O que é um transformador de potência?
Um transformador de potência é um dispositivo eletromecânico que encontra uma vasta gama de aplicações, incluindo domésticas, energia eléctrica, radioelectrónica e engenharia de rádio. A sua principal função é transferir eletricidade entre diferentes circuitos por indução magnética, alterando o nível de tensão conforme necessário. Os transformadores de potência cumprem vários requisitos de transmissão de energia convertendo corrente alternada de uma tensão em corrente alternada de outra tensão, mantendo uma frequência de corrente estável.
Os transformadores são os dispositivos eléctricos mais comuns na indústria e na vida quotidiana. A sua principal função é reduzir ou aumentar a tensão entre a fonte de energia e o consumidor, consoante as necessidades da carga. Os transformadores são também muito utilizados em circuitos eléctricos para converter corrente alternada em corrente contínua. Ao alterar a tensão, os transformadores de potência podem transmitir eletricidade de forma eficiente e garantir um funcionamento estável do sistema de alimentação eléctrica.
Que elementos inclui uma fonte de alimentação de transformador?
A conceção da fonte de alimentação do transformador inclui um ou mais enrolamentos individuais que estão no mesmo fluxo magnético e são enrolados num núcleo magnético feito de material ferromagnético.
Os principais componentes de um transformador de potência:
- Corpo (estrutura);
- Enrolamentos;
- Circuito magnético;
- Contactos e ligações;
- Isolamento;
- Regulação da tensão;
- Sistema de arrefecimento;
- Acessórios opcionais.
Acoplador magnético serve para devolver o fluxo magnético e tem uma resistência reduzida ao fluxo magnético. Os enrolamentos são constituídos por dois tipos de condutores de alumínio. O enrolamento primário recebe a corrente de uma fonte externa e o enrolamento secundário assegura a redução da tensão. Cada enrolamento é composto por elementos trifásicos ligados num circuito em estrela, delta, dente de serra ou em Z.
Conclusões são utilizados para fornecer corrente ao transformador. Dependendo do tipo de transformador, os terminais podem ser equipados com barreiras de óleo, polímero, SF6 ou isolamento de papel-óleo.
Regulação da tensão permite alterar a relação de transformação alterando o número de voltas nos enrolamentos. Os dispositivos adicionais incluem relés de gás, indicadores de temperatura, secadores, sistema de recuperação contínua de óleo e indicadores de nível de óleo.
Cada transformador de potência é constituído por um núcleo magnético com vários enrolamentos feitos de materiais ferromagnéticos. Trata-se normalmente de chapas de transformador especiais com propriedades magnéticas suaves, que são empilhadas de modo a que a secção transversal do núcleo sob os enrolamentos seja próxima de um círculo. Para aumentar a eficiência do dispositivo e reduzir as perdas, as ligações entre as folhas são fechadas.
Os enrolamentos do transformador são geralmente feitos de cobre com uma secção transversal retangular ou circular e cada enrolamento é isolado tanto do núcleo magnético como dos enrolamentos vizinhos. São deixados espaços técnicos entre as camadas de enrolamento para a circulação do meio de arrefecimento.
Cada transformador tem pelo menos dois enrolamentos: um enrolamento primário (que recebe a corrente) e um enrolamento secundário (que altera a tensão e transmite a corrente).
Princípio de funcionamento de um transformador elétrico
O princípio de funcionamento de um transformador de potência baseia-se no fenómeno da indução electromagnética. Quando uma corrente alternada é aplicada ao enrolamento primário, cria um fluxo magnético alternado no núcleo magnético. Este fluxo magnético é fechado no núcleo magnético, formando um acoplamento entre os enrolamentos, o que provoca uma força eletromotriz induzida (EMF). A tensão e a corrente são geradas no enrolamento secundário ao qual a carga está ligada.
É utilizada uma determinada relação de espiras entre os enrolamentos primário e secundário para obter a tensão secundária necessária. Um transformador de potência tem a propriedade de reversibilidade, o que lhe permite funcionar tanto com tensão ascendente como descendente. Por exemplo, num transformador elevador, a tensão no enrolamento primário será mais baixa do que no enrolamento secundário.
Tipos de transformadores de potência
Os transformadores de potência podem ser classificados de acordo com várias caraterísticas, incluindo a finalidade, a capacidade, o tipo de circuito magnético, o número de fases e outros parâmetros.
Por objetivo Os transformadores de potência podem ser divididos em:
- Transformadores abaixadores - são utilizados para passar de tensões mais elevadas para tensões mais baixas nas redes de distribuição.
- Transformadores elevadores - são utilizados para aumentar a tensão para transmitir eletricidade a longas distâncias.
