CRITÉRIOS PARA RECEBIMENTO E ENSAIOS REALIZADOS NO CAMPO EM TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA DE ALTA TENSÃO_rev agosto_2020

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CRITÉRIOS PARA RECEBIMENTO E ENSAIOS REALIZADOS NO CAMPO 
EM TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA DE ALTA TENSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 JOÃO CARLOS RIBEIRO 
 
 AGOSTO / 2005
 2 
1- Introdução 
 
O presente trabalho procura relatar os critérios para recebimento e os ensaios de comissionamento 
realizados no campo em Transformadores de Potência, descrevendo todos os procedimentos, 
princípios e valores limites recomendados para os equipamentos instalados em subestações de alta e 
extra-alta tensão. 
 
Antes de entrarmos nos critérios para recebimento e nos ensaios propriamente ditos, vamos rever um 
pouco de eletromagnetismo e as grandezas presentes em um circuito magnético. Depois veremos o 
princípio de funcionamento do transformador, o que facilitará o entendimento dos métodos 
empregados nos ensaios. 
 
2- Transformadores de Potência 
 
2-1- Eletromagnetismo 
 
Seja a figura 1 onde mostramos o campo magnético produzido pela corrente elétrica ao percorrer um 
condutor. 
 
 I I 
 
 
 
 
Figura 1 
 
O sentido do campo magnético mostrado na figura é determinado pela regra da mão direita. Orienta-
se o dedo polegar no sentido da corrente elétrica e as linhas de força do campo magnético são 
determinadas pelo sentido do demais dedos da mão. 
 
 Isto é: se uma bússola é colocada acima do condutor como mostra a figura 2, a sua agulha aponta no 
sentido oposto ao indicado, quando esteve situada abaixo do mesmo condutor. 
 
 Bússola 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 
 
 
Vejamos agora o comportamento de dois condutores percorridos por uma corrente elétrica. 
Corrente saindo Corrente entrando 
S N N S I 
 3 
Considerando o sentido do campo magnético temos as seguintes situações mostradas nas figuras 3a 
e 3b. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 3a Figura 3b 
 
Conclusão:Todo circuito elétrico tende a tomar uma posição tal que suas correntes fiquem paralelas 
e de mesmo sentido. Pôr isto tem havido casos de bobinas deslocadas de sua posição devido aos 
esforços de curto-circuito 
 
2-2- Campo magnético produzido por um solenóide 
 
Seja a figura 4 onde mostramos um solenóide de N espiras percorrido por uma corrente I. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4 
O valor do campo magnético produzido é dado pela seguinte equação: H = 0,4  NI 
 
Onde: Ampères-voltas ( NI ) : Os ampères voltas que atuam num circuito 
 
Esse campo que tende a impelir o fluxo através do circuito e comporta-se como a f.e.m. do circuito 
elétrico, é diretamente proporcional ao número de ampères voltas do circuito e só difere deste por 
uma constante, o fator 0,4 . 
 
Força Magnetomotriz ( H ) = 0,4  NI 
 
Dois condutores paralelos 
com corrente no mesmo 
sentido 
(Tendência de aproximação) 
Dois condutores paralelos com 
corrente em sentido oposto. 
(Tendência de afastamento) 
I I 
N 
 4 
2-3- Correlação entre o circuito magnético e o elétrico 
 
Se em um circuito magnético forem conhecidas a resistência magnética ou relutância e o número de 
ampères-voltas , o fluxo magnético pode ser calculado de forma similar ao modo como se calcula a 
corrente em um circuito elétrico. Se em um circuito magnético forem conhecidas a resistência 
magnética ou relutância* e o número de ampères-voltas , o fluxo magnético** pode ser calculado de 
forma similar ao modo como se calcula a corrente em um circuito elétrico. 
Há, no entanto, três diferenças entre os circuitos magnético e elétrico, que tornam um tanto difícil 
obter-se para o circuito magnético, a mesma precisão alcançada no circuito elétrico. 
 
1a: O circuito da corrente elétrica se faz dentro de um percurso definido ( fio, cabo, etc). O ar que 
envolve o fio, bem como seus isoladores, tem uma resistência muito elevada, de modo que qualquer 
fuga de corrente é desprezível. Para o fluxo, não há um isolante conhecido e o próprio ar é um 
excelente condutor magnético. 
 
2a: Os percursos feitos pelas linhas magnéticas são em geral curtos e têm uma seção transversa 
muito grande em relação ao seu comprimento, de modo que a resistência magnética só pode ser 
calculada aproximadamente, o que significa um fator de erros nos cálculos. 
 
3a: A resistência dos condutores é praticamente constante, embora a variação de temperatura possa 
causar diferenças que podem ser calculadas por meio de correções precisas. Já com a resistência 
magnética isto não acontece, pois, para um mesmo material, não só esta resistência não é constante, 
como varia entre amplos limites, e depende em grande extensão, dos antecedentes 
magnéticos da substância. 
Ex.: A resistência magnética do ferro pode crescer cinquenta vezes mais, desde que a densidade do 
fluxo passe de um valor baixo para outros mais altos. 
 
A seguir relacionamos as unidades magnéticas com as suas respectivas definições. 
 
2-4- Unidades magnéticas 
 
Ampères-voltas ( NI ) : Os ampères voltas que atuam num circuito são dados pelo produto do 
número de espiras do condutor e a intensidade em ampères da corrente que o percorre. 
Ex. : Uma corrente de 10 A passando em uma bobina de 150 voltas ou espiras, dá 1500 ampères-
voltas. 
 
