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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA MATERIAIS E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS

NARAH IUATA RANK

TRANSFORMADOR DE COMANDO E ISOLAMENTO

CURITIBA
2013
NARAH IUATA RANK

TRANSFORMADOR DE COMANDO E ISOLAMENTO

Trabalho acadêmico apresentado à
disciplina Materiais e Equipamentos
Elétricos, ET75B, Turma S23, do Curso
de Engenharia Elétrica da Universidade
Tecnológica Federal do Paraná, Campus
Curitiba, como requisito parcial para
aprovação.
Professor: Walmir Eros Wladika.

CURITIBA
2013
1 Simbologia

Figura 1: Símbolo do transformador de comando e isolamento.
Fonte: Sala Da Elétrica.

2 Definição

Transformador é um dispositivo que, por meio da indução eletromagnética,
transfere energia elétrica de um ou mais circuitos (primário) para outro, ou outros,
circuitos (secundário), usando a mesma frequência, mas, geralmente, com tensões e
intensidades de corrente diferentes. Seu funcionamento é baseado nos princípios
eletromagnéticos das Leis de Faraday e de Lenz. Essa definição é válida para todos
transformadores, inclusive os de comando e de isolamento.
O transformador de comando, também conhecido por transformador de
serviços auxiliares, ou ainda, transformador de controle, oferece enrolamentos
primários para uma, duas ou mais tensões, podendo ser utilizado para alimentar
mais de um circuito e comandar ligações de equipamentos que exijam tensões
variadas de entrada, podendo ser monofásico ou trifásico.
O transformador de isolamento, ou isolador, é caracterizado por apresentar
uma tensão de entrada igual à tensão de saída, em uma relação de 1:1, ou seja, o
número de espiras do primário é igual ao do secundário (NS = NP). Suas bobinas
não possuem conexão física e são isoladas entre si.
Figura 2: transformador monofásico de comando.
Fonte: SIEMENS.

Figura 3: transformador trifásico de comando.
Fonte: SIEMENS Portugal

Figura 4: transformador isolador.
Fonte: TEASE.
3 Função

O transformador de comando, tanto os trifásicos como os monofásicos, são
aplicados na adaptação de tensão nos circuitos de comando como sinalização,
iluminação, controle e partida de motores. Este equipamento Destina-se a
alimentação de circuitos auxiliares de comando e sinalização, isolação elétrica de
circuitos nos sistemas habituais de baixa tensão, tendo como principal função o
fornecimento de energia em níveis de tensão adequados a maquinas, equipamentos
e instalações industriais.
Os transformadores de isolamento são projetados para uso em fontes de
dispositivos elétricos, onde a separação e o aumento do isolamento galvânico (seja
pelos enrolamentos separados em seções ou pelo filtro para alta frequência através
de uma blindagem de cobre entre os circuitos de entrada e saída) são requeridos.
4 Aplicação

4.1 Aplicação dos Transformadores Comando e Isolamento no Sistema Elétrico
Os transformadores de comando e de isolamento podem estar presentes em
todas as etapas do sistema elétrico de geração de energia com exceção das linhas
de transmissão, que não possuem nenhum tipo de transformador em suas
dependências.

Figura 5 – Sistema de geração de energia.
Fonte: Rede Inteligente.
De maneira simplificada, pode-se esquematizar as etapas da geração de energia
onde não há transformadores de comando nem de isolamento conforme mostrado
abaixo:

Usina – Geração Energia

Fonte: Folha de SP.

SE Distribuidora

SE Elevadora

Linhas de Transmissão

Fonte: LeaoTreze

Linhas de subtransmissão

Fonte: AEN.

Fonte: FH. Molina.

Indústrias

Rede de Distribuição

Fonte: Combustol.

Fonte: MEC.
Figura 6 – Esquema da geração de energia
Fonte: Os autores.

Fonte: UIPI

SE Abaixadora

Fonte: AEN.

Consumo Urbano

Fonte: Zap.
4.2 Aplicação do Transformador de Comando ou Autotransformador para
partida de motores

Figura 7: Esquema Principal ou de Força e de Comando.
Fonte: Fundação CESGRANRIO.

É necessário que haja uma redução do pico de corrente na partida de motores
de indução para que não haja transmissão de uma tensão muito elevada que possa
queimar os componentes de comando de ligação. A redução da corrente de partida
do motor é feita através da ligação de um autotransformador em série, ou mesmo de
um transformador de comando, com o motor durante a partida. Através desse
artifício obtêm-se tensões reduzidas para a partida do motor. Essa redução de
corrente é indispensável para a ligação dos dispositivos que se posicionam antes do
motor, e que exigem uma tensão menor, como os contatos dos relés de sobre
corrente.
5 Terminologia

5.1 Lei de Faraday
Se o fluxo do campo magnético através da superfície limitada por um circuito
varia com o tempo, aparece nesse circuito uma força eletromotriz induzida.

Figura 8: Movimentação de um ímã para variação do fluxo.
Fonte: UFSM.

5.2 Indução Residual
É a indução magnética que se conserva no corpo magnetizado, depois de
anulada a intensidade do campo.

5.3 Espira
Uma espira é um fio condutor dobrado em forma de círculo. Quando
percorrido por uma corrente elétrica, um fio retilíneo e longo cria ao seu redor um
campo magnético. Ao dobrar este fio no formato de espira de raio R as linhas
do campo magnético acompanharão o formato da espira.

Figura 10: Representação de uma espira quando esta é percorrida por uma corrente.
Fonte: InfoEscola.
5.4 Enrolamento
Os enrolamentos são constituídos de fios de cobre de seção retangular ou
circular isolados com esmalte ou papel. Desta forma, mesmo que uma espira toque
a espira vizinha, não há contato elétrico.

Figura 11: Bobina.
Fonte: Textos Científicos.

5.5 Isolação galvânica
A isolação galvânica ocorre quando uma parte de um circuito eletrônico é
totalmente isolado de outra, sem nenhum ponto comum, nem mesmo o aterramento.

5.6 Perdas no ferro
São perdas por histerese magnética e por correntes parasitas.

5.7 Perdas no cobre
São perdas nos enrolamentos do transformador por aquecimento.

5.8 Indução eletromagnética
Quando uma área delimitada por um condutor sofre variação de fluxo de
indução magnética é criado entre seus terminais uma força eletromotriz (f.e.m.) ou
tensão. Se os terminais estiverem ligados a um aparelho elétrico ou a um medidor
de corrente, esta força eletromotriz gerará uma corrente chamada corrente induzida.
Este fenômeno é chamado de indução eletromagnética, pois é causado por um
campo magnético que acaba por gerar correntes elétricas.
5.9 Relutância magnética
Analogamente à resistência elétrica existente nos circuitos elétricos, a
relutância magnética pode ser entendida como a “resistência magnética” encontrada
nos circuitos magnéticos.
5.10 Sobrecargas
Uma sobrecarga num circuito é uma corrente superior à sua corrente nominal,
mas muito inferior à verificada numa situação de curto- circuito.

5.11 Curto- circuito
Curto-circuito é uma ligação de baixa impedância entre dois pontos de
potenciais diferentes.

5.12 Rigidez dielétrica
A Rigidez Dielétrica corresponde ao maior valor do campo elétrico aplicado a
um isolante sem que ele se torne um condutor.

5.13 Permeabilidade magnética
A permeabilidade magnética,é uma grandeza característica de cada material
e se refere à sua capacidade em "aceitar" a existência de linhas de indução em seu
interior. Assim, quanto maior for a permeabilidade de um material, mais facilmente
se "instalarão" linhas de indução em seu interior.

5.14 Correntes parasitas
Corrente parasita, ou corrente de Foucault, é o nome dado à corrente
induzida em um material condutor, relativamente grande, quando sujeito a um fluxo
magnético variável.

