Transformadores e Subestações

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ELETROTÉCNICA
TRANSFORMADORES
E SUBSTAÇÕES
N
S
A
Nossa Senhora
Aparecida
ELETROTÉCNICA
TRANSFORMADORES
E SUBSTAÇÕES
APRESENTAÇÃO .....................................................................................................................
BOAS VINDAS .............................................................................................................................
INFORMAÇÕES INTRODUTÓRIAS ..........................................................................
Organização Curricular .............................................................................................
Sistema de Tutoria .........................................................................................................
Sistema de Avaliação ..................................................................................................
VOCÊ E OS ESTUDOS À DISTÂNCIA ...................................................................
Organizando os Estudos .........................................................................................
Conhecendo o Ambiente Virtual de Aprendizagem ..........................
TRANSFORMADORES ........................................................................................................
Estrutura ..............................................................................................................................
PRINCÍPIOS BÁSICOS .....................................................................................................
CLASSIFICAÇÃO DOS TRANSFORMADORES ...............................................
Transformadores de potência ............................................................................
Autotransformadores ...............................................................................................
Simbologia .........................................................................................................................
Transformador ideal .................................................................................................
Transformador em vazio ..........................................................................................
SUBESTAÇÕES .........................................................................................................................
SUMÁRIO
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A Escola Técnica Nossa Senhora Aparecida com o intuito de se 
tornar referência em ensino técnico no Brasil, lança cursos técnicos 
em diversos eixos, de forma a atender uma demanda regional e 
estadual.
Por meio de um trabalho diferenciado o estudante é instigado 
ao seu autodesenvolvimento, aliando a pesquisa e a prática.
Essa competência e boa formação são os requisitos necessários 
para quem deseja estar preparado para enfrentar os desafios 
do mercado profissional. A escolha de um curso que aproxime 
teoria e prática e permita a realização de experiências contribui 
de maneira decisiva para a formação de um profissional 
comprometido com a qualidade e a inovação. 
Ciente dessa importância a escola técnica Nossa Senhora 
Aparecida reuniu profissionais especialistas das áreas fins dos 
cursos propostos para fornecer cursos técnicos de qualidade para 
a comunidade da região.
Como escola de desenvolvimento tecnológico, na área de educação, 
através de um trabalho sério, realizado nos últimos anos no campo 
da educação básica, fortalece e amplia o seu programa de cursos, 
instituindo, em Goiás cursos técnicos de educação profissional.
Os cursos da Escola Técnica Nossa Senhora Aparecida são 
oferecidos na modalidade semipresencial, utilizando-se da 
plataforma Moodle ou Material Apostilado, mediado por professores 
formadores/tutores renomados. Além dos momentos presenciais, 
serão oferecidos no ambiente virtual: fórum de apresentação, 
fórum de noticias, slide com conteúdos pertinentes ao curso 
em questão, links de reportagens direcionadas, sistematização da 
aprendizagem.
APRESENTAÇÃO
Bem vindo à Escola Técnica Nossa Senhora Aparecida!
Prezado (a) Cursista, 
Que bom tê-lo (a) conosco! 
Ao ter escolhido estudar na modalidade à distância, por meio de 
um ambiente virtual de aprendizagem, você optou por uma forma 
de aprender que requer habilidades e competências específicas por 
parte dos professores e estudantes. Em nossos cursos à distância, é 
você quem organiza a forma e o tempo de seus estudos, ou seja, é 
você o agente da sua aprendizagem. Estudar e aprender a distância 
exigirá disciplina.
Recomendamos que antes de acessar o espaço virtual de 
aprendizagem, faça uma leitura cuidadosa de todas as orientações 
para realização das atividades. 
É importante que, ao iniciar o curso, você tenha uma compreensão 
