Transformadores Engenharia Eltrica - UFSJ

Ana Carolina Lemos- 100950005 Lorena Machado Gomes - 00900058

Prof. Teresa

1

Figure 1-Esquemtica bsica de um transformador

Introduo

O que um transformador?

Um transformador uma mquina esttica que transfere energia eltrica de um

circuito para outro atravs de induo eletromagntica. A energia eltrica sempre

transferida sem mudanas na frequncia, mas ocorre mudanas na tenso e na corrente.

Como o transformador trabalha com induo eletromagntica, ele deve ser usado com

corrente/tenso alternada.

Quais so as partes bsicas de um transformador?

O Ncleo ferro-magntico: no qual passam as linhas de fluxo magntico;

O primeiro enrolamento: so bobinas de cobre no qual recebe a energia da fonte

alternada;

O Segundo enrolamento: tambm bobinas que recebe a conrrente induzida do

primeiro enrolamento e o entrega a carga;

As caractersticas do ncleo

A composio do ncleo de um transformador depende de fatores como tenso,

corrente e frequncia. Tambm existe limitao de tamanho e custo a serem considerados.

Os materiais comumente utilizados so o ar, ferro e ao. Geralmente, transformadores de

ncleo de ar so usados quando a fonte de tenso possui alta frequncia (acima de 20KHz).

2

Transformadores de ncleo de ferro geralmente so usados quando a frequncia inferior

a 20KHz, e so muito teis quando o transformador necessita de ser pequeno e eficiente.

O transformador cujo ncleo feito de ao montado laminado. Ele dissipa calor

facilmente mas transfere energia de forma eficiente.

Desenvolvimento

Ncleos

Ncleo de ao laminado

Laminas de ao que so isoladas com materiais no condutores, e que juntos

formam o ncleo. So necessriass 50 lminas para fazer um nclo de 3cm de largura. O

propsito da laminao reduzir perdas por corrente parasita e permitir o melhor caminho

para as linhas de fluxo magntico. Quanto mais fina a lmina, mais se reduz perdas, mas

elas so mais complicadas e mais caras de serem feitas. Lminas finas so geralmente

usadas para transformadores de alta frequncia.

Figure 2 - Representao de um ncleo macio e de um ncleo laminado. O ncleo laminado reduz

perdas por corrente parasita.

3

Um designe comum do ncleo lminado feito ligas intercaladas em fomato de

letra E tampados com peas em foma de letra I. Esse formato tende a exibir mais perdas,

mas mais barato de se produzir. O formato de C tem a vantagem de que o fluxo est

sempre orientado paralelamente as pontas do metal, reduzindo perdas.

Um ncleo de ao retm um campo magntico esttico quando a fora removida.

Quando a fora reaplicada, o campo residual causa uma entrada sbita de corrente at o

efeito do magnetismo remanecente seja reduzido, geralmente aps alguns poucos ciclos de

corrente alternada. Dispositivos de proteo para sobrecorrentes como fusveis devem ser

selecionados para deixar passar sem danificar esse tipo de corrente. Tempestades solares

causam o acionamento de dispositivos de proteo em transformadores conectados a

linhas de transmisses longas.

Ncleos slidos

Ncleos de ferro so usados em circuitos que operam em frequncias acima de

algumas dezenas de kilohertz. Esses materiais combinam a alta permeabilidade magntica

com a alta carga de resistividade. Para frequncias acima da faixa de VHF ( 30 MHz a 300

MHz), ncleos feitos com materiais no condutores como a cermica magntica chamada

ferrite so comuns. Alguns transformadores de radio frequncia contm ncleos ajustveis

que permite o ajuste da indutncia.

Ncleo Toroidal

Transformadores toroidais so contrudos em volta de um ncleo com o formato

de anel, no qual, dependendo da frequncia de operao feito com ao silcio, ou

permalloy, ferro, ou ferrite. O formato fechado do anel elimina o problema com o ar que

geralmente ocorre em trafos com o formato E-I. A seo transversal do ncleo

4

geralmente quadrada ou rectangular, mas ncleos mais caros possui a seo transversal

circular.

Os enrolamentos primrios e secundrios so enrolados concentricamente para

cobrir toda a superfcie do ncleo toroidal. Isso minimiza o comprimento de fios

necessrios e minimiza a gerao de interferncia eletromagntica devido ao campo

magntico do ncleo.