5.15 Histerese Magnética
Esta perda refere-se à energia gasta para compensar a imantação que todo
material adquire quando exposto a um campo magnético.
6 Classificação

Tomando como critério de classificação o funcionamento, os transformadores
de comando e isolamento se classificam de acordo com: número de fases, meio
isolante e material do núcleo.

6.1 Quanto ao número de fases

6.1.1 Monofásico
São transformadores que apresentam somente uma fase na tensão de
entrada e têm apenas uma fase na saída.

6.1.2 Trifásico
Para um sistema trifásico, pode ser utilizado o agrupamento de três
transformadores monofásicos, ou um trifásico. Os três enrolamentos primários serão
alimentados pelo sistema e agrupados em estrela ou triângulo. Dos três
enrolamentos secundários, que também são interligados em estrela ou triângulo,
sairá uma linha trifásica apresentando um defasamento esperado de 120º.

6.2 Quanto ao meio isolante

6.2.1 Transformadores a óleo
Os transformadores a óleo possuem seu sistema isolante composto por uma
parte sólida (papel isolante) e uma parte líquida (óleo isolante). Este conjunto tem a
função de garantir a rigidez dielétrica e mecânica do bobinado.

6.2.2 Transformadores a seco

Os transformadores a seco em resina epóxi são compactos, seguros, sem
restrições ao meio ambiente, versáteis tanto no que se referem às conexões e
aumento da potência com o emprego de ventilação forçada, não necessitam de
manutenções e são ecológicos, devido à inexistência de fluído isolante, pois não há
risco de explosão e incêndio e, adicionalmente, não propagam ou intensificam o fogo
tendo em vista o material isolante ser auto extinguível. Suportam fortes sobrecargas
e apresentam excelente resistência a curto-circuito devido à configuração e
construção das bobinas.

6.3 Quanto ao material do núcleo

6.3.1 Transformadores com núcleo ferromagnético
Os transformadores de potência são geralmente construídos com núcleo de
material

ferromagnético.

Esses

materiais

devem

possuir,

além

de

alta

permeabilidade magnética, uma resistividade elétrica relativamente elevada e uma
indução residual relativamente baixa quando submetido a uma magnetização cíclica.
Essas propriedades implicarão em baixa relutância e, portanto, em pequena
absorção de corrente magnetizante e de potência relativa de magnetização, baixas
perdas por correntes parasitas e baixa perda por histerese magnética. Os açossilício (ligas de ferro, carbono, silício) são os materiais ferromagnéticos que
satisfazem as exigências dos núcleos desses transformadores. Nos transformadores
maiores, onde se exige bom rendimento, as lâminas são de aço-silício de grãos
orientados, que, além de alta permeabilidade quando excitados no sentido da
laminação,

apresentam

baixíssimas

perdas

magnéticas

específicas.

Os

transformadores de medida, bem como muitos do tipo de controle, também são
constituídos com núcleo ferromagnético, seja laminado ou sintetizado, com a
intenção de diminuir as perdas e a corrente magnetizante e melhorar o acoplamento
magnético.
6.3.2 Transformadores com núcleo de ar
O núcleo de ar confere uma característica linear ao circuito magnético do
transformador e não apresenta perdas magnéticas, porém apresenta grande
relutância, e, consequentemente, necessita de maior forca magneto-motriz de
excitação. Se a permeabilidade relativa dos transformadores com núcleo de açosilício é da ordem de alguns milhares, para os valores de densidade de fluxo
utilizada nos transformadores, um milímetro de entreferro num núcleo pode equivaler
a metros de material ferromagnético, no que diz respeito à força magneto-motriz de
excitação. Portanto, com núcleos de ar, a corrente magnetizante poderá ser
relativamente elevada, a menos que o enrolamento possua uma grande quantidade
de espiras, ou seja, excitado com frequência elevada, para que ofereça à fonte uma
grande reatância. Por essa razão e pelo fato de as perdas magnéticas nos materiais
ferromagnéticos crescerem mais do que proporcionalmente com a frequência, os
núcleos de ar ficam restritos quase que exclusivamente a pequenos transformadores
de frequências mais elevadas que as industriais.
7 Constituição
De acordo com a empresa GHR, a estrutura básica dos transformadores de
comando e isolamento é:

 TRANSFORMADOR DE COMANDO
 Núcleo constituído em lâminas de aço silício;
 Enrolamento em cobre eletrolítico com 99,9% de pureza;
 Impregnação em verniz poliéster;
 Montagem em cantoneiras bicromatizadas
 Conexão através de bornes de passagem em barra.

 TRANSFORMADOR DE ISOLAMENTO
 Núcleo constituído em lâminas de aço silício;
 Enrolamento em alumínio;
 Impregnação em verniz poliéster;
 Ligação através de barramentos de alumínio.

Porém, todos os transformadores, inclusive os de comando e isolamento, são
constituídos por enrolamentos que envolvem ou são envolvidos por um núcleo
ferromagnético e por enrolamentos, que são as partes componentes principais de
um transformador.
O núcleo do transformador deverá ser de chapas de aço silício, de cristais
orientados, laminadas a fio, com baixas perdas especificadas e elevada
permeabilidade, de tipo antienvelhecimento. O campo magnético deverá distribuir-se
uniforme e simetricamente. Para isso, as chapas magnéticas que formam o núcleo
deverão ser montadas convenientemente, de maneira a permitir também um amplo
resfriamento. As colunas deverão ser fortemente prensadas por meio de cintas ou
parafusos passantes isolados. As culatras deverão ser convenientemente prensadas
por meio de perfis de aço e sistema de tirantes e parafusos isolados. As estruturas
de fixação deverão permitir o transporte seguro do transformador, sem o
deslizamento das chapas, e uma elevada resistência mecânica no funcionamento e
em condições de curtos-circuitos, reduzindo ao mínimo as vibrações. Deverá, ainda,
ser prevista a conexão rígida do núcleo à terra para evitar o acúmulo de cargas
eletrostáticas. O núcleo deverá ser provido de ganchos para o seu manuseio. O
núcleo fer r o m agnético é constituído por um conjunto de chapas de metal, isoladas
entre si e bem apertadas. São utilizados vários tipos de ferro, com cerca de 3% de
silício na sua constituição, com o objetivo de reduzir as perdas no ferro do
transformador. Muitos transformadores utilizam chapas de ferro de Cristais (Aço
Silício de grãos orientados) que apresentam menos perdas que as anteriores.
Os enrolamentos deverão ser constituídos de condutores de cobre eletrolítico,
de elevada pureza, tanto quanto possível sem soldas e isolados com papel asbesto
ou verniz de características adequadas. O conjunto núcleo-enrolamento deverá ser
fixado à caixa de modo e evitar deslizamento durante o transporte do transformador.
Quando os enrolamentos primários forem constituídos de duas ou mais bobinas,
dispostas em “panquecas”, a tensão por bobina não deverá ser superior a 2.500
volts.

8 Funcionamento

Baseado no princípio de indução eletromagnética, o transformador de
comando assim como o de isolamento realiza a transformação da energia elétrica
(mais precisamente a tensão elétrica) a partir de um fluxo magnético variável
originado de uma corrente elétrica alternada. A tensão elétrica alternada inserida ao
enrolamento primário do transformador gerará um fluxo magnético variável que será
responsável por induzir no secundário uma tensão elétrica induzida de polaridade
oposta. Ilustra-se abaixo o processo da indução de uma tensão elétrica no
secundário do transformador a partir de um campo magnético variável.

Figura 13: Fluxo gerado pelo enrolamento primário.
Fonte: Museu Das Comunicações.

Figura 14: Fluxo gerado pelo enrolamento primário envolvendo o enrolamento secundário, e
induzindo nele uma força eletromotriz.
Fonte: Museu Das Comunicações.

