Apostila de GTD de EE Eng Andre Modesto

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GTDEE 
GERAÇÃO TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
APOSTILA REFERENTE A GERAÇÃO TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA 
ELÉTRICA SEUS EQUIPAMENTOS E TECNOLOGIAS APLICADAS. 
 
Elaborada pelo Eng. André Marcio Modesto em 01-maio-2011 Revisão 01 
Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 
 
Conteúdo 
1. INTRODUÇÃO: ........................................................................................................... 3 
1.1. DEFINIÇÃO DE ENERGIA E POTÊNCIA ................................................................ 4 
1.1.1 ENERGIA ............................................................................................................ 4 
1.1.2 POTÊNCIA ......................................................................................................... 5 
1.2. HISTÓRIA DOS SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA ....................................... 6 
1.3. O QUE É GERAÇÃO E COGERAÇÃO? .................................................................. 9 
1.3.1. GERAÇÃO ......................................................................................................... 9 
1.3.2. COGERAÇÃO.................................................................................................. 10 
1.3.3. CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO ........................ 13 
2. O SISTEMA DE GERAÇÃO ...................................................................................... 15 
2.1. MÁQUINA PRIMÁRIA......................................................................................... 15 
2.2. TRANSFORMADORES ...................................................................................... 15 
2.3. CONTROLE, COMANDO E PROTEÇÃO ........................................................... 15 
3. MÁQUINA PRIMÁRIA ................................................................................................ 16 
3.1. HIDRÁULICAS ....................................................................................................... 16 
3.2. DIESEL .................................................................................................................. 20 
3.3. TERMELÉTRICAS ................................................................................................. 24 
3.4. TERMONUCLEARES ............................................................................................ 25 
3.5. TURBINAS EÓLICAS ............................................................................................ 26 
4. GERADORES............................................................................................................ 30 
4.1. NOÇÕES DE APLICAÇÕES .................................................................................. 30 
4.2. TIPOS DE ACIONAMENTOS................................................................................. 31 
4.3. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO....................................................................... 32 
4.4. LIGAÇÕES NO SISTEMA TRIFÁSICO .................................................................. 36 
4.5. GERADORES COM EXCITAÇÃO POR ESCOVAS ............................................... 40 
4.6. CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE .................................................................... 42 
4.7. POTENCIA NOMINAL ........................................................................................ 43 
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4.8. CLASSES DE ISOLAMENTO ................................................................................ 46 
4.9. REGIME DE SERVIÇO .......................................................................................... 46 
4.10. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS ............................................................. 47 
4.11. CARACTERÍSTICAS NECESSÁRIAS PARA A CORRETA SELEÇÃO .............. 50 
5. TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO DE FOÇA ............................................ 51 
5.1. TIPOS DE TRANSFORMADORES ........................................................................ 52 
5.2. TRANSFORMADORES QUANTO À FINALIDADE ................................................ 53 
5.3. TRANSFORMADORES QUANTO AOS ENROLAMENTOS .................................. 53 
5.4. TRANSFORMADORES QUANTO AOS TIPOS CONSTRUTIVOS ........................ 53 
5.5. COMO FUNCIONA O TRANSFORMADOR ........................................................... 53 
5.6. TIPOS DE LIGAÇÃO ............................................................................................. 55 
5.7. POTÊNCIAS .......................................................................................................... 58 
5.8. DEFINIÇÕES IMPORTANTES E NORMALIZAÇÃO .............................................. 60 
5.9. MANUTENÇÃO ..................................................................................................... 62 
6. CONTROLE, COMANDO E PROTEÇÃO. ................................................................. 65 
6.1. COMANDO X MANOBRA ...................................................................................... 65 
6.2. PROTEÇÃO ........................................................................................................... 65 
6.3. RELEAMENTO ...................................................................................................... 67 
6.4. EQUIPAMENTOS DE MANOBRA ......................................................................... 70 
6.5. PROTEÇÃO DE GERADORES ............................................................................. 71 
6.6. PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES ............................................................... 72 
6.7. COORDENAÇÃO................................................................................................... 73 
6.8. DIAGRAMAS ELÉTRICOS .................................................................................... 73 
6.9. REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE SISTEMAS DE POTÊNCIA ................... 78 
6.10. DIAGRAMA DE PROTEÇÃO ELÉTRICA ........................................................... 80 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 82 
 
 
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1. INTRODUÇÃO: 
 
Na história da sociedade, a energia elétrica, desde a sua descoberta, sempre ocupou lugar 
de destaque, tendo em vista a dependência da qualidade de vida e do progresso econômico da 
qualidade do produto e dos serviços relacionados à energia elétrica, que por sua vez dependem de 
como as empresas de eletricidade projetam, operam e mantêm os sistemas elétricos de potência. 
 
A eletricidade é a forma mais fácil de se transportar energia para a sua utilização nos 
processos de manufatura. Ela surgiu como forma de substituir a energia da máquina a vapor, 
pilastra mestra da atual revolução industrial. 
 
Com o crescimento do setor industrial no Brasil a partir do inicio dos anos 90, o 
aumento da demanda de energia elétrica superou a capacidade de crescimento do sistema de 
geração das concessionárias de energia levando o governo a considerar possibilidade de 
produção de energia elétrica por empresas do setor privado, com o objetivo de atrair 
investimentos no setor e assim “desafogar” o sistema elétrico Brasileiro. 
 
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1.1. DEFINIÇÃO DE ENERGIA E POTÊNCIA 
 
1.1.1 ENERGIA 
 
Os físicos definem a palavra energia como a quantidade de trabalho que um sistema é 
capaz de fornecer. Energia, de acordo com os físicos, não pode ser criada, consumida ou 
destruída. No entanto a energia pode ser transformada ou transmitida de diferentes formas: a 
energia cinética do movimento das moléculasde ar pode ser convertida em energia cinética de 
rotação pelo rotor de uma turbina eólica, que por sua vez pode ser convertida em energia elétrica 
através de um gerador acoplado ao rotor da turbina. 
 
Em cada processo de conversão de energia, parte da energia da fonte é dissipada em 
forma de calor (energia térmica) em função do atrito entre as engrenagens, moléculas de ar e 
esforços mecânicos da máquina conversora. A relação entre a energia que entra no sistema de 
conversão e a energia que sai desse sistema chama-se rendimento. 
 
Costuma-se medir a capacidade de produção de energia em quilowatt hora ou megawatt 
hora durante um certo período de tempo. Note que a unidade de energia é quilowatt hora [kW.h], e 
não apenas quilowatt [kW]. Confundir estas unidades é um erro bem comum. 
Unidades de Energia 
1 J [joule] = 1 [W.s] = 4.1868 [cal] 
1 GJ [gigajoule] = 109 J 
1 TJ [terajoule] = 1012 J 
1 PJ [petajoule] = 1015 J 
1 kWh [quilowatt hora] = 3,600,000 [joules] 
1 toe [tonelada de óleo equivalente] 
= 7.4 barris de óleo cru na máquina primária 
= 7.8 barris no total de consumo final 
= 1270 m3 de gás natural 
1 Mtoe [milhão de toneladas de óleo equivalente] = 41.868 PJ 
 
 
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1.1.2 POTÊNCIA 
 
A potência elétrica é normalmente medida em watt [W], quilowatt [kW], megawatt 
[MW], etc. Ou seja, potência é a quantidade de energia transferida por unidade de tempo. A 
potência pode ser medida em qualquer instante de tempo, enquanto a energia precisa ser medida 
em um intervalo de tempo, como um segundo, uma hora, um ano, etc. Por exemplo, se uma turbina 
ou gerador possuem uma potência nominal de 600 quilowatts [kW], significa que aquela turbina 
pode produzir 600 quilowatts hora [kW.h] de energia por hora d e operação, trabalhando 
no ponto máximo de eficiência. 
 
Dizer, por exemplo, que um país como a Dinamarca possui 1.000MW de potência eólica 
instalada, não quer dizer quanta energia as turbinas produzem. As turbinas eólicas funcionam 
cerca de 75% das horas do ano, mas funciona com capacidade máxima apenas durante um 
numero limitado de horas no ano. 
 
Para calcular a quantidade de energia produzida por uma turbina eólica é necessário 
conhecer a distribuição da velocidade do vento por cada turbina. No caso acima citado, as turbinas 
retornam, na média, 2.300 horas de funcionamento a plena carga por ano. Para calcular a energia 
total produzida multiplica-se os 1.000MW de potência instalada pelas 2.300 horas de 
funcionamento a plena carga, que é igual a 2.300.000 [MWh] ou 2,3 [TW.h] de energia. Em outras 
áreas, tais como a Escócia, ou o oeste da Irlanda, encontramos turbinas que trabalham, na média, 
3.000 horas a plena carga, e até mais. No entanto na Alemanha não são encontradas turbinas que 
trabalham mais que 2.000 horas por ano a plena carga. 
 
As potências dos motores de automóveis são geralmente medidas em cavalos e não em 
kW. A unidade “cavalo vapor” da uma idéia intuitiva de quanto “músculo” o gerador ou motor 
possui, enquanto a energia da uma idéia de quanto um motor ou gerador “trabalhou” durante um 
período de tempo. 
 
 
Unidades de potência. 
1 kW = 1.359 CV 
 
 
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1.2. HISTÓRIA DOS SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA 
 
Muito da tecnologia hoje em uso deve-se a grandes pioneiros e empreendedores da eletricidade. 
Seus nomes e feitos são aqui registrados como tributo de reconhecimento pela grande 
contribuição. 
James Watt 1736 – 1819 (Escocês) 
 
 
Mecânico, concebeu o princípio da máquina a vapor, que possibilitou a revolução industrial. 
A unidade de potência útil foi dada em sua homenagem (watt). 
 
