Os transformadores de potência têm utilização abundante em todo Sistema Elétrico de Potência (SEP), sendo na geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. São equipamentos elétricos que aumentam ou diminuem uma determinada tensão recebida. Um transformador elevador aumenta a tensão, conforme padrões estabelecidos de acordo com as classes de tensão. Já o transformador abaixador abaixa essa tensão para níveis de distribuição nas subestações, e por consequência nos postes de transmissão onde há outros transformadores abaixadores para baixa tensão (geralmente 127V ,220V ou 380V).
O principal motivo para realizar a transformação de tensão na geração e distribuição em alta tensão (AT) é a corrente, pois quanto maior a tensão em que estiver, menor será a corrente, e por consequência pode ser utilizado cabos mais finos para realizar uma transferência de potência maior, o que gera uma economia na transmissão de energia elétrica.
Segundo a NR-10, toda tensão em corrente alternada (AC) acima de 1000V é considerado alta tensão (AT), e os valores abaixo de 1000V são considerados baixa tensão (BT), concluímos que para geração e transmissão sempre será utilizado AT, e para distribuição teremos a comutação de AT – BT, em que utilizamos a alimentação de nossos equipamentos elétricos.
O transformador de potência tem seu funcionamento baseado nos princípios fundamentais de indução eletromagnética para transferir energia elétrica entre dois circuitos, o primário (tensão de entrada) e o secundário (tensão de saída) através de um campo magnético variável. Sua composição é feita por um núcleo de material magnético, onde seus enrolamentos primário e secundário são bobinados.
Em baixa tensão, existem dois tipos de transformadores de potência, o autotransformador, composto apenas pelo núcleo e o enrolamento primário, onde é possível realizar uma correção de alimentação, por exemplo transformar 127Vca em 220Vca ou vice-versa. O outro modelo seria o Transformador Isolador, onde temos o isolamento entre o primário e secundário, além de realizar a adequação da tensão, torna o uma proteção complementar ao equipamento, devido a sua isolação galvânica.
Para aumentar a proteção e isolação nos transformadores, podem ser utilizadas duas formas de blindagem: eletrostática e eletromagnética.
Blindagem eletrostática, aplicada entre o primário e o secundário do transformador, onde é reforçado a isolação galvânica entre os enrolamentos, e inserido um cabo para realizar o aterramento do transformador, garantindo assim sua segurança contra possíveis descargas atmosféricas.
Blindagem magnética, aplicação de camadas de chapas de aço silício ao redor do transformador, com o objetivo de diminuir o seu campo magnético, para evitar possíveis interferências causadas pelo transformador nos demais componentes do circuito.
Em BT, é muito comum encontrar transformadores, sendo em fontes de alimentação, equipamentos eletrônicos, médicos, acústicos, entre outros.
Há dois formatos de transformadores encontrados no mercado, sendo eles de núcleo EI, e núcleo Toroidal, abaixo vamos abordar algumas características de cada modelo:
Núcleo EI
É composto por lâminas finas de aço silício, que são empilhadas e fixadas para formar um campo magnético, são isoladas uma das outras para reduzir as perdas por correntes parasitas (corrente de fuga) e por histerese (perdas por calor). Devido a esse empilhamento de chapas, apresenta vários cortes no núcleo (Gaps), o que ocasiona maiores perdas e maior radiação magnética, além de apresentarem peso e tamanho superiores se comparado ao núcleo toroidal.
Núcleo Toroidal
É composto por uma chapa de aço silício de grão orientado (GO) em formato toroidal (redondo), onde não possui cortes (Gaps), o que resulta em melhorias significativas se comparado ao EI, sendo elas:
- Menor radiação magnética;
- Menores perdas em seu núcleo;
- Tamanho e peso reduzido;
- Menor variação de tensão na saída;
- Menor temperatura de trabalho;
- Maior eficiência.
Com base melhorias listadas acima, conclui-se que o transformador no formato toroidal tem um desempenho superior ao núcleo EI.
Cuidado!
Ao contrário do TC, o TP não deve ter o seu secundário conectado em curto (ligar os enrolamentos secundários entre si) pois não é projetado para essa aplicação, o que irá aumentar a corrente do circuito, causando danos ao transformador e risco de incêndio que podem ocasionar explosões, também possíveis choques elétricos a quem esteja manipulando o transformador.