Sucintamente, o campo magnético orienta os domínios magnéticos devido à
indução magnética. Isso acarretará na geração de um fluxo, que, por sua vez,
induzirá uma força eletromotriz na bobina secundária.
Figura 15: Estrutura básica de um transformador.
Fonte: Museu Das Comunicações.

Os transformadores de comando e isolamento têm seu funcionamento
baseado nos princípios demonstrados acima.

9 Especificações

Os transformadores de comando e de isolamento serão especificados de
acordo com requisitos técnicos detalhados que deverão ser atendidos quanto às
características, desemprenho, projeto, fabricação e outras características intrínsecas
ao transformador. Alguns tipos de transformadores também podem realizar funções
pertinentes a outros transformadores, como é o caso do Autotransformador que
também será especificado abaixo.

9.1

Especificações do Transformador de Comando:

 Dados obtidos de um catálogo sobre Transformadores de serviços auxiliares
fornecidos pela empresa ELEJOR:

9.1.1 Condições de serviço
As condições de serviço são normais para equipamentos ao tempo, de acordo
com as Normas IEC 517 e IEC 694.


Ambiente – Altitude inferior a 1000m



Temperatura mínima – -5ºC


Temperatura máxima – 45ºC



Velocidade básica do vento – 110Km/h



Clima – Tropical



Umidade relativa do ar a 40ºC – maior que 80%



Qualidade do ar – boa



Nível de poluição – não significativa
As condições climáticas locais são favoráveis à corrosão e à formação de
fungos, portando a empresa CONTRATADA deverá ter cuidados
especiais, tais como pintura adequada e aquecedores onde se fizer
necessário.

9.1.2 Capacidade de Suportar Curto-circuito
A capacidade do transformador de suportar curtos-circuitos deverá estar de
acordo com a NBR-5356.
A fabricação dos transformadores não deverá ser iniciada antes do projeto ser
aprovado. Para esse propósito deverá ser provido acesso a todos os cálculos e
dados.

9.1.3 Nível de Ruído Audível
O nível de ruído do transformador energizado à tensão e à frequência
nominais, quando medido na fábrica deverá satisfazer os requisitos da Norma ABNT
– 5356/93.

9.1.4 Ligação dos Enrolamentos
Será adotada a ligação Dyn 1, conforme NBR-5356.

9.1.5 Impedância de Curto-circuito
Na base de 1000 kVA, 34,5 kV, 60 Hz, com o comutador de derivações sem
tensão na derivação central, a impedância não deverá ser superior a 5,4% referida a
75 ºC.
9.1.6 Os enrolamentos
O enrolamento de tensão superior deverá ter isolamento progressivo, e o
enrolamento de tensão inferior deverá ter isolamento uniforme.

9.1.7 Resfriamento
O método de resfriamento dos transformadores deverá ser ONAN (óleo
natural/ar natural)

9.1.8 Corrente de excitação
A corrente de excitação deverá ser a mais baixa possível, compatível com um
projeto econômico. A corrente de saturação não deve aumentar mais do que 2,5
vezes quando o transformador for energizado à frequência nominal com tensão de
115% da nominal.

 Informações extraídas de um catálogo sobre Transformadores de Comando
fornecido pela empresa SIEMENS:

9.1.9 Especificações dos transformadores de comando

Os Transformadores de Comando possuem uma faixa de potência de 50 a
5000VA religáveis para tensões primárias 110/220VCA e 24VCA. Aplicados na
alimentação de circuitos de comando oferecem isolação galvânica, limitação de
capacidade de curto-circuito, redução de tensão em relação aos circuitos de
potência e inclusive efeito de supressor em transitórios não lineares da instalação.
 São isolados galvanicamente entre primário e secundário, visando proteger o
sistema a ser alimentado e o operador;


A isolação entre o primário e o secundário pode variar de acordo com a
especificação do projeto;



Dados do transformador com fácil leitura e identificação;



Bloco de conectores para ligação com identificação de tensões primárias e
secundárias em fibra industrial, com marcação indelével;


Isolação a seco para instalação abrigada;



Fixação do transformador pela sua base;



Testados individualmente com testes de tensão aplicada, isolação e carga.

 Tensão de isolamento: 600V, 1200V e 2500V ou conforme especificação.


Frequência: 50Hz, 60Hz, 50/60Hz ou conforme especificação.



Classe de temperatura: A – 150ºC, B – 130ºC, F – 155ºC e H – 180ºC
(conforme especificação);



Tensão aplicada de isolação:
600V - 1min/660V
1200V- 1min/1320V
2500V – 1min/2750

 Limite de temperatura com elevação no enrolamento: até 80ºC;
 Limite de sobrecarga e sobre-tensão: 5% além da especificação;
 Temperatura de trabalho: até 45ºC acima da temperatura ambiente.
 Bornes de ligação: Temperatura de ruptura 70ºC e tensão máxima de 500V
(fornecidos pelo fabricante).

9.2 Autotransformador como Transformador de Comando

O autotransformador também é um exemplo de transformador de comando
quando são confeccionados com um ou mais derivadores (TAPS) de diferentes
tensões. Apresentam uma grande vantagem no que se refere a sua potência que é
elevada, e nas suas perdas no ferro e no cobre, que são menores. Eles distinguemse dos outros transformadores pelo fato de possuírem apenas um enrolamento, que
é ao mesmo tempo primário e secundário, e não possuírem isolação galvânica.
Os trifásicos são utilizados como Elevadores ou Abaixadores na alimentação
em instalações elétricas, circuitos industriais onde não requerem isolação elétrica
(Exemplos: Alimentação de motores, alimentação de ar, máquinas operatrizes, etc.).
Através da ligação do conjunto Chave Compensadora, o Autotransformador em série
alimenta o motor com tensão reduzida em suas bobinas e, após o motor ter
acelerado, elas voltam a receber tensão nominal.
Os monofásicos também podem ser usados como elevadores ou abaixadores
em circuitos que não necessita de isolação entre baixa e alta tensão. Os
autotransformadores também são requeridos na alimentação de pequenos motores,
eletrodomésticos, ar-condicionado, e etc.

Autotransformadores trifásicos com potências (CV/HP) e tensões conforme
especificação, de acordo com a fabricante Minuzzi:


TAP’s de regulação 65%, 80%;



Redução da corrente nominal em 42 e 64% do seu valor, em relação a
partida direta;



Dados do transformador na própria etiqueta, com fácil leitura e
identificação;



Ligação através de Bloco de Terminais, Conectores, Parafusos ou
Barramentos identificados (conforme projeto);



Sensor de temperatura instalado na bobina central;



Isolação a seco, montagem aberta para instalação abrigada;



Olhais de suspensão (opcional);



Construídos e ensaiados individualmente, segundo normas vigentes;



Partida leve ou pesada, conforme quantidade de partidas, horas e
duração em segundo das mesmas.

Figura 17: Autotransformador trifásico.
Fonte: MINUZZI.
Figura 18: Autotransformador trifásico para partida de motores.
Fonte: MINUZZI.

Figura 19: Autotransformador monofásico.
Fonte: MINUZZI.
9.2 Transformador Isolador

Figura 20: Transformador Isolador Bifásico (Esquema de ligação).
Fonte: RASATRONIC.

Especificações para os transformadores isoladores monofásicos de acordo
com a fabricante Indusul:


Classe de Isolação: T40B, B (Padrão) ou F (conf. solicitação);



Grau de proteção: IP-00 (próprio para instalação abrigada);



Classe de proteção: I;



Frequência: 60Hz (padrão) ou 50/60Hz (conf. solicitação);



Tensão primário: até 1000V;



Tensão secundária: até 750V;



Terminais: Conectores para cabo de 1,5 a 10mm2 ou barras de cobre

para correntes maiores que 60A;


Fixação: Por meio de base metálica com bicromatização trivalente.