Força Magnetomotriz ( H ) : Força que tende a impelir o fluxo através do circuito e comporta-se 
como a f.e.m. do circuito elétrico. Ë diretamente proporcional ao número de ampères voltas do 
circuito e só difere deste por uma constante, o fator 0,4 . 
F.m.m. = H = 0,4  NI ( Gilbert ) 
 
Relutância do circuito magnético ( ): É a resistência oposta à passagem do fluxo magnético e 
corresponde à resistência no circuito elétrico. A relutância de uma parte de um circuito magnético 
qualquer é proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua seção transversal 
bem como à permeabilidade do material. Sua unidade é aquela de um centímetro cúbico de ar tendo 
em vista que no ar  =1. Seu valor é dado pela expressão: 
 5 
 = l / A.  
 
Permeância ( 1 /  ) : É a recíproca da relutância e pode ser definida como sendo aquela 
propriedade do circuito que permite a passagem do fluxo. Corresponde a indutância do circuito 
elétrico. 
 
Permeabilidade (  ) : Expressa pela relação do fluxo ou número de linhas de indução existente no 
material e a que poderiam estar no mesmo espaço, se o material fosse substituído pelo vácuo (  = 1) 
 
Fluxo magnético (  ) : É igual ao número total de linhas de indução existente no circuito 
magnético e corresponde à corrente no circuito elétrico ( Maxwell ) . A relação entre fluxo, força 
magnetomotriz e relutância de um circuito magnético, é similar à que existe entre corrente, força 
eletromotriz e resistência num circuito elétrico. 
 
 = F.m.m. /  
 
2-4-1- Sobre a relutância do circuito magnético ( ) 
 
Da definição da relutância de uma parte de umcircuito magnético qualquer, vimos que ela é 
proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua seção transversal bem como à 
permeabilidade do material e seu valor é dado por  = l / A.  
 
Consideremos na figura 5 onde parte do circuito magnético entre as faces polares a e b consiste em 
um trajeto no ar, com comprimento (l ) de 3 cm e uma seção transversal de 1 cm2. Este trajeto 
equivale a três cubos de 1 cm, justapostos em série. 
 
Como o fluxo total deve passar pelos três cubos, a relutância total corresponde a três unidades 
 ( = 3), isto é, a relutância é proporcional ao comprimento do trajeto e sua unidade da relutância é 
aquela de um centímetro cúbico de ar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5 – Relutância de um circuito magnético 
 
Consideremos agora o circuito magnético da figura 6. Se parte do circuito magnético entre as faces 
polares a e b consiste em um trajeto no ar, com comprimento ( L ) de 1 cm e uma seção transversal 
de 3 cm2, a relutância deste trajeto equivale a 1/3 da relutância oposta por um cubo de 1 cm2, ou 
seja, 1/3 da unidade ( = 1 / 3 ) 
1 cm 
a b  
l 
 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6 – Relutância de um circuito magnético 
 
Além disto, se estes caminhos forem no ferro de permeabilidade , o fluxo será  vezes maior que 
seu valor no ar, contanto que as duas faces polares mantenham a mesma f.m.m., de onde resulta no 
ferro, de uma relutância mais baixa que no ar. 
 
Obs. : O ar pode ser considerado também como tendo  = 1 e o ferro comercial e o aço varia entre 
50 e 2000. Hoje já se consegue permeabilidade superiores a 5000. 
 
** Fluxo magnético ( ): Dá-se o nome de fluxo magnético ao número total de linhas de indução 
existente no circuito magnético e corresponde à corrente no circuito elétrico. A relação entre fluxo, 
força magnetomotriz e relutância de um circuito magnético, é similar à que existe entre corrente, 
força eletromotriz e resistência num circuito elétrico. 
 
  = F.m.m. /  ( Maxwell ) = 0,4 NI /  
 
Logo, no aço, a corrente necessária para produzir o mesmo fluxo que o produzido no ar, é bem 
menor. 
 
2-5- Indução magnética ou densidade de fluxo ( B ) 
 
Seja o circuito magnético da figura 7 onde um solenóide de N espiras está enrolado sobre um núcleo 
de aço silício. Se aplicarmos uma tensão entre os terminais do solenoide, ocorrerá o aparecimento de 
um fluxo circulando pela barra de silício, cujo valor, conforme vimos anteriormente, será dado pela 
seguinte equação: 
 = F.m.m. /  
 
 
b a 
1 cm 
3 cm 
l 
 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7 – Representação do fluxo magnético produzido pela corrente I 
 
A Indução Magnética ou Densidade de Fluxo ( B ) é igual ao número de linhas de indução por 
unidade de área, isto é: tomando esta área ( A ) perpendicular à direção do fluxo , temos que a 
indução magnética B =  / A. Sua unidade é o Gauss ou (Maxwell / cm2 ). 
 
2-6- Relação entre a densidade de fluxo B e a força Magnetomotriz H. 
 