Alessandro Volta 1745 - 1827 (Italiano) 
 
Em 1800 anunciou a invenção da bateria. 
A unidade de força eletromotriz foi criada em sua homenagem (volt). 
 
André Marie Ampère 1775 - 1836 (Francês) 
 
 
 Iniciou pesquisa em 1820 sobre campos elétricos e magnéticos a partir do anunciado de Oersted 
(Oe – intensidade de campo magnético). 
 Descobriu que as correntes agiam sobre outras correntes. 
Elaborou completa teoria experimental e matemática lançando as bases do eletromagnetismo. 
A unidade de corrente elétrica foi escolhida em sua homenagem (ampère). 
 
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Georg Simon Ohm 1789-1854 (Alemão) 
 
Em 1827 enunciou a lei de Ohm. 
Seu trabalho só foi reconhecido pelo mundo científico em 1927. 
As unidades de resistência, reatância e impedância elétrica foram escolhidas em sua homenagem 
(ohm). 
 
Michael Faraday 1791-1867 (Inglês) 
 
Físico e químico, em 1831 descobriu a indução eletromagnética. 
Constatou que o movimento de um imã através de uma bobina de fio de cobre causava fluxo de 
corrente no condutor. 
Estabeleceu o princípio do motor elétrico. 
Considerado um dos maiores experimentalistas de todos os tempos. 
A unidade de capacitância é em sua homenagem (F). 
 
Joseph Henry 1797-1878 (Americano) 
 
Descobriu a indutância de uma bobina. 
Em sua homenagem seu nome foi dado à unidade de indutância (henry). 
 
 
 
 
 
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Gustav Robert Kirchhoff 1824–1887 (Alemão) 
 
Em 1847 anunciou as leis de Kirchhoff para correntes e tensões. 
Thomas Alva Edison 1847-1931 (Americano) 
 
 
Em 1879 inventou a lâmpada elétrica. 
Patenteou 1100 invenções: cinema, gerador elétrico, máquina de escrever, etc. 
Criou a Edison General Electric Company. 
Foi sócio da ‘General Electric Company’. 
Instalou em 1882 a primeira usina de geração de energia elétrica do mundo com fins comerciais, 
na área de Wall Street, Distrito Financeiro da cidade de New York. A Central gerava em corrente 
contínua, com seis unidades geradoras com potência total de 700 kW, para alimentar 7200 
lâmpadas em 110 V. O primeiro projeto de êxito de central elétrica havia sido instalado no mesmo 
ano em Londres, com capacidade de geração para 1000 lâmpadas. 
 
William Stanley 1858-1968 (Americano) 
 
 
Em 1885/6 desenvolveu comercialmente o transformador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Nikola Tesla 1856-1943 (Croata-Americano) 
 
Em 1888 inventou dos motores de indução e síncrono. 
Inventor do sistema polifásico. 
Responsável pela definição de 60 Hz como freqüência padrão nos EUA. 
A unidade para densidade de fluxo magnético é em sua homenagem (T). 
 
 
 
George Westinghouse 1846-1914 (Americano) 
 
Inventor do disjuntor a ar. 
Comprou a patente do recém inventado transformador dos ingleses Lucien Gaulard e John D. 
Gibbs. 
Comprou a patente do motor elétrico de Tesla. 
Em 1886 organizou a Westinghouse Electric Company. 
Venceu a batalha das correntes contra Edison. 
 
 
 
1.3. O QUE É GERAÇÃO E COGERAÇÃO? 
1.3.1. GERAÇÃO 
 
A geração de energia elétrica é a transformação de qualquer tipo de energia em energia 
elétrica. Esse processo ocorre em duas etapas. Na 1ª etapa uma máquina primária transforma 
qualquer tipo de energia, normalmente hidráulica ou térmica, em energia cinética de rotação. Em 
uma 2ª etapa um gerador elétrico acoplado à máquina primária transforma a energia cinética de 
rotação em energia elétrica. 
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Como exemplo pode tomar uma hidroelétrica onde uma turbina hidráulica transforma a 
energia potencial da água em desnível, em energia cinética de rotação que é transferida a um eixo 
acoplado a um gerador, tal como mostrado na figura 1. 
 
 
 
 
 
 
1.3.2. COGERAÇÃODe acordo com a ANEEL (Agencia Nacional de Energia Elétrica), “Cogeração de energia é 
definida como o processo de produção combinada de calor e energia elétrica (ou mecânica), a 
partir de um mesmo combustível, capaz de produzir benefícios sociais, econômicos e ambientais. A 
atividade de cogeração contribui efetivamente para a racionalização energética, uma vez que 
possibilita maior produção de energia elétrica e térmica a partir da mesma quantidade de 
combustível.” 
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Diferentemente da geração, na cogeração a energia térmica, ou outro tipo de energia, é 
utilizado diretamente nos processos de manufatura, tais como fornos, caldeiras, entre outros. A 
cogeração é o reaproveitamento dos “resíduos” de energia dessas fontes para a geração de 
energia elétrica diminuindo, assim, as perdas e, conseqüentemente, aumentando o rendimento e o 
aproveitamento das fontes de energia. 
 
A cogeração é a forma mais eficiente de gerar calor e energia elétrica a partir de uma 
mesma fonte de energia. Comparando a utilização de combustível fóssil com a quantidade de calor 
que é normalmente gasta no processo de geração de energia, a cogeração alcança níveis de 
eficiência 3 vezes maior, podendo chegar a 4 vezes, do que no processo convencional de geração. 
No entanto a cogeração passou a ser utilizada há muito pouco tempo. No meio da década de 80, 
com o preço do gás natural relativamente baixo, a cogeração tornou-se uma alternativa atrativa 
como uma nova forma de geração de energia elétrica. De fato, a cogeração é um dos maiores 
responsáveis pela grande diminuição da construção de usinas hidrelétricas e termonucleares 
ocorrida na década de 80. Hoje a cogeração corresponde a mais da metade da capacidade das 
novas usinas instaladas na América do Norte na ultima década. 
 
Os equipamentos de cogeração podem utilizar outros combustíveis além do gás natural. 
Existem instalações em operação que utilizam madeira, bagaço de cana-de-açúcar, e outros 
combustíveis dependendo do local e disponibilidade. 
 
As implicações ambientais da cogeração são bem menores quando comparadas às do processo 
convencional de geração, não apenas pela sua inerente eficiência, mas também pelo seu caráter 
descentralizador. Isto se deve ao fato de ser impraticável o transporte de calor (energia térmica) a 
grandes distâncias, e os equipamentos de cogeração são localizados fisicamente próximos aos 
processos que utilizam calor. Desta forma a energia elétrica tende a ser gerada. 
 
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Para entender cogeração, é necessário saber que a forma mais convencional de se gerar energia é 
baseada na queima de um combustível para produzir vapor. É a pressão do vapor que gira a 
turbina e gera energia, em um processo inerentemente ineficiente. Por causa de um principio 
básico da física, pouco mais que um terço da energia liberada pela queima do combustível pode 
ser convertida em pressão de vapor para gerar energia elétrica. A cogeração, no entanto, utiliza 
esse excesso de calor, normalmente na forma de vapor, a uma temperatura relativamente baixa, 
liberada pelas turbinas. Esse vapor é utilizado em uma gama de aplicações das mais variadas, e 
efetivamente diminui a combustão de combustíveis a base de carbono, juntamente com todas as 
implicações ambientais que a queima desses combustíveis possui. Além da cogeração, há um 
grande número de tecnologias que fazem uso do vapor liberado pelas turbinas as baixas 
temperatura e pressão. Essas tecnologias são conhecidas como sistemas de “ciclo combinado”. 
Elas são mais eficientes que a geração convencional de energia, mas não tão eficiente quanto a 
cogeração. 
 
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1.3.3. CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO 
 
O sistema de produção de energia elétrica do Brasil pode ser classificado como um sistema 
hidrotérmico de grande porte, com forte predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos 
proprietários. 
A maior parte da capacidade instalada é composta por usinas hidrelétricas, que se 
distribuem em 14 diferentes bacias hidrográficas nas diferentes regiões do país de maior 
atratividade econômica. São os casos das bacias dos rios Tocantins, Madeira, Parnaíba, São 
Francisco, Paraguai, Paranaíba, Grande, Paraná, Tietê, Paraíba do Sul, Paranapanema, Iguaçu, 
Uruguai e Jacuí onde se concentram as maiores centrais hidrelétricas. 
 
Os reservatórios nacionais situados em diferentes bacias hidrográficas não têm nenhuma 
ligação física entre si, sendo interligados por linhas de transmissão que funcionam como vasos 
comunicantes entre as bacias hidrográficas. 
 
 
[Fonte: http://www.ons.com.br/conheca_sistema/mapas_sin.aspx] 
Figura Integração eletroenergética no Brasil. 
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A capacidade de geração do Brasil em 2010 é de 110.05,45 MW e para 2011 é de 
112.398,49 MW de potência, com um total de total 2.100 empreendimentos em operação. A fim de 
vislumbrar a dimensão do sistema hidroenergético brasileiro. 
 
Os dez agentes de maior capacidade instalada no país são apresentados na Tabela 1.4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. O SISTEMA DE GERAÇÃO 
 
O sistema de geração é formado pelos seguintes componentes: Máquina primária, 
geradores, transformador e sistema de controle, comando e proteção. 
 