Figura 21: Transformador Isolador Monofásico.
Fonte: INDUSUL.

Especificações para os transformadores isoladores trifásicos de acordo com a
fabricante Indusul:


Classe de Isolação: T40B, B (Padrão) ou F (conf. solicitação);



Grau de proteção: IP-00 (próprio para instalação abrigada);



Classe de proteção: I;



Frequência: 60Hz (padrão) ou 50/60Hz (conf. solicitação);



Tensão primário: até 1000V;



Tensão secundária: até 750V;



Terminais: Conectores para cabo de 1,5 a 10mm2 ou barras de cobre

para correntes maiores que 60A;


Fixação: Por meio de base metálica com bicromatização trivalente.
Figura 22: Transformador Isolador Trifásico.
Fonte: INDUSUL.

TABELA 3: Dimensões do transformador isolador monofásico
Fonte: TEASE.
TABELA 4: Dimensões do transformador isolador trifásico.
Fonte: TEASE.

10 Ensaios

Os ensaios a serem realizados sobre os transformadores analisados em
questão serão efetivados de acordo com as normas ABNT e IEC respeitadas às
demais prescrições das Especificações. O transformador completo deverá ser
submetido aos seguintes ensaios de rotina:
 Resistência ôhmica dos enrolamentos;
 Relação de Tensões;
 Resistência de isolamento;
 Polaridade;
 Deslocamento angular;
 Sequência de fases;
 Perdas em vazio e corrente de excitação;
 Perdas em curto-circuito e tensão de impedância;
 Tensão aplicada;
 Tensão induzida;
 Funcionamento dos acessórios.
11 Instalação

Antes da instalação do transformador de potência, como os transformadores
de comando e de isolamento, são necessárias as seguintes verificações:
1. Observar se os dados fornecidos nas etiquetas ou na placa de identificação são
compatíveis com as especificações do sistema onde o transformador será
usado;
2. Certificar-se que todos os acessórios estão montados corretamente e que não
há nenhuma avaria no transformador;
3. Em caso de longa estocagem, ligar o transformador em vazio para eliminar
possível umidade absorvida neste período.

A instalação e a manutenção de dispositivos elétricos devem ser feitas
somente por profissional habilitado, depois de tomadas as providências de
segurança previstas na NR-10.
No caso de instalação em local abrigado, deve-se assegurar que existam
aberturas para proporcionar ventilação suficiente para o transformador, evitando o
aquecimento excessivo. Alternativamente, os transformadores de potência em geral
podem ser projetados para instalação ao ar livre. Neste caso, os transformadores
são desenvolvidos com grau de proteção superior, até IP-55 (proteção contra poeira
e jatos de água), o qual é indicado na placa de identificação.

É necessário, antes de efetuar as ligações, observar se os dados fornecidos
no transformador são compatíveis com o sistema em que será instalado. O
transformador deverá permanecer aterrado permanentemente. Para isso, todos
contam com terminal de aterramento. É aconselhável o uso de composto
antioxidante nos terminais dos cabos que serão conectados ao transformador. Esta
medida tem a finalidade de romper a camada de óxido que se forma nos conectores
e evitar a entrada de ar e umidade nas conexões, reduzindo a possibilidade de
ocorrência de mau contato e aquecimento dos terminais. Caso a energização do
transformador seja feita um longo período depois da efetuação de suas ligações, é
indicado que sejam repetidas as verificações apresentadas no início do item 3 antes
que o mesmo seja energizado. Deve-se deixar espaçamentos mínimos entre as
conexões não isoladas, entre si e com o gabinete e demais partes metálicas do
equipamento.

12 Manutenção

Para que sejam obtidos o melhor rendimento e a maior vida útil dos
transformadores de potência Rasatronic, são indicados alguns cuidados. Na primeira
semana em operação, devem ser verificados os seguintes pontos:


A existência de avarias mecânicas;



O aumento no nível de ruído;



Sinais de temperatura de operação acima do normal.

A elevação excessiva da temperatura pode ser identificada pelo odor emitido
pelo material isolante queimado, pela visualização de pontos carbonizados nos
enrolamentos ou no material isolante e por uma variação superior a 5% na tensão do
enrolamento secundário. Na primeira semana é recomendada também a medição da
tensão e corrente sobre o enrolamento secundário, pois, estando a carga dentro dos
parâmetros nominais de

operação

do transformador, não devem

ocorrer

anormalidades no seu funcionamento. Recomenda-se que essas verificações sejam
realizadas para assegurar que as condições de conservação e operação do
transformador sejam mantidas.

13 Normas
 ABNT NBR 5356 -1:2007 Versão Corrigida: 2010 – Transformadores de
Potência; Parte 1: Generalidades.
Objetivo: Esta parte da ABNT NBR 5356, em conjunto com as ABNT
5356-2, 3, 4 e 5, aplica-se a transformadores trifásicos e monofásicos
(inclusive autotransformadores), excetuando-se certas categorias de
pequenos transformadores e transformadores especiais.
 ABNT NBR 10295:2011 Versão Corrigida: 2013 – Transformadores de
Potência secos – Especificação.
Objetivo: Esta Norma estabelece os requisitos aplicados a
transformadores de potência secos, com tensão máxima de equipamento
igual ou inferior a 36,2 KV.
 ABNT NBR 5458:2010 – Transformadores de Potência – Terminologia.
Objetivo: Esta Norma define os termos relacionados aos transformadores
de potência.
 ABNT NBR 15633:2008 – Ensaio não destrutivo - Emissão acústica Detecção e localização de descargas parciais e anomalias térmicas e
mecânicas (DPATM) em transformadores de potência e reatores isolados
a óleo.
Objetivo: Esta Norma descreve o método de ensaio por emissão acústica
para detectar e localizar descargas parciais e anomalias térmicas e
mecânicas (DPATM) em transformadores de potência e reatores isolados
a óleo.
 ABNT NBR 8222:2005 – Ensaio não destrutivo - Emissão acústica Detecção e localização de descargas parciais e anomalias térmicas e
mecânicas (DPATM) em transformadores de potência e reatores isolados
a óleo.
Objetivo: Esta Norma fixa os requisitos específicos mínimos exigíveis para
o projeto, instalação, manutenção e ensaios de sistemas fixos
automáticos de prevenção contra explosões e incêndios por impedimento
de sobre pressões decorrentes de arcos elétricos internos em
transformadores e reatores de potência.

14 Preços
Os preços dos transformadores de comando e isolamento vão variar de acordo
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Transformadores.)
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Preço: R$ 645,00

15 Fontes de consulta

MINUZZI. Transformadores. Disponível em:
<http://www.transformadoresminuzzi.com.br>. Acesso em: 29 mar. 2013.
TEASE. Equipamentos profissionais de Energia. Disponível em:
< http://www.tease.com.br>. Acesso em: 29 mar. 2013.
INDUSUL. Transformadores. Disponível em:
< http://www.indusul.com>. Acesso em: 29 mar. 2013.
SIEMENS. Transformadores. Disponível em:
< http://www.industry.siemens.com.br>. Acesso em: 29 mar. 2013.
SIEMENS PORTUGAL. Transformadores. Disponível em:
< https://www.swe.siemens.com/portugal>. Acesso em: 29 mar. 2013.
WMAXIMIANO Transformador Isolador. Disponível em:
<http://www.wmaximiano.com/tag/transformador-isolador>. Acesso em: 29 mar. 2013
ELETROBRAS- ELETROSUL. Transformadores. Disponível em:
< http//wservnotes.eletrosul.gov.br >. Acesso em: 29 mar. 2013