clara de como será estruturada sua aprendizagem. 
Uma orientação importante é que você crie uma conta de e-mail 
específica para receber informações do curso, seus exercícios 
corrigidos, comunicados e avisos. É de responsabilidade do estudante 
verificar também sua caixa de spam-lixo para ter acesso a todas as 
informações enviadas. 
Desejamos um ótimo curso. 
BOAS VINDAS
ORGANIZAÇÃO CURRICULAR
Cada curso possui matriz curricular própria dividida em módulos 
de ensino semanais. O cronograma e planejamento de cada curso 
são modulados conforme as disposições dos professores e as 
atualizações dos conteúdos.
Os cursos têm apostilas de conteúdo para cada componente 
curricular, elaboradas por profissionais de referência em Goiás. 
Os certificados serão emitidos pela Escola Nossa Senhora Aparecida 
até 90 dias após o termino do curso, tendo em vista o trabalho de 
fechamento das notas e avaliação do curso.
SISTEMA DE TUTORIA
O tutor será o profissional que estará mais próximo de você durante o 
período do curso, passando todos os comunicados e avisos, cobrando 
a entrega das atividades.
Conte com o tutor da sua turma para tirar suas dúvidas sejam elas 
do ambiente virtual, conteúdo do curso ou dúvida e questionamentos 
sobre os exercícios.
SISTEMA DE AVALIAÇÃO
A avaliação será obtida através da participação e da avaliação do 
nível de conhecimento que o estudante demonstrar em chats, fóruns 
e exercícios.
Ao término do curso será informado para os estudantes de forma 
individualizada sobre sua aprovação e desempenho no curso. 
INFORMAÇÕES 
INTRODUTÓRIAS
ORGANIZANDO OS ESTUDOS
O estudo por meio de um ambiente virtual de aprendizagem não 
é mais difícil e nem mais fácil do que num ambiente presencial. É 
apenas diferente. O estudo à distância exige muita disciplina. As 
orientações a seguir irão auxiliá-lo a criar hábitos de estudo. 
•	 Elabore um horário semanal, considerando a carga horária do 
curso. Nesse plano, você deve prever o tempo a ser dedicado: 
•	 à leitura do conteúdo das aulas, incluindo seus links para 
leituras complementares, sites externos, glossário e 
referências bibliográficas; 
•	 à realização das atividades ao final de cada semana; 
•	 à participação nos chats; 
•	 à participação nos fóruns de discussão; 
•	 ao processo de interação com o professor e/ou com o tutor; 
•	 ao processo de interação com seus colegas de curso, por 
mensagem ou por chat. 
Uma vez iniciados os seus estudos, faça o possível para manter um 
ritmo constante, procurando seguir o plano previamente elaborado. 
Na educação à distância, é você, que deve gerenciar o seu processo 
de aprendizagem.
Procure manter uma comunicação constante com seu tutor, com 
o intuito de tirar dúvidas sobre o conteúdo e/ou curso e trocar 
informações, experiências e outras questões pertinentes. 
Explore ao máximo as ferramentas de comunicação disponíveis 
(mensageiro,fórum de discussão, chat). 
É imprescindível sua participação nas atividades presenciais 
obrigatórias (aulas),elas são parte obrigatória para finalização do 
curso.
VOCÊ E OS ESTUDOS À 
DISTÂNCIA
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ELETROTÉCNICA - TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES
CONHECENDO O AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAGEM
No ambiente virtual de aprendizagem também necessitamos de 
uma organização para que ocorram os processos de ensino, de 
aprendizagem e principalmente a interação entre professor/tutor e 
estudantes. 
O ambiente virtual de aprendizagem da Escola Nossa Senhora 
Aparecida é o Moodle. 
Em sua sala de aula, você encontrará espaços de comunicação e 
interação: quadro de notícias, atividades recentes, informações sobre 
o professor e sobre seus colegas de turma, calendário, recurso para o 
envio da sistematização ao seu tutor e ferramentas de comunicação. 
Sucesso no seu Curso!
O transformador toroidal é aplicado nos mais diversos tipos de 
equipamentos eletroeletrônicos. Mais leve e compacto, mais 
eficiente, silencioso e de fácil montagem, o toroidal vem sendo cada 
vez mais utilizado em produtos modernos.
Ao fabricar uma grande linha de produtos, a Toroid do Brasil atende 
a diversos segmentos da indústria e ainda oferece o diferencial 
de disponibilizar sua equipe técnica para auxiliar ao projetista 
no desenvolvimento de novos produtos, atendendo de forma 
personalizada a cada cliente. Também, auxiliamos na substituição 
de transformadores convencionais por transformadores toroidais.
A linha atual contempla, além dos transformadores elétricos 
de potencial (tensão), também transformadores de corrente, 
transformadores de pulso, indutores e conversores DC-DC 
customizados, para usos específicos.
http://www.toroid.com.br/produtos/?gclid=Cj0KEQiAzb-
kBRDe49qh9s75m-wBEiQATOxgwYkplIlALyQAH9sykcgxcO0-
FsRdQqpNTHuwYy-b9oIaAqu68P8HAQ
 
