Equipamentos Elétricos - Transformadores

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EQUIPAMENTOS 
ELÉTRICOS
Notas de aula –
Transformadores 
de Potência
Profª Janaína 
Gomes da Costa
Agenda
Função no sistema Princípio básico de funcionamento Classificação
Aspectos 
construtivos
Características 
elétricas
Desempenho 
térmico / Condições 
de carregamento
Acessórios Parâmetros de Operação 
Especificação para 
projeto e fabricação
•Normas técnicas
•Ensaios normalizados
Exemplos de 
aplicação
Transformadores
■ É um equipamento elétrico, estático, que recebe energia 
elétrica e fornece energia elétrica. 
■ Consta essencialmente de dois circuitos elétricos, acoplados 
através de um circuito magnético.
■ É considerado um dos mais importantes componentes do 
SEP, pois é através dele que se consegue fornecer a energia 
elétrica, no exato instante em que ela estiver sendo gerada, a 
consumidores localizados a grandes distâncias. 
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Princípio Básico de 
funcionamento
■ Um transformador consiste basicamente em dois enrolamentos 
condutivos não conectados eletricamente, e sim através de fluxo 
magnético. 
■ O funcionamento do transformador é baseado em dois 
princípios: 
– lei de Biot-Savart, afirma que corrente elétrica produz campo 
magnético; 
– lei da indução de Faraday-Neumann-Lenz e da lei de Lenz, que 
implica que um campo magnético variável no interior de um 
circuito induz, nos terminais deste, tensão elétrica de 
magnitude diretamente proporcional à taxa temporal de 
variação do fluxo magnético no circuito. É por necessitar dessa 
variação no fluxo magnético que esse dispositivo só funciona 
em corrente alternada.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Transformadores
■ A alteração na corrente presente no enrolamento do circuito 
primário altera o fluxo magnético nesse circuito e também no 
enrolamento do circuito secundário, este último montado de 
forma a se encontrar sob a influência direta do campo 
magnético estabelecido no circuito primário. 
■ Por sua vez, a mudança no fluxo magnético na bobina 
secundária induz tensão elétrica na própria bobina secundária.
■ Como resultado da indução magnética, uma corrente alternada 
em um enrolamento provoca o surgimento de uma corrente 
alternada no outro enrolamento. 
■ A magnitude comparativa de corrente e tensão em cada um 
dos lados difere de acordo com a geometria, isto é, com o 
número de laços em cada enrolamento.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Transformador ideal
■ No transformador ideal:
– A permeabilidade µ do núcleo é infinita.
– Todo o fluxo é confinado no núcleo e envolve todas as 
voltas dos dois enrolamentos.
– As perdas no núcleo e na resistência dos enrolamentos 
são nulas.
Transformador ideal
■ Enrolamento primário: 
– É o enrolamento que recebe a
energia da fonte.
■ Enrolamento secundário: 
– É o enrolamento que transfere para a 
carga a energia recebida da fonte.
Tensão 
primária
Tensão 
secundária
Transformador e Circuitos 
Equivalentes
■ Em análises de sistemas, o transformador pode ser 
representado por simples parâmetros lineares 
quando fenômenos de regime permanente 
(frequência industrial) são considerados. 
■ A representação é, em geral, separada em duas 
partes: 
– um circuito representando as propriedades 
elétricas (perdas, quedas de tensão) 
– um transformador ideal que estabelece as 
relações corretas de tensões e correntes.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Transformador de Dois Enrolamentos
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Critérios de Classificação
Finalidade
De corrente.
De potencial.
De distribuição.
De potência.
Função no 
sistema
Elevador.
Abaixador.
Separação 
elétrica entre os 
enrolamentos
De dois ou mais 
enrolamentos.
Autotransformador.
Material do 
núcleo
Ferromagnético.
Núcleo de ar.
Quantidade de 
fases
Monofásico.
Polifásico.
Classificação dos 
transformadores
•Aquele que possui o enrolamento primário ligado ao lado da tensão 
superior.
Transformador 
abaixador
•Aquele que possui o enrolamento primário ligado ao lado da tensão 
inferior.
Transformador 
elevador
•são utilizados para reduzir a tensão a ser entregue aos clientes finais. São 
normalmente instalados em postes ou em câmaras subterrâneas. 
Possuem potência de 30 a 300 kVA. Em alta tensão têm tensão de 15 ou 
24,2 kV; enquanto que em baixa tensão, de 380/220 ou 220/127 V.
Transformador de 
distribuição
•são utilizados para gerar, transmitir e distribuir energia, têm potência de 5 
até 300 MVA e operam em tensão de até 765 kV.
Transformador de 
potência (ou de força)
Transformadores – Principais 
partes
■ Núcleo
■ Bobinas → Enrolamentos
■ Tanque + Óleo mineral isolante
■ Acessórios
Parte Ativa 
Aspectos Construtivos -
Partes Constituintes
■ Um transformador é formado basicamente de:
– Enrolamentos – os enrolamentos de um transformador são 
formados de várias bobinas, que em geral são feitas de cobre 
eletrolítico e recebem uma camada de verniz sintético ou 
papel como isolante.
– Núcleo – feito em geral de material ferromagnético, é o 
responsável por confinar o fluxo magnético, de forma que 
quase todo o fluxo que envolve um dos enrolamentos envolve 
também o outro e, assim, possibilita a transferência de 
potência do enrolamento primário ao secundário.
■ Esses dois componentes do transformador são conhecidos 
como parte ativa, enquanto que os demais como acessórios 
complementares.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Enrolamento
■ Os condutores são enrolados em forma de bobinas 
cilíndricas, que são dispostas coaxialmente nas colunas do 
núcleo, em ordem crescente de tensão. 
