Características e Ensaios em Transformadores

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Aula 5 – Características e ensaios em Transformadores 
Neste capítulo falaremos sobre impedância percentual dos 
transformadores, rendimento do mesmo e seus possíveis ensaios 
e técnicas de manutenção. 
 
5.1 – Impedância percentual 
Outro dado de extrema importância nos transformadores e que 
também pode ser determinado no ensaio de curto-circuito é a 
impedância percentual ou tensão de curto-circuito percentual. 
Essa impedância está relacionada com a tensão aplicada ao 
primário para fazer circular a corrente nominal secundária, com o 
secundário em curto. Esse valor vem como dado de placa do 
transformador, pois é extremamente importante e deve ser 
considerado na associação paralela de transformadores. O valor 
fica em torno de 3% a 9%. 
Olhando de outro modo, com o secundário em curto, se não 
houvesse resistividade do cobre e reatância indutiva da bobina, a 
tensão de curto-circuito seria 0V, resultando uma impedância 
indutiva percentual de 0%. Como existe resistividade do cobre e 
reatância indutiva por parte da bobina, podemos esperar que, em 
curto, a soma vetorial da resistência do enrolamento e d 
reatância resulte uma impedância e seja parte da carga 
encontrada para o nível de tensão de curto-circuito que 
aplicamos ao primário do transformador. 
Como o secundário está em curto e seu enrolamento foi 
calculado com base em uma máxima potência fornecida, deve-se 
iniciar a inserção de tensão no primário em 0V e ir aumentando 
até que a In do transformador seja atingida. É óbvio que há 
necessidade de instrumentos conectados o temo todo ao 
secundário e, principalmente, ao primário do transformador, 
como veremos na seção de ensaios. 
Se tivermos a tensão de curto-circuito e a tensão nominal do 
primário, podemos calcular a impedância percentual, que é uma 
relação entre as duas: 
𝑍% =
𝑈𝑐𝑐
𝑈𝑝
× 100 
• Ucc = tensão de curto-circuito para atingir In no primário 
• Up = tensão nominal do primário 
Podemos utilizar a impedância percentual para determinar a 
corrente de curto-circuito do transformador: 
𝐼𝑐𝑐 =
100
𝑍%
× 𝐼𝑛 
In = Corrente nominal atingida no ensaio de curto-circuito. 
 
5.2 – Rendimento do transformador 
Rendimento sempre foi uma relação entre resultado e gasto. Em 
um transformador dimensionamos o rendimento estabelecendo 
uma relação entre a potencia fornecida pelo secundário e a 
potência absorvida pelo primário para fornecer a potencia no 
secundário. 
A equação primário do rendimento, isto é, a 20°C, é apresentada 
a seguir: 
𝑅𝑒𝑛𝑑 = 
𝑃𝑠
𝑃𝑠 + 𝑃𝑐𝑢 + 𝑃𝑓𝑒
 
5.3 – Classes de proteção 
É importante salientar que, além das características elétricas, os 
transformadores devem ser projetados ou escolhidos de acordo 
com uma classe de proteção. O que vem a ser classe de 
proteção? As características de trabalho do transformador são 
importantíssimas, mas de igual importância é o ambiente em que 
esse transformador vai desenvolver esse trabalho e as proteções 
operacionais que deve possuir. 
Para mensurar essas características temos as classes de proteção 
indicadas pelo índice de proteção IP, que é constituído com dois 
algarismos, o primeiro da tabela 1 e o segundo da tabela 2. 
 
Numeral Descrição sucinta do grau de proteção 
0 Não protegido 
1 Protegido contra objetos sólidos de ø 50 mm e mais 
2 Protegido contra objetos sólidos de ø 12 mm e mais 
3 Protegido contra objetos sólidos de ø 2,5 mm e mais 
4 Protegido contra objetos sólidos de ø 1,0 mm e mais 
5 Protegido contra poeira 
6 Totalmente protegido contra poeira 
 
Numeral Descrição sucinta do grau de proteção 
0 Não protegido 
1 Protegido contra gotas-d’agua caindo verticalmente 
2 Protegido contra queda de gotas-d’agua caindo 
verticalmente com invólucro inclinado até 15°. 
3 Protegido contra aspersão de água 
4 Protegido contra projeção de água 
5 Protegido contra jatos de água 
6 Protegido contra jatos potentes de água 
7 Protegido contra efeitos de imersão temporário em 
água 
8 Protegido contra efeitos de imersão contínua de 
água. 
 