A relação entre a densidade de fluxo B e a força magnetomotriz H é chamada de Permeabilidade do 
Circuito Magnético (). Ela expressa a relação do fluxo ou número de linhas de indução existente no 
material e a que poderiam estar no mesmo espaço, se o material fosse substituído pelo vácuo. ( = 
1). Isto é, no vácuo a densidade de fluxo é igual a força magnetomotriz. Para o aço silício a relação 
entre B e H é mostrada no gráfico da figura 8. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8- Relação entre B e H para o aço silício 
 
A permeabilidade ( ) do ferro ou do aço depende da qualidade do material assim como do 
tratamento prévio aplicado à peça e o seu valor também varia conforme a densidade do fluxo (B ). 
A figura 9 mostra a variação da permeabilidade x densidade de fluxo para o aço silício. 
  
  
A 
Núcleo de aço silício 
I 
 Curva de magnetização 
2000 
4000 
6000 
8000 
10000 
12000 
14000 
16000 
18000 
10 20 30 40 50 60 70 80 0 H - Gilberts 
por cm 
B - Maxwell / cm2 
 8 
 
 
Figura 9 – variação da permeabilidade do aço silício com o fluxo 
 
Pelo que se observa nas curvas apresentadas, o emprego do aço silício na fabricação dos núcleos dos 
transformadores, reduz o valor da corrente e, por conseguinte o valor da F.m.m. necessária a 
produção do fluxo no circuito magnético. Seria como se em um circuito elétrico, o valor da 
resistência elétrica do condutor fosse reduzido, facilitando o escoamento da corrente elétrica. 
Na prática em vez de se traçar a curva da permeabilidade em função da densidade do fluxo (figura 
9), usa-se, geralmente, a curva de magnetização com ampères-voltas por unidade de comprimento 
como abscissa e a correspondente densidade de fluxo como ordenada (figura 10). Encontram-se tais 
curvas para vários tipos de ferro e aços utilizados na indústria e em transformadores. Essas curvas 
são utilizadas nos casos em que se conhece o fluxo e a área transversal dos trajetos magnéticos e 
precisa-se determinar os ampères-voltas (ver item 2-10 na página 12). 
 
 
 
 22 
 20 
 18 
 16 
 14 
 12 
 10 
 8 
 6 
 4 
 2 
 
 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 
 
 
 
Ampères-volta 
 por polegada 
Figura 10 - Curva característica para o aço fundido 
Densidade do fluxo (Quilomaxwells por 
cm2) 
 9 
2-7- Força Eletromotriz Induzida ( Lei de Lenz ) 
 
Seja a figura 11, onde as pontas da bobina estão ligadas a um galvanômetro. Se fizermos um campo 
magnético atravessar a bobina pelo deslocamento de um imã, o galvanômetro acusará uma deflexão 
momentânea para em seguida retornar à sua posição de descanso. Isto evidencia que, 
temporariamente uma f.e.m. foi induzida na bobina. Quando cessa a mudança do valor do fluxo, 
cessa também a f.e.m. induzida. 
 
O valor médio da f.e.m. induzida é dada pela 
expressão : E = - N  10-8 / t volts 
Onde : 
 t = tempo em seg. requerido para produzir a 
 variação do fluxo. 
 = a variação total do fluxo 
Com fluxo variável temos : 
E = - N ( d/dt ) 10-8 volts 
 
E → força eletromotriz induzida que depende do 
 nº de espiras N e da variação do fluxo . 
 
 
2-8- Força Eletromotriz de Auto-indução 
 
Se uma bobina conforme mostrado na figura 12 é ligada a uma bateria e uma chave S é fechada, 
teremos a circulação de uma corrente I na bobina, que gera um fluxo magnético. Ao crescer, este 
fluxo induz uma f.e.m. na bobina cujo valor foi mostrado anteriormente e que se opõem ao 
crescimento do fluxo e conseqüentemente da corrente. 
Logo a corrente não pode atingir, instantaneamente, o seu valor máximo, pois seu crescimento é 
retardado pela f.e.m. induzida pôr sua própria ação. A essa f.e.m. chamamos de força eletromotriz 
de auto-indução. 
 
 i 
 
 
 
 
 
 eFigura 12 
+ 
- 
e = N . ( d/dt ) 10-8 volts 
N 
 
L 
Por definição temos que o valor da indutância L do 
circuito será : 
L = N . d/di ) 10-8
 
Henrys 
Logo a f.e.m induzida expressa em termos da 
indutância será igual à : 
e = L . di/dt) 10-8 volts 
Figura 11 
 10 
Com o crescimento da corrente, o núcleo de ferro fica saturado conforme mostrado na figura 13. Na 
região de saturação, a razão de crescimento do núcleo diminui, comparada à razão de crescimento da 
corrente. Isto é, para um pequeno crescimento do fluxo, é necessário um grande acréscimo da 
corrente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 13 
 
2-9- Transformadores – Definição 
 
Dispositivo sem partes necessariamente em movimento, o qual, por meio de indução 
eletromagnética, transfere energia elétrica de um ou mais circuitos (primário), para outro ou outros 
circuitos (secundários, terciários), mantida a mesma frequência, mas geralmente com tensões e 
intensidades de correntes diferentes. (ABNT-TB45). 
 