2.1. MÁQUINA PRIMÁRIA 
Maquina primária que faz a transformação de qualquer tipo de energia em energia cinética 
de rotação para ser aproveitada pelo gerador. Por exemplo, a máquina que transforma a energia 
liberada pela combustão do gás em energia cinética é a turbina a gás. As principais máquinas 
primárias utilizadas hoje são motor Diesel, turbina hidráulica turbina a vapor, turbinas a gás e 
eólicas. Normalmente as centrais elétricas onde as máquinas primárias são turbinas a vapor, as 
centrais são classificadas em relação ao combustível utilizado para aquecer o vapor. Onde ocorre o 
processo de combustão as centrais são chamadas de termelétricas e onde ocorre o processo de 
fissão nuclear são chamadas de termonucleares. 
 
2.2. TRANSFORMADORES 
Uma vez gerada a energia elétrica, existe a necessidade de se compatibilizar o nível da 
tensão de saída com a tensão do sistema ao qual o grupo gerador será ligado. O equipamento 
utilizado para elevar ou rebaixar o nível de tensão é o transformador. Desta forma um grupo 
gerador que gera energia a uma tensão de 13.8 kV pode ser ligado a uma linha de transmissão de 
69kV desde que um transformador de 13,8/69 kV faça o ajuste da tensão 
 
2.3. CONTROLE, COMANDO E PROTEÇÃO 
Para interligar um grupo gerador a uma rede de transmissão ou distribuição são necessários 
vários requisitos. Em primeiro lugar, a tensão de saída do gerador não pode variar mais que 10% 
para cima ou para baixo. O controle da tensão é feito através da excitatriz do próprio gerador que 
será estudado. No entanto, não basta apenas compatibilizar a tensão. É necessário que se faça o 
sincronismo com a rede antes de comandar o fechamento da linha. Para que estas medidas sejam 
tomadas, são necessários vários equipamentos de manobra e 
 
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3. MÁQUINA PRIMÁRIA 
 
3.1. HIDRÁULICAS 
 
Toda eletricidade é proveniente de uma fonte de energia encontrada na natureza, como os 
combustíveis fósseis, os ventos, entre outros. Nas hidrelétricas este princípio não é diferente. A 
fonte de energia é a energia potencial de um volume de água, em função da diferença de altitudeentre o montante e a jusante. 
 
Para iniciar o processo de conversão da energia potencial da água em energia elétrica, a 
água dos reservatórios é captada, através de um sistema de adução onde a água é transportada 
através de condutos de baixa pressão. Os condutos de baixa pressão possuem uma declividade 
muito baixa, pois a sua finalidade é apenas o transporte da água até a entrada dos condutos 
forçados, que conduzem a água até a casa de máquinas onde se encontram as turbinas. 
 
A turbina hidráulica é uma máquina com a finalidade de transformar a energia cinética do 
escoamento contínuo da água que a atravessa em trabalho mecânico. Para isso elas são 
equipadas com uma série de pás (ou conchas, no caso das turbinas Pelton). Quando a água 
atravessa essas pás, as turbinas giram com uma grande força. A força com que gira essa turbina 
depende inicialmente da altura da queda de água, que corresponde, aproximadamente, a diferença 
de altitude entre a adução e a entrada da turbina. 
 
Existem várias formas de conseguir um desnível aproveitável: Por represamento, onde uma 
barragem acumula as águas dos rios em alturas necessárias para obtenção dessa energia. Neste 
caso as casas de máquinas são localizadas nos pés das barragens. Por Desvio, onde uma parte 
do rio é desviada de seu curso normal para aproveitar-se um desnível de terreno. Ou por 
derivação, onde parte da água de um rio é desviada e jogada em outro rio aproveitando-se o 
desnível entre os dois rios. Nestes últimos as casas de máquinas são localizadas o mais próximo 
possível da jusante dos desníveis. 
 
Basicamente existem 2 tipos de turbinas hídricas: as turbinas de reação ou propulsão, e 
turbinas de ação ou impulso. 
 
 
 
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a) Turbinas de Reação (ou propulsão): São turbinas em que o trabalho mecânico é 
obtido pela transformação das energias cinéticas e de pressão da água em 
escoamento através do rotor. As turbinas de reação são as do tipo Francis e 
Kaplan. 
 
b) Turbinas de Ação (ou impulso): Aquela em que o trabalho mecânico é obtido 
pela obtenção da energia cinética da água em escoamento através do rotor. As 
turbinas de ação são as do tipo Pelton. 
 
 
Turbina Francis: 
A Turbina Francis é uma turbina hidráulica que foi desenvolvida pelo engenheiro 
estadunidense James B. Francis em 1849. Turbinas Francis são adequadas para operar entre 
quedas de 40 m até 400 m. A Usina hidrelétrica de Itaipu assim como a Usina hidrelétrica de 
Tucuruí, Usina Hidrelétrica de Furnas, Usina Hidrelétrica de Foz do Areia, AHE de Salto Pilão e 
outras no Brasil funcionam com turbinas tipo Francis com cerca de 100 m de queda de água. 
 
 
Figura 4.1.1. 
 
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Figura 4.1.1 – Corte longitudinal em uma turbina tipo Francis, eixo vertical. 1- rotor, 2- pá, 
3- labirinto interno, 4- labirinto externo, 5- Orifícios de equilíbrio de pressão, 6- tubo de equilíbrio de 
pressão, 7- palheta diretriz, 8- tampa, 9- caixa espiral, 10- palheta fixa, 11- tubo de sucção, 12- 
eixo, 3- flange de acoplamento, 14- servomotor das aletas ajustáveis. 
 
 
 
 
 
A turbina Kaplan 
 
A turbina Kaplan é uma turbina hidráulica. É adequada para operar entre quedas até 60 m. 
A única diferença entre as turbinas Kaplan e a Francis é o rotor. Este assemelha-se a um propulsor 
de navio (similar a uma hélice). Um servomotor montado normalmente dentro do cubo do rotor, é 
responsável pela variação do ângulo de inclinação das pás. O óleo é injetado por um sistema de 
bombeamento localizado fora da turbina, e conduzido até o rotor por um conjunto de tubulações 
rotativas que passam por dentro do eixo. 
 
O acionamento das pás é conjugado ao das palhetas do distribuidor, de modo que para 
uma determinada abertura do distribuidor, corresponde um determinado valor de inclinação das 
pás do rotor. As Kaplans também apresentam uma curva de rendimento "plana" garantindo bom 
rendimento em uma ampla faixa de operação. A usina hidroelétrica de Três Marias funciona com 
turbina Kaplan. 
Foto 4.1.2. – de uma turbina 
Francis em corte 
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Figura 4.1.3. 
 
Figura 4.1.3.- Corte longitudinal em uma turbina tipo hélice, kaplan, de eixo vertical. 1- 
rotor, 2- pá, 3- palheta diretriz, 4- tampa intermediaria, 5- tampa externa, 6- tampa interna, 7- anel 
periférico, 8- caixa, 9- palheta fixa, 10- tubo de sucção, 11- eixo, 12- flange de acoplamento. 
 
 
A turbina Pelton 
 
A turbina Pelton é uma turbina hidráulica de ação, isto é, funciona à pressão atmosférica. É 
constituída por uma roda e um ou mais injectores, cuja função é transformar a energia de pressão 
do escoamento em energia cinética, orientando esse mesmo escoamento para a roda. É mais 
adequada para grandes quedas úteis ( entre os 350 m até 1100 m). Este modelo de turbina opera 
com velocidades de rotação maiores que as outras, e tem o rotor de característica bastante 
distintas. Os jactos de água provinientes dos injectores ao chocarem com as pás do rotor (em 
forma de dupla colher) geram o impulso que faz com que a roda se mova. Temos uma desse 
sistema de turbina em funcionamento na usina de Henry Borden em Cubatão SP na Serra do 
Mar. 
 
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Figura 4.1.4. 
 
Figura 4.1.4. – Corte transversal em uma turbina Pelton de dois injetores, de eixo horizontal 
a coroa em uma única peça. 1- rotor, 2- pá, 3- coroa de pás, 4- tampa, 5- desviador frontal, 6- poço, 
7- blindagem, 8- canal de fuga, 9-eixo de turbina, 10- injetor, 11- freio de jato, 12- agulha, 
13-cruzeta Pelton, 14- defletor. 
 
 
3.2. DIESEL 
 
O motor Diesel é uma maquina térmica, ou seja, transforma energia térmica em energia 
mecânica através do mesmo principio de funcionamento dos motores a explosão, como os 
conhecidos motores de automóveis. Esses motores são chamados de máquinas térmicas a pistão 
ou motores de combustão interna. Seu objetivo é a obtenção de trabalho através da liberação da 
energia química do combustível. 
 
 
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Figura4.2.1. 
 
Figura 4.2.1 – Grupo gerador com motor Diesel 1- Máquina térmica motora, motor Diesel. 2- 
Máquina elétrica geradora. 3- Árvore, através da qual o motor Diesel fornece a potência para o 
gerador. 4- Saída dos produtos da combustão. 5 - Entrada ou saída do fluido refrigerante. 
 