SCHNEIDER. Transformadores. Disponível em:
< http://www.schneider-electric.com.br >. Acesso em: 29 mar. 2013

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Transformadores de comando e isolamento

  • 1. UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA MATERIAIS E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS NARAH IUATA RANK TRANSFORMADOR DE COMANDO E ISOLAMENTO CURITIBA 2013
  • 2. NARAH IUATA RANK TRANSFORMADOR DE COMANDO E ISOLAMENTO Trabalho acadêmico apresentado à disciplina Materiais e Equipamentos Elétricos, ET75B, Turma S23, do Curso de Engenharia Elétrica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Curitiba, como requisito parcial para aprovação. Professor: Walmir Eros Wladika. CURITIBA 2013
  • 3. 1 Simbologia Figura 1: Símbolo do transformador de comando e isolamento. Fonte: Sala Da Elétrica. 2 Definição Transformador é um dispositivo que, por meio da indução eletromagnética, transfere energia elétrica de um ou mais circuitos (primário) para outro, ou outros, circuitos (secundário), usando a mesma frequência, mas, geralmente, com tensões e intensidades de corrente diferentes. Seu funcionamento é baseado nos princípios eletromagnéticos das Leis de Faraday e de Lenz. Essa definição é válida para todos transformadores, inclusive os de comando e de isolamento. O transformador de comando, também conhecido por transformador de serviços auxiliares, ou ainda, transformador de controle, oferece enrolamentos primários para uma, duas ou mais tensões, podendo ser utilizado para alimentar mais de um circuito e comandar ligações de equipamentos que exijam tensões variadas de entrada, podendo ser monofásico ou trifásico. O transformador de isolamento, ou isolador, é caracterizado por apresentar uma tensão de entrada igual à tensão de saída, em uma relação de 1:1, ou seja, o número de espiras do primário é igual ao do secundário (NS = NP). Suas bobinas não possuem conexão física e são isoladas entre si.
  • 4. Figura 2: transformador monofásico de comando. Fonte: SIEMENS. Figura 3: transformador trifásico de comando. Fonte: SIEMENS Portugal Figura 4: transformador isolador. Fonte: TEASE.
  • 5. 3 Função O transformador de comando, tanto os trifásicos como os monofásicos, são aplicados na adaptação de tensão nos circuitos de comando como sinalização, iluminação, controle e partida de motores. Este equipamento Destina-se a alimentação de circuitos auxiliares de comando e sinalização, isolação elétrica de circuitos nos sistemas habituais de baixa tensão, tendo como principal função o fornecimento de energia em níveis de tensão adequados a maquinas, equipamentos e instalações industriais. Os transformadores de isolamento são projetados para uso em fontes de dispositivos elétricos, onde a separação e o aumento do isolamento galvânico (seja pelos enrolamentos separados em seções ou pelo filtro para alta frequência através de uma blindagem de cobre entre os circuitos de entrada e saída) são requeridos.
  • 6. 4 Aplicação 4.1 Aplicação dos Transformadores Comando e Isolamento no Sistema Elétrico Os transformadores de comando e de isolamento podem estar presentes em todas as etapas do sistema elétrico de geração de energia com exceção das linhas de transmissão, que não possuem nenhum tipo de transformador em suas dependências. Figura 5 – Sistema de geração de energia. Fonte: Rede Inteligente.
  • 7. De maneira simplificada, pode-se esquematizar as etapas da geração de energia onde não há transformadores de comando nem de isolamento conforme mostrado abaixo: Usina – Geração Energia Fonte: Folha de SP. SE Distribuidora SE Elevadora Linhas de Transmissão Fonte: LeaoTreze Linhas de subtransmissão Fonte: AEN. Fonte: FH. Molina. Indústrias Rede de Distribuição Fonte: Combustol. Fonte: MEC. Figura 6 – Esquema da geração de energia Fonte: Os autores. Fonte: UIPI SE Abaixadora Fonte: AEN. Consumo Urbano Fonte: Zap.
  • 8. 4.2 Aplicação do Transformador de Comando ou Autotransformador para partida de motores Figura 7: Esquema Principal ou de Força e de Comando. Fonte: Fundação CESGRANRIO. É necessário que haja uma redução do pico de corrente na partida de motores de indução para que não haja transmissão de uma tensão muito elevada que possa queimar os componentes de comando de ligação. A redução da corrente de partida do motor é feita através da ligação de um autotransformador em série, ou mesmo de um transformador de comando, com o motor durante a partida. Através desse artifício obtêm-se tensões reduzidas para a partida do motor. Essa redução de corrente é indispensável para a ligação dos dispositivos que se posicionam antes do motor, e que exigem uma tensão menor, como os contatos dos relés de sobre corrente.
  • 9. 5 Terminologia 5.1 Lei de Faraday Se o fluxo do campo magnético através da superfície limitada por um circuito varia com o tempo, aparece nesse circuito uma força eletromotriz induzida. Figura 8: Movimentação de um ímã para variação do fluxo. Fonte: UFSM. 5.2 Indução Residual É a indução magnética que se conserva no corpo magnetizado, depois de anulada a intensidade do campo. 5.3 Espira Uma espira é um fio condutor dobrado em forma de círculo. Quando percorrido por uma corrente elétrica, um fio retilíneo e longo cria ao seu redor um campo magnético. Ao dobrar este fio no formato de espira de raio R as linhas do campo magnético acompanharão o formato da espira. Figura 10: Representação de uma espira quando esta é percorrida por uma corrente. Fonte: InfoEscola.
  • 10. 5.4 Enrolamento Os enrolamentos são constituídos de fios de cobre de seção retangular ou circular isolados com esmalte ou papel. Desta forma, mesmo que uma espira toque a espira vizinha, não há contato elétrico. Figura 11: Bobina. Fonte: Textos Científicos. 5.5 Isolação galvânica A isolação galvânica ocorre quando uma parte de um circuito eletrônico é totalmente isolado de outra, sem nenhum ponto comum, nem mesmo o aterramento. 5.6 Perdas no ferro São perdas por histerese magnética e por correntes parasitas. 5.7 Perdas no cobre São perdas nos enrolamentos do transformador por aquecimento. 5.8 Indução eletromagnética Quando uma área delimitada por um condutor sofre variação de fluxo de indução magnética é criado entre seus terminais uma força eletromotriz (f.e.m.) ou tensão. Se os terminais estiverem ligados a um aparelho elétrico ou a um medidor de corrente, esta força eletromotriz gerará uma corrente chamada corrente induzida. Este fenômeno é chamado de indução eletromagnética, pois é causado por um campo magnético que acaba por gerar correntes elétricas.
  • 11. 5.9 Relutância magnética Analogamente à resistência elétrica existente nos circuitos elétricos, a relutância magnética pode ser entendida como a “resistência magnética” encontrada nos circuitos magnéticos. 5.10 Sobrecargas Uma sobrecarga num circuito é uma corrente superior à sua corrente nominal, mas muito inferior à verificada numa situação de curto- circuito. 5.11 Curto- circuito Curto-circuito é uma ligação de baixa impedância entre dois pontos de potenciais diferentes. 5.12 Rigidez dielétrica A Rigidez Dielétrica corresponde ao maior valor do campo elétrico aplicado a um isolante sem que ele se torne um condutor. 5.13 Permeabilidade magnética A permeabilidade magnética,é uma grandeza característica de cada material e se refere à sua capacidade em "aceitar" a existência de linhas de indução em seu interior. Assim, quanto maior for a permeabilidade de um material, mais facilmente se "instalarão" linhas de indução em seu interior. 5.14 Correntes parasitas Corrente parasita, ou corrente de Foucault, é o nome dado à corrente induzida em um material condutor, relativamente grande, quando sujeito a um fluxo magnético variável. 5.15 Histerese Magnética Esta perda refere-se à energia gasta para compensar a imantação que todo material adquire quando exposto a um campo magnético.