Por tipo de circuito magnético os transformadores dividem-se em:
- Transformadores blindados - têm um condutor magnético constituído por placas de tipo "E", isoladas entre si com verniz. Estes dispositivos têm um fluxo magnético não uniforme e são fáceis de montar. São normalmente utilizados em grandes electrodomésticos.
- Transformadores de pilares - têm um método de instalação do enrolamento e uma conceção do circuito magnético diferentes. O circuito magnético é constituído por tiras de aço elétrico. Estes dispositivos diferem pelo facto de os enrolamentos se encontrarem no exterior, ao contrário dos dispositivos blindados.
- Transformadores com núcleo magnético anular - são os mais eficientes, mas a sua produção é complexa e exige muita mão de obra. O núcleo magnético é uma estrutura de anel fechado e os enrolamentos são enrolados diretamente no núcleo magnético. O custo destes transformadores é normalmente mais elevado devido à mão de obra intensiva.
Por número de fases existem transformadores:
- Monofásico - são utilizados para pequenos consumidores ou em redes de distribuição.
- Trifásico - são mais comuns, utilizados em redes eléctricas, especialmente em grandes estações de conversão e instalações industriais.
Por tipo de arrefecimento:
- Transformadores de tipo seco - é arrefecido a ar, o que os torna ideais para instalação em áreas com elevados requisitos de segurança.
- Transformadores de óleo - são utilizados para capacidades maiores, em que o arrefecimento é conseguido com óleo, que isola os enrolamentos e ajuda a dissipar o calor.
Na instalação:
- Para instalação no interior - estes transformadores são normalmente utilizados para a distribuição de energia em áreas fechadas, como os postos de transformação.
- Para instalação no exterior - são concebidos para utilização em ambientes abertos, por exemplo, em redes de distribuição ou grandes instalações.
Por potência Os transformadores de potência podem ser classificados da seguinte forma:
- Até 100 kVA, até 35 kV
- 100 - 1000 kVA, até 35 kV
- 1000 - 6300 kVA, até 35 kV
- 6300 kVA e superior, até 35 kV
- Até 32.000 kVA, 35 - 110 kV
- 32.000 - 80.000 kVA, até 330 kV
- 80.000 - 200.000 kVA, até 330 kV
- Mais de 200.000 kVA, mais de 330 kV
Outras caraterísticas importantes:
- Disponibilidade do regulador de tensão de saída - Alguns modelos têm a capacidade de ajustar a tensão de saída para manter os parâmetros estáveis.
- Versão climática - podem ser dispositivos para funcionar tanto em condições climáticas extremas como normais.
Os transformadores de potência desempenham um papel fundamental na transmissão e distribuição de eletricidade, e a seleção do tipo certo depende de muitos factores, como a capacidade, as condições de funcionamento e os requisitos de segurança.
Parâmetros do transformador de potência
Ao escolher um transformador de potência, as caraterísticas importantes são seus parâmetros técnicos, que determinam a eficiência e a segurança de sua operação:
Potência nominal:Define a potência máxima que o transformador pode transmitir sem sobreaquecimento. Para transformadores de dois enrolamentos, é a potência de cada enrolamento; para transformadores de três enrolamentos, é a potência de cada enrolamento.
Tensão nominal:A tensão à qual o transformador funciona em condições normais sem carga. Cada enrolamento tem a sua própria tensão nominal.
Corrente nominal:A corrente máxima que o transformador pode transmitir durante um longo período de tempo sem sobreaquecer.
Tensão de curto-circuito:A tensão através dos enrolamentos durante um curto-circuito no lado secundário, que caracteriza a resistência do enrolamento.
Perdas por curto-circuito:As perdas de energia em curto-circuito determinam a eficiência do funcionamento do transformador.
Perdas sem carga:As perdas de energia num transformador quando este está a funcionar sem carga devem-se principalmente à saturação magnética do núcleo.
Corrente de marcha lenta::A corrente que circula quando o transformador está ao ralenti, o que afecta as perdas de energia.
Rácio de transformação:A relação entre as tensões nos enrolamentos primário e secundário que determina o grau de alteração da tensão.
Fator de potência (COSφ):::O rácio entre a potência ativa e a potência total, que reflecte a eficiência do transformador.
Sistema de arrefecimento:Sistema de arrefecimento que evita o sobreaquecimento do transformador. Pode ser de ar ou líquido, consoante a potência da unidade.
Como escolher um transformador de potência?
A seleção de um transformador de potência para uma instalação depende de vários factores-chave, incluindo a potência necessária e o nível de fiabilidade do fornecimento de energia. É importante reconhecer que, em alguns casos, para garantir o fornecimento ininterrupto de energia, é necessário instalar vários transformadores para que, se um deles falhar, os outros possam assumir as suas funções. Isto implica também ter em conta as possíveis sobrecargas que podem ocorrer durante o funcionamento.