A figura 4.2.1 mostra um grupo gerador onde um motor Diesel é a máquina térmica motora 
que está acoplada a um alternador, máquina elétrica geradora ou operadora. Observa-se que o 
motor Diesel fornece na árvore um trabalho em uma unidade de tempo, potência, entregando ao 
meio externo, através de seus sistemas de refrigeração e nos produtos de combustão, calor. Tal 
potência e calores são resultado da liberação de uma energia química liberada através de reações 
exotérmicas entre um combustível, no caso o óleo Diesel, e um comburente, no caso o oxigênio do 
ar. Os motores a pistão de combustão interna podem ser classificados de várias maneiras, entre as 
quais algumas merecem destaque: 
 
No caso dos motores diesel, a regulação de velocidade é feita a partir da injeção de 
combustível no motor, tal como é feita nos motores diesel convencionais. Esta regulação de 
velocidade é fundamental para que a freqüência do grupo gerador seja constante, em 60 ou 50 Hz 
dependendo do sistema, independentemente da variação da carga. 
 
As centrais Diesel, apesar de sua limitação de potência, ruído e vibração, constituem um 
tipo de central muito utilizado até potênciasde 40 MW. Isto porque são bastante compactas, 
entram em carga em um tempo muito pequeno, são de fácil operação e apresentam um plano de 
manutenção de fácil execução, entre outros motivos. 
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Maior Motor a Diesel do Mundo. 
 
O maior motor a diesel estacionário do mundo utilizado em navios, mas quem também pode 
ter sua aplicação em centrais elétricas. 
É fabricado pela companhia Wartsila-Sulzer, sediada em Helsinque, na Finlândia. Esses 
motores são usados nos maiores navios de transporte de contêineres do mundo, como o Emma 
Maersk. 
 
 
 
Figura 4.2.2. o Motor sendo Transportado. 
 
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Figura4.2.3. Detalhe da Arvore de Transmissão (Vira Brequim). 
 
 
Dados Técnicos: Versão de 14 Cilindros 
• Cilindrada: 25480 litros 
• Nº de Válvulas: 2 por Cilindro 
• Curso do Cilindro: 2489.2 mm 
• Diâmetro do Cilindro: 960 mm 
• Peso: 2300 toneladas (O Virabrequim pesa 300 toneladas) 
• Comprimento: 27 metros 
• Altura: 13 metros 
• Rotação: 92-102 RPM 
• Potência Máxima: 108920 HP - 81,22MW a 102 RPM 
• Consumo na Potencia Máxima: 13.7 toneladas de Diesel por hora 
 
 
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3.3. TERMELÉTRICAS 
 
As máquinas a vapor foram às primeiras máquinas a produzirem energia mecânica 
aproveitável para processos industriais. Por isto essas máquinas foram fundamentais para o 
acontecimento da revolução industrial. Com o aparecimento da eletricidade, as máquinas a vapor 
se tornaram peças fundamentais para a geração de energia elétrica, uma vez que já existia o 
domínio dessa tecnologia. 
 
As instalações de potência com turbinas a vapor podem visar apenas a obtenção de energia 
elétrica ou mecânica ou simultaneamente elétrica ou mecânica e vapor para o processo. Essas 
centrais podem trabalhar em circuito aberto ou fechado, sendo o circuito aberto muito utilizado 
quando se pretende utilizar calor para o processo. 
 
 
Figura 4.3.1 – Funcionamento de uma instalação de potência a vapor. 
 
O aquecimento da água é feito através da queima de algum combustível. De um modo geral 
denomina-se combustível, qualquer corpo cuja combinação química com outro seja exotérmica. 
Entretanto, condições de baixo preço, existência na natureza ou processo de fabricação em grande 
quantidade limitam o número de combustíveis usados tecnicamente. Tendo em vista seu estado 
físico, os combustíveis podem ser classificados em sólidos, líquidos ou gasosos 
 
A combustão ocorre na caldeira, dentro da câmara de combustão onde são injetados o 
combustível e o comburente (ar). Após a combustão são retirados, como produto do processo, 
gases e cinzas constituídos de produtos não queimados. A liberação de energia térmica devido ao 
processo de combustão aquece a água na caldeira até evaporar. Uma vez na tubulação um 
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superaquecedor eleva a temperatura do vapor aumentando assim a pressão para entrar na turbina. 
Ao passar pela turbina o vapor perde pressão e vai para o condensador onde volta ao estado 
líquido e é bombeado de volta para a caldeira. 
A turbina é a máquina que transforma a energia da pressão do vapor em energia cinética de 
rotação e, através de um eixo de acoplamento, transmite essa energia para o gerador. 
 
 
3.4. TERMONUCLEARES 
 
As usinas termonucleares funcionam utilizando o mesmo princípio de funcionamento das 
usinas térmicas, ou seja, as máquinas que entregam energia para o gerador são as turbinas a 
vapor (ver figura 4.4.1). O que torna essas usinas especiais é o combustível utilizado. Ao invés de 
uma reação química de combustão, o que acontece é uma liberação de energia a nível atômico. 
 
 
Figura 4.4.1 – Funcionamento de uma usina nuclear 
 
O núcleo do átomo foi descoberto em 1911 por Rutherford ao analisar as partículas 
liberadas pelos átomos, mas somente após a descoberta do nêutron por Chadwick e as reações 
feitas pelo casal Joliot-Curie em 1932 é que o núcleo começou a adquirir a sua real importância. 
O tamanho do núcleo é muito pequeno. Ele ocupa o centro do átomo, e a carga total 
positiva, bem como quase toda a massa do átomo está no núcleo. Ele é formado basicamente por 
prótons e nêutrons. Os prótons possuem uma carga positiva numericamente igual à carga do 
elétron (1.602 x 10-19 C). Os nêutrons são eletricamente neutros. As partículas do núcleo são 
chamadas de núcleos. As forças que mantém as partículas do núcleo unidas entre si são 
provenientes da repulsão eletrostática entre os prótons e de forças pequenas da natureza que 
aparecem dentro do núcleo que são chamadas de forças nucleares. 
Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 
A energia acumulada por essas forças nucleares são chamadas de energia de coesão e é 
calculada pela equação de Einstein: E=MC2. 
 
 
3.5. TURBINAS EÓLICAS 
 
Para se entender o funcionamento da turbina eólica faz-se necessário conhecer um pouco 
da origem da energia transformada em eletricidade por esses equipamentos que, apesar de seu 
princípio de funcionamento aparentemente simples, são hoje o que existe de mais moderno na 
área de geração de energia elétrica para fins comerciais. 
 
Toda a energia renovável (exceto a geotérmica e a das marés), bem como a energia dos 
combustíveis fósseis, é proveniente do Sol. O sol irradia 1014 kwh por hora de energia para a terra. 
Cerca de 1 a 2% dessa energia proveniente do Sol é convertida em energia eólica. Isto 
corresponde a cerca de 50 a 100 vezes mais do que a energia convertida em biomassa por todas 
as plantas do planeta. 
Diferenças de temperatura fazem com que o ar circule. As regiões em volta do equador, na 
latitude 0o, são mais atingidas pelo calor do sol do que o restante do globo. Se não houvesse a 
rotação da terra o ar simplesmente circularia na direção dos pólos a 10 km de altitude, desceria e 
retornaria ao equador. 
 
Uma vez que o globo está rodando, todo o movimento do hemisfério norte é dirigido para a 
direita, se observarmos este fenômeno em uma posição fixa olhando para o equador (no hemisfério 
sul ela tende para a esquerda). Essa força aparente de curvatura é conhecida como força de 
Coriolis (nome do matemático francês Gustave Gaspard Coriolis 1792 – 1843). 
A força de Coriolis é um fenômeno visível. Por exemplo, os trilhos das estradas de ferro 
desgastam mais de um lado que do outro, os rios são mais profundos em uma margem que na 
outra (O lado depende de em qual hemisfério você está). Isto também funciona para os ventos. 
No hemisfério norte, por exemplo, o vento tende a rodar no sentido anti-horário, enquanto 
no hemisfério sul, é no sentido horário. Estes dois fatores (as diferenças de temperatura e a força 
de Coriolis) aliados à geografia, que impõe obstáculos à passagem dos ventos e considera as 
costas dos continentes, definem o movimento dos ventos. Uma turbina eólica obtém potência 
convertendo a força dos ventos em um torque atuando nas pás do rotor. A quantidade de energia 
que o vento transfere para o rotor depende da densidade do ar, da área do rotor, e da velocidade 
do vento. 
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Uma turbina eólica típica de 600kW possui um rotor com 43 a 44 metros de diâmetro, o que 
significa que cobre uma área de 1500m2. A área do rotor determina quanta energia o rotor está 
apto a retirar do vento. Como a área do rotor aumenta com o quadrado do diâmetro, uma turbina 
que possua um rotor 2 vezes maior recebe 2² = 4 vezes mais energia. 
 
 
Figura 4.5.1 – Visão geral de uma turbina eólicaPara “captar” a energia cinética do vento e transferir para a flange do rotor transformando 
em energia cinética de rotação, as pás do rotor e são desenhadas conforme as asas de um avião. 
Ou seja, o desenho aerodinâmico cria regiões de diferentes pressões em torno das pás fazendo 
com que elas se movam. Em uma turbina de 600kW moderna, as pás do rotor medem cerca de 20 
metros. 
 
Figura 4.5.2. – Princípio de funcionamento da asa 
 
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 À flange do rotor está ligado um eixo de baixa rotação que é acoplada a um ampliador. 
Uma turbina de 600kW possui uma rotação relativamente baixa, cerca de 19 a 30 rpm. No eixo de 
baixa rotação estão localizadas bombas para o sistema hidráulico que opera o freio aerodinâmico 
como veremos mais adiante. 
 