2-10- Representação de um transformador de dois enrolamentos 
 
Na figura 14a mostramos um enrolamento P (primário) contínuo, montado de um lado de um núcleo 
de ferro, e outro S (secundário), que aparece esquematicamente colocado do outro lado e que pode 
ou não ter o mesmo número de espiras, isto é, N1  N2. No transformador real, o enrolamento 
primário P e o secundário S, estão montados no mesmo membro de modo a reduzirem tanto quanto 
possível as perdas magnéticas. O transformador baseia-se no princípio de que a energia elétrica é 
transferida por indução do circuito primário ( P ) ao circuito secundário ( S ) graças à variação do 
fluxo magnético ( ), contanto que ambos os jogos de bobinas estejam sob seu influxo comum. 
O enrolamento que recebe a energia tem o nome de primário e o que entrega energia de secundário. 
As bobinas e o circuito magnético encontram-se estacionários um com respeito ao outro e a energia 
é transferida de P para S, graças a variação do fluxo magnético  com relação ao tempo. 
 
 
 
 
 
 Figura 14a 
 
 
  
1 3 0 
1 
4 
2 
3 
I - Ampères 
2 4 5 
 - Maxwells 
.10 5 
d 
di 
p 
L = N . d/di ) 10-8 
Núcleo de ferro 
P S N1 N2 
H1 
H2 
X1 
X2 
 11 
 
Vamos analisar agora a força eletromotriz de auto-indução que se faz presente no circuito do 
transformador, quando fazemos circular no enrolamento primário, uma corrente elétrica I1 (figura 
14b). Como vimos anteriormente, o fluxo  criado pela corrente I1 e variável no tempo sendo o 
mesmo para os dois enrolamentos, deve gerar em cada um deles uma f.e.m. induzida, a qual está na 
proporção direta do número de espiras por enrolamento. Pode-se demonstrar que f.e.m. induzida (E) 
será dada pela seguinte expressão: 
 
E = 4,44.f.N. max .10-8 volts Onde: f = freqüência e N o número de espiras do enrolamento. 
 
Se o fluxo não for variável no tempo, f = 0 e, portanto, a f.e.m. E = 0. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14b – Diagrama esquemático do transformador de dois enrolamentos 
 
Logo: E1 = 4,44.f.N1. max .10-8 e E2 = 4,44.f.N2. max .10-8 
 
Portanto temos que: E1 / E2 = N1 / N2 
 
Se uma carga representada pela resistência R é colocada no secundário do transformador conforme 
mostrado pela figura 15, haverá uma circulação de uma corrente que representaremos por I2, ,cujo 
sentido pela lei de Lenz, deverá se opor a causa que a produziu, isto é, o fluxo  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 15 
P S N1 N2 
H1 
H2 
X1 
X2 
E1 
E2 
 
I1 
P S N1 N2 
H1 
H2 
X1 
X2 
E1 
E2 
 
I1 
 
R 
I2 
 
 12 
Os ampères-voltas que se destinam a atender as solicitações da carga ( N2I2), precisam ser 
compensados pelos ampères-voltas do primário ( N1I1), logo haverá um aumento da corrente 
primária para que o fluxo permaneça praticamente inalterado. Não se levando em consideração a 
corrente de excitação, podemos escrever que : 
N1I1 = N2I2 logo I1 / I2 = N2 / N1 
Isto é, as correntes primárias e secundárias são inversamente proporcionais ao número de espiras dos 
enrolamentos. 
Nem todo o fluxo gerado no primário, também enlaça o secundário, pois uma parte completa seu 
circuito magnético passando pelo ar, em vez de percorrer o núcleo. Na figura 16 vemos que entre os 
pontos a e b, há uma f.m.m. provocada pelos ampères-voltas primários, estando no instante dado, o 
plano a num potencial magnético mais elevado que o plano b. A citada f.m.m. é proporcional a 
corrente primária e tende a deslocar o fluxo de a para b pelo ar. 
De maneira semelhante também, uma parcela do fluxo induzido no secundário se fecha de c para d 
pelo ar. A esses fluxos dá-se o nome de fluxos extraviados do primário e secundário ou fluxos de 
dispersão. 
O fluxo resultante no circuito magnético do transformador será dado por: R =  1 +  -  2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 16 – Fluxos de dispersão 
 
O fluxo extraviado do primário se opõem a causa que lhes deu origem, isto é, a corrente primária I1 
e, portanto, representa uma queda de tensão no primário. O mesmo acontece com o fluxo extraviado 
do secundário, que depende exclusivamente da corrente I2 , sendo representado por uma queda de 
tensão no secundário (X.I2 ), conforme ilustrado no gráfico da figura 17. Como já dissemos, nos 
verdadeiros transformadores, as bobinas não são dispostas em membros separados, pois senão 
haveria grandes fluxos extraviados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 17 – Representação gráfica do fluxo de dispersão 
P S N1 N2 
H1 
H2 
X1 
X2 
E1 
E2 
 
I1 
 
R 
I2 
2d 
a 
b d 
c 
 
1d 
E2 
I2 
V2 
R.I2 
X.I2 
-E1 
 
1 2 
 13 
 
2-11- Cálculo dos ampères-voltas necessários a produção de um determinado fluxo 
 
A seguir apresentamos uma aplicação prática dos conceitos vistos anteriormente, onde iremos 
calcular os ampères-voltas necessários a produção de um determinado fluxo nos circuitos 
magnéticos representado pelas figuras 18 e 19. 
Vamos determinar o número de ampères-voltas necessários à produção de um fluxo de 19200 
Quilomaxwells no circuito mostrado na figuras 18. O núcleo é de aço fundido e as dimensões são 
em cm. 
 Núcleo 
 40 
 