Os transformadores toroidais so mais eficientes que os E-I laminados com o

mesmo nvel de fora. Outra vantagem inclui tamanho menor, menor peso, menos barulho

mecnico, menor influncia de campo magntico externo e menor perda a vazio. A

desvantagem principal est no alto custo mais a limitao de capacidade de fora.

Ncleo de Ar

Um ncleo fsico no requisito para o funcionamento do transformador, ao

colocar os enrolamentos perto um do outro tambm se produz o efeito de transformador.

O ar no qual est o circuito magntico essencialmente sem perdas e dessa forma o

transformador de ncleo de ar elimina perdas por histerese no ncleo do material. O

vazamento de indutncia alto, o que dificulta a regulao e no pode ser usado na

distribuo de fora. Ele possui alta largura de banda e so frequentemente empregados

em aplicaes de radio frequncia.

Enrolamento

O material conductor usado para enrolamento depende da aplicao, mas em todos

os casos as voltas tem que ser eletricamente isolada uma das outras, garantindo que a

corrente passe por todas as voltas. Transformadores que operam com alta potncia em alta

tenso so feitos geralmente com cobre isolados com leo. Transformadores de alta

5

frequncia que operam com dezenas de kilohertz tem os enrolamentos de fio de cobre

tranados.

O enrolamento de transformadores de sinais minimizam o vazamento de

indutncia e dispersa capacitncia para melhorar a resposta de alta frequencia. O ncleo

dividido em sees e essas sees so intercaladas com as do outro enrolamento. Os trafos

de fora-frequncia possuem taps em pontos intermedirios do enrolamento, geralmente

do lado de maior potncia para ajuste de tenso. Taps podem ser manualmente

reconectados, um interruptor manual ou automtico geralmente fornecido para mudar a

tap. Taps automticos so usados distribuio e transmisso de fora.

Transformadores a seco, o Sistema de enrolamento pode ser feito no tradicional

afundar e cozinhar, ou em designs de mais qualidade que inclui impregnao a presso de

vcuo (VPI), encapsulamento a presso de vcuo (VPE) e processo de encapsulamento de

bobina fundida. No processo de VPI a combinao de calor, vcuo e presso usado para

selar, blindar e eliminar a entrada de ar na resina do polyester da isolao do enrolamento.

VPE so similares ao VPI mas do proteo contra efeitos do meio ambiente. Proteo

contra gua, poeira ou ambiente corrosivo.

Resfriamento e Proteo

Sabemos que a expectativa de vida do isolamento em transfromadores reduzida a

metade se houver um aumento de 7 10 graus Celsius durante o funcionamento. Pequenos

transformadores so geralmente auto resfriados por propagao natural. Com o aumento

da fora os transfromadores so resfriados por entradas de ar, resfriamento por leo, por

gua, ou por uma cobinao de todos deles. Grandes transformadores so preenchidos

com leo que tanto resfria como isola os enrolamentos. leo de transformador so leos

minerais super refinados que resfriam e isolam os enrolamentos dentro do tanque do

6

transformador. Esse campo tem sido estudado exaustivamento por mais de 100 anos.

Estima-se que 50% dos transformadores de potncia sobrevivero 50 anos de uso, e a

mdia dos outros 50% duram cerca de 10 a 15 anos. Acredita-se que 30% das falhas dos

transformadores devido a falha na isolao.

Operaes prolongadas em altas temperaturas no s comprometem a isolao do

transformador, como a isolao do enrolamento e o resfriamento. Isso no s encurta a

vida til do trafo como tambm leva a falhas catastrficas. O teste de leo do

transformador incluindo a anlise de gs dissolvido, mostra informaes valiosas de

manuteno. As normas de construo requerem que transformadores com lquidos que

ficam dentro de prdios devem usar fludos dieltricos ao invs de leo por serem menos

inflamveis, ou serem isolados em lugares anti incndios. Transformadores a seco que so

resfriados a ar podem ser mais econmicos do que constuir um quarto anti incndio para

colocar o transformador a leo.

Os tanques dos transformadores geralmente possuem radiadores nos quais

circulam lquidos para resfriamento por propagao natural atravs de estabilizador vertical.