Transformador
TRANSFOMADORES
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ELETROTÉCNICA - TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES
 
 
Transformador trifásico
Um transformador é um dispositivo destinado a transmitir energia 
elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro, induzindotensões, 
correntes e/ou de modifi car os valores das impedâncias elétricas de 
um circuito elétrico.
Inventado em 1831 por Michael Faraday,2 os transformadores são 
dispositivos que funcionam através da indução de corrente de 
acordo com os princípios do eletromagnetismo, ou seja, ele funciona 
baseado nos princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday-
Neumann-Lenz e da Lei de Lenz,1 onde se afi rma que é possível 
criar uma corrente elétrica em um circuito uma vez que esse seja 
submetido a um campo magnético variável, e é por necessitar dessa 
variação no fl uxo magnético que os transformadores só funcionam 
em corrente alternada.
ESTRUTURA
Um transformador é formado basicamente de:
•	 Enrolamento - O enrolamento de um transformador é formado 
de várias bobinas que em geral são feitas de cobre eletrolítico e 
recebem uma camada de verniz sintético como isolante.
•	 Núcleo - esse em geral é feito de um material ferromagnético e 
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ELETROTÉCNICA - TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES
o responsável por transferir a corrente induzida no enrolamento 
primário para o enrolamento secundário.
Esses dois componentes do transformador são conhecidos como 
parte ativa, os demais componentes do transformador fazem parte 
dos acessórios complementares.
No caso dos transformadores de dois enrolamentos, é comum se 
denominá-los como enrolamento primário e secundário, existem 
transformadores de três enrolamentos sendo que o terceiro é chamado 
de terciário. Há também os transformadores que possuem apenas 
um enrolamento, ou seja, o enrolamento primário possui um conexão 
com o enrolamento secundário, de modo que não há isolação entre 
eles, esses transformadores são chamados de autotransformadores.
Um transformador trifásico possui internamente transformadores 
que podem ser ligados de diferentes modos. Ligando os enrolamentos 
primários em triângulo e os enrolamentos secundários em estrela, 
ficamos com um conjunto em que o primário recebe corrente trifásica 
e no secundário temos três fases e neutro (sendo o neutro o centro 
da estrela). Temos assim desta forma tensões simples e tensões 
compostas. No caso da distribuição de energia elétrica temos 400 
volts entre fases, temos 3 situações dessas (entre as fases R e S ; S e 
T ; R e T) e temos 230 volts entre qualquer uma das fases e o neutro.
 