  • 12. 6 Classificação Tomando como critério de classificação o funcionamento, os transformadores de comando e isolamento se classificam de acordo com: número de fases, meio isolante e material do núcleo. 6.1 Quanto ao número de fases 6.1.1 Monofásico São transformadores que apresentam somente uma fase na tensão de entrada e têm apenas uma fase na saída. 6.1.2 Trifásico Para um sistema trifásico, pode ser utilizado o agrupamento de três transformadores monofásicos, ou um trifásico. Os três enrolamentos primários serão alimentados pelo sistema e agrupados em estrela ou triângulo. Dos três enrolamentos secundários, que também são interligados em estrela ou triângulo, sairá uma linha trifásica apresentando um defasamento esperado de 120º. 6.2 Quanto ao meio isolante 6.2.1 Transformadores a óleo Os transformadores a óleo possuem seu sistema isolante composto por uma parte sólida (papel isolante) e uma parte líquida (óleo isolante). Este conjunto tem a função de garantir a rigidez dielétrica e mecânica do bobinado. 6.2.2 Transformadores a seco Os transformadores a seco em resina epóxi são compactos, seguros, sem restrições ao meio ambiente, versáteis tanto no que se referem às conexões e aumento da potência com o emprego de ventilação forçada, não necessitam de
  • 13. manutenções e são ecológicos, devido à inexistência de fluído isolante, pois não há risco de explosão e incêndio e, adicionalmente, não propagam ou intensificam o fogo tendo em vista o material isolante ser auto extinguível. Suportam fortes sobrecargas e apresentam excelente resistência a curto-circuito devido à configuração e construção das bobinas. 6.3 Quanto ao material do núcleo 6.3.1 Transformadores com núcleo ferromagnético Os transformadores de potência são geralmente construídos com núcleo de material ferromagnético. Esses materiais devem possuir, além de alta permeabilidade magnética, uma resistividade elétrica relativamente elevada e uma indução residual relativamente baixa quando submetido a uma magnetização cíclica. Essas propriedades implicarão em baixa relutância e, portanto, em pequena absorção de corrente magnetizante e de potência relativa de magnetização, baixas perdas por correntes parasitas e baixa perda por histerese magnética. Os açossilício (ligas de ferro, carbono, silício) são os materiais ferromagnéticos que satisfazem as exigências dos núcleos desses transformadores. Nos transformadores maiores, onde se exige bom rendimento, as lâminas são de aço-silício de grãos orientados, que, além de alta permeabilidade quando excitados no sentido da laminação, apresentam baixíssimas perdas magnéticas específicas. Os transformadores de medida, bem como muitos do tipo de controle, também são constituídos com núcleo ferromagnético, seja laminado ou sintetizado, com a intenção de diminuir as perdas e a corrente magnetizante e melhorar o acoplamento magnético. 6.3.2 Transformadores com núcleo de ar O núcleo de ar confere uma característica linear ao circuito magnético do transformador e não apresenta perdas magnéticas, porém apresenta grande relutância, e, consequentemente, necessita de maior forca magneto-motriz de excitação. Se a permeabilidade relativa dos transformadores com núcleo de açosilício é da ordem de alguns milhares, para os valores de densidade de fluxo
  • 14. utilizada nos transformadores, um milímetro de entreferro num núcleo pode equivaler a metros de material ferromagnético, no que diz respeito à força magneto-motriz de excitação. Portanto, com núcleos de ar, a corrente magnetizante poderá ser relativamente elevada, a menos que o enrolamento possua uma grande quantidade de espiras, ou seja, excitado com frequência elevada, para que ofereça à fonte uma grande reatância. Por essa razão e pelo fato de as perdas magnéticas nos materiais ferromagnéticos crescerem mais do que proporcionalmente com a frequência, os núcleos de ar ficam restritos quase que exclusivamente a pequenos transformadores de frequências mais elevadas que as industriais. 7 Constituição De acordo com a empresa GHR, a estrutura básica dos transformadores de comando e isolamento é:  TRANSFORMADOR DE COMANDO  Núcleo constituído em lâminas de aço silício;  Enrolamento em cobre eletrolítico com 99,9% de pureza;  Impregnação em verniz poliéster;  Montagem em cantoneiras bicromatizadas  Conexão através de bornes de passagem em barra.  TRANSFORMADOR DE ISOLAMENTO  Núcleo constituído em lâminas de aço silício;  Enrolamento em alumínio;  Impregnação em verniz poliéster;  Ligação através de barramentos de alumínio. Porém, todos os transformadores, inclusive os de comando e isolamento, são constituídos por enrolamentos que envolvem ou são envolvidos por um núcleo ferromagnético e por enrolamentos, que são as partes componentes principais de um transformador.
  • 15. O núcleo do transformador deverá ser de chapas de aço silício, de cristais orientados, laminadas a fio, com baixas perdas especificadas e elevada permeabilidade, de tipo antienvelhecimento. O campo magnético deverá distribuir-se uniforme e simetricamente. Para isso, as chapas magnéticas que formam o núcleo deverão ser montadas convenientemente, de maneira a permitir também um amplo resfriamento. As colunas deverão ser fortemente prensadas por meio de cintas ou parafusos passantes isolados. As culatras deverão ser convenientemente prensadas por meio de perfis de aço e sistema de tirantes e parafusos isolados. As estruturas de fixação deverão permitir o transporte seguro do transformador, sem o deslizamento das chapas, e uma elevada resistência mecânica no funcionamento e em condições de curtos-circuitos, reduzindo ao mínimo as vibrações. Deverá, ainda, ser prevista a conexão rígida do núcleo à terra para evitar o acúmulo de cargas eletrostáticas. O núcleo deverá ser provido de ganchos para o seu manuseio. O núcleo fer r o m agnético é constituído por um conjunto de chapas de metal, isoladas entre si e bem apertadas. São utilizados vários tipos de ferro, com cerca de 3% de silício na sua constituição, com o objetivo de reduzir as perdas no ferro do transformador. Muitos transformadores utilizam chapas de ferro de Cristais (Aço Silício de grãos orientados) que apresentam menos perdas que as anteriores. Os enrolamentos deverão ser constituídos de condutores de cobre eletrolítico, de elevada pureza, tanto quanto possível sem soldas e isolados com papel asbesto ou verniz de características adequadas. O conjunto núcleo-enrolamento deverá ser fixado à caixa de modo e evitar deslizamento durante o transporte do transformador. Quando os enrolamentos primários forem constituídos de duas ou mais bobinas, dispostas em “panquecas”, a tensão por bobina não deverá ser superior a 2.500 volts. 8 Funcionamento Baseado no princípio de indução eletromagnética, o transformador de comando assim como o de isolamento realiza a transformação da energia elétrica (mais precisamente a tensão elétrica) a partir de um fluxo magnético variável originado de uma corrente elétrica alternada. A tensão elétrica alternada inserida ao enrolamento primário do transformador gerará um fluxo magnético variável que será