Alguns grandes transformadores usam ventiladores e resfriamento pro gua. Trafos a leo

so equipados com o rel de Buchholz, no qual, dependendo da severidade da acumulao

de gs usado para dar o alarme ou at desernegizar o transformador. Transformadores a

leo tambm possuem medidas de proteo contra fogo como paredes, conteno de leo

e sistemas de extintores de incndio. Outra proteo consiste em um Sistema de

despressurizao rpido que ativado pelo primeiro pico de presso e de onda de choque,

evitando a exploso do transformador antes que a presso esttica aumente. Muitas

exploses foram evitadas por essa technologia.

7

Bifenilpoliclorado tem propriedades que favorece seu uso como um resfriador

dieltrico, mas causam problemas no meio ambiente e h uma concesso geral de banir seu

uso. Hoje, leos no txicos e a base de silicone, ou hidrocarbonos fluorados so usados

no lugar em que se exige proteo contra incndio. Alguns transformadores que no so

preenchidos com lquido, tem seus enrolamentos fechados e selados, em tanques

pressurizados ou resfriados por nitrognio.

Mancal

Grandes transformadores so providos de mancal isolantes feito de polimeros ou

procelana. Um mancal grande pode ser uma extrutura complexa j que tem de prover um

controle cuidadoso do campo eltrico gradiente sem deixa vazar leo.

Os mancais s vezes falham geralmente por uma degradao da isolao devido aos

muitos anos de uso. H um interesse grande na indstria de manter um acompanhamento

da condio dos mancais dos transformadores. Muitas das falhas destes devido a falta de

manuteno ou falto do controle de tenso.

Tipos de Transformador

Uma grande variedade de transformadores so feitos para diferentes propsitos.

Apesar dos diferentes formatos, todos eles fazem o mesmo princpio bsico que foi

descoberto em 1831 por Michael Faraday.

Ncleo Laminado

Este o tipo mais comum de transformador, muito aplicado em converter a tenso

principal para uma menor em eletrnicos de potncia. Est disponvel com uma variao

de potncia entre mW e MW. As lminas ajudam a reduzir as correntes parasitas. Pequenas

aplicaes e transformadores eletrnicos geralmente tem um controlador termal.

8

Toroidal

Esse tipo de tranformador em foma de anel muito usado para reduo de seu

tamanho e s vezes para reduzir infulncia de campos magnticos externos. geralmente

caro de se construir devido o enrolamento necessitar de equipamentos mais lentos e mais

complexos.

Autotransformador

O autotransformador tem um enrolamento o qual possui tap em um ponto do do

mesmo. A tenso aplicada em uma poro do enrolamento, e uma outra tenso

produzida na outra parte da mesma bobina. A potncia resultante do autotransformador

menor do que a potncia carregada.

Para tenses no excedendo de 3:1 o autotransformador mais barato, mais leve,

menor e mais eficiente do que os trafos de mais enrolamentos da mesma proporo.

Grandes autotransformadores trifsicos so usados em sistemas de distribuio. Os

autotransformadores tambm, so variveis, ou seja, permitem uma grande variedade de

tenses.

Regulador de Induo

O regulador de induo similar ao motor de induo na construo, mas

essencialmente um transformador que a tenso de sada variada pela a rotao do

enrolamento secundrio em relao ao primrio. Pode ser visto como um transformador de

potncia. A maior vantagem do regulador de induo que mais prtico para

transformadores acima de 5kVA. Eles so geralmente usados em laboratrios de alta tenso.

9

Transformador de Campo de disperso

Este transformador tem um ajustador magntico em seu ncleo. Ele age como

transformador com uma limitao de corrente prpria devido a baixa ligao entre seus

erolamentos, no qual no ;e muito favorvel em alguns casos. As correntes de entrada e

sada so baixas o suficiente para prevenir aquecimento. So usados em lmpadas de

discarga de alta voltage e soldas.

Transformador polifsico

Para sistemas polifsicos, vrios enrolamentos podem ser usados separados ou

interconectados. Para um transformador trifsico, os trs enrolamentos principais so

conectados juntos e os trs secundrios so conectados tambm juntos.Exemplos de

coneces so triangulo-estrela, estrela-triangulo, triangulo-triangulo e estrela-estrela. Um

grupo de vetores mostra a configurao dos ligamentos e o anglo de fase a diferena entre

eles. Se um dos ligamentos estiver aterrado, essa coneco geralmente o ponto central de

um enrolamento estrela. H diferentes configuraes para um trafo polifsico.

