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Escola Técnica Vale do Aço
Transformadores
Ipatinga, 29 de novembro de 2011
Escola Técnica Vale do Aço
Transformadores
Grupo:
Jonathan Silva
Douglas Fernandes
Michel Bruno
Alan Medeiros
Wellington Bruno
Sumário
Pagina
1. Introdução
.......................................................................
........................ 4
1.1 Objetivo
............................................................................
...................... 4
2 . O que são transformadores?
.................................................................. 5
2.1 Como funcionam?
............................................................................
...... 6
2.2 Relações de transformação (k)
.............................................................. 6
2.3 Potencia do transformador
.................................................................... 6
3.
Proteção....................................................................
.................................7
3.1 Proteção de
transformadores.............................................................
...7/8
4.
Conclusão...................................................................
................................9
5.
Bibiografia.................................................................
...............................10
1. Introdução
Este artigo foi elaborado pelos alunos: Jonathan Silva; Douglas Fernandes;
Alan Medeiros; Wellington Bruno; Michel Bruno do 2° período de
Eletrotécnica, a pedido do professor Vagner Santiago. Esse relatório contem
algumas explicações sobre magnetismo, que é a principal área abordada no
funcionamento dos transformadores.
1.1 Objetivo
Este relatório tem como objetivo principal a demonstração teórica através
de desenhos e formulas a função e o funcionamento dos transformadores,
contendo também alguns exemplos de dispositivos de proteções para essas
maquinas elétricas tão importantes na transmissão e distribuição de energia
elétrica.
2. O que são transformadores?
Os transformadores são equipamentos muito importantes na transmissão da
energia elétrica, com eles podemos transportar a mesma potência com uma
corrente mais baixa, diminuindo as perdas. Podemos ainda abaixar a tensão
para valores mais seguros os transformadores só funcionam com corrente
alternada, existem transformadores monofásicos, transformadores trifásicos,
transformadores de potencia e transformadores de corrente.
Os transformadores monofásicos, figura 1, possuem: um núcleo de ferro
doce laminado; dois enrolamentos de cabos isolados eletricamente um do
outro denominados enrolamento primário e enrolamento secundário.
Os transformadores trifásicos, figura 2, estes transformadores podem ser
montados com a junção de três transformadores monofásicos ligados, esses
são geralmente ligados em Triangulo/Estrela, ou seja, no enrolamento
primário se liga os três transformadores em triangulo e em seu secundário
eles estão ligados em estrela.
Os transformadores de potencia, figura 3, estes são transformadores
usados para circuitos de medições e proteção, pois com ele se pode abaixar
a tensão para valores mais seguros sem alterar sua frequência.
Os transformadores de corrente, figura 4, estes são usados para diminuir
a corrente de um circuito, estes são usados para medições e também para
proteção.
Figura1 Figura 2
Figura 3 Figura 4
2.2 Como Funcionam?
Aplicando um a tensão alternada no primário, circulará no mesmo uma
corrente, esta cria um fluxo variável que através do núcleo de ferro,
atinge a bobina secundaria. A bobina secundaria submetida a este fluxo
magnético variável torna-se sede da f.e.m. induzida.
O valor da tensão na bobina secundaria depende da relação entre o numero de
espiras primarias e secundarias. Se o enrolamento secundário tem o mesmo
numero de espiras do enrolamento primário, então a tensão em ambos os
enrolamentos tem o mesmo valor e a relação entre espiras é 1:1.
2.3 Relações de transformação (k)
Ep = Np = Is = k
Es Ns Ip
2.4 Potencia do transformador
Todo transformador é caracterizado por sua potencia nominal. Considera- se
potencia nominal a potencia aparente máxima que pode suportar o primário e
o secundário do transformador sem aquecimento excessivo de seus
enrolamentos.
PA= E x I(VA)
Como o transformador não possui partes moveis aparecem apenas perdas de
aquecimento no ferro e no cobre. Por isto, este tipo de equipamento possui
um bom rendimento, podendo considerar;
Pp = Ps então Ep x Ip = Es x Is
Portanto quando a potencia se mantem constante, uma redução de tensão causa
uma elevação de corrente.
3. Proteção
A elaboração de um esquema de proteção envolve varias etapas desde o
estabelecimento de uma estratégia de proteção, selecionando os respectivos
dispositivos de atuação, até a determinação dos valores adequados para a
calibração dos relés.
Basicamente em um sistema encontra-se os seguintes tipos de proteção:
Proteção contra incêndio;
Proteção por relés e fusíveis;
Proteção contra descargas atmosféricas e surtos de manobra.
1. Proteções de transformadores
Ao contrario dos múltiplos defeitos suscetíveis de aparecer nas maquinas
rotativas, os transformadores podem esta sujeitos apenas aos seguintes
defeitos:
Curtos-circuitos nos enrolamentos;
Sobreaquecimento.
Realmente, a construção dos transformadores atingiu um nível técnico tão
elevado que os mesmos podem ser considerados entre os elementos que
apresentam maior segurança de serviço. Até a proteção térmica, mesmo em
subestação sem operador normalmente só controla alarmes ou bancos de
ventiladores.
Assim, o que deve preocupar, basicamente, é a proteção contra curto-
circuito interno e a proteção de retaguarda contra faltas externas. Os
curtos resultam de defeitos de isolamento que, por sua vez, são
constituídos por sobre tensão de origem atmosférica ou de manobras, e por
sobreaquecimento inadmissível dos enrolamentos. As sobrecargas repetitivas,
permanentes ou temporárias, conduzem a um envelhecimento prematuro dos
isolantes dos enrolamentos. Com isso, acabam ocorrendo rupturas destes
isolamentos, ocasionando curtos-circuitos entre as espiras.
Pode-se então dividir a proteção de transformadores da seguinte forma:
Proteção contra curto-circuito interno
Para grandes transformadores
-Proteção diferencial;
-Proteção Buchholz;
Para pequenas unidades e transformadores de media potencia com
alimentação unilateral
-Proteção através de reles de sobrecorrentes temporizados e/ou por
fusíveis;
-Relés térmicos e imagens térmicas constituem a proteção contra sobrecarga;
Proteção de Retaguarda
Reles de sobrecorrente e/ou fusíveis.
4. Conclusão
Temos então que, transformadores são maquinas elétricas muito importantes
ne todo ramo da eletricidade, pois, com ele podemos elevar e abaixar tensão
de maneira a trabalhar com o necessário. E podemos observar também que o
principal elemento para que um transformador funcione é o magnetismo, e que
ele só funciona em corrente alternada pelo movimento da frequência.
Os transformadores apresentam defeitos que podem afetar direta ou
indiretamente a vida de uma cidade, e a produção de uma empresa, por isso
os transformadores possuem dispositivos de proteção para que não se queimem
e não entrem em curto-circuito.
Para que um transformado tenha uma vida útil elevada eles possuem um óleo
isolante que fazem o resfriamento dos transformadores, alguns
transformadores devido a grande potencia possuem além do óleo isolante,
ventiladores que servem para fazer uma ventilação forçada em seu
enrolamento.
5. Bibliografia
[1] CAMINHA. A.C- Introdução à proteção de sistemas Elétricos.
[2] Apostila de maquinas elétricas – USIMINAS