O ampliador é um dispositivo mecânico que transmite potência através de dois eixos 
girando em velocidades diferentes. Em uma turbina de 600kW, por exemplo, o ampliador transmite 
uma potência recebida da turbina através do eixo de baixa rotação a uma velocidade de 19 a 30 
RPM para um gerador através do eixo de alta rotação a uma velocidade de aproximadamente 1500 
RPM, isto é, 50 vezes mais rápido. Por causa das perdas em função do atrito mecânico das 
engrenagens, a temperatura do ampliador aumenta e um sistema de refrigeração a óleo é 
responsável pela manutenção da temperatura dentro de faixas aceitáveis. O eixo de alta rotação 
interliga o ampliador e o gerador. Ele esta equipado com um freio a disco mecânico de emergência 
que é usado no caso do freio aerodinâmico falhar ou quando a turbina está em manutenção. 
 
O gerador usado nas turbinas eólicas é um gerador de indução ou gerador assíncrono, que 
utiliza o mesmo princípio de funcionamento do motor assíncrono. Esta característica torna os 
geradores de turbinas eólicas mais baratos e com um menor custo de manutenção. No entanto isso 
só é possível porque a potência máxima das turbinas eólicas fica compreendida em uma faixa que 
vai de 500 a 1500kW. O controlador eletrônico é um computador que monitora continuamente as 
condições do vento na turbina e controla o mecanismo de direcionamento da turbina, que tem a 
função de manter a turbina sempre perpendicular à incidência do vento. No caso de algum defeito, 
como o sobreaquecimento do gerador ou do ampliador, o controlador comanda a parada da turbina 
e avisa o computador do operador via linha telefônica através de um modem. 
 
O mecanismo de direcionamento utiliza um motor elétrico para virar o corpo da turbina de 
forma que ela fique totalmente contra o vento. Ele é operado por um controlador eletrônico que 
monitora a direção do vento utilizando o cata-vento. O sistema hidráulico é utilizado para operar o 
freio aerodinâmico da turbina. Mudando se o angulo de ataque das pás, pode-se variar a 
velocidade da turbina. Desta forma o controlador atua no sistema hidráulico com o objetivo de 
manter a velocidade da turbina constante. A unidade de refrigeração é responsável por manter a 
temperatura do gerador e do ampliador dentro de uma faixa aceitável para que não se diminua a 
vida útil destes equipamentos. Por isso o sistema de refrigeração possui um ventilador elétrico 
independente que tem a função de resfriar o gerador, bem como o óleo que é utilizado pelo 
ampliador. 
O papel da torre da turbina eólica é sustentar o corpo e o rotor da turbina. Geralmente é 
uma vantagem a utilização de torres altas uma vez que a velocidade do vento cresce conforme a 
Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 
distância do solo. Uma turbina de 600kW, hoje, fica suspensa a uma altura que varia entre 40 e 60 
metros, o que corresponde aproximadamente a uma altura de um prédio de 13 a 20 andares. 
As torres podem ser tubulares (como mostrado na figura) ou em treliça. Torres tubulares 
são mais seguras para as pessoas que trabalham na manutenção, uma vez que é utilizado o 
interior da torre para se alcançar o topo. A vantagem da torre em treliça é que ela é bem mais 
barata. 
O anemômetro é usado para medir a velocidade enquanto o cata-vento mede a direção do 
vento. Os sinais eletrônicos enviados pelo transdutor de velocidade do anemômetro é utilizado pelo 
sistema de controle da turbina para acioná-la quando a velocidade do vento chegar a 5 metros por 
segundo. O computador também para a turbina automaticamente se a velocidade do vento chegar 
a 25 metros por segundo com a finalidade de proteger a turbina e seus arredores. Os sinais 
eletrônicos utilizados pelo transdutor de direção do cata-vento são utilizados pelo sistema de 
controle para acionar o mecanismo de direcionamento. 
 
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4. GERADORES 
 
O gerador elementar foi inventado na Inglaterra em 1831 por MICHAEL FARADAY, e nos 
Estados Unidos, mais ou menos na mesma época, por JOSEPH HENRY. Este gerador consistia 
basicamente de um ímã que se movimentava dentro de uma espira, ou vice-versa, provocando o 
aparecimento de uma F.E.M. registrado num galvanômetro. 
 
 
Figura 4.1 - O galvanômetro "G" indica a passagem de uma 
corrente quando o ímã se move em relação a bobina. 
 
4.1. NOÇÕES DE APLICAÇÕES 
 
Geradores síncronos são máquinas destinadas a transformar energia mecânica em energia 
elétrica. Praticamente toda a energia consumida nas indústrias, residências, cidades, etc...,são 
proveniente destes geradores. 
São fabrica geradores para as seguintes aplicações: 
 Geração Eólica; 
 Alimentação de Fazendas, Sítios, Garimpos, Carros de Som; 
 Pequenos Centros de Geração de Energia para uso Geral; 
 Grupos Diesel de Emergência; 
 Centro de Processamento de Dados; 
 Telecomunicações; 
 Usinas Hidroelétricas PCH’s; 
 Cogeração / Turbo Geradores; 
 Aplicações Específicas para uso Naval, Usinas de Açúcar e Álcool, Madeireiras, 
 Arrozeiras, Petroquímica, etc. 
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4.2. TIPOS DE ACIONAMENTOS 
 
A - GRUPO DIESEL 
São geradores acionados por Motores Diesel; 
Potência: 50 a 1500 kVA 
Rotação: 1800 rpm (IV pólos) 
Tensão: 220, 380 ou 440 V - 50 ou 60 Hz. 
 
B - HIDROGERADORES 
São geradores acionados por Turbinas Hidráulicas; 
Potência: até 20.000 kVA 
Rotação: 360 a 1800 rpm (XX a IV pólos) 
Tensão: 220 a 13.800 V 
 
C - TURBOGERADORES 
São geradores acionados por Turbinas a Vapor; 
Potência: até 20.000 kVA 
Rotação: 1800 rpm ( IV pólos ) 
Tensão: 220 a 13.800 V 
 
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4.3. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 
A característica principal de um gerador elétrico é transformar energia mecânica em elétrica. 
Para facilitar o estudo do princípio de funcionamento, vamos considerar inicialmente uma espira 
imersa em um campo magnético produzido por um ímã permanente (Figura 3.2). O princípio básico 
de funcionamento está baseado no movimento relativo entre uma espira e um campo magnético. 
Os terminais da espira são conectados a dois anéis, que estão ligados ao circuito externo através 
de escovas. 
 
 
 
Figura 4.2 - Esquema de funcionamento de um 
gerador elementar (armadura girante) 
 
Admitamos que a bobina gira com velocidade uniforme no sentido da flecha dentro do 
campo magnético "B" também uniforme (Figura 4.2). 
Se "v" é a velocidade linear do condutor em relação ao campo magnético, segundo a lei da 
indução (FARADAY), o valor instantâneo da F.E.M. induzida no condutor em movimento de rotação 
é determinada por: 
 
 
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Onde: 
e = força eletromotriz; 
B = indução do campo magnético; 
l =comprimento de cada condutor; 
v = velocidade linear; 
Ɵ = ângulo formado entre B e v. 
 
Para N espiras teremos então: 
 
 
 
A variação da F.E.M. no condutor, em função do tempo, é determinada pela lei da 
distribuição da indução magnética sob um pólo. Esta distribuição tem um caráter complexo e 
depende da forma da sapata polar. Com um desenho conveniente da sapata poderemos obter uma 
distribuição senoidal de induções. Neste caso, a F.E.M. induzida no condutor também varia com o 
tempo sob uma lei senoidal. 
 
A Figura 4.4a. mostra somente um lado da bobina no campo magnético, em 12 posições 
diferentes, estando cada posição separada uma da outra de 30o. 
A Figura 4.4b nos mostra as tensões correspondentes a cada uma das posições. 
 
Já nos geradores de campo giratório (Figura 3.3) a tensão de armadura é retirada 
diretamente do enrolamento de armadura (neste caso o estator) sem passar pelas escovas. A 
potência de excitação destes geradores normalmente é inferior a 5% da potência nominal, por este 
motivo, o tipo de armadura fixa (ou campo girante) é o mais utilizado. 
 
 Figura 3.3 - Esquema de funcionamento 
de um gerador elementar (armadura 
fixa). 
 
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Figura 4.4 - Distribuição da Indução Magnética 
sob um Pólo 
 
No Brasil, a energia elétrica é fornecida em corrente alternada no sistema trifásico, na 
freqüência de 60Hz. O alternador que gera corrente alternada pelo sistema trifásico é constituído 
por três bobinas deslocadas de 120º (parte fixa) e por um eletroímã (parte móvel). 
 
Conforme o gráfico a seguir, um ciclo completo da corrente alternada corresponde a 360º ou 
a uma volta completa do eletroímã. Por isso, as três correntes alternadas monofásicas produzidas 
por um alternador trifásico estão defasadas entre si de 120º elétricos ou 1/3 do ciclo. 
 
Figura 4.5 – esquema elétrico da defasagem 120° 
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Figura 4.6 – gráfico de defasagem de 120° 
 
A cada giro das espiras teremos um ciclo completo da tensão gerada, para uma máquina de 
um par de pólos. Os enrolamentos podem ser construídos com um número maior de pares de 
pólos, que se distribuirão alternadamente (um norte e um sul). Neste caso, teremos um ciclo a cada 
par de pólos. Sendo "n" a rotação da máquina em "RPM" e "f" a freqüência em ciclos por segundo 
(HERTZ) teremos: 
 
Onde: f = freqüência (Hz) 
p = número de pólos 
n = rotação síncrona (RPM) 
Note que o número de pólos da máquina terá que ser sempre par, para formar os pares de 
pólos. 
Na tabela 4.1 são mostradas, para as freqüências e polaridades usuais, as velocidades 
síncronas correspondentes. 
 