Transformador de ressonncia

Esse trafo opera com a frequncia de ressonncia de uma ou mais de suas bobinas

em um capacitor externo. Esse dispositivo usado para gerar alta tenso alternada e a

corrente disponvel pode ser muito maior do que mquinas eletrostticas. Exemplos desse

trafo so a bobina de Tesla, Sistema de ignio entre outros.

Transformador a leo

Transformadores que usam leo geralmente mineral para seu resfriamento e

proteo. Como explicado em resfriamento e proteo.

10

Transformador de instrumento

So tipicamente usados para operar em linhas de alta tenso ou circuitos com alta

corrente, isolados de forma segura tornam a medio e controle dos circuitos de alta tenso.

Tambm so usados como transformadores isolantes.

Transformador de corrente

Este trafo geralmente usado em rels protetores na indstria de potncia eltrica.

Ele um dispositivo de medio feito para manter a corrente na sua bobina secundria

proporcional a que flui na primria.

Transformador a seco

Transformadores a seco, o Sistema de enrolamento pode ser feito no tradicional

afundar e cozinhar, ou em designs de mais qualidade que inclui impregnao a presso de

vcuo (VPI), encapsulamento a presso de vcuo (VPE) e processo de encapsulamento de

bobina fundida.

11

Expanso do Transformador

Figura 3 O transformador e suas partes

Bucha de Alta Tenso

Generalidades

Segundo Leonardo Nunes Alves da Silva, as buchas de alta tenso so partes

importantes que integram os grandes equipamentos de alta tenso presentes em todas as

plantas de gerao e subestaes de transmisso, distribuio e de grandes consumidores de

energia eltrica. So equipamentos hermeticamente fechados e projetados para trabalhar ao

tempo ou abrigados, submetidos s solicitaes eltricas e mecnicas normais de regime

permante ou anormais e transitrias previstas de ocorrerem em servio. Uma bucha de alta

tenso um dispositivo utilizado para fazer a passagem de um condutor eletricamente

12

energizado em alta tenso (AT) atravs de alguma barreira aterrada ou em potencial eltrico

muito diferente do potencial eltrico do condutor. Uma bucha de alta tenso deve fornecer

isolamento eltrico para a tenso nominal e eventuais sobretenses do sistema e tambm

serve como suporte mecnico para os condutores e conexes externas.

Descrio e Princpio de funcionamento

As caractersticas que definem os tipos de buchas de AT dependem da tenso nominal,

dos matrias e meios isolante e do ambiente no qual ela ser instalada. Em termos gerais, as

buchas so divididas em dois tipos: buchas no-capacitivas e as buchas capacitivas aterradas.

De forma bem simplificada, uma bucha no-capacitiva nada mais do que um

condutor revestido por material ou meio isolante tais como porcelana, vidro, resina, papel.

A distribuio do campo eltrico nas buchas no linear atravs de sua camada isolante e

nem ao longo de sua superfcie. A concentrao de campo eltrico no meio isolante pode

levar ocorrncia de descargas parciais e comprometer a vida til da bucha. Por outro lado,

altos campos axiais podem resultar em trilhamento e descargas na superfcie do isolamento.

Conforme a tenso nominal aumenta, as dimenses da bucha, resultantes de consideraes

sobre campo eltrico e possibilidade de descargas, podem aumentar de tal forma a tornar

impraticvel a sua construo.

Em se tratando das buchas capacitivas, para tenses nominais acima de 50 KV, o

princpio da bucha capacitiva aterrada geralmente usado. O material isolante mais

utilizado para esse tipo de bucha papel com resina ou leo.

O tipo de bucha de maior interesse para aplicao em alta tenso o tipo capacitivo.

essencial que uma bucha de alta tenso seja projetada para suportar as solicitaes que so

impostas tanto em regime permanente quanto em regime transitrio. Um parmetro

determinante das dimenses de uma bucha de alta tenso o campo eltrico. A ao do

campo eltrico se d tanto radialmente, atravs da isolao, quanto axialmente, ao longo de

sua superfcie. A determinao do mximo campo permissvel para cada material utilizado

13

na isolao de buchas de alta tenso tem sido feita por experincia e por meio de ensaios

laboratorias, considerando uma expectativa de vida til de aproximadamente 40 anos.