■ Bobinas com condutores em paralelo, na direção radial, 
devem ter transposição, para minimizar as perdas adicionais 
e os esforços mecânicos provenientes de curtos-circuitos. 
■ Muitas bobinas podem ser conectadas em série ou em 
paralelo para formar um enrolamento. As bobinas desse 
enrolamento podem ser empilhadas no núcleo 
alternadamente com as bobinas do outro enrolamento.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Tipos de enrolamentos
■ Enrolamento em disco: 
– alta tensão e baixa corrente;
■ Enrolamento em disco entrelaçado: 
– aumento da capacitância série do enrolamento, 
melhorando a distribuição da tensão de surtos de frente 
íngreme; alta tensão.
■ Enrolamento helicoidal: 
– baixa tensão e alta corrente; primário de transformadores 
elevadores de usinas; regulação.
■ Enrolamento em camadas: 
– camadas concêntricas ligadas em série; baixa ou alta 
tensão; terciário.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Núcleo
■ É constituído de chapas de aço-silício, laminadas a frio, cobertas por 
película isolante. 
■ A laminação a frio, seguida de tratamento térmico, orienta os domínios 
magnéticos no sentido da laminação, permitindo alcançar altas 
densidades de fluxo com perdas reduzidas e baixas correntes de 
magnetização. 
■ As chapas são sustentadas por uma estrutura constituída de vigas 
metálicas, interligadas por tirantes, e por faixas de fibra de vidro 
impregnadas com resina.
■ O núcleo dos transformadores trifásicos tem, em geral, três colunas. 
■ O núcleo de cinco colunas permite uma redução na altura, sendo 
empregado quando essa redução é necessária por restrições de 
transporte. 
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Material do Núcleo
Para se reduzir as perdas, o núcleo de 
muitos transformadores este é laminado 
para reduzir a indução de correntes 
parasitas ou de Foucault no próprio núcleo. 
Em geral utiliza-se aço-silício com o intuitode se aumentar a resistividade e diminuir 
ainda mais tais correntes parasitas. 
Isolação
■ O isolamento do transformador é constituído, basicamente, de óleo e 
celulose (papel ou presspan). 
■ O óleo tem ainda função de refrigeração.
■ Os condutores (cobre e, em certos casos, alumínio) são envolvidos 
em tiras de papel, que formam o isolamento entre espiras. Os 
condutores são enrolados em cilindros de presspan, que 
proporcionam fixação mecânica e isolamento entre enrolamentos de 
fase e entre estes e o núcleo. 
■ Tiras de presspan, fixadas nesses cilindros, no sentido axial, formam 
canais de óleo que, além de contribuírem para o isolamento, 
facilitam a refrigeração.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Isolação
■ Barreiras isolantes adicionais (presspan) são, em geral, usadas 
entre enrolamentos de fases diferentes e entre enrolamentos, o 
núcleo e o tanque. 
■ Além de sua função isolante, essas barreiras diminuem a 
espessura dos canais de óleo, o que aumenta a rigidez dielétrica 
(kV/mm) nesses canais. 
■ Sempre que possível, as barreiras de presspan devem coincidir 
com superfícies equipotenciais, para evitar o risco de descargas 
superficiais.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
PARTE 
ATIVA
PARTE 
ATIVA
PARTE 
ATIVA
PARTE 
ATIVA
PARTE 
ATIVA
PARTE 
ATIVA
PARTE 
ATIVA
Autotransformadores
Possuem apenas um enrolamento, ou seja, o enrolamento 
primário possui conexão com o enrolamento secundário, de 
modo que não há isolação entre eles. Esses transformadores são 
chamados de autotransformadores.
Cada enrolamento tem pelo menos três saídas, onde são 
realizadas as conexões elétricas. 
Um autotransformador pode ser menor, mais leve e mais barato 
do que um transformador de enrolamento duplo padrão. 
Entretanto, o autotransformador não fornece isolamento elétrico.
Transformadores de múltiplos
enrolamentos
O conceito de transformador requer pelo menos, dois enrolamentos 
ou bobinas, eletricamente isoladas entre si, mas acopladas 
magneticamente.
Desta forma, pode-se transferir energia elétrica entre esses 
enrolamentos através do acoplamento magnético. 
Ainda, os enrolamentos podem estar conectados a circuitos elétricos 
de tensões diferentes. 
Outro ponto a destacar: os dois enrolamentos devem possuir mesma 
potência aparente nominal para que possam ser plenamente 
utilizados.
Transformadores de múltiplos
enrolamentos
O caso prático, mais comum, em 
sistemas de potência de 
concessionárias ou indústrias é 
denominado transformador de 
3 enrolamentos. Neste contexto 
podemos citar um exemplo onde 
existem os enrolamentos:
Primário – conectado à fonte;
Secundário – conectado a carga 
secundária;
Terciário – conectado a carga 
terciária.
Transformadores de múltiplos
enrolamentos
Enrolamento Terciário
■ Algumas possibilidades de aplicação do transformador de 3 
enrolamentos:
– Alimentar cargas com tensões diferentes a partir de uma 
fonte;
– Alimentar uma carga a partir de fontes diferentes;
– Isolar fonte(s) e carga(s) (eletricamente);
– Permitir a instalação de compensação reativa em 
sistemas de transmissão com tensões (e custos) 
reduzidas.
Transformadores
monofásicos
■ A escolha entre transformadores trifásicos e bancos de 
unidades monofásicas depende de estudos técnico-
econômicos, que consideram os seguintes fatores:
– Custo dos investimentos.
– Custo da energia não fornecida.
– Confiabilidade – necessidade de unidades de reserva.