 
Tabela 4.1 - Velocidades Síncronas 
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4.4. LIGAÇÕES NO SISTEMA TRIFÁSICO 
 
LIGAÇÃO TRIÂNGULO: 
Chamamos "tensões/correntes de fase" as tensões e correntes de cada um dos três 
sistemas monofásicos considerados, indicados por Vf e If. Se ligarmos os três sistemas 
monofásicos entre si, como indica a figura 4.7 .a, podemos eliminar três fios, deixando apenas um 
em cada ponto de ligação, e o sistema trifásico ficará reduzido a três fios U, V e W. 
A tensão entre dois quaisquer destes três fios chama-se "tensão de linha" (Vl), que é a 
tensão nominal do sistema trifásico. A corrente em qualquer um dos fios chama-se "corrente de 
linha" (Il). 
 
 
Figura 4.7. - Ligação Triângulo 
 
Examinando o esquema da figura 4.7 b, vê-se que: 
 A cada carga é aplicada a tensão de linha "Vl", que é a própria tensão do sistema 
monofásico correspondente, ou seja, VL = VF. 
 A corrente em cada fio de linha, ou corrente de linha "IL", é a soma das correntes 
das duas fases ligadas a este fio, ou seja, 
 
Como as correntes estão defasadas entre si, a soma deverá ser feita graficamente, Pode-se 
mostrar que 
Exemplo: Temos um sistema trifásico equilibrado de tensão nominal 220 V. A corrente de 
linha (Il) medida é 10 A. Ligando a este sistema uma carga trifásica composta de três cargas iguais 
ligadas em triângulo, qual a tensão e a corrente em cada uma das cargas? 
Temos VF = V1 = 220V em cada uma das cargas. 
 
LIGAÇÃO ESTRELA: 
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Ligando um dos fios de cada sistema monofásico a um ponto comum aos três, os três fios 
restantes formam um sistema trifásico em estrela como na figura 4.8a. 
Às vezes, o sistema trifásico em estrela é "a quatro fios" ou "com neutro". 
O quarto fio é ligado ao ponto comum às três fases. A tensão de linha, ou tensão nominal 
do sistema trifásico, e a corrente de linha são definidos do mesmo modo que na ligação triângulo. 
 
 
Figura 4.8. - Ligação Estrela 
 
Examinando o esquema da figura 4.8b vê-se que: 
 A corrente em cada fio da linha, ou corrente de linha (IL), é a mesma corrente da 
fase à qual o fio está ligado, ou seja, IL = IF. 
 A tensão entre dois fios quaisquer do sistema trifásico é a soma gráfica figura 4.8c 
das tensões das duas fases as quais estão ligados os fios considerados, ou seja, 
 
Exemplo: Temos uma carga trifásica composta de três cargas iguais, cada carga é feita 
para ser ligada a uma tensão de 220V, absorvendo, 5,77A. Qual a tensão nominal do sistema 
trifásico que alimenta esta carga em suas condições normais (220V e 5,77A) Qual a corrente de 
linha (IL)? 
Temos VF = 220V (nominal de cada carga) 
VL = 1,732 x 220V = 380V 
IL = IF = 5,77 A. 
 
 
 
 
TENSÃO NOMINAL MÚLTIPLA 
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A grande maioria dos geradores são fornecidos com terminais do enrolamento religáveis, de 
modo a poderem pelo menos fornecer duas tensões diferentes. Os principais tipos de religação de 
terminais de geradores ou motores assíncronos para funcionamento em mais de uma tensão são: 
 
A) LIGAÇÃO SÉRIE-PARALELA: 
O enrolamento de cada fase é dividido em duas partes (lembrar que o número de pólos é 
sempre par, de modo que este tipo de ligação é sempre possível). 
 
Ligando as duas metades em série, cada metade ficará com a metade da tensão de fase 
nominal da máquina. Ligando as duas metades em paralelo, a máquina poderá ser alimentada com 
uma tensão igual à metade da tensão anterior, sem que se altere a tensão aplicada a cada bobina. 
Veja os exemplos numéricos da figura 4.9 
 
Figura 4.9 - Tensão Nominal Múltipla 
 
 
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É comum em geradores o fornecimento em três tensões 220/380/440. O procedimento 
nestes casos para se obter 380 V é ligar o gerador em 440 V, e alterar a referência no regulador de 
tensão, de modo a se obter a redução de tensão (redução da indução magnética). Deste modo, 
poderemos obter três tensões na ligação Y, que é a mais comum em geradores. 
 
 
 
B) LIGAÇÃO ESTRELA-TRIÂNGULO: 
É comum para partida de motores assíncronos a ligação estrela-triângulo. Nesta ligação, o 
enrolamento de cada fase tem as duas pontas trazidas para fora do motor. Se ligarmos as três 
fases em triângulo cada fase receberá a tensão da linha, por exemplo, (figura 4.10b) 220 Volts. Se 
ligarmos as três fases em estrela (figura 4.10a), o motor pode ser ligado a uma linha com tensão 
igual a 220 x 3 = 380 V sem alterar a tensão no enrolamento que continua igual a 220 Volts por 
fase. Este tipo de ligação exige 6 terminais acessíveis no motor e serve para quaisquer tensões 
nominais duplas, desde que a segunda seja igual a primeira multiplicada por 3 . 
 
Exemplos: 220/380V - 380/660V - 440/760V. Note que uma tensão acima de 600 Volts não 
é consideradabaixa tensão, mas entra na faixa da alta tensão, em que as normas são outras, nos 
exemplos 380/660 e 440/760V, a maior tensão declarada serve somente para indicar que o motor 
pode ser religado em estrela-triângulo, pois não existem linhas dessas tensões. 
 
 
Figura 4.10 - Ligação Estrela-Triângulo 
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4.5. GERADORES COM EXCITAÇÃO POR ESCOVAS 
 
TIPO SL (ANTIGO DL) 
 
No gerador SL, o campo é alimentado em corrente contínua por escovas e anéis coletores, 
e a tensão alternada é retirada do estator (fig.4.11), neste sistema normalmente o campo é 
alimentado por uma excitatriz chamada de excitatriz estática. A tensão de saída do gerador é 
mantida constante para qualquer carga e fator de potência, pois esta verifica constantemente a 
tensão de saída. Quando acionado na rotação nominal o processo de escorvamento se inicia pela 
tensão residual do gerador. 
 
VANTAGENS: 
 Menor tempo de resposta na recuperação de tensão; 
 Menor queda de tensão na partida de motores de indução. 
 
DESVANTAGENS: 
 Exige manutenção periódica no conjunto escovas e porta escovas; 
 Não é aconselhável a utilização em centro de processamento de dados, 
telecomunicações, devido a possibilidade de gerar rádio interferência em função de 
mau contato das escovas. 
 
Figura 4.11 - Gerador com Excitação por Escovas 
 
 
 
 
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GERADORES COM EXCITAÇÃO SEM ESCOVAS (BRUSHLESS) 
 
 
 GTA (antigo BTA) - Gerador brushless (sem escovas) sem excitatriz auxiliar. Utiliza um 
enrolamento auxiliar independente, alojado nas ranhuras da armadura (bobina auxiliar). Serve para 
fornecer a tensão para o regulador de tensão. (figura 4.12). A bobina auxiliar é um bobinado 
auxiliar que fica alojado em algumas ranhuras do estator principal da máquina. Sua função é 
fornecer potência para alimentar o campo da excitatriz principal, regulada e retificada pelo 
regulador de tensão. 
 
Figura 4.12 - Gerador tipo GTA 
 
Vantagens: 
 Não utiliza escovas e porta-escovas conseguindo-se com isso, manutenção 
reduzida, solicitando cuidados apenas na lubrificação dos rolamentos. 
 Não introduz rádio-interferências ocasionado pelo mau contato das escovas. 
 Deformações na forma de onda gerada, provocada pelas cargas, não interferem na 
regulação, pois o regulador é alimentado por uma bobina auxiliar, independente da 
tensão de saída. 
 Admite facilmente o controle de tensão manual. 
 
 
 
 
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4.6. CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE 
Entre outros, dois fatores influem na determinação da potência admissível: a temperatura do 
meio refrigerante e a altitude em que o gerador for instalado. 
 
Meio refrigerante: Na maioria dos casos o ar ambiente de temperatura não superior a 40°C 
e isento de elementos prejudiciais. 
Altitude (não superior a 1000m sobre o nível do mar). Até nestes valores de altitude e 
temperatura ambiente considera-se condições normais que o gerador deve fornecer, sem sobre 
aquecimento, sua potência nominal. 
 
ALTITUDE 
Gerador funcionando em altitude acima de 1000m apresentam problemas de aquecimento 
causado pela rarefação do ar e conseqüentemente diminuição do seu poder de arrefecimento. 
 
A insuficiente troca de calor entre o gerador e o ar circundante, leva à exigência de redução 
de perdas, o que significa também redução de potência. Os geradores têm aquecimento 
diretamente proporcional as perdas e estas variam aproximadamente, numa razão quadrática com 
a potência. 
 
TEMPERATURA AMBIENTE. 
 