Os transformadores para alta tenso necessitam de buchas terminais para todos os

enrolamentos de alta tenso. Para tenses de at 50 KV, buchas do tipo no-capacitivas

geralmente so usadas. No caso dos transformadores do tipo secos (os que no utilizam

nenhum lquido para auxiliar no isolamento), elas so normamente de resina moldada. J

com transformadores que utilizam meios isolantes lquidos, buchas com isoladores de

porcelana so normamente utilizadas para aplicaes ao ar livre e com resina moldada para

conexes abrigadas. As buchas capacitivas foram desenvolvidas para aplicaes em tenses

at 1600 KV.

Figura 4 Buchas de alta tenso dos transformadores - Disponvel em:

http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10000389.pdf

14

Tampa do transformador

A tampa deve ser fixada ao tanque por meio de dispositivo(s) adequado(s),

projetado(s) de tal forma que no interfiram na conexo dos cabos de baixa tenso s

buchas secundrias e no seja(m) passvel(is) de perdas.

O transformador deve ser projetado e construdo para operar hermeticamente selado,

devendo suportar variaes de presso interna, bem como o seu prprio peso, quando

levantado. A tampa deve ser fixada ao tanque por meio de dispositivos adequados e

imperdveis quando da sua retirada do transformador. Os dispositivos de fixao da tampa

ao tanque no devem coincidir com o eixo vertical das buchas secundrias.

A tampa, o corpo e o fundo do tanque devem ser construdos em chapa de ao com as

seguintes espessuras mnimas:

Tabela 1 Espessuras mnimas das tampas dos transformadores. Disponvel em:

ftp://ftp2.cemig.com.br/licitaserv/530R00119/ADENDO%206/SECAO_DOC_TECNICA/EQUIPAMENTOS%20

E%20MATERIAIS/Transformadores%20distribuicao/02118CEMIG0319m_TRANSFORMADOR%20REDE%20DIS

TRIBUICAO%20AEREA.pdf

Todas as aberturas existentes na tampa devem ser providas de ressaltos construdos de

maneira a evitar acumulao e/ou penetrao de gua e deve ser assegurada a continuidade

eltrica entre a tampa e o tanque.

Abertura para inspeo

O transformador deve ser desprovido de abertura para inspeo, contudo, deve ser

possvel abrir a tampa do tanque com o transformador instalado no poste, sem a

necessidade de instalar as buchas internamente.

15

Guarnio

O material usado nas guarnies no deve afetar e nem ser afetado pelo leo isolante

nas condies de operao do transformador, conforme a norma NBR-5356.

Comutador

um dispositivo mecnico que permite variar o nmero de espiras dos enrolamentos

de alta tenso, como mostra a Figura 5. Sua finalidade corrigir o desnvel de tenso

existente nas redes de distribuio, devido queda de tenso ocorrida ao longo das mesmas.

Figura 5 Comutador - Disponvel em:

http://minerva.ufpel.edu.br/~egcneves/biblioteca/caderno_elet/cap_08.pdf

Tanque

Serve de invlucro da parte ativa e do lquido isolante. Nele encontramos os suportes

para fixao em postes, ganchos e olhais de suspenso, tampa de inspeo, conector de

aterramento, fios de passagem das buchas, placa de identificao, radiadores, dispositivos

de drenagem e amostragem do lquido isolante, visor de nvel do leo.

O tanque dever ser efetiva e permanentemente aterrado. Uma malha de terra

permanente de baixa resistncia essencial para uma proteo adequada. No tanque est

previsto um ou dois conectores para aterramento.

16

Figura 6 Tanque de um transformador - Disponvel em:

http://minerva.ufpel.edu.br/~egcneves/biblioteca/caderno_elet/cap_08.pdf

Bucha de Baixa Tenso

As buchas de baixa tenso so projetadas para uso em bloco ou de superfcie montado

nos transformadores de distribuio. Elas servem para encerrar a baixa tenso interna do

transformador levada parede do tanque e para proporcionar uma ligao de rosca padro

para o circuito de baixa tenso externa. As buchas de alta tenso so maiores que as buchas

de baixa tenso.