Um transformador ideal. A corrente secundária surge para a ação 
secundária EMF na impedância de carga (não mostrado).
O transformador é baseado em dois princípios: o primeiro, descrito 
via lei de Biot-Savart, afirma que corrente elétricaproduz campo 
magnético (eletromagnetismo); o segundo, descrito via lei da indução 
de Faraday, implica que um campo magnético variável no interior de 
uma bobina ou enrolamento de fio induz uma tensão elétrica nas 
extremidades desse enrolamento (indução eletromagnética). 
PRINCÍPIOS BÁSICOS
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ELETROTÉCNICA - TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES
A tensão induzida é diretamente proporcional à taxa temporal de 
variação do fluxo magnético no circuito. A alteração na corrente 
presente na bobina do circuito primário altera o fluxo magnético 
nesse circuito e também na bobina do circuito secundário, esta 
última montada de forma a encontrar-se sob influência direta do 
campo magnético gerado no circuito primário. A mudança no fluxo 
magnético na bobina secundária induz uma tensão elétrica na bobina 
secundária.
Um transformador ideal é apresentado na figura adjacente. A 
corrente passando através da bobina do circuito primário cria um 
campo magnético. A bobina primária e secundária são ambas 
enroladas sobre um núcleo de material magnético de elevada de 
permeabilidade magnética, a exemplo um núcleo de ferro, de modo 
que a maior parte do fluxo magnético passa através de ambas as 
bobinas. Se um dispositivo elétrico é conectado ao enrolamento 
secundário, uma vez provido que a corrente e a tensão aplicadas 
ao circuito primário tenham os sentidos indicados, a corrente e a 
tensão elétricas no dispositivo (usualmente denominado por “carga” 
do circuito) terão também sentidos definidos, como os indicados na 
figura. 
Na prática os transformadores operam com tensões ecorrentes 
alternadas, de forma que as marcações na figura representam a rigor, 
as relações de fase entre os sinais no circuito primário e secundário 
visto que as tensões e correntes estão constantemente alternando 
seus sentidos a fim de prover um fluxo magnético variável.
Os transformadores são classificados de acordo com vários critérios. 
As classificações de acordo com a finalidade, o tipo, o material do 
núcleo e o número de fases são algumas das mais importantes.
Quanto à finalidade
•	 Transformadores de corrente
•	 Transformadores de potência
•	 Transformadores de distribuição
•	 Transformadores de força
Quanto ao tipo
•	 Dois ou mais enrolamentos
•	 Autotransformador
Quanto ao material do núcleo
•	 Ferromagnético
•	 Núcleo de ar
Quanto ao número de fases
•	 Monofásico
•	 Trifásico
•	 Polifásico
Para se reduzir as perdas o núcleo de muitos transformadores são 
laminados para reduzir a indução de correntes parasitas ou de 
Foucault, no próprio núcleo. Em geral se utiliza aço-silício com o intuito 
de se aumentar a resistividade e diminuir ainda mais essas correntes 
parasitas. Esses transformadores são chamados transformadores 
de núcleo ferromagnético. Há ainda os transformadores de núcleo 
de ar, que possui seus enrolamentos em contato com a atmosfera.
Transformadores também podem ser utilizados para o casamento 
CLASSIFICAÇÃO DOS 
TRANSFOMADORES
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ELETROTÉCNICA - TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES
de impedâncias. Esse tipo de ligação consiste em modifi car o valor 
da impedância vista pelo lado primáriodo transformador, são em 
geral de baixa potência.
 
 
Transformador de distribuição
TRANSfORMADORES DE POTÊNCIA
Os transformadores trifásicos ou de potência são destinados a 
rebaixar ou elevar a tensão e consequentemente elevar ou reduzir 
a corrente de um circuito, de modo que não se altere a potência do 
circuito.
Esses transformadores podem ser divididos em dois grupos:
•	 Transformador de força - esses transformadores são utilizados 
para gerar, transmitir e distribuir energia em subestações e 
concessionárias. Possuem potência de 5 até 300 MVA. Quando 
operam em alta tensão têm até 550 kV.4
•	 Transformador de distribuição - esses transformadores são 
utilizados para rebaixar a tensão para ser entregue aos clientes 
fi nais das empresas de distribuição de energia. São normalmente 
instalados em postes ou em câmaras subterrâneas. Possuem 
potência de 15 a 300 kVA; o enrolamento de alta tensão têm 
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ELETROTÉCNICA - TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES
tensão de 15, 24,2 ou 36,2 kV, já o enrolamento de baixa tensão 
tem 380/220 ou 220/127 V.4
AUTOTRANSfORMADORES
 
 
Um autotransformadorvariável
Nos autotransformadores os enrolamentos primário e secundário 
estão em contato entre si. O enrolamento tem pelo menos três saídas, 
onde as conexões elétricas são realizadas. 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.
Autotransformadores são muitas vezes utilizados como elevadores 
ou rebaixadores entre as tensões na faixa 110-117-120 volts e 
tensões na faixa 220-230-240 volts. Por exemplo, a saída de 110 
ou 120V de uma entrada de 230V, permitindo que equipamentos a 
partir de 100 ou 120V possam ser usados em uma região de 230V.
Um autotransformador variável é feito expondo-se partes das 
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ELETROTÉCNICA - TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES
bobinas do enrolamento e fazendo a conexão secundária através 
do deslizamento de um contato, resultando em variação na relação 
das espiras.5 Tal dispositivo é normalmente chamado pelo nome de 
marcaVariac.
SIMBOLOGIA
Alguns símbolos comumente utilizados em diagramas elétricos e 
eletrônicos:
 
 
Transformador com núcleo de ar.
 