  • 16. responsável por induzir no secundário uma tensão elétrica induzida de polaridade oposta. Ilustra-se abaixo o processo da indução de uma tensão elétrica no secundário do transformador a partir de um campo magnético variável. Figura 13: Fluxo gerado pelo enrolamento primário. Fonte: Museu Das Comunicações. Figura 14: Fluxo gerado pelo enrolamento primário envolvendo o enrolamento secundário, e induzindo nele uma força eletromotriz. Fonte: Museu Das Comunicações. Sucintamente, o campo magnético orienta os domínios magnéticos devido à indução magnética. Isso acarretará na geração de um fluxo, que, por sua vez, induzirá uma força eletromotriz na bobina secundária.
  • 17. Figura 15: Estrutura básica de um transformador. Fonte: Museu Das Comunicações. Os transformadores de comando e isolamento têm seu funcionamento baseado nos princípios demonstrados acima. 9 Especificações Os transformadores de comando e de isolamento serão especificados de acordo com requisitos técnicos detalhados que deverão ser atendidos quanto às características, desemprenho, projeto, fabricação e outras características intrínsecas ao transformador. Alguns tipos de transformadores também podem realizar funções pertinentes a outros transformadores, como é o caso do Autotransformador que também será especificado abaixo. 9.1 Especificações do Transformador de Comando:  Dados obtidos de um catálogo sobre Transformadores de serviços auxiliares fornecidos pela empresa ELEJOR: 9.1.1 Condições de serviço As condições de serviço são normais para equipamentos ao tempo, de acordo com as Normas IEC 517 e IEC 694.  Ambiente – Altitude inferior a 1000m  Temperatura mínima – -5ºC
  • 18.  Temperatura máxima – 45ºC  Velocidade básica do vento – 110Km/h  Clima – Tropical  Umidade relativa do ar a 40ºC – maior que 80%  Qualidade do ar – boa  Nível de poluição – não significativa As condições climáticas locais são favoráveis à corrosão e à formação de fungos, portando a empresa CONTRATADA deverá ter cuidados especiais, tais como pintura adequada e aquecedores onde se fizer necessário. 9.1.2 Capacidade de Suportar Curto-circuito A capacidade do transformador de suportar curtos-circuitos deverá estar de acordo com a NBR-5356. A fabricação dos transformadores não deverá ser iniciada antes do projeto ser aprovado. Para esse propósito deverá ser provido acesso a todos os cálculos e dados. 9.1.3 Nível de Ruído Audível O nível de ruído do transformador energizado à tensão e à frequência nominais, quando medido na fábrica deverá satisfazer os requisitos da Norma ABNT – 5356/93. 9.1.4 Ligação dos Enrolamentos Será adotada a ligação Dyn 1, conforme NBR-5356. 9.1.5 Impedância de Curto-circuito Na base de 1000 kVA, 34,5 kV, 60 Hz, com o comutador de derivações sem tensão na derivação central, a impedância não deverá ser superior a 5,4% referida a 75 ºC.
  • 19. 9.1.6 Os enrolamentos O enrolamento de tensão superior deverá ter isolamento progressivo, e o enrolamento de tensão inferior deverá ter isolamento uniforme. 9.1.7 Resfriamento O método de resfriamento dos transformadores deverá ser ONAN (óleo natural/ar natural) 9.1.8 Corrente de excitação A corrente de excitação deverá ser a mais baixa possível, compatível com um projeto econômico. A corrente de saturação não deve aumentar mais do que 2,5 vezes quando o transformador for energizado à frequência nominal com tensão de 115% da nominal.  Informações extraídas de um catálogo sobre Transformadores de Comando fornecido pela empresa SIEMENS: 9.1.9 Especificações dos transformadores de comando Os Transformadores de Comando possuem uma faixa de potência de 50 a 5000VA religáveis para tensões primárias 110/220VCA e 24VCA. Aplicados na alimentação de circuitos de comando oferecem isolação galvânica, limitação de capacidade de curto-circuito, redução de tensão em relação aos circuitos de potência e inclusive efeito de supressor em transitórios não lineares da instalação.  São isolados galvanicamente entre primário e secundário, visando proteger o sistema a ser alimentado e o operador;  A isolação entre o primário e o secundário pode variar de acordo com a especificação do projeto;  Dados do transformador com fácil leitura e identificação;  Bloco de conectores para ligação com identificação de tensões primárias e secundárias em fibra industrial, com marcação indelével;
  • 20.  Isolação a seco para instalação abrigada;  Fixação do transformador pela sua base;  Testados individualmente com testes de tensão aplicada, isolação e carga.  Tensão de isolamento: 600V, 1200V e 2500V ou conforme especificação.  Frequência: 50Hz, 60Hz, 50/60Hz ou conforme especificação.  Classe de temperatura: A – 150ºC, B – 130ºC, F – 155ºC e H – 180ºC (conforme especificação);  Tensão aplicada de isolação: 600V - 1min/660V 1200V- 1min/1320V 2500V – 1min/2750  Limite de temperatura com elevação no enrolamento: até 80ºC;  Limite de sobrecarga e sobre-tensão: 5% além da especificação;  Temperatura de trabalho: até 45ºC acima da temperatura ambiente.  Bornes de ligação: Temperatura de ruptura 70ºC e tensão máxima de 500V (fornecidos pelo fabricante). 9.2 Autotransformador como Transformador de Comando O autotransformador também é um exemplo de transformador de comando quando são confeccionados com um ou mais derivadores (TAPS) de diferentes tensões. Apresentam uma grande vantagem no que se refere a sua potência que é elevada, e nas suas perdas no ferro e no cobre, que são menores. Eles distinguemse dos outros transformadores pelo fato de possuírem apenas um enrolamento, que é ao mesmo tempo primário e secundário, e não possuírem isolação galvânica. Os trifásicos são utilizados como Elevadores ou Abaixadores na alimentação em instalações elétricas, circuitos industriais onde não requerem isolação elétrica (Exemplos: Alimentação de motores, alimentação de ar, máquinas operatrizes, etc.). Através da ligação do conjunto Chave Compensadora, o Autotransformador em série alimenta o motor com tensão reduzida em suas bobinas e, após o motor ter acelerado, elas voltam a receber tensão nominal. Os monofásicos também podem ser usados como elevadores ou abaixadores em circuitos que não necessita de isolação entre baixa e alta tensão. Os
  • 21. autotransformadores também são requeridos na alimentação de pequenos motores, eletrodomésticos, ar-condicionado, e etc. Autotransformadores trifásicos com potências (CV/HP) e tensões conforme especificação, de acordo com a fabricante Minuzzi:  TAP’s de regulação 65%, 80%;  Redução da corrente nominal em 42 e 64% do seu valor, em relação a partida direta;  Dados do transformador na própria etiqueta, com fácil leitura e identificação;  Ligação através de Bloco de Terminais, Conectores, Parafusos ou Barramentos identificados (conforme projeto);  Sensor de temperatura instalado na bobina central;  Isolação a seco, montagem aberta para instalação abrigada;  Olhais de suspensão (opcional);  Construídos e ensaiados individualmente, segundo normas vigentes;  Partida leve ou pesada, conforme quantidade de partidas, horas e duração em segundo das mesmas. Figura 17: Autotransformador trifásico. Fonte: MINUZZI.
  • 22. Figura 18: Autotransformador trifásico para partida de motores. Fonte: MINUZZI. Figura 19: Autotransformador monofásico. Fonte: MINUZZI.
  • 23. 9.2 Transformador Isolador Figura 20: Transformador Isolador Bifásico (Esquema de ligação). Fonte: RASATRONIC. Especificações para os transformadores isoladores monofásicos de acordo com a fabricante Indusul:  Classe de Isolação: T40B, B (Padrão) ou F (conf. solicitação);  Grau de proteção: IP-00 (próprio para instalação abrigada);  Classe de proteção: I;  Frequência: 60Hz (padrão) ou 50/60Hz (conf. solicitação);  Tensão primário: até 1000V;  Tensão secundária: até 750V;  Terminais: Conectores para cabo de 1,5 a 10mm2 ou barras de cobre para correntes maiores que 60A;
