enrolamento e fazendo a conexão secundária através do deslizamento de um conector, resultando em variação na relação das espiras Tal dispositiva é normalmente chamado pelo nome de marca Variac.