5.4 – Trafo seco e a óleo 
No cenário atual, tanto grandes indústrias, como empresas de 
distribuição de energia, shopping centers, hospitais, aeroportos e 
metrôs precisam de um número considerável de transformadores 
de tensão. Com a larga utilização de energia elétrica em edifícios 
comerciais, shoppings, estádios de futebol, estações de metrô e 
trem necessita-se que os transformadores sejam instalados o 
mais próximo possível das cargas permitindo também uma 
redução de custos com cabos de alimentação, melhor regulação 
de tensão e proteções contra fogo (STIGANT, FRANKLIN, 1983). 
Porém, para estas instalações internas é recomendada a 
utilização de transformadores secos, pois não possuem óleo, 
apresentam dimensões reduzidas, baixa necessidade de 
manutenção, simplicidade deinstalação e ausência do risco de 
explosão (SANTOS, COVACIC, GEROMEL, 2011). 
Com o objetivo de responder a esta demanda, tais empresas têm 
a sua disposição dois tipos de transformadores, os isolados a óleo 
e os transformadores isolados a seco. 
Estes dois tipos de transformadores possuem grandes diferenças 
que superam fatores econômicos, como sua manutenção, local 
adequado para a instalação e, os impactos ambientais, são 
critérios a se considerar na escolha. Mas, geralmente a maioria 
das empresas predomina tão somente comparação entre os 
custos financeiros para tomada de decisão. Outros fatores 
deveria compor o rol de decisão somado a questão econômica 
tais como, os possíveis impactos que uma escolha inadequada 
poderia gerar em termos sociais e ambientais. Considerando isto, 
o presente artigo procura contribuir através da comparação entre 
os dois tipos de transformadores, primeiramente às empresas 
que precisam realizar a escolha de maneira consciente e lúcida, e 
em segundo momento, à sociedade que deve estar atenta aos 
impactos ambientais que esta escolha possa gerar. 
• COMPARATIVO TÉCNICO 
Nesse estudo, foram tratados os dados das cinco maiores 
empresas para a comparação dos dois tipos de transformadores 
nos aspectos manutenção, vida útil, obras civis, segurança, 
proteção, restrições ambientais, ambiente e certificação ISO 
14000 e NR-10, a qual está vinculada com a gestão 
ambiental em empresas. As vantagens e desvantagens dos dois 
tipos de isolação são apresentadas na tabela abaixo: 
 
 
Em pesquisa recente revelou que 89% das pessoas conhecem o 
transformador a óleo, e apenas 11% o a seco. Observou-se ainda 
que 26% das pessoas conhecem os riscos que transformadores 
podem gerar (CAVALHEIRO, PAVAN, 2013). 
Nas figuras 28 e 29 são apresentados os dois tipos de 
transformadores de 300kVA. No trafo a seco, a 
cor vermelha se deve ao pigmento adicionado a que envolve as 
suas bobinas. Essa resina é constituída de pó de quartzo que 
diminui a quantidade de metal no transformador fazendo com 
que sua massa, volume e susceptibilidade a oxidação diminuam. 
O transformador da figula 28 é um equipamento a óleo 
compostos seu núcleo basicamente de metal. Além de todo o 
metal usado na estrutura do transformador, há uma grande 
quantidade extra de metal utilizada na fabricação dos radiadores 
dos transformadores a óleo. 
 
 
Figura 1 - Trafo a Óleo 
 
Figura 2 - Trafo Seco 
 
 
Figura 3 - Rendimentos típicos para transformadores trifásico 
 
5.5 – Manutenção em Trafos 
 
- Periodicidade das manutenções recomendadas: 
 
 
 
 
 
 
- Correção de temperatura do isolamento: 
 
𝑅75 =
𝑅𝑡
2𝑎
 𝑎 =
75−𝑡
10
 
 
Onde: 
t=temperatura medida 
a=fator de correção da temperatura para 75 °C 
 
- Cálculo de Índice de polarização e absorção: 
 
 
 
- Resistência mínima para trafos secos para resistência corrigida 
de 75 °C: 
 
𝑅𝑀Ω = 𝐾𝑉 + 1- Resistência mínima para trafos a óleo: 
 
 
 
 
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