Placa de Identificao

Construda em alumnio ou ao inoxidvel, onde constam todas as informaes

construtivas resumidas e normatizadas do aparelho. Entre as informaes fornecidas pela

placa encontram-se:

nome e dados do fabricante;

numerao da placa;

indicao das NBR;

potncia (kVA);

impedncia equivalente (%);

tenses nominais (AT e BT);

tipo de leo isolante;

diagramas de ligaes;

diagrama fasorial;

massa total (kg);

volume total do lquido (l)

17

Dispositivo de aterramento

Os transformadores devem possuir um dispositivo de aterramento, constitudo por um

conector em liga de cobre, prprio para a ligao de condutor de cobre 6 AWG ou 16 mm2 e de

acordo com a NBR 5440. O transformador monofsico fase-neutro deve possuir um dispositivo

adicional de aterramento, idntico ao primeiro.

Alguns acessrios do Transformador

Rel detector de gs tipo Buchholz

Generalidades

O rel Buchoolz um dispositivo de proteo sensvel s falhas dieltricas dentro do

transformador. Ele instalado para indicar em tempo hbil atravs de alarme ou desligamento os

possveis defeitos desse equipamento essencial na distribuio de energia eltrica. As falhas

detectadas pelo rel so perda de leo, descargas internas, isolao defeituosa dos enrolamentos, do

ferro ou mesmo contra a terra.

Figura 7 Rel de Buchholz - Disponvel em: http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-transformadores-a-oleo-

instalacao-e-manutencao-10000892317-12.10-manual-portugues-br.pdf

Descrio e Princpio de funcionamento

O rel Buchholz normalmente montado entre o tanque principal e o tanque de expanso do

transformador. A carcaa do rel de ferro fundido, possuindo duas aberturas flangeadas e ainda

18

dois visores providos de uma escala graduada indicativa do volume de gs. Internamente encontram-

se duas boias montadas sobre a outra. Quando do acmulo de um certa quantidade de gs no rel, a

boia superior forada a descer. Se, por sua vez, uma produo excessiva de gs provoca uma

circulao de leo no rel, a bia inferior que reage, antes mesmo que os gases formados atinja o

rel. Em ambos os casos, as boias ao sofrerem o deslocamento, ligam um contato eltrico.

No caso de uma pequena sobrecarga, o gs produzido pela queima do gs fornecido acumula

no topo do rel e fora o nvel do leo cair. Um interruptor de boia no rel utilizado para disparar

um alarme. Essa opo tambm funciona mesmo quando o nvel de leo estiver baixo, como no

caso de um pequeno vazamento de um fluido. No caso de um arco eltrico, a acumulao de gs

sbita e o leo flui rapidamente para o conservador. Este fluxo de leo opera no interruptor

conectado a um cata-vento localizado no caminho do leo em movimento. Essa opo normamente

aciona um disjuntor que isola a unidade antes de a falha provocar mais danos. O rel Buchholz tem

um porto de teste, que permite que seja retirado o gs acumulado para o teste. Se o gs inflamvel

no revezamento um sinal de que houve falhas internas, como o sobreaquecimento ou a produo

de arco interno. Onde est o ar, significa que o nvel do olo est abaixo, ou que h um pequena

perda.

Falhas leves: quando um ligeiro defeito ocorre no transformador, as pequenas bolhas de gs que

passam para cima, para o conservador, esto presas na caixa do rel, provocando assim o seu nvel

de leo cair. Como resultado, a bia superior gira sobre o seu centro e opera o interruptor de alarme,

operando assim como um dispositivo de alarme externo.

Falhas graves: quando uma falha grave ocorre no transformador , a gerao de gs violenta e faz

com que o leo passe rapidamente pelo tubo de ligao para o conservador .No rel esta onda de

leo atinge a aba montada na parte inferior da bia (localizada em frente ao furo para a passagem de

leo) e provoca a rotao da prpria bia, operando assim o interruptor de disparo e desligar o

transformador. A bia permanece na posio de desengate , mesmo se o fluxo de leo chegar a

19

parar (a reposio feita por meio do boto de presso). O dispositivo de disparo regulado de tal

forma que, em transformadores com resfriamento forado de leo, os impulsos resultante do

arranque da bomba de circulao de leo no causaro m operao do rel. Uma fuga de leo no

transformador faz com que o nvel de leo no rel caia, operando primeiro o alarme (superior) da

bia e , em seguida, a trip da bia (inferior) . A entrada de ar para dentro do transformador,

resultante de defeitos no sistema de circulao de leo ou de outras causas, opera a boia alarme.