 I 30 
 
 40 100 
 N=1000 espiras 
V 
 40 
 
 30 40 
 
 40 
 200 
 
Figura 18 
 
Como visto anteriormente, o fluxo magnético que circula no núcleo é dado pela seguinte expressão 
 = BB. A, onde B é a indução magnética e A a área do circuito considerado. 
Assim na figura acima temos quatros trechos distintos a serem considerados para o cálculo da 
indução.Trecho 1 : B1 =  / A1 logo B1 = 19200 / 40.40 = 12 Quilomaxwells por cm2 = 12 kGauss 
Trecho 2 : B2 =  / A2 logo B2 = 19200 / 40.40 = 12 Quilomaxwells por cm2 = 12 kGauss 
Trecho 3 : B3 =  / A3 logo B3 = 19200 / 30.40 = 16 Quilomaxwells por cm2 = 16 kGauss 
Trecho 4 : B4 =  / A4 logo B4 = 19200 / 30.40 = 16 Quilomaxwells por cm2 = 16 kGauss 
 
Da definição de relutância magnética temos que as relutâncias dos trechos 1,2,3 e 4 do circuito 
magnético serão proporcionais aos seus comprimentos e inversamente proporcionais às suas seções 
transversais bem como à permeabilidade do material, no caso o aço fundido ( = l / A. ). 
 
Como  = F.m.m. /  = F.m.m. / ( l / A.  ) e  = BB. A temos que F.m.m. = BB . l /  e logo 
F.m.m. / l = BB /   isto é, a força magnetomotriz F.m.m. por unidade de comprimento (l ) está 
subordinada apenas a densidade do fluxo e à permeabilidade do material. 
  
  
1 2 
3 
4 
 14 
Analisando os trechos da figura 18 vemos que o comprimento médio do caminho percorrido pelo 
fluxo é igual a 70 cm ( 27,5 pol. ) para as pernas laterais ( trechos 1 e 2 ) e 160 cm ( 63 pol. ) para as 
pernas inferior e superior ( trechos 3 e 4 ) : 
Do gráfico da figura 10b temos que para uma densidade de fluxo de 12 kGauss (pernas laterais) o 
número de ampères-espiras por polegada é 18, e para 16 kGauss (pernas superior e inferior) o 
número de ampères-espiras por polegada é 80. Logo o número de ampères voltas considerando o 
comprimento médio de cada trecho será : 
NI ( pernas laterais ) = 2 . 18 . 27,5 = 990 ampères-voltas 
NI (pernas superior e inferior ) = 2 . 80 . 63 = 10080 ampères-voltas 
 
O número de ampères voltas total será igual a 990 + 10080 = 11070 ampères-voltas. 
Sendo o número de espiras da bobina igual a 1000 temos que a corrente de magnetização necessária 
à produção do fluxo de 19200 Kmaxwells, será igual à : I = 11.070 / 1000 = 11,07 ampères. 
 Consideremos agora o mesmo circuito magnético onde agora vamos introduzir um pequeno 
entreferro de ar de ¼ “ conforme mostrado na figura 19. Vamos determinar o número de ampères-
voltas necessários à produção do fluxo de 19200 quilomaxwells e comparar o valor com o obtido no 
exemplo anterior. 
Figura 19 – Circuito magnético com entreferro 
 
Da mesma maneira que o exemplo anterior, temos quatros trechos distintos a serem considerados 
para o cálculo da indução. 
 
Trecho 1 : B1 =  / A1 logo B1 = 19200 / 40.40 = 12 Quilomaxwells por cm2 = 12 kGauss 
Trecho 2 : B2 =  / A2 logo B2 = 19200 / 40.40 = 12 Quilomaxwells por cm2 = 12 kGauss 
Trecho 3 : B3 =  / A3 logo B3 = 19200 / 30.40 = 16 Quilomaxwells por cm2 = 16 kGauss 
Trecho 4 : B4 =  / A4 logo B4 = 19200 / 30.40 = 16 Quilomaxwells por cm2 = 16 kGauss 
 
Logo o número de ampères voltas considerando o comprimento médio de cada trecho será: 
 
NI ( pernas laterais ) = 2 . 18 . 27,5 = 990 ampères-voltas 
NI (pernas superior e inferior ) = 2 . 80 . 63 = 10080 ampères-voltas 
( a perna superior é 1/4 “ mais curta mas essa diferença pode ser desprezada). 
 
200 
40 
100 
40 
30 
1/4 “ 
40 
N = 1000 
  
  
1 
2 
3 
4 
 15 
Porém agora como existe um entreferro, temos que calcular para o mesmo o número de ampères-
voltas que serão necessários. 
 
Como visto anteriormente, o valor da força magnetomotriz por ser expressa pela seguinte expressão: 
f.m.m. = H = 0,4  NI ( Gilbert ) e f.m.m. = BB . l /  logo : 
0,4  NI == BB . l /  
NI == BB . l / 0,4  
NI == 0,796 BB . l /  
 
onde 0,796 = 1 / 0,4  
 
Como para o ar temos que  =1 teremos no entreferro do trecho 2 que o número de ampères-voltas 
será dado por: 
NI = 0,796 . B . l = 0,796 . 16000 . 0,635 = 8080 onde 0,635 = ¼”. 
 
Logo o número total de ampères voltas para o circuito magnético da figura 19 será igual a 990 + 
10080 + 8080 = 19150 ampères-voltas. 
 