– Limitações de transporte (peso e altura máximas).
– Limitações de capacidade de fabricação.
Transformações trifásicas
■ Trafos trifásicos x Bancos de Transformadores Monofásicos
– A transformação trifásica pode ser implementada 
através da conexão adequada de trafos monofásicos ou, 
alternativamente, através da instalação de trafos
trifásicos.
– O trafo trifásico (2 enrolamentos, por exemplo) consiste 
de 6 enrolamentos, um núcleo comum de múltiplas 
pernas, e um invólucro metálico (tanque do trafo) 
também único.
Transformações trifásicas
• Menor custo inicial,
• Menor peso total,
• Menor espaço físico total,
• Rendimento um pouco maior.
As vantagens do trafo 3φ são:
• Maior volume, massa e custo para transporte,
• Menor flexibilidade operativa,
• Maior custo de reserva de transformação.
Desvantagens:
TRANSPORTE
TRANSPORTE
Transporte 
■ O transformador deve ser projetado para atender as limitações de 
espaço e peso para transporte ferroviário, rodoviário ou marítimo. 
■ Por esta razão, e também para proteger os acessórios contra possíveis 
danos, o equipamento, quando necessário, é despachado com as 
seguintes partes principais desmontadas:
– buchas (condensivas);
– para-raios (quando aplicável);
– conservador de óleo;
– rodas;
– trocadores de calor ou radiadores destacáveis;
– motoventiladores (quando aplicável);
– acessórios diversos e tubulações, conexões, suportes, etc.
Exemplo de Tipos de 
Transportes
■ Prança – até 36Ton
■ Prança e dolly – até 
54Ton 
■ Linha de eixo – até 
140Ton
Gôndola – Acima de 140Ton
TRANSPORTE
Vídeos sobre transporte
Características Elétricas
•É a potência (em VA) que o transformador pode fornecer continuamente, com 
tensões e freqüência nominal, sem ultrapassar os limites de elevação da 
classe de temperatura do seu isolamento.
Potência nominal
•São as tensões para as quais o transformador foi projetado e construído e nas 
quais o mesmo deve operar fornecendo a sua potência nominal.
Tensões primárias e secundárias nominais
•É o valor da corrente obtida a partir da relação entre a potência nominal (VA) 
e a tensão primária nominal entre fases (kV) - e ainda por √3, caso o 
transformador seja trifásico. É expressa em ampères (A).
Corrente primária nominal
•Idem ao item anterior, substituindo-se a tensão primária pela tensão 
secundária.
Corrente secundária nominal
Características Elétricas
•O conceito de “perdas em vazio de um transformador” refere-se à potência 
absorvida pelo mesmo quando, energizado à tensão e freqüência nominais, 
não esteja alimentando qualquer carga.
Perdas em vazio
•São consideradas “perdas em carga de um transformador” as perdas internas 
de energia ocorridas em função da corrente nas cargas.
Perdas em carga
•As “perdas totais de um transformador” são determinadas pelo somatório das 
perdas em vazio e em carga.
Perdas totais
•Entende-se por “rendimento de um transformador” a relação entre a potência 
efetiva fornecida na sua saída e a potência efetiva na sua entrada, sendo 
geralmente expressa em porcentagem (%).
Rendimento de um transformador (η%)
Características Elétricas
•É a corrente que circula no enrolamento primário do transformador 
quando seu secundário estiver sem carga. Geralmente é expressa em 
porcentagem da corrente nominal do enrolamento na qual foi medida.
Corrente de excitação
•É a variação na tensão terminal do secundário, entre circuito aberto e 
em plena carga, e é usualmente expressa como percentagem do valor 
da tensão em plena carga.
Regulação
•É a tensão que, quando aplicada a um dos enrolamentos, produz no 
outro enrolamento (curto-circuitado) a corrente nominal do 
transformador. Esta tensão é geralmente expressa em percentagem da 
tensão nominal do enrolamento na qual foi medida.
Tensão de impedância (ou tensão de curto-circuito)
Características Elétricas
•É a defasagem existente entre as tensões induzidas 
no primário e no secundário de um transformador. 
Se os sentidos destas tensões forem iguais, diz-se 
que o transformador possui polaridade subtrativa; 
caso sejam contrárias, a polaridade é aditiva.
PolaridadePolaridade
•É o defasamento entre a tensão simples (tensão 
entre fase e neutro) de um determinado terminal do 
lado da tensão superior e a tensão simples do 
terminal correspondente do lado da tensão inferior, 
em um transformador trifásico.
Deslocamento angularDeslocamento angular
Desempenhotérmico
■ Modos de transferência de calor:
– Condução
■ Transferência de calor através da isolação e aço para as 
superfícies e para os dutos de resfriamento.
– Convecção natural ou forçada
■ Extração do calor pelo movimento de um fluido.
– Radiação
■ Transferência de calor da superfície externa do tanque para a 
atmosfera (nesse processo a convecção natural também tem 
lugar).
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
DESEMPENHO 
TÉRMICO
Limites de Elevação de 
Temperatura
■ Esses limites encontram-se na norma ABNT NBR 5356; 
■ Devem ser verificados no ensaio de elevação de temperatura;
■ Para os transformadores isolados a óleo, as elevações de 
temperatura podem ser 65°C ou 55°C; 
■ Para 65°C, o papel isolante deve ser termoestabilizado.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Condições de Carregamento
■ Em transformadores de três enrolamentos, as condições de 
carregamento simultâneo devem ser claramente 
especificadas. 
■ Essas condições, aplicadas na combinação de derivações 
correspondente às perdas máximas, constituem a pior 
condição de carga para a qual o transformador é projetado. 