Geradores que trabalham em temperaturas inferiores a –20°C apresentam os seguintes 
problemas: 
Excessiva condensação, exigindo drenagem adicional ou instalação de resistência de 
aquecimento, caso o gerador fique longos períodos parado. 
Formação de gelo nos mancais provocando endurecimento das graxas ou lubrificantes dos 
mancais, exigindo o emprego de lubrificantes especiais ou graxa anti-congelante. 
Em geradores que trabalham a temperatura ambientem constantemente superiores a 40°C, 
o enrolamento pode atingir temperaturas prejudiciais a isolação. Este fato tem que ser compensado 
por um projeto especial do gerador, usando materiais isolantes especiais ou pela redução da 
potência nominal do mesmo. 
 
 
 
 
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4.7. POTENCIA NOMINAL 
É a potência que o gerador pode fornecer, dentro de suas características nominais, em 
regime contínuo. O conceito de potência nominal, ou seja, a potência que o gerador pode fornecer 
está intimamente ligado à elevação de temperatura do enrolamento. 
Sabemos que o gerador pode acionar cargas de potência bem acima de sua potência 
nominal, até quase atingir o limite de estabilidade. 
O que acontece, porém, é que se esta sobrecarga for excessiva, isto é, for exigida do 
gerador uma potência muito acima daquela para a qual foi projetado, o aquecimento normal será 
ultrapassado e a vida do gerador será diminuída, podendo ele, até mesmo, queimar-se 
rapidamente. 
A potência do gerador é fixada em relação à potência das fontes consumidoras, ou de 
acordo com a potência do motor do acionamento: 
 
a) Fixação de potência de acordo com a potência das fontes consumidoras. 
Para a determinação do tamanho da máquina devemos conhecer a potência aparente S: 
 
 
 
 
Nos catálogos a potência aparente é dada em kVA, sendo válida para os fatores de 
potência entre 0,8 e 1,0 (Indutivos). Para fatores de potência menores que 0,8, a potência deve ser 
reduzida, isto implica, portanto que o Cos(Ɵ) também deve ser conhecido. Portanto, se um gerador 
for conectado a carga com fatores de potência distintos, é preciso averiguar antes, quais os 
componentes de potência ativa e reativa, e daí determinar a potência aparente total, bem como o 
fator de potência geral. 
 
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S = (P1+ P2+...+ Pn )2+(Q1+Q2+...+Qn )2 
Onde: 
 
Pn = componente da potência ativa da fonte consumidora (VA); 
Qn = componente da potência reativa da fonte consumidora (VAr). 
 
 
Figura 4.13 – Potência em função do cos(φ) 
 
Muitas vezes, não é possível conhecer a potência exata das fontes consumidoras. Neste 
caso a potência do gerador é determinada a partir da potência de acionamentos e, como fator de 
potência pode adotar 0,8. 
Da potência útil do motor de acionamento, diminuímos as perdas do gerador, para obter a 
potência ativa que fica a disposição nos terminais do gerador. 
 
Onde: 
PG - potência do gerador [kW] 
PM - potência do motor acionante [kW] 
ή(G) - rendimento do gerador (%) 
 
Exemplos: 
Numa indústria deve ser instalado um Grupo Diesel para fornecer eletricidade às suas 
instalações, onde existem as seguintes fontes consumidoras. 
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a) Iluminação 80 [kVA] Cos(φ) = 0,7 
b) Aquecimento 152 [kVA] Cos(φ) = 1,0 
c) 1 motor trifásico WEG - IP54 - 40 [cv] - IV 
d) 1 motor trifásico WEG - IP54 - 60 [cv] – IV Carcaça 200L 
e) 1 motor trifásico WEG - IP54 - 75 [cv] – IV 
 
Para determinação da potência foi considerado serviço contínuo. Será analisado 
posteriormente a influência da partida dos motores. Para o cálculo da potência ativa e aparente nos 
motores geralmente indica-se a potência útil no eixo; a potência ativa consumida abtém-se 
dividindo pelo rendimento. Do valor da potência ativa e da reativa, obtém-se a potência aparente 
total do gerador, bem como o fator de potência para o motor de 40 cv teremos: 
 
Desta maneira,e para os demais, obteremos os seguintes resultados da Tabela 4.2 
 
Tabela 3.9 - Quadro Geral de Potência 
 
A potência aparente do gerador será: 
 
O fator de potência geral será: 
 
 
 
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Do catálogo do fabricante (WEG), tipo industrial obtemos o gerador GTA315SI25, para 
tensão de 220V com potência de 405 kVA. O rendimento do gerador com carga total, está indicado 
no catálogo como 94%. 
 
A potência do acionamento do gerador será: 
 
 
 
4.8. CLASSES DE ISOLAMENTO 
 
Como foi visto acima, o limite de temperatura depende do tipo de material empregado. Para 
fins de normalização, os materiais isolantes e os sistemas de isolamento (cada um formado pela 
combinação de vários materiais) são agrupados em Classes de isolamento, cada qual definida pelo 
respectivo limite de temperatura, ou seja, pela maior temperatura que o material pode suportar 
continuamente sem que seja afetada sua vida útil. 
 
As classes de isolamento utilizados em máquinas elétricas e os respectivos limites de 
temperatura conforme a Norma NBR 7094 são as seguintes: 
 Classe A(105°C); 
 Classe E(120°C); 
 Classe B(130°C); 
 Classe F(155°C); 
 Classe H (180°C). 
 
As classes B e F são as comumente utilizadas em motores normais, já para geradores os mais 
comuns são a F e H. 
 
4.9. REGIME DE SERVIÇO 
 
É o grau de regularidade da carga a que o gerador é submetido. O gerador é projetado para 
regime contínuo, isto é, a carga é constante, por tempo indefinido, e igual à potência nominal da 
máquina. 
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A indicação do regime da máquina deve ser feita pelo comprador, da forma mais exata 
possível. Nos casos em que as cargas não variam ou nos quais variam de forma previsível, o 
regime poderá ser indicado numericamente ou por meio de gráficos que representem a variação 
em função do tempo das grandezas variáveis. Quando a seqüência real dos valores no tempo for 
indeterminada, deverá ser indicada uma seqüência fictícia não menos severa que a real. 
 
Os regimes que serão citados foram definidos em vista especialmente na aplicação de 
geradores, (por exemplo S1, S2 e S3): 
a) Regime S1 
Funciona à carga constante de duração suficiente para que se alcance o equilíbrio 
Térmico. 
 
b) Regime de Tempo Limitado (S2) 
Funciona à carga constante, durante um certo tempo, inferior ao necessário para atingir o 
equilíbrio térmico, seguido de um período de repouso de duração suficiente para restabelecer a 
igualdade de temperatura com o meio refrigerante 
 
c) Regime Intermitente Periódico (S3) 
Seqüência de ciclos idênticos , cada qual incluindo um período de funcionamento a carga 
constante e um período de repouso durante um ciclo de regime e no qual a corrente de partida não 
afeta de modo significante a elevação de temperatura. 
 
4.10. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 
COMPONENTES PRINCIPAIS 
 
O gerador completo, pode ser desmontado numa série de unidades funcionais, que são 
mostradas a seguir. A composição dos geradores depende do tipo de máquina. 
 
ESTATOR DA MÁQUINA PRINCIPAL 
A carcaça é de aço calandrado (GTA -WEG) ou chapa soldada (S- WEG). O pacote de 
chapas do estator, com seu respectivo enrolamento, está assentado sobre as nervuras da carcaça. 
Os enrolamentos são normalmente produzidos para classe de isolamento F ou H e são fixadas por 
uma cunha de fechamento, composta de material isolante. As cabeças dos enrolamentos são 
fortalecidas para que possam resistir a choques e vibrações . 
 
 
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ROTOR DA MÁQUINA PRINCIPAL 
 
O rotor acomoda o enrolamento de campo, cujos pólos são formados por pacotes de 
chapas. Um enrolamento em gaiola, para amortecimento compensa serviços em paralelo, e com 
carga irregular. 
 
ESTATOR DA EXCITATRIZ PRINCIPAL 
 
A excitatriz principal é um gerador de corrente trifásica de pólos salientes, e está presa à 
placa do mancal não acionado por vários parafusos. Os pólos salientes acomodam as bobinas de 
campo, que são ligadas em série, sendo que sua extremidade é levada ao bloco de conexão na 
caixa de bornes. 
 
ROTOR DA EXCITATRIZ PRINCIPAL E DIODOS RETIFICADORES GIRANTES 
 
O rotor da excitatriz principal está montado sobre o eixo da máquina principal. O rotor é 
laminado e suas ranhuras abrigam um enrolamento trifásico ligado em estrela. O ponto comum 
desta ligação estrela é inacessível. De cada ponto da ligação estrela saem dois fios para os 
retificadores girantes, assentados os suportes dissipadores. Dos dois fios, um é ligado ao 
retificador sobre o suporte positivo e o segundo, ao mesmo retificador sobre os suporte negativo. 
 
ENROLAMENTO AUXILIAR (OU BOBINA AUXILIAR) 
 
É um bobinado auxiliar monofásico, que fica alojado em algumas ranhuras do estator 
principal. Sua função é fornecer potência para alimentar o campo da excitatriz principal, regulado e 
retificado pelo regulador de tensão. 
 
PLACA DE IDENTIFICAÇÃO 
 
Quando o fabricante projeta um gerador e o oferece à venda, ele tem que partir de certos 
valores adotados para: 
 Características de carga alimentada; 
 Condições em que o gerador irá funcionar. 
 