Comparando os valores para os dois circuitos, vemos que naquele representado pela figura 19, onde 
foi introduzido um pequeno entreferro de ar de 0,635 cm de comprimento, o aumento no valor do 
número de ampères voltas necessários à produção do fluxo , foi de 73% ou 8080 ampères voltas. 
 
Sendo o número de espiras da bobina igual a 1000 temos que a corrente de magnetização necessária 
à produção do fluxo de 19200 Kmaxwells, será igual à : I = 19150 / 1000 = 19,15 ampères. 
 
Conclusão: A introdução de um pequeno entreferro de ar ou de qualquer outro material cuja 
permeabilidade magnética seja baixa, força que seja necessário um aumento da corrente de 
magnetização para a produção do mesmo fluxo. 
 
O ar pode ser considerado também como tendo  = 1 e o ferro comercial e o aço varia entre 50 e 
2000. Hoje já se consegue permeabilidade superiores a 5000 utilizando o aço silício de grãos 
orientados. 
 
Nos transformadores de potência normalmente empregados como elevadores ou abaixadores de 
tensão, não são encontrados os entreferros e se trabalha com correntes de magnetização baixas, da 
ordem de 1 a 1,5 % da corrente nominal. 
 
Para os reatores de derivação ou shunt utilizados para compensação de reativos, são utilizados 
entreferros para se obter uma alta corrente de magnetização e, portanto, uma alta compensação 
indutiva. 
 
Como ilustração temos na figura 20a e 20b o modelo de núcleo e foto da parte ativa de um 
autotransformador Alstom de 400 MVA, 500/440/13,8 kV. O valor da corrente nominal (In) do 
enrolamento de 500 kV é igual a 1.386 A e a de magnetização (I0 ) é igual a 0,55 A, ou seja, 0,04% 
de In 
 
 16 
 
Figura 20a – Modelo do núcleo 
 
 
 
Figura 20b – Parte ativa 
 17 
Na figura 20c temos o núcleo com entreferro de porcelana e a parte ativa de um reator de derivação 
ABB de 120 MVAr, 800 kV. O valor da corrente de nominal / magnetização IN = I0 = 260 A. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 aço silício entreferro (vários cilindros maciços de porcelana ) 
 
Figura 20a – Tipo de núcleo empregado em reator de derivação 
 
2-12- Tipos de transformadores (monofásicos ou trifásicos) 
 
2-12-1- Quanto a finalidade 
 
❖ De força (para transmissão) 
❖ Distribuição 
❖ Transformadores para instrumentos (corrente e potencial). 
 
2-12-2- Quanto ao isolamento 
 
❖ Secos ou em epóxi (até a classe de 69 KV) 
❖ SF6 (não muito familiar no mercado brasileiro) 
❖ Óleo isolante mineral, sintéticos (silicone) ou vegetal. 
 
Obs.: O óleo isolante mineral é o fluído mais utilizado nos transformadores industriais e até o 
momento, tem sido o único em uso para grandes transformadores de alta e extra alta tensão. 
 
2-12-3- Quanto ao arranjo dos enrolamentos 
 
❖ Enrolamentos separados galvanicamente 
❖ Autotransformador 
 18 
No autotransformador a bobina do circuito de baixa tensão é comum ao circuito de alta, sendo esse 
enrolamento chamado de enrolamento comum. A diferença dos arranjos de um transformador de 
enrolamentos separados e de um autotransformador ´mostrada na figura 21. 
 
Veja que somente o valor de tensão (U1 – U2) precisa ser adicionado em série com o enrolamento 
comum para obtenção da tensão U1, sendo referido esse enrolamento como “enrolamento série”. 
 
Também pode ser observado que a corrente no enrolamento comum é a diferença entre a corrente 
de baixa (I2) e a corrente de alta (I1). 
 
Figura 21 – Diagrama de um transformador com enrolamentoseparado e de um autotransformador 
 
Isso significa que a potência transformada por cada enrolamento (produto da tensão pela corrente) 
será dada pela seguinte equação: 
 
MVAtransformado = U2 .(I2 – I1) = (U1 – U2).I1 
 
Comparando os dois diagramas da figura 21, concluímos que o tamanho relativo da parte ativa de 
um autotransformador será menor que o de um transformador com enrolamentos separados e essa 
relação (Autofator) é dada pela seguinte fórmula: 
Autofator = MVAtransformado / MVAaparente = (U1 – U2).I1 / U1.I1 = { 1 – U2 / U1 } 
 
Portanto o grande benefício no uso de autotransformadores é conseguido quando essa relação de 
transformação U2 / U1 se aproxima de 1. 
 
Entretanto podemos citar algumas desvantagens do autotransformador, tais como a falta de isolação 
galvânica entre o enrolamento de alta e baixa tensão; baixa impedância efetiva de curto-circuito e 
arranjo complexo para variação da tensão que podem limitar o seu uso. 
 
Normalmente os grandes autotransformadores são usados para conectar duas linhas em sistemas de 
transmissão de alta tensão estabilizados e de mesma sequência de fases (Ex.: 800 e 500kV, 500 e 
440 kV, 500 e 138kV). 
 
 19 
2-12-4- Sobre os tipos de diagramas de conexão dos transformadores e sua simbologia 
 
A IEC adota o mostrador de um relógio no qual o vetor de referência é o do enrolamento alta (AT), 
o qual sempre aponta para o número 12 no relógio. 
 
