06 MÁQ. ELÉTRICAS TRANSFORMADOR

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TRANSFORMADOR
Transformadores
Definição
• Máquina Elétrica Estática.
• Equipamento que realiza a transferência de energia 
elétrica entre 2 sistemas, através de fluxo magnético 
existente entre eles. 
Funcionamento
• O princípio básico de funcionamento de um 
transformador é o fenômeno conhecido como indução 
eletromagnética.
• Uma bobina, quando percorrida por uma corrente 
elétrica alternada, dará origem a campo magnético 
variável, em função da variação da corrente.
Núcleo Ferromagnético
Núcleo
• Constituído de lâminas de material ferromagnético, 
contendo em sua composição o silício, que possui 
excelentes características de magnetização.
• O empilhamento das lâminas, isoladas entre si e do 
núcleo, é feito para minimizar a ação das correntes 
parasitas provenientes da variação de fluxo.
Relações de Transformação
• A razão entre as tensões do primário e do secundário, 
bem como entre os respectivos números de espiras dos 
seus enrolamentos.
• Considerando que o sistema é um transformador ideal, 
ou seja, potência do primário é igual a potência do 
secundário:
Transformador Monofásico
• Possui duas colunas que levam os enrolamentos 
primário(que recebe a energia elétrica a transformar) e o 
secundário.
Transformador Trifásico
• Um transformador trifásico possui internamente 3 
transformadores que podem ser ligados de diferentes 
modos.
Ligação Estrela
Ligação Triângulo
Tipos de Transformadores
→ Transformador de distribuição
→ Autotransformadores
→ Transformador de potencial (TP)
→ Transformador de corrente (TC)
Transformador de Distribuição
• Encontrado nos postes e entradas de força em alta tensão 
(industriais), são de alta potência e projetados para ter alta 
eficiência , de modo a minimizar o desperdício de energia e o 
calor gerado. Seu núcleo também é com chapas de aço-silício, 
e pode ser monofásico ou trifásico (três pares de 
enrolamentos). 
Autotransformadores
• Formado por um só enrolamento.
• Fazendo-se derivações ou colocando-se terminais em 
pontos ao longo do comprimento do enrolamento, podem 
ser obtidas diferentes tensões.
• A simplicidade do autotransformador o torna mais 
econômico e de dimensões mais compactas.
• Também podem ser usados autotransformadores para 
motores trifásicos. 
Transformador de Potencial (TP)
• O enrolamento primário de um TP consiste de um 
número elevado de espiras adequado a tensão 
operacional da rede à qual será conectado.
• O enrolamento secundário, entretanto, possui um 
número de espiras menor, adapta-se a tensão do 
equipamento ou dispositivo que será conectado ao 
enrolamento secundário.
• São aplicados em sistemas para medição, controle e 
proteção. (ex: Voltímetros, Wattímetros e relés de 
proteção).
Transformador de Corrente (TC)
• Dispositivo que reproduz no seu circuito secundário, uma 
amostra da corrente que circula no enrolamento primário, esta 
corrente tem proporções definidas e conhecidas.
• Possui poucas espiras no primário e com uma bitola 
apropriada para a corrente do circuito de força, conectado em 
série com este enrolamento, fazendo com que a corrente que 
flui para a carga circule pelo enrolamento primário.
• O secundário contém várias espiras de fio relativamente fino, 
adequado ao equipamento de medição conectado a ele.
Placa de Identificação do Transformador 
Acessórios Complementares do Transformador
→ Tanque
• Serve de invólucro da parte ativa e do líquido isolante. 
• Nele encontramos os suportes para fixação em postes, 
ganchos e olhais de suspensão, tampa de inspeção, conector de 
aterramento, fios de passagem das buchas, placa de 
identificação, radiadores, dispositivos de drenagem e 
amostragem do líquido isolante, visor de nível do óleo.
→ Buchas
• Dispositivos que permitem a passagem dos condutores 
constituintes dos enrolamentos para o meio externo (redes 
elétricas).
→ Radiadores
• O calor gerado na 
parte ativa se propaga 
pelo óleo, sendo 
dissipado na tampa e 
laterais do tanque. Em 
casos especiais os 
transformadores são 
munidos de 
radiadores, que 
aumentam a área de 
dissipação, ou 
adaptados com 
ventilação forçada. 
→ Comutador
• É um dispositivo mecânico que permite variar o número de 
espiras dos enrolamentos de alta tensão. Sua finalidade é 
corrigir o desnível de tensão existente nas redes de 
distribuição, devido à queda de tensão ocorrida ao longo das 
mesmas. 
Perdas no Transformador 
• Os transformadores atuais permitem transferir ao secundário 
cerca de 98% da energia aplicada no primário. 
• As perdas - transformação de energia elétrica em calor são 
devidas principalmente à:
→ Histerese 
No transformador o campo magnético muda de sentido muitas 
vezes, ao inverter sua orientação o núcleo precisa superar o 
atrito e a inécia, com isso dissipam uma certa potência na 
forma de calor.
→ Ás correntes parasitas 
→ Perdas no cobre: resistência dos fios de cobre nas espiras 
primárias e secundárias. 
Manutenção
• O grau de atenção requerido em comparação com os 
equipamentos rotativos é muito menor.
• Ele está exposto a: vibrações eletromagnéticas, umidade 
externa, mau contato no comutador, altas temperaturas devido 
as altas correntes, deficiência de vedação.
• A preditiva deverá ser orientado no sentido de detectar 
alterações nas características originais do transformador.
• A frequência dos testes de manutenção preventiva e preditiva 
será determinada, pelas características físicas e operacionais do 
transformador.