O conjunto desses valores constitui as "características nominais" do gerador. A maneira 
pela qual o fabricante comunica estas informações ao cliente, é através da placa de identificação 
do gerador (figura 4.14) 
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 Figura 4.14 - Placa de identificação 
 
 
Figura 4.15 - Partes integrantes do gerador 
 
 
Figura 4.16 - Forma construtiva 
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4.11. CARACTERÍSTICAS NECESSÁRIAS PARA A CORRETA SELEÇÃO 
Para a correta especificação do gerador, são necessárias as seguintes informações na fase 
da consulta: 
 
1) Potência nominal (kVA) 
2) Tipo de refrigeração (Aberto, Troc. ar-ar ou Troc. ar-água) 
3) Rotação (no de pólos) 
4) Fator de Potência 
5) Tensão nominal 
6) Número de fases (Trifásico ou Monofásico) 
7) Freqüência de operação (Hz) 
8) Tipo de excitação: - sem escovas - sistema com escovas com excitatriz estática 
9) Grau de proteção 
10) Forma construtiva 
11) Temperatura ambiente 
12) Altitude 
13) Tipo de aplicação: Industrial, Telecomunicações, Naval, Marinizado 
14) Característica da carga. Ex: partida de motores de indução 
15) Faixa de ajuste da tensão 
16) Precisão da regulação 
17) Acessórios 
18) Sobrecargas ocasionais 
19) Tensão de alimentação dos aquecedores internos 
20) Tipo de regulação (U/f constante ou U constante) 
21) Tipo de acoplamento 
22) Máquina acionante 
 
 
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5. TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO DE FOÇA 
 
Podemos dizer que os transformadores trifásicos são três transformadores monofásicos 
trabalhando em conjunto, e cada fase contém duas bobinas, uma primária e uma secundária. As 
bobinas das três fases devem ser exatamente iguais. 
Os transformadores tem um papel importante na geração, transmissão e distribuição dessa 
energia elétrica. 
A energia elétrica, até chegar ao ponto de consumo, passa pelas seguintes etapas: 
 
a) Geração 
Onde a força hidráulica dos rios ou a força do vapor superaquecido é convertida em energia 
nos chamados geradores. 
 
b) Transmissão 
Os pontos de geração normalmente encontram-se longe dos centros de consumo. Torna-se 
necessário elevar a tensão no ponto de geração, para que os condutores possam ser de seção 
reduzida, por fatores econômicos e mecânicos, e diminuira tensão próxima do centro de consumo, 
por motivos de segurança. O transporte de energia é feito em linhas de transmissão, que atingem 
até centenas de milhares de Volts e que percorrem milhares de quilômetros. 
 
c) Distribuição 
Como dissemos acima, a tensão é diminuída próximo ao ponto de consumo, por motivos de 
segurança. Porém, o nível de tensão desta primeira transformação, não é ainda o de utilização, 
uma vez que é mais econômico distribuí-la em média tensão. Então, junto ao ponto de consumo, é 
realizada uma segunda transformação, a um nível compatível com o sistema final de consumo 
(baixa tensão). Como podemos notar, é imprescindível a manipulação do nível de tensão num 
sistema e potência, quer por motivos econômicos, quer por motivos de segurança, ou ambos. Isto é 
possível graças a um equipamento estático, de construção simples e rendimento elevado, 
chamado transformador. 
 
A seguir, apresentamos esquematicamente um sistema de potência, onde temos geração, 
transmissão, distribuição e transformação de energia elétrica. 
 
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Figura 5.1 
 
5.1. TIPOS DE TRANSFORMADORES 
 
Sendo um equipamento que transfere energia de um circuito elétrico a outro, o 
transformador toma parte nos sistemas de potência, para ajustar a tensão de saída de um estágio 
do sistema à tensão da entrada do seguinte. O transformador nos sistemas elétricos e 
eletromecânicos poderá assumir outras funções, como isolar eletricamente os circuitos entre si, 
ajustar a impedância do estágio seguinte à do anterior, ou todas estas finalidades citadas, ao 
mesmo tempo. 
 
A transformação da tensão (e da corrente) é obtida graças a um fenômeno chamado 
Indução Eletromagnética, ao qual nos ateremos mais adiante. 
 
 
 
 
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5.2. TRANSFORMADORES QUANTO À FINALIDADE 
a) Transformadores de corrente; 
b) Transformadores de potencial; 
c) Transformadores de distribuição; 
d) Transformadores de força. 
 
5.3. TRANSFORMADORES QUANTO AOS ENROLAMENTOS 
a) Transformadores de dois ou mais enrolamentos; 
b) Autotransformadores. 
 
5.4. TRANSFORMADORES QUANTO AOS TIPOS CONSTRUTIVOS 
 
 Quanto ao material do núcleo: 
1) Com núcleo ferromagnético; 
2) Com núcleo de ar. 
 
Quanto a forma do núcleo: 
1) Nuclear ou envolvido; 
2) Encouraçado ou envolvente. 
 
Quanto ao número de fases: 
1) Monofásico; 
2) Polifásico (principalmente o trifásico). 
 
Quanto à maneira de dissipação de calor: 
1) Parte ativa imersa em líquido isolante (transformador imerso); 
2) Parte ativa envolta pelo ar ambiente (transformador a seco). 
 
5.5. COMO FUNCIONA O TRANSFORMADOR 
 
O fenômeno da transformação é baseado no efeito da indução mútua, onde temos um 
núcleo constituído de lâminas de aço prensadas e onde foram construídos dois enrolamentos. 
 
 
 
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Figura 5.2 
 
 
Se aplicarmos uma tensão U1 alternada ao primário circulará por este enrolamento uma 
corrente IL alternada que por sua vez dará condições ao surgimento de um fluxo magnético também 
alternado. 
A maior parte deste fluxo ficará confinada ao núcleo, uma vez que é este o caminho de 
menor relutância. Este fluxo originará uma força eletro motriz (f.e.m.) E1 no primário e E2 no 
secundário proporcionais ao número de espiras dos respectivos enrolamentos, segundo a relação: 
 
 
Podemos também provar que as correntes obedecem à seguinte relação: 
 
Onde: I1 é a corrente no primário e I2 no secundário. 
Quando a tensão do primário U1 é superior à do secundário U2, temos um transformador 
abaixador. Caso contrário, teremos um transformador elevador de tensão. 
 
 
 
 
 
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5.6. TIPOS DE LIGAÇÃO 
 
Os transformadores podem ser ligados em estrela, em triângulo e em ziguezague e essas 
ligações são executadas tanto no primário quanto no secundário. 
 
As ligações do primário e do secundário podem ser combinadas de várias formas: 
 
 Em estrela no primário e em estrela no secundário; 
 Em triângulo no primário e em triângulo no secundário; 
 Em estrela no primário e em triângulo no secundário e vice-versa. 
 
 
Os transformadores dividem-se em dois grupos. 
 
Grupo A 
Quando a tensão do secundário está em fase com a tensão do primário; 
 
 
Grupo B 
Quando a tensão do secundário está defasada em 30º da tensão do primário. 
Dois transformadores de grupos diferentes não podem ser ligados em paralelo. 
 
 
Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 
 
Tipos de ligação de transformadores trifásicos do grupo A 
 
 
Tabela 5.1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 
Tipos de ligação de transformadores trifásicos do grupo B 
 
 
Tabela 5.2 
 
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5.7. POTÊNCIAS 
 
Em um sistema elétrico, temos três tipos de potências: potência aparente, a ativa e reativa. 
Estas potências estão intimamente ligadas de tal forma que constituem um triângulo, o 
chamado triângulo das potências. 
 
Figura 5.3 - Triângulo das potências 
 
S = potência aparente, expressa em VA (volts-ampère) 
P = potência ativa ou útil, expressa em W (watt) 
Q = potência reativa, expressa em VAr (volt ampère reativa) 
= ângulo que determina o fator de potência. 
 
Um transformador é dimensionado pela potência aparente (S) e por aí se nota a importância 
da manutenção de um fator de potência elevado numa instalação. O baixo fator de potência causa 
sérios problemas às instalações elétricas, entre as quais podem ser destacados; sobrecargas nos 
cabos e transformadores, crescimento da queda de tensão, redução do nível de iluminamento, 
aumento das perdas no sistema de alimentação. 
 
Além disto, as concessionárias de energia cobram pesadas multas sobre a tarifa deenergia 
para aqueles que apresentarem fator de potência inferior a 0,92. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 
A seguir, introduzimos uma tabela prática para determinação dos valores de tensão, 
corrente, potência e fator de potência de transformadores em Tabela 4.1. função do tipo de ligação: 
 
 
 
EXEMPLO: 
Cálculo da potência aparente requerida por dois Equipamentos com fator de potência 
(cos ᵠ) diferentes. 
 
Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 
 
CONCLUSÃO: 
Verificamos que o equipamento 2 que possui o maior fator de potência requer apenas 1.087 
VA, enquanto que o equipamento 1 requer 2000 VA de potência aparente. Um transformador é 
dimensionado pela potência aparente (S), e por aí nota-se a importância da manutenção de um 
fator de potência elevado em uma instalação. Deveremos lembrar também que as concessionárias 
de energia cobram pesadas multas sobre tarifa de energia para aqueles que apresentarem fator de 
potência inferior a 0,92. 
 
5.8. DEFINIÇÕES IMPORTANTES E NORMALIZAÇÃO 
 
POTÊNCIA NOMINAL 
Entende-se por potência nominal de um transformador, o valor convencional de potência 
aparente, que serve de base ao projeto, aos ensaios e às garantias do fabricante e que determina 
o valor da corrente nominal que circula, sob tensão nominal, nas condições especificadas na 
respectiva norma. 
 
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS 
A potência nominal de um transformador trifásico é a potência aparente definida pela 
expressão: 
Potência nominal = Un . In . 3/1000 (kVA) 
 
POTÊNCIAS NOMINAIS