Segue-se então que um enrolamento de tensão mais baixa (BT) com 30º atrasado aponta para o 1 e o 
com 30º adiantado aponta para o 11 no relógio. 
 
O número então do ponteiro do relógio para cada enrolamento de baixa tensão, imediatamente 
seguirá o diagrama de conexão do transformador, conforme mostrado na figura 42. 
 
 
 
Figura 42 – Ilustração de três exemplos de identificação pelo número do relógio 
 
As letras simbolizam as conexões e as maiúsculas o lado de alta tensão: 
 
D,d: Delta; Yy: Estrela; Z,z: Zizzag e N,n: Neutro. 
 
 20 
A figura 43 mostra os diagramas de conexão extraídos da norma IEC 60076-1 para os 
transformadores considerando que os enrolamentos tenham a mesma polaridade. 
 
 
 
Figura 43 – Ilustração de algumas conexões Estrela / Delta de transformadores 
 21 
3- Critérios para recebimento de Transformadores 
 
Os seguintes procedimentos devem ser seguidos quando do recebimento na subestação de um 
transformador novo ou que sofreu reparo na fábrica: 
 
3-1- Inspeção externa do transformador 
 
Quando do recebimento do transformador uma inspeção externa de todos os acessórios e do tanque 
deverá ser realizada, para verificar a possível ocorrência de danos durante o transporte. Se o 
transformador é provido de um registrador de impacto, verificar a ocorrência de algum impacto 
registrado na zona 3 ou superior, conforme ilustrado na figura 22. Em caso afirmativo, o fabricante 
deverá ser consultado antes de se proceder a montagem do transformador. 
 
 
Figura 22 – Zonas de Impactos registradas durante o transporte de transformadores 
 
3-2- Inspeção Interna do Transformador 
 
O principal objetivo da inspeção interna é localizar algum dano a parte ativa do transformador que 
possa ter ocorrido durante o transporte do mesmo. 
 
Efetuar inspeção dos cabos condutores e conexões elétricas e mecânicas, comutadores de 
derivações, transformadores de corrente tipo bucha, núcleo e estrutura isolante. 
 
Esta inspeção deverá ser efetuada com a temperatura interna do equipamento próxima da ambiente e 
umidade relativa do ar inferior a 60%. 
 
Nunca abra o transformador se a temperatura do tanque e partes internas for superior em menos de 
10º C a temperatura do ponto de orvalho. 
 
 22 
Se o transformador for transportado com gás nitrogênio, fazer vácuo no tanque até um valor inferior 
a 50 torr e quebrar o vácuo com ar super seco antes da sua abertura. 
 
Para minimizar o ingresso de umidade no interior do transformador, manter uma leve pressão 
positiva no tanque com injeção de ar super seco. As pessoas que entrarem no tanque devem utilizar 
vestimentas limpas, de preferência macacões brancos e galochas, e não portar objetos soltos de uso 
pessoal. Ferramentas que serão usadas no interior devem ser amarradas a tampa do transformador. 
 
Com relação a inspeção do núcleo, a verificação do seu aterramento é recomendado e deve ser feita 
com auxílio de um Megger (figura 23). 
 
Desconectar os cabos de aterramento do núcleo e ferragem e medir a resistência de isolação entre 
núcleo e tanque, núcleo e ferragem e ferragem e tanque, aplicando-se no máximo 1000 volts. Os 
valores devem ser superiores a 100 M. 
 
 
 
Figura 23 – Ilustração de teste do sistema de aterramento do núcleo e ferragens do transformador 
 
3-3- Controle da estanqueidade 
 
Os transformadores são transportados com gás nitrogênio ou ar super seco a uma pressão positiva 
que varia de 0,1 a 0,3 kg/cm2. 
 
Normalmente são instalados durante o transporte, um dispositivo à pressão constante conforme 
mostrado na figura 24, que serve para manter a gás dentro dessa faixa de valores, provendo o 
transformador com gás nas eventuais variações de pressão ou vazamentos durante o transporte. 
 
Deve-se verificar a integridade do dispositivo, a existência de pressão positiva na garrafa e no 
tanque do transformador. Se o tanque ou a garrafa tiver pressão zero, deve-se assumir que o 
transformador absorveu ar úmido e que o seu isolamento pode estar comprometido. 
 
Nesse caso é aconselhável a verificação dos pontos de vazamento, que pode ser feita com um teste 
de pressão positiva, e a medição do conteúdo de umidade dos enrolamentos antes de se iniciar a 
montagem do transformador. 
 23 
 
 
Figura 24 – Dispositivo de pressão constante utilizado durante o transporte 
 
3-3-1- Teste com pressão positiva 
 
Quando do recebimento do transformador, se o tanque ou a garrafa tiver pressão zero, pressurizar o 
transformador com uma pressão de 0,2 kg/cm2 e aplicar espuma de sabão nos pontos possíveis de 
apresentarem vazamentos. Verificar cuidadosamente todo o tanque do transformador quanto a 
existência de trincas ou rachaduras. 
Para pressurização do transformador utilizar nitrogênio ou ar super seco que normalmente são 
fornecidos no mercado em garrafas. Caso se deseje verificar o conteúdo de umidade do gás (ppm em 
peso) das garrafas utilizadas para pressurizar o tanque do transformador, adotar o seguinte 
procedimento: 
 
a) Com o auxílio do Medidor de Gelo Seco (fig.25), medir o valor da temperatura ( T’ ) do ponto 
de orvalho do gás. 
 