Instrues de Servio

O alarme soa sem que o transformador seja desligado. Deve-se desligar imediatamente o

transformador, e em seguida fazer-se o teste do gs. De acordo com o resultado do teste, os

seguintes defeitos podem ser distinguidos:

a) Gs combustvel, presena de acetileno.

_ Neste caso deve haver um defeito a ser reparado na parte eltrica.

b) Gs incombustvel, sem acetileno.

_ Neste caso temos o ar puro. O transformador poder ser ligado novamente sem perigo. O alarme

soando repetidamente, indica ar penetrando no transformador. Desligue e repare a falha.

c) Nenhuma formao de gs, nvel de gs no rel est baixando e uma quantidade de ar est sendo

sugada atravs da vlvula aberta. Neste caso o nvel do leo est muito baixo, possivelmente devido

a um vazamento. Preencha com leo at o nvel e controle a estanqueidade.

d) O transformador desligado sem alarme prvio.

_ Neste caso o transformador deve ter sido sobrecarregado termicamente. Ligue novamente aps

um intervalo de resfriamento. O defeito poder ser encontrado no contato de curto-circuito ou no

sistema de rels.

e) O alarme soa e o transformador desligado imediatamente antes ou aps ter soado.

20

_ Neste caso uma das falhas j descritas sob a), b) ou c) devem ser a causa. Faz-se o teste do gs e

procede-se do mesmo modo acima mencionado.

Indicador de nvel de leo

Generalidades

Os indicadores magnticos de nvel tm por finalidade indicar com perfeio o nvel do lquido

isolante e ainda, quando providos de contatos para alarme ou desligamento servirem como aparelhos

de proteo do transformador.

Descrio e princpio de funcionamento

Os indicadores magnticos de nvel possuem a sua carcaa em alumnio fundido, sendo que a

indicao de nvel feita por ponteiro acoplado a um m permanente, de grande sensibilidade, fato

este que o torna bastante preciso. O mostrador dos indicadores magnticos de nvel possui trs

indicaes, ou sejam: MIN, que corresponde ao nvel mnimo; 25C, que corresponde temperatura

ambiente assinalada e MAX, que corresponde ao nvel mximo. Desligamento no nvel mnimo .

Rel de presso sbita

Generalidades

O rel de presso sbita (figura 4) um equipamento de proteo para transformadores do tipo

selado. instalado acima do nvel mximo do lquido, no espao com gs compreendido entre o

lquido e a tampa do transformador.

O rel projetado para atuar quando ocorrem defeitos no transformador que produzem

presso interna anormal, sendo sua operao ocasionada somente pelas mudanas rpidas da presso

interna, independente da presso de operao do transformador. Para gradientes de presso

superiores a 0,2 atm/seg a vlvula opera instantaneamente. Por outro lado, o rel no opera devido a

mudanas lentas de presso prprias do funcionamento normal do transformador, bem como

21

durante perturbaes do sistema (raios, sobretenso de manobra ou curto-circuito) a menos que tais

perturbaes produzam danos no transformador.

Construo e funcionamento

O rel composto essencialmente de um elemento sensvel presso, com microrruptor.

Quando a presso no interior do transformador muda lentamente durante o funcionamento normal,

o orifcio equalizador suficiente para igualar a presso do interior da caixa de rel com a presso do

interior do transformador. Desta maneira o fole no se deforma e o rel no d alarme, permitindo a

operao normal do transformador. Por outro lado, se houver no interior do transformador

aumentos de presso mais rpidos dos que os verificados normalmente, o pequeno orifcio

equalizador faz com que persista por um certo perodo de tempo, na caixa do rel, uma presso mais

baixa que a do transformador. Isto ocasiona o alongamento de fole e conseqentemente o

acionamento do microrruptor.