  • 24.  Fixação: Por meio de base metálica com bicromatização trivalente. Figura 21: Transformador Isolador Monofásico. Fonte: INDUSUL. Especificações para os transformadores isoladores trifásicos de acordo com a fabricante Indusul:  Classe de Isolação: T40B, B (Padrão) ou F (conf. solicitação);  Grau de proteção: IP-00 (próprio para instalação abrigada);  Classe de proteção: I;  Frequência: 60Hz (padrão) ou 50/60Hz (conf. solicitação);  Tensão primário: até 1000V;  Tensão secundária: até 750V;  Terminais: Conectores para cabo de 1,5 a 10mm2 ou barras de cobre para correntes maiores que 60A;  Fixação: Por meio de base metálica com bicromatização trivalente.
  • 25. Figura 22: Transformador Isolador Trifásico. Fonte: INDUSUL. TABELA 3: Dimensões do transformador isolador monofásico Fonte: TEASE.
  • 26. TABELA 4: Dimensões do transformador isolador trifásico. Fonte: TEASE. 10 Ensaios Os ensaios a serem realizados sobre os transformadores analisados em questão serão efetivados de acordo com as normas ABNT e IEC respeitadas às demais prescrições das Especificações. O transformador completo deverá ser submetido aos seguintes ensaios de rotina:  Resistência ôhmica dos enrolamentos;  Relação de Tensões;  Resistência de isolamento;  Polaridade;  Deslocamento angular;  Sequência de fases;  Perdas em vazio e corrente de excitação;  Perdas em curto-circuito e tensão de impedância;
  • 27.  Tensão aplicada;  Tensão induzida;  Funcionamento dos acessórios. 11 Instalação Antes da instalação do transformador de potência, como os transformadores de comando e de isolamento, são necessárias as seguintes verificações: 1. Observar se os dados fornecidos nas etiquetas ou na placa de identificação são compatíveis com as especificações do sistema onde o transformador será usado; 2. Certificar-se que todos os acessórios estão montados corretamente e que não há nenhuma avaria no transformador; 3. Em caso de longa estocagem, ligar o transformador em vazio para eliminar possível umidade absorvida neste período. A instalação e a manutenção de dispositivos elétricos devem ser feitas somente por profissional habilitado, depois de tomadas as providências de segurança previstas na NR-10. No caso de instalação em local abrigado, deve-se assegurar que existam aberturas para proporcionar ventilação suficiente para o transformador, evitando o aquecimento excessivo. Alternativamente, os transformadores de potência em geral podem ser projetados para instalação ao ar livre. Neste caso, os transformadores são desenvolvidos com grau de proteção superior, até IP-55 (proteção contra poeira e jatos de água), o qual é indicado na placa de identificação. É necessário, antes de efetuar as ligações, observar se os dados fornecidos no transformador são compatíveis com o sistema em que será instalado. O transformador deverá permanecer aterrado permanentemente. Para isso, todos contam com terminal de aterramento. É aconselhável o uso de composto antioxidante nos terminais dos cabos que serão conectados ao transformador. Esta medida tem a finalidade de romper a camada de óxido que se forma nos conectores e evitar a entrada de ar e umidade nas conexões, reduzindo a possibilidade de ocorrência de mau contato e aquecimento dos terminais. Caso a energização do
  • 28. transformador seja feita um longo período depois da efetuação de suas ligações, é indicado que sejam repetidas as verificações apresentadas no início do item 3 antes que o mesmo seja energizado. Deve-se deixar espaçamentos mínimos entre as conexões não isoladas, entre si e com o gabinete e demais partes metálicas do equipamento. 12 Manutenção Para que sejam obtidos o melhor rendimento e a maior vida útil dos transformadores de potência Rasatronic, são indicados alguns cuidados. Na primeira semana em operação, devem ser verificados os seguintes pontos:  A existência de avarias mecânicas;  O aumento no nível de ruído;  Sinais de temperatura de operação acima do normal. A elevação excessiva da temperatura pode ser identificada pelo odor emitido pelo material isolante queimado, pela visualização de pontos carbonizados nos enrolamentos ou no material isolante e por uma variação superior a 5% na tensão do enrolamento secundário. Na primeira semana é recomendada também a medição da tensão e corrente sobre o enrolamento secundário, pois, estando a carga dentro dos parâmetros nominais de operação do transformador, não devem ocorrer anormalidades no seu funcionamento. Recomenda-se que essas verificações sejam realizadas para assegurar que as condições de conservação e operação do transformador sejam mantidas. 13 Normas  ABNT NBR 5356 -1:2007 Versão Corrigida: 2010 – Transformadores de Potência; Parte 1: Generalidades. Objetivo: Esta parte da ABNT NBR 5356, em conjunto com as ABNT 5356-2, 3, 4 e 5, aplica-se a transformadores trifásicos e monofásicos (inclusive autotransformadores), excetuando-se certas categorias de pequenos transformadores e transformadores especiais.  ABNT NBR 10295:2011 Versão Corrigida: 2013 – Transformadores de Potência secos – Especificação.
  • 29. Objetivo: Esta Norma estabelece os requisitos aplicados a transformadores de potência secos, com tensão máxima de equipamento igual ou inferior a 36,2 KV.  ABNT NBR 5458:2010 – Transformadores de Potência – Terminologia. Objetivo: Esta Norma define os termos relacionados aos transformadores de potência.  ABNT NBR 15633:2008 – Ensaio não destrutivo - Emissão acústica Detecção e localização de descargas parciais e anomalias térmicas e mecânicas (DPATM) em transformadores de potência e reatores isolados a óleo. Objetivo: Esta Norma descreve o método de ensaio por emissão acústica para detectar e localizar descargas parciais e anomalias térmicas e mecânicas (DPATM) em transformadores de potência e reatores isolados a óleo.  ABNT NBR 8222:2005 – Ensaio não destrutivo - Emissão acústica Detecção e localização de descargas parciais e anomalias térmicas e mecânicas (DPATM) em transformadores de potência e reatores isolados a óleo. Objetivo: Esta Norma fixa os requisitos específicos mínimos exigíveis para o projeto, instalação, manutenção e ensaios de sistemas fixos automáticos de prevenção contra explosões e incêndios por impedimento de sobre pressões decorrentes de arcos elétricos internos em transformadores e reatores de potência. 14 Preços Os preços dos transformadores de comando e isolamento vão variar de acordo com a potência desejada.  Transformador Isolador 1,5kva – 110/220 ( DCALU) Preço: R$ 519,30  Transformador Isolador 3.1 kVA - 220V/220V (DCALU) Preço: R$ 1771,70  Transformador Universal Monofásico 300va Preço: R$ 350,00
  • 30.  Transformador Universal Monofásico - De comando 5000va (GS Transformadores.) Preço: R$ 2275,00  Transformador Universal Monofásico – De Comando 750va ( GS Trasformadores. Preço: R$ 645,00 15 Fontes de consulta MINUZZI. Transformadores. Disponível em: <http://www.transformadoresminuzzi.com.br>. Acesso em: 29 mar. 2013. TEASE. Equipamentos profissionais de Energia. Disponível em: < http://www.tease.com.br>. Acesso em: 29 mar. 2013. INDUSUL. Transformadores. Disponível em: < http://www.indusul.com>. Acesso em: 29 mar. 2013. SIEMENS. Transformadores. Disponível em: < http://www.industry.siemens.com.br>. Acesso em: 29 mar. 2013. SIEMENS PORTUGAL. Transformadores. Disponível em: < https://www.swe.siemens.com/portugal>. Acesso em: 29 mar. 2013. WMAXIMIANO Transformador Isolador. Disponível em: <http://www.wmaximiano.com/tag/transformador-isolador>. Acesso em: 29 mar. 2013 ELETROBRAS- ELETROSUL. Transformadores. Disponível em: < http//wservnotes.eletrosul.gov.br >. Acesso em: 29 mar. 2013 SCHNEIDER. Transformadores. Disponível em: < http://www.schneider-electric.com.br >. Acesso em: 29 mar. 2013