■ O ensaio de elevação de temperatura será baseado nessa 
condição de carga e irá confirmar as potências dos 
enrolamentos estabelecidas para essa condição.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Materiais isolantes – Temperatura máxima admissível
• ABNT NBR IEC 60085:2017 - Isolação elétrica -
Avaliação e designação térmicas
Características da instalação
Temperatura máxima superior ao valores 
normativos → projeto mais robusto e 
oneroso da parte ativa. 
Normatização não apresenta uma forma 
distinta para a temperatura máxima para 
parte ativa e os materiais, demais 
componentes e acessórios.
Aplicações com temperatura máxima 
superior a 40ºC → suportabilidade térmica 
das vedações, demais componentes e 
acessórios.
Características da instalação
Temperatura 
média 
mensal do 
mês mais 
quente 
Temperatura 
média anual
Valores 
considerados 
para o cálculo do 
envelhecimento 
térmico da parte 
ativa
Temperatura 
média mensal do 
mês mais quente 
∑ (valores da média das 
máximas diárias e a 
média das mínimas 
diárias, durante esse 
mês, por 10 anos ou 
mais) / 2
Temperatura 
média anual
∑ (temperaturas médias 
mensais) / 12
ACESSÓRIOS 
NORMALIZADOS 
(ABNT NBR 5653-
1:2007)
Acessórios 
- Tanque ■ Reservatório fabricado em chapas de 
aço, no interior do qual está contida 
a parte ativa do transformador 
(núcleo e enrolamentos) preenchida 
com óleo isolante mineral (ou resina, 
dependendo da sua forma 
construtiva).
Meios 
refrigerante 
e isolante
O conjunto núcleo-bobinas é instalado no 
interior em um tanque e imerso em óleo 
isolante mineral, que tem como finalidade 
proporcionar o isolamento elétrico e servir-se 
como veículo de transferência de calor das 
partes energizadas para o exterior (meio 
refrigerante).
Quando o transformador tiver seu conjunto 
núcleo-bobinas resinado dispensará a 
necessidade de um tanque. Neste caso o meio 
refrigerante será o ar e diz-se que o 
transformador possui o isolamento “seco”.
Refrigeração dos 
transformadores de potência
■ Classificação dos métodos de resfriamento
– Primeira letra - Natureza do meio de resfriamento interno em contato com os enrolamentos:
■ O = Óleo mineral ou líquido isolante sintético de ponto de combustão1) ≤ 300 °C;
■ K = Líquido isolante com ponto de combustão > 300 °C;
■ L = Líquido isolante com ponto de combustão não mensurável.
– Segunda letra - Natureza da circulação do meio de resfriamento interno:
■ N = Circulação natural por convecção através do sistema de resfriamento e dos enrolamentos;
■ F = Circulação forçada através do sistema de resfriamento, circulação por convecção dentro dos 
enrolamentos;
■ D = Circulação forçada através do sistema de resfriamento e dirigida do sistema de resfriamento pelo 
menos até os enrolamentos principais.
– Terceira letra - Meio de resfriamento externo:
■ A = Ar;
■ W = Água.
– Quarta letra - Natureza da circulação do meio de resfriamento externo:
■ N = Convecção natural;
■ F = Circulação forçada (ventiladores, bombas).
Fonte: ABNT 5356-2/2007
Refrigeração dos 
transformadores de potência
■ EXEMPLO 1 ONAN/ONAF – O transformador possui um jogo de ventiladores 
que podem ser colocados em serviço, em função do carregamento. A 
circulação de óleo é realizada por convecção natural em ambos os casos.
■ EXEMPLO 2 ONAN/OFAF – O transformador possui um sistema de 
resfriamento composto por bombas e ventiladores, sendo também 
especificado para potência reduzida em resfriamento natural (por exemplo, 
no caso de falta de potência auxiliar).
■ EXEMPLO 3 ONAN/ONAF/ONAF – O transformador possui dois estágios de 
sistema de resfriamento composto por ventiladores, sendo também 
especificado para potência reduzida em resfriamento natural (por exemplo, 
no caso de falta de potência auxiliar).
■ EXEMPLO 4 ONAN/ONAF/OFAF – O transformador possui dois estágios de 
sistema de resfriamento composto por bombas e ventiladores, sendo 
também especificado para potência reduzida em resfriamento natural (por 
exemplo, no caso de falta de potência auxiliar).
Fonte: ABNT 5356-2/2007
VENTILADORES
Termômetros
■ O transformador em geral é equipado com dispositivos de 
medição para: 
– temperatura de topo do óleo 
– temperatura do enrolamento.
■ O termômetro de topo do óleo mede a temperatura da 
camada do óleo abaixo da tampa. 
■ O termômetro é equipado com contatos ajustados para 
sinalizar quando a temperatura do topo do óleo excede o 
valor limite de ajuste.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Termômetros
■ A medição da temperatura do enrolamento é realizada de 
forma indireta e indica a temperatura do ponto mais quente 
do enrolamento. 
■ Esta elevação de temperatura é uma função da corrente de 
carga do enrolamento. 
■ O termômetro mede, a temperatura do topo do óleo ao qual é 
adicionada a elevação de temperatura entre o enrolamento e 
o óleo adjacente. 
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Termômetros
■ Em alguns projetos, o dispositivo analógico é construído a 
partir do dispositivo sensor de temperatura montado no topo 
do tanque (poço).
■ Um resistor é enrolado ao dispositivo sensor que é 
parcialmente isolado termicamente do óleo adjacente. 
■ O resistor é alimentado por uma corrente proporcional à 
corrente de carga do enrolamento. O resistor é ajustado de 
maneira a fornecer uma temperatura no poço igual àquela 
temperatura do enrolamento medida durante o ensaio de 
aquecimento. 