Formas de instalao

Normalmente o rel de presso sbita montado em uma das paredes laterais do tanque do

transformador, no espao entre o nvel mximo do lquido isolante e a tampa. Entretanto, aceitvel

tambm a montagem horizontal, sobre a tampa do transformador. Quando o transformador

transportado cheio de lquido isolante ou enchido no campo com vcuo, importante verificar que

no penetre lquido isolante no orifcio equalizador de presso ou no interior do rel. Normalmente

o flange ao qual se aplica o rel fornecido com flange cego de vedao. O rel fornecido em

separado, devendo ser montado aps concluda a instalao do transformador e o enchimento com

lquido isolante.

Radiadores

O calor gerado na parte ativa se propaga pelo leo, sendo dissipado na tampa e laterais do

tanque . Em casos especiais (potncia elevada e ventilao insuficiente) os transformadores so

22

munidos de radiadores, que aumentam a rea de dissipao, ou adaptados com ventilao forada.

Os radiadores devem ser inspecionados quanto a limpeza e umidade. Caso necessrio, devem ser

lavados com leo limpo e preferencialmente aquecido (mximo 50C).

Figura 8 Radiador - Disponvel em: http://minerva.ufpel.edu.br/~egcneves/biblioteca/caderno_elet/cap_08.pdf

Termmetro

O termmetro deve indicar a temperatura prxima superfcie do leo isolante. Ele possui dois

ponteiros de ligao e um de indicao de temperatura mxima atingida em um perodo. Estes trs

ponteiros so controlveis externamente, sendo que os dois primeiros movimentam-se apenas por

ao externa, enquanto que o ltimo impulsionado pela agulha de temperatura (ponteiro de

arraste), apenas quando em ascenso desta, pois, na reduo ele fica imvel, sujeito apenas ao

externa,possibilitando-se a verificao da temperatura mxima atingida em um dado perodo. O

termmetro possui na extremidade um bulbo que colocado no ponto mais quente do leo, logo

abaixo da tampa.

Figura 9 Termmetro - Disponvel em: http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-transformadores-a-oleo-

instalacao-e-manutencao-10000892317-12.10-manual-portugues-br.pdf

23

leos Isolantes

So fluidos estveis a alta temperatura, dotado de elevadas caractersticas isolantes. Suas

principais funes so garantir o isolamento eltrico, extingir descargas eltricas parciais e arcos

eltricos e servir como meio de troca trmica para a refrigerao do equipamento.

O tipo de fluido mais largamente empregado o leo mineral de elevado grau de refino,

derivado do petrleo. Tambm existem leos isolantes de origem vegetal, fabricados a partir

de soja, girassol e outras matrias-primas, e fluidos sintticos.

No Brasil, a Petrobrs a nica produtora de leos isolantes minerais e o desenvolvimento dos

leos isolantes brasileiros realizado nos laboratrios do CENPES, no Rio de Janeiro.

Referncias bibliogrficas

Disponvel em: http://permanent.access.gpo.gov/lps113746/Trnsfrmr.pdf\ Disponvel em: http://www.tpub.com/neets/book2/5c.htm Disponvel em: http://www.mhprofessional.com/downloads/products/0071494626/CroftCh5.pdf Disponvel em: http://www.electrical4u.com/electrical-power-transformer-definition-and-types-of-transformer/ http://www.raftabtronics.com/TECHNOLOGY/ElectromagneticBasics/TransformerBasics/tabid/110/Default.aspx#Instrument_transformers Disponvel em: http://www.alipso.com/monografias4/El_Transformador_de_Potencia_Electrico/ Disponvel em: http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-transformadores-a-oleo-instalacao-e-manutencao-10000892317-12.10-manual-portugues-br.pdf Disponvel em: http://minerva.ufpel.edu.br/~egcneves/biblioteca/caderno_elet/cap_08.pdf Disponvel em: ftp://ftp2.cemig.com.br/licitaserv/530R00119/ADENDO%206/SECAO_DOC_TECNICA/EQUIPAMENTOS%20E%20MATERIAIS/Transformadores%20distribuicao/02118CEMIG0319m_TRANSFORMADOR%20REDE%20DISTRIBUICAO%20AEREA.pdf Disponvel em: http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10000389.pdf