Tipos de Defeitos
→ Deslocamento dos bobinados
→ Desgaste de isolação
→ Folga no bobinado
→ Corrosão da superfície dos contatos
Sistema Dielétrico Interno
• O óleo juntamente com a celulose(papel), desempenham essa 
função primordial.
Análise Cromatográfica
• Determina a concentração dos gases dissolvidos no óleo 
mineral isolante. O envelhecimento natural do equipamento 
pode ser remediado com a eliminação desses gases imersos no 
óleo. 
Óleo Isolante
• Tem a finalidade de ser o agente de transferência de calor 
dissipado pelos enrolamentos
Papel
• A principal função do papel é suportar mecanicamente os 
esforços provenientes dos enrolamentos do transformador, em 
regime de funcionamento normal ou ação de curto-circuito
Sistema Trifásico
• Os aparelhos de maior potência são alimentados com 
tensão trifásica:
→ O gerador trifásico é 2x menor que o monofásico e 
oferece a mesma potência.
→ A seção dos cabos torna-se menor devido a potência.
→ Oferece duas tensões diferentes, tanto a trifásico 
quanto a monofásica.
• Podemos considerar cada 
enrolamento como gerador de 
uma tensão monofásica, e 
como temos três 
enrolamentos, obtemos um 
sistema trifásico. Um sistema 
trifásico de tensões é 
constituído por três tensões 
monofásicas defasadas entre-
si de 120°.
Circuito Estrela
• Na ligação estrela, os pontos X, Y, e Z, são interligados 
entre-si, formando um ponto comum chamado de neutro 
(N), sendo esse ponto ligado ao neutro da carga.
→ Ligação trifásica 3 fios
Tensão de Fase e Tensão de Linha
• Tensão de fase é a tensão medida entre a Fase e Neutro.
• Tensão de Linha é a tensão medida entre Fase e Fase. 
Cargas Equilibradas em Estrela
• Será conectadas três impedâncias iguais para forma 
uma carga equilibrada em estrela, alimentadas pela fase 
A, B e C.
• As tensões aplicadas às impedâncias são as tensões defase: VAN , VBN e VCN.
• A corrente em cada fio da linha flui também na 
impedância ligada à fase respectiva. Logo, as correntes 
de linha são iguais às correntes de fase: IA , IB e IC são 
correntes de linha e de fase. 
• As correntes de fase (e, neste caso, também as de linha) 
são calculadas com o uso da Lei de Ohm. 
• A soma fasorial das três correntes IA, IB e IC é igual a 
zero:
• Em um circuito trifásico equilibrado ligado em Y 
(estrela):
Circuito Triângulo
• Na ligação triângulo ou delta, as extremidades dos 
enrolamentos do gerador são interligadas de modo a 
formar um triângulo:
Cargas Equilibradas em Triângulo
• Serão consideradas, agora, três impedâncias conectadas 
para formar a carga trifásica equilibrada em triângulo.
• As correntes IAB (corrente da fase A para a fase B), 
IBC e ICA, que circulam nas impedâncias, são as 
correntes de fase do circuito. 
• As tensões fase-fase são aplicadas às impedâncias da 
carga. Logo, as tensões VAB, VBC e VCA são tensões de 
linha e de fase (ao mesmo tempo). 
• As correntes de fase são obtidas através da Lei de Ohm: 
• Aplicando-se a Lei das Correntes de Kirchhoff nos nós 
do circuito, tem-se as correntes de linha IA, IB e IC: 
• Em um circuito trifásico equilibrado ligado em Δ
(triângulo):
• Na carga triângulo, a corrente de linha é três vezes 
maior que na carga estrela, quando ligadas na mesma 
tensão. Como consequência, a potência também é três 
vezes maior.
Exercícios
1) O transformador é uma máquina elétrica estática ou 
rotativa. 
2) Em qual lei do eletromagnetismo que o transformador 
se aplica, a partir disso explique seu funcionamento.
4) Como se dá a relação de transformação de um 
transformador?
5) Se a>1, o transformador será abaixador ou elevador, e 
se for a<1, o transformador será abaixador ou elevador.
6) Dada as relações de transformação abaixo, determine se o 
transformador é abaixador ou elevador.
a) 1:2 b) 2:1 c) 1:10 d) 100:1
7) Determine á relação de transformação dos transformadores 
abaixo:
8) Um transformador tem uma bobina de 100 espiras e de 3000 
espiras no secundário. Aplicando-se ao primário uma tensão de 
12 V, ele é percorrido por uma corrente elétrica de 900mA. 
Qual o valor da tensão e da corrente no secundário.
9) Um transformador tem uma bobina de 300 espiras no 
primário e de 12000 espiras no secundário, tem uma potência 
de 440W, aplica-se ao primário uma tensão de 220V:
a)A corrente elétrica no primário.
b) Qual o valor da tensão e da corrente no secundário.
10) Comente sobre os quatro tipos de transformadores citados:
a) Transformador de Distribuição
b) Autotransformador
c) Transformador de Potencial (TP)
d) Transformador de Corrente (TP)
11) Quais são as 3 principais perdas presente nos 
transformadores comente um pouco sobre elas.
12) O transformador esta expostos a quais perigos que podem 
ocasionar sua queima?
13) Realize os dois esquemas de ligação dos transformadores, 
estrela e triângulo. 
14) Dado o circuito a seguir, calcule:
a) Tensões de Fase e Linha.
b) Correntes de Fase de linha e no fio neutro.
15) Dado o circuito a seguir, calcule:
a) Tesões de Fase e de Linha
b) Corrente de Fase em cada carga.
c) Correntes de Linha.