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Termômetros
■ Outros projetos de termômetros realizam a adição 
isoladamente no termômetro, utilizando apenas a 
temperatura do topo do óleo e a corrente de carga do 
enrolamento.
■ Em geral, cada enrolamento é equipado com um termômetro 
de enrolamento, com exceção para transformador de menor 
porte, onde apenas um enrolamento é normalmente 
monitorado.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Metodologia – medição de temperatura direta
• Medição direta (fibra óptica) – considerações:
– Imagem mais precisa da temperatura no interior do 
transformador em um ponto fixo;
– Dificuldade na previsão com precisão suficiente da temperatura 
exata do ponto mais quente (hot-spot) para a definição do 
posicionamento da fibra óptica exatamente nesse ponto; 
– Aumento do número de pontos de medição pode melhorar a 
precisão da previsão do ponto mais quente, porém o custo 
elevado destas fibras ópticas, pode impactar o custo de 
produção total do transformador. 
Relevância do controle de temperatura
•Consequências da operação dos transformadores de 
grande porte acima das condições nominais:
– Temperatura dos enrolamentos e elementos em contato com a 
isolação sólida aumentam e podem atingir níveis inaceitáveis:
• Deterioração das propriedades mecânicas de isolação do condutor
• Envelhecimento acelerado da isolação 
• Os materiais de vedação podem tornar-se mais quebradiços;
– Densidade de fluxo de dispersão fora do núcleo aumenta 
(aumento do aquecimento por correntes parasitas nas partes 
metálicas atingidas);
– Conteúdo de gás na isolação sólida e óleo se alteram.
Tensão Variável -
Comutadores
A tensão no secundário pode ser alterada 
deliberadamente, se há uma conexão móvel entre o 
enrolamento e o condutor. Tal derivação é chamada de 
tap do transformador.
Dependendo de onde o condutor deriva o enrolamento 
secundário, esse circuito vê uma quantidade efetiva 
diferente de voltas e, por conseguinte, o transformador 
tem relação de transformação efetiva diferente. 
Movendo o tap acima ou abaixo ao longo do 
enrolamento, a tensão pode ser ajustada.
Tensão Variável -
Comutadores
Transformadores de subestações de 
subtransmissão, têm geralmente um load tap 
changer (LTC) para ajustar a conexão. Esses LTCs 
são ajustados para diferentes valores, de forma a 
compensar variações no nível de tensão 
associadas a mudanças na carga.
Um trafo/autotransformador variável é feito 
expondo-se partes das bobinas do enrolamento e 
fazendo-se a conexão secundária através do 
deslizamento de um conector, resultando em 
variação na relação das espiras.
Comutador 
sob carga
Comutador sob carga
■ Vídeo sobre comutador sob carga
Placa de identificação
Conforme recomendação das normas, os 
transformadores devem incorporar uma placa de 
identificação incluindo todos os seus parâmetros 
técnicos nominais, diagrama elétrico e dados de 
referência do fabricante.
Esta placa, usualmente fabricada em aço inox ou 
alumínio, deve ser afixada em um local visível no 
equipamento.
Buchas
As “buchas” de passagem que interligam o terminal 
da bobina ao circuito externo, atravessadas em seu 
interior por um condutor de cobre para permitir a 
continuidade do circuito. 
Normalmente, elas se situam na tampa superior do 
tanque do transformador, sendo também comuns 
as buchas flangeadas fixadas na parede lateral do 
tanque nas instalações industriais de média tensão.
Buchas - Tipos
■ Existem dois tipos de buchas amplamente conhecidas em 
sistemas elétricos, sendo elas: 
– bucha não capacitiva (bulk bushing) 
– bucha capacitiva (condenser bushing).
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Buchas - Tipos
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Buchas de porcelana simples
■ As buchas para níveis de isolamento até 34,5kV são do tipo de 
porcelana simples (tubo de porcelana marrom vitrificada 
localizada no lado externo ao transformador). 
■ Nas buchas de porcelana simples a isolação na passagem do 
condutor interno da bucha pelo orifício do tanque do 
equipamento é feita pela própria parede do tubo de porcelana 
que constitui a bucha. 
■ O condutor está alojado ao longo da cavidade interna do tubo de 
porcelana, cavidade esta que comunica-se diretamente com o 
próprio óleo isolante do transformador e é por ele preenchida.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Buchas de porcelana simples
F O N T E : L I V R O E Q U I P A M E N T O S D E A L T A T E N S Ã O P R O S P E C Ç Ã O E H I E R A R Q U I Z A Ç Ã O D E I N O V A Ç Õ E S
T E C N O L Ó G I C A S
BUCHAS DE 
PORCELANA 
SIMPLES
Buchas condensivas (ou 
buchas capacitivas)
■ As buchas para níveis de isolamento ≥ 34,5kV ou superiores 
são do tipo condensivo.
■ A isolação na passagem deste tubo metálico condutor (ligado 
ao potencial da linha) através do orifício na parede do tanque 
é feita por meio de um grande número de cilindros de papel 
isolante, que revestem o tubo ao longo de todo seu 
comprimento, intercalados por vários cilindros concêntricos 
de material condutor ou semi-condutor de comprimentos 
decrescentes, de modo que o conjunto, ou seja, o corpo 
condensivo da bucha, forme um divisor de potencial 
capacitivo.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Tipos de 
isolação –
buchas 
capacitivas 
OIP
■ OIP (com óleo isolante) - A isolação se dá pelo 
envolvimento do condutor em papel isolante que 
depois é tratado e impregnado pelo óleo do 
transformador. Foram desenvolvidas em torno de 
1920.