Parâmetros-chave para a seleção do transformador:
Potência
Para selecionar um transformador, é importante determinar com precisão a sua capacidade necessária, que deve garantir o funcionamento fiável do equipamento. Em caso de falha de um dispositivo, os outros devem ser capazes de compensar o seu funcionamento.
Fiabilidade e proteção
Ao selecionar um transformador, deve ser tida em conta a disponibilidade de sistemas de proteção contra vários defeitos:
- Proteção contra danos internos: O transformador deve estar equipado com dispositivos de controlo do gás, da temperatura, da pressão e do nível do óleo para evitar avarias.
- Proteção contra sobrecarga: Recomenda-se a instalação de transformadores de corrente em cada fase para fornecer proteção contra sobrecargas. Além disso, é utilizada uma proteção diferencial para evitar danos.
Arrefecimento e condições de funcionamento
O sistema de arrefecimento do transformador deve ser adaptado às condições de funcionamento. Consoante a capacidade do aparelho, podem ser utilizados diferentes sistemas de arrefecimento: ar, óleo ou equipamento de arrefecimento adicional.
Série recomendada de transformadores Evernew Transformer
Empresa Transformador Evernew oferece uma vasta gama de transformadores para diferentes necessidades, incluindo modelos com diferentes níveis de potência e tensão.
Série TMG
Para redes com tensões até 10 kV, recomenda-se a utilização de Transformadores da série TMG. São concebidos para instalação no exterior e podem funcionar sob variações de temperatura e a alturas até 1000 metros. A potência dos transformadores desta série varia de 25 a 1000 kVA. As unidades são totalmente herméticas e equipadas com todos os sensores necessários para monitorizar a pressão, a temperatura e o nível do óleo. A proteção contra a sobrepressão é assegurada por um sistema de compensação especial.
Série TMGSU
Esta série é composta por transformadores trifásicos que proporcionam um funcionamento estável tanto para a variação de tensão como para a simetria de fase. Os transformadores TMGSU estão equipados com válvulas adicionais para proteção contra quedas de pressão, o que elimina danos no equipamento em caso de sobrecarga ou erros de funcionamento.
Transformadores para altas tensões (até 500 kV)
Para tensões mais altas, de 35kV a 500kV, a Evernew Transformer oferece transformadores que variam de 1MVA a 200MVA. Estas unidades são ideais para aplicações industriais e funcionam numa variedade de condições climáticas para garantir uma elevada eficiência e durabilidade. A gama incorpora todos os sistemas de proteção e monitorização necessários para garantir um funcionamento seguro durante toda a sua vida útil.
Tipos de transformadores por objetivo e função:
Transformadores a óleo (arrefecidos a óleo)
Adequado para instalações onde é necessário um elevado grau de proteção e durabilidade. O óleo do transformador proporciona não só o arrefecimento, mas também o isolamento.
Transformadores de tipo seco
Estas unidades utilizam arrefecimento a ar, o que as torna mais amigas do ambiente e mais seguras para utilização em aplicações residenciais e comerciais. São ideais para instalação em áreas com elevados requisitos de segurança contra incêndios.
Transformadores de subestação
Concebidos para a distribuição de energia em subestações eléctricas. Estes dispositivos podem ser monofásicos ou trifásicos e são normalmente utilizados em sistemas eléctricos de grande escala.
Transformadores para redes de distribuição
Estes transformadores podem ser instalados em qualquer local onde sejam necessárias alterações de tensão para alimentar instalações industriais ou bairros residenciais.
Transformadores para aplicações especiais
Incluem transformadores concebidos para aplicações específicas, como sistemas de energia solar ou eólica, em que é importante um elevado grau de estabilidade e eficiência.
Recomendações para a seleção:
Considerar as condições climatéricas
Dependendo da região de funcionamento, a escolha do arrefecimento e da proteção dependerá das caraterísticas climáticas (por exemplo, temperatura, humidade, níveis de precipitação).
Seleção de potência
É necessário calcular corretamente a capacidade do transformador para que este responda às necessidades do seu equipamento e garanta um funcionamento ininterrupto em caso de eventuais sobrecargas.
Preste atenção à garantia e ao serviço
Certifique-se de que o transformador está coberto por uma garantia e de que existe uma opção de assistência e substituição de peças em caso de avaria.
Empresa Transformador Evernew oferece transformadores de alta qualidade e fiáveis que garantirão um fornecimento de energia seguro e estável para a sua empresa.