Transformador com núcleo de ferro.
 
Transformador de núcleo de ferro com tomada 
central (tap).
 
Autotransformador.
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ELETROTÉCNICA - TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES
TRANSfORMADOR IDEAL
Um transformador ideal é aquele em que o acoplamento entre suas 
bobinas é perfeito, ou seja, todas concatenam, ou “abraçam”, o 
mesmo fluxo, o que vale dizer que não há dispersão de fluxo. Isso 
implica assumir a hipótese de que a permeabilidade magnética do 
núcleo ferromagnético é alta ou, no caso ideal, infinita, e o circuito 
magnético é fechado. Além disso, admite-se que o transformador 
não possui perdas de qualquer natureza, seja nos enrolamentos, seja 
no núcleo.
TRANSfORMADOR EM VAZIO
Considerando, um transformador ideal, sendo o fluxo total, , 
o mesmo em ambas as bobinas, já que se desprezam os fluxos 
dispersos e o núcleo tem µ→∞ , as f.e.m.’s, e1 e e2 , induzidas nessas 
bobinas (adotando a convenção receptor), escrevem-se como:
 
e 
 
Dividindo-se por chega-se à relação de tensões entre primário e 
secundário:
 
 
φ
v1 = e1 = N1
dφ
dt V[ ]
v2 = e2 = N2
dφ
dt V[ ]
e1
e2
= v1v2
= N1N2
= a
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ELETROTÉCNICA - TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES
sendo a denominada relação de espiras ou relação de transformação. 
Esta é a primeira propriedade do transformador que é a de transferir 
ou refletir as tensões de um lado para outro segundo uma constante 
a3.
Convencionando-se N1 como a espira acoplada à DDP do circuito 
(primário) tem-se: para N1 > N2 um abaixador de tensão e para N1 < 
N2 um elevador de tensão.
Subestação para transformação e transporte deenergia eléctrica do parque eólico da Serra do 
Barroso, Portugal
 
Subestação de energia em Hermsdorf naAlemanha.
SUBESTAÇÃO
Subestação de energia em Hermsdorf naAlemanha.Subestação de energia em Hermsdorf naAlemanha.
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ELETROTÉCNICA - TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES
Uma subestação é uma instalação elétrica de alta potência, contendo 
equipamentos para transmissão e distribuição deenergia elétrica, 
além de equipamentos de proteção e controle.
Funciona como ponto de controle e transferência em um sistema de 
transmissão de energia elétrica, direcionando e controlando o fluxo 
energético, transformando os níveis de tensão e funcionando como 
pontos de entrega para consumidores industriais.
Durante o percurso entre as usinas e as cidades, a eletricidade passa 
por diversas subestações, onde aparelhos chamadostransformadores 
aumentam ou diminuem a sua tensão. Ao elevar a tensão elétrica no 
início da transmissão, os transformadores evitam a perda excessiva 
de energia ao longo do percurso. Ao rebaixarem a tensão elétrica 
perto dos centros urbanos, permitem a distribuição da energia por 
toda a cidade.
Apesar de mais baixa, a tensão utilizada nas redes de distribuição 
ainda não está adequada para o consumo residencial imediato. Por 
isso, se faz necessária a instalação de transformadores menores, 
instalados nos postes das ruas, para reduzir ainda mais a tensão que 
vai para as residências, estabelecimentos comerciais e outros locais 
de consumo.
É importante lembrar que o fornecimento de energia elétrica no Brasil 
é feito por meio de um grande e complexo sistema de subestações 
e linhas de transmissão, interligadas às várias usinas de diversas 
empresas. Assim, uma cidade não recebeenergia gerada por uma 
única usina, mas por diversas usinas - hidrelétricas, termelétricas ou 
nucleares - que constituem o chamado Sistema Interligado Nacional 
(SIN).
A origem histórica se perdeu e hoje ninguém sabe informar porque 
se usa o termo subestação para estas instalações.
Rua Leonice, Qd. 160, Lt. 12, Parque Estrela Dalva II, Luziânia-GO.