■ Vantagens:
– Livre de descargas parciais
– Bom período de uso/experiência
– Baixo custo de produção
– Temperatura máxima <105°C
■ Desvantagens:
– Requer isomento inflamável 
– Requer suporte mecânico 
– O núcleo pode cair dentro do tanque do 
transformador se o isolador for danificado 
– Possível perda de isolamento
Tipos de 
isolação –
buchas 
capacitivas 
RIP
■ RIP (Resin Impregnated Paper) – Foram desenvolvidas em torno de 
1950. Neste tipo de bucha o condutor é envolto em papel crepado, 
que depois recebe resina líquida disposta em um molde. Esta 
composição é então encaminhada ao forno de impregnação e 
vácuo para cura e endurecimento. 
■ Vantagens:
– Mantém a estanqueidade em sistema de óleo e gás 
– Não requer o uso de isolador na parte imersa no óleo 
– Não inflamável 
– Pode operar, temporariamente mesmo com o isolador 
danificado 
– O corpo é fixado na flange 
– Excelente comportamento mecânico 
– Livre de descargas parciais 
– Bom período de uso 
– Permite qualquer ângulo 
– Temperatura máx. < 120°C 
■ Desvantagens:
– Custo de produção mais alto
Buchas condensivas (ou 
buchas capacitivas)
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Conservador 
(ou tanque 
de expansão)
■ Reservatório auxiliar ligado ao tanque 
principal, destinado a mantê-lo sempre 
cheio de óleo e compensar as variações do 
nível do mesmo com a temperatura.
■ É utilizado com as seguintes finalidades:
– Evitar o contato do óleo aquecido 
com o ar, de modo a impedir a 
oxidação do mesmo;
– Compensar as variações do volume 
do óleo, decorrentes das mudanças 
de temperatura interna do 
transformador com a variação da 
temperatura ambiente;
– Evitar a entrada de ar úmido 
impedindo, assim, a condensação de 
vapor d’água no interior do tanque.
Conservador (ou tanque de 
expansão)
O conservador é ligado à tampa superior do tanque do 
transformador através de um tubo que penetra cerca de 50 mm 
no conservador, para evitar que resíduos de ferrugem penetrem 
no tanque. 
Com as variações da temperatura no interior do transformador 
haverá variação do nível de óleo, a qual será compensada no 
conservador. 
O bujão inferior serve para drenar o óleo impuro e úmido que se 
deposita no fundo do conservador.
CONSERVADOR 
(OU TANQUE DE 
EXPANSÃO)
Secador de ar (respirador)
O secador de ar (respirador) é conectado 
na extremidade de um tubo externo ao 
tanque e segue até a parte superior do 
transformador, onde se localiza o 
conservador.
O ar que entra e sai do conservador, 
acompanha as variações do volume de 
óleo, passa pelo secador e retém nele 
sua umidade.
SECADOR DE 
AR 
(RESPIRADOR)
Relé de gás (Buchholz)
A presença de gás livre pode ser uma indicação de 
evolução de falta incipiente dentro do transformador 
ou uma indicação de entrada de ar no sistema de 
circulação de óleo. 
O relé de gás combina duas funções de supervisão:
Coletar bolhas livres de gases presentes 
no fluxo de óleo da tubulação entre o 
tanque e o conservador.
Elevação súbita do fluxo de óleo na 
tubulação entre o tanque e o 
conservador.
Relé de gás (Buchholz)
A proteção é ajustada de maneira 
que, quando um volume de gás 
acumulado na câmara de gás do relé 
ultrapassa o valor do volume de 
ajuste, um sinal de alarme é 
disparado.Todavia, comando de 
desligamento não é inicializado.
A elevação súbita do fluxo de óleo é, 
em geral, uma indicação de falta 
severa. A proteção é ajustada de 
maneira que, quando a velocidade 
do fluxo de óleo ultrapassa o valor 
da velocidade de ajuste, um 
comando de desligamento do 
transformador é estabelecido.
RELÉ DE 
GÁS 
(BUCHHOLZ)
Relé de gás (Buchholz)
Relé de pressão súbita
■ O relé de pressão súbita é ajustado para disparar quando o 
valor de ajuste da pressão de onda de óleo é atingido, em 
geral associada à ocorrência de falha interna (arco elétrico). 
■ Este tipo de relé permite uma detecção precoce de uma falta 
interna ao transformador, permitindo um desligamento rápido 
deste. 
■ Este relé é normalmente utilizado nos Estados Unidos da 
América (EUA), como um complemento ao relé de gás.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Válvula de alívio de pressão
■ A válvula de alívio de pressão objetiva limitar a evolução de 
sobrepressão interna ao tanque, associada a uma falta 
interna. Em geral, esta proteção contribui para reduzir o risco 
de expulsão de óleo e/ou ruptura mecânica do tanque.
■ A válvula de alívio de pressão tem aceitação limitada. 
■ Para falhas severas em um transformador, a distância até a 
válvula é elevada e/ou sua capacidade de escoamento do 
óleo é reduzida, o que não elimina a possibilidade de ruptura 
do tanque.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Válvula para retirada de 
amostras de óleo
■ Normalmente os transformadores de maior porte são 
providos de registros (válvulas), as quais são instaladas nas 
partes superior e inferior do tanque principal (e também no 
tanque do conservador de óleo) e têm como finalidades 
principais:
– permitir a coleta (amostra) do óleo para ensaios;
– permitir a drenagem do óleo (escoamento);
– permitir filtragem do óleo, o que é efetuada através de 
um bombeamento para uma máquina externa 
denominada ‘’filtro-prensa’’.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Indicadores
■ Indicador de fluxo de óleo
– Utilizados para mostrar o controle do fluxo de óleo entre 
o tanque e os resfriadores. Estes indicadores de fluxo 
são equipados com contatos de alarme.
■ Indicador de nível de óleo
– Indicador de nível de óleo é utilizado para mostrar o 
nível de óleo no conservador. Estes indicadores de nível 
são equipados com contatos de alarme.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Transformador 
Trifásico 680MVA 
– 525-18kV 
■ UHE Belo Monte 
■ 18 unidades + 2 
unidades reserva
Parâmetros de Operação
■ A operação de um transformador é controlada pelos seguintes 
parâmetros:
– Corrente de carga.
– Tensão de alimentação.
– Frequência.
– Temperatura ambiente.
■ Para condições nominais, todos os quatro parâmetros têm um valor 
unitário (1,0 pu). 
■ Em operação normal, frequência e tensão permanecem com valor 
próximo de 1,0 pu, enquanto a corrente de carga pode variar de 0 até 
valores acima de 1,0 pu. 
■ Quando esses quatro parâmetros são conhecidos, é possível especificar 
os dados técnicos para um transformador.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Dados de Especificação
■ A especificação de um transformador define e descreve as propriedades operacionais a 
que este estará submetido. Em geral, contém informações relacionadas ao seguinte:
– Regime normal de operação.
– Condições anormais de operação.
– Avaliação de perdas.
■ O regime normal de operação é controlado pelos seguintes parâmetros:
– Potência nominal.
– Tensões, incluindo tensões de taps (se existentes).
– Grupo vetorial.
– Frequência.
– Meio de resfriamento.
– Temperaturas de projeto.
– Impedâncias.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Especificação para projeto e 
fabricação
■ A elaboração de especificações técnicas adequadas para a aquisição de 
transformadores deve envolver minimamente os seguintes aspectos:
– Características elétricas requeridas para o transformador.
– Características do carregamento simultâneo em transformadores 
de três enrolamentos.
– Características de regulação de tensão, incluindo faixa de 
regulação necessária e a tensão por cada um dos degraus de 
regulação da faixa de regulação de tensão.
– Características térmicas de desempenho do núcleo, 
enrolamentos, tanque e acessórios do transformador.
– Características dielétricas de desempenho do transformador.
– Características mecânicas de desempenho do transformador.
– Características detalhadas do ambiente do local da instalação.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Especificação para projeto e 
fabricação
– Características da expectativa de carregamento definidas através de 
ciclos de carga típico esperado para o local de operação do 
transformador e ao longo do tempo correspondente a sua expectativa 
de vida.
– Característica de expectativa de vida útil do transformador compatível 
com a expectativa de tempo do retorno financeiro do projeto da 
instalação de interesse.
– Requisitos de revisão de projeto que certifiquem o desempenho 
elétrico, térmico, dielétrico e mecânico do transformador.
– Requisitos de ensaios (rotina, especial e de tipo) que qualifiquem o 
desempenho elétrico, térmico, dielétrico e mecânico dos materiais, 
acessórios e do transformador completo.
– Requisitos de verificação e certificação da expectativa de vida 
operacional do transformador.
– Requisitos de reprovação e/ou penalizações nos casos de falhas de 
cumprimento dos requisitos de desempenho especificados.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Dados de Especificação
■ Condições anormais de operação podem conter informações 
e requisitos para sobrecorrentes e sobretensões. Outros 
requisitos são a interação entre o transformador e o sistema 
de potência.
■ O projeto do transformador permite frequentemente uma 
certa otimização entre perdas e custos de fabricação. Dessa 
forma, é importante conhecer o valor de perdas em vazio e 
perdas em carga, quando da etapa de projeto do 
transformador.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Capitalização de Perdas em 
Vazio e em Carga
■ A avaliação do preço de um transformador inclui a 
capitalização das perdas em vazio e perdas em carga 
correspondentes. 
■ A forma convencional de capitalização de perdas é incluir, na 
especificação, um valor de preço específico ($/kW) para 
perdas em vazio e outro preço específico ($/kW) para as 
perdas em carga. 
■ Assim, o fabricante pode otimizar o projeto do transformador 
que atende aos requisitos de perdas e preço especificados.
■ A avaliação de perdas constitui uma boa estimativa dos 
custos de capitalização para as perdas de um transformador.
Fonte: Livro Equipamentos de Alta Tensão
Prospecção e Hierarquização
de Inovações Tecnológicas
Design Review
• Informações Fundamentais para o Design Review:
– Projeto Térmico
– Características Mecânicas
– Características Elétricas
• Aspectos da Interação Transformador-Sistema
Normas
ABNT NBR 5356 – Transformadores de Potência, em todas as suas partes;
ABNT NBR 15422 – Óleo Vegetal Isolante;
ABNT NBR 16126 – Projeto Mecânico de Transformadores e Reatores;
ABNT NBR 16367 – Acessórios para Transformadores, em todas as suas partes;
IEC 60076 - Power transformers. 
ANSI/IEEE Std C57.19.00-1997 - IEEE Standard General Requirements and Test Procedure for Outdoor Power Apparatus 
Bushings;
ANSI/IEEE Std C57.19.01-2000 - IEEE Standard Performance Characteristics and Dimensions for Outdoor Apparatus 
Bushings;
ANSI/IEEE Std C57.19.100-1995 - IEEE Guide for Application of Power ApparatusBushings.
IEEE “C57.143-2012 - IEEE Guide for Application for Monitoring Equipment to Liquid-Immersed Transformers and 
Components”
Ensaios de rotina
■ Os ensaios de rotina, segundo ABNT NBR 5356-1 são os seguintes:
– Medição da resistência dos enrolamentos;
– Medição da relação de transformação e polaridade e verificação 
do deslocamento angular e seqüência de fases;
– Medição da impedância de curto-circuito e das perdas em carga;
– Medição das perdas em vazio e corrente de excitação;
– Ensaios dielétricos de rotina;
– Ensaios de comutador de derivações em carga, quando aplicável;
– Medição da resistência de isolamento;
Ensaios de rotina
– Estanqueidade e resistência à pressão, a quente em transformadores subterrâneos de 
qualquer potência nominal e à temperatura ambiente nos demais transformadores de 
potência nominal igual ou superior a 750 kVA; 
– Verificação do funcionamento dos acessórios;
– Ensaios de óleo isolante para transformadores de tensão nominal ≥ 72,5 kV, ou 
potência ≥ 5 MVA:
■ rigidez dielétrica;
■ teor da água;
■ fator de perdas dielétricas ou fator de dissipação;
■ tensão interfacial;
– Verificação da espessura e aderência da pintura da parte externa de transformadores 
com Um ≥ 242 kV.
Ensaios de tipo
■ Os ensaios de tipo, segundo ABNT NBR 5356-1 são os 
seguintes:
– Ensaio de elevação de temperatura;
– Ensaios dielétricos de tipo;
– Ensaios de óleo isolante para transformadores de 
tensão nominal < 72,5 kV:
■ rigidez dielétrica;
■ teor da água;
■ fator de perdas dielétricas ou fator de dissipação;
■ tensão interfacial.
Ensaios especiais
■ Os ensaios especiais, segundo ABNT NBR 5356-1, são os seguintes:
– Ensaios dielétricos especiais;
– Medição das capacitâncias entre o enrolamento e a terra, e entre os 
enrolamentos;
– Medição das características da tensão transitória transferida;
– Medição da(s) impedância(s) de seqüência zero em transformadores trifásicos;
– Ensaio de suportabilidade a curto-circuito;
– Determinação do nível de ruído audível;
– Medição de harmônicas da corrente de excitação;
– Medição da potência absorvida pelos motores das bombas de óleo e dos 
ventiladores;
Ensaios especiais
– Medição do fator de dissipação (tg δ) da isolação (medição do fator de potência 
do isolamento). Estes são valores de referência para comparação com medições 
no campo. Não são especificados limites para estes valores;
– Análise cromatográfica dos gases dissolvidos no óleo isolante;
– Vácuo interno;
– Ensaio para verificação do esquema de pintura das partes interna e externa do 
transformador, conforme ABNT NBR 11388;
– Nível de tensão de radiointerferência;
– Medição da resposta em freqüência e impedância terminal;
– Ensaio do grau de polimerização do papel;
– Medição do ponto de orvalho;
– Levantamento da curva de saturação e medição da reatância em núcleo em ar 
do enrolamento.
Exemplo de aplicação – Autotransformador 
■ AUTOTRANSFORMADOR, TRIFÁSICO, 362kV, 150/150-50MVA, 
345+-2x2,5%/138-13,8kV, 60Hz, NI 460/1050/850 kV, 
ONAN/ONAFI/ONAFII, LIGAÇÃO YnA0d1, ISOLAÇÃO ÓLEO. 
■ Altura: 8.200mm
■ Largura: 11.200mm
■ Profundidade: 5.500mm
■ Peso total: 144.500kg
■ Peso para transporte: 92.700kg
AUTOTRANSFORMADOR 
150MVA
AUTOTRANSFORMADOR 
150MVA
AUTOTRANSFORMADOR 
150MVA
AUTOTRANSFORMADOR 
150MVA
Exemplo de Aplicação – Autotransformador
■ AUTOTRANSFORMADOR, MONOFÁSICO, 362kV, 125/125-
2MVA, 345/√3 ± 2x2,5%/138/√3 ± 10% -13,8 kV, 60Hz, NI 
460/1050/850 kV, ONAN/ONAFI/ONAFII, LIGAÇÃO YnA0d1, 
ISOLAÇÃO ÓLEO, USO EXTERNO. 
■ Altura: 7.700mm
■ Largura: 5.700mm
■ Profundidade: 5.000mm
■ Peso total: 106.000kg
■ Peso para transporte: 72.150kg
AUTOTRANSFORMADOR 
(MONOFÁSICO) 125MVA
AUTOTRANFORMADOR 
(MONOFÁSICO) 125MVA
AUTOTRANFORMADOR 
(MONOFÁSICO) 125MVA
Exemplo de Aplicação –Transformador 
■ TRANSFORMADOR, TRIFÁSICO, 500 ± 2x2,5%-138 ± 10% kV, 
300-300MVA, ONAN/ONAFI/ONAFII, 60HZ, LIGAÇÃO YNyn0, 
ISOLAÇÃO ÓLEO, USO EXTERNO. 
■ Altura: 9.500mm
■ Largura: 11.700mm
■ Profundidade: 9.300mm
■ Peso total: 302.000kg
■ Peso para transporte: 205.000kg
TRANSFORMADOR 
300MVA
TRANSFORMADOR 
300MVA
TRANSFORMADOR 
300MVA
VÍDEOS
Vídeos
complementares
sobre
transformadores.
Referências
Edições Furnas Centrais Elétricas – Equipamentos 
Elétricos, Especificação e Aplicação em SE’s de AT.
Equipamentos de Alta Tensão Prospecção e 
Hierarquização de Inovações Tecnológicas
Apresentação Prof. Luiz Henrique Silva Duarte
ABNT NBR 5356 – Transformadores de Potência
Manual de Instruções – Weg
Apresentação MGC – Moser Glaser (Buchas)