 
 
Figura 25 – Medidor de gelo seco utilizado para medida do ponto de orvalho do gás 
 24 
b) Registrar a temperatura do gás ( T ) no instante da medida do ponto de orvalho e a pressão do 
gás ( P ). Como esse instrumento fornece a leitura na pressão atmosférica, o valor de P = Patm 
absoluto = 760 mmHg ou 101,3 Kpa. 
 
c) Com auxílio da tabela 1, para o valor da temperatura ( T’ ) do ponto de orvalho medida, achar o 
valor do teor de umidade ( Q’ ) em mg / litros na pressão atmosférica absoluta ( P’ = 760 mmHg 
ou 101,3 Kpa ) . 
 
Ponto 
de orvalho 
(º C) 
Teor de 
Umidade 
( mg por litro ) 
Pressão 
de vapor 
( mmHg ) 
 Ponto 
de orvalho (º 
C) 
Teor de 
Umidade 
( mg por litro ) 
Pressão de 
vapor 
( mmHg ) 
0 4,84 4,57 -31 0,307 0,258 
-1 4,49 4,22 -32 0,273 0,228 
-2 4,14 3,88 -33 0,246 0,205 
-3 3,81 3,57 -34 0,229 0,190 
-4 3,52 3,27 -35 0,202 0,167 
-5 3,24 3,00 -36 0,185 0,152 
-6 2,98 2,76 -37 0,167 0,136 
-7 2,74 2,53 -38 0,149 0,121 
-8 2,53 2,32 -39 0,131 0,106 
-9 2,32 2,12 -40 0,119 0,096 
-10 2,14 1,95 -41 0,107 0,085 
-11 1,96 1,78 -42 0,096 0,077 
-12 1,81 1,63 -43 0,086 0,0684 
-13 1,65 1,489 -44 0,076 0,0608 
-14 1,52 1,36 -45 0,068 0,0539 
-15 1,38 1,238 -46 0,061 0,0478 
-16 1,27 1,132 -47 0,054 0,0425 
-17 1,16 1,033 -48 0,049 0,0378 
-18 1,06 0,93 -50 0,038 0,02955 
-19 0,965 0,851 -52 0,0290,0230 
-20 0,882 0,775 -54 0,022 0,0178 
-21 0,809 0,706 -56 0,017 0,0138 
-22 0,733 0,638 -58 0,013 0,0106 
-23 0,666 0,577 -60 0,010 0,00808 
-24 0,608 0,524 -62 0,00614 
-25 0,556 0,478 -64 0,00464 
-26 0,506 0,433 -66 0,00349 
-27 0,454 0,387 -68 0,00261 
-28 0,411 0,349 -70 0,00194 
-29 0,377 0,319 -80 0,00040 
-30 0,343 0,288 -90 0,000070 
 
Tabela 1 – Relação entre o ponto de orvalho e o teor de umidade dos gases na pressão de 101,324 Kpa ou 
760 mmHg 
 
d) Utilizando a fórmula abaixo, podemos determinar o valor do conteúdo de umidade ( Q ) da 
mistura gasosa na temperatura ( T ) e pressão ( P ) do gás. 
 
 Q = Q’ . ( P / P’ ) . ( T’ / T ) * Temperatura e pressão em valores absolutos ( ºK e Kpa ). 
 
 25 
e) Utilizando a fórmula abaixo, determinar o valor da densidade ( D ) da mistura gasosa na 
temperatura ( T ) e pressão ( P ) do gás. 
 
D = D’ . ( P / P’ ) . ( T’ / T ) * Temperatura e pressão em valores absolutos ( ºK e Kpa ). 
 
f) Com o valor da densidade do gás ( D ) calculamos o conteúdo de umidade ( ppm em peso ) 
através da seguinte fórmula : 
 
 
 
 Exemplo : Calcular o conteúdo de umidade de um cilindro de ar super seco sabendo-se que a 
temperatura medida do ar da garrafa foi de 20º C e a do ponto de orvalho -45 º C. Qual seria o valor 
do conteúdo de umidade considerando os mesmos valores para um cilindro de nitrogênio e outro de 
SF6. 
 
Dados : Densidade do ar ( D’ ) = 1293 mg / litros a 101,3 Kpa e 273 º K 
 Densidade do nitrogênio ( D’ ) = 968 mg / litros a 101,3 Kpa e 273 º K. 
 Densidade do SF6 ( D’ ) = 6160 mg / litros a 101,3 Kpa e 293 º K. 
 
 Da tabela 1 para a temperatura de -45 ºC temos que Q’ = 0,068 mg / litro. Aplicando a fórmula de 
correção de Q’ com a temperatura temos: 
 
Q = 0,068.( 273 + (- 45)) / ( 273 + 20 ) = 0,068 . 228 / 293 = 0,0529 
 
Para o cilindro de ar seco teremos: 
 
Cálculo da densidade D = 1293 . ( 273 / (273 + 20 )) 
 D = 1293 . 273 / 293 = 1204,74 
Conteúdo de Umidade = ( Q / D ) . 10 6 = ( 0,0529 / 1204,74 ) . 10 6 = 43,9 ppm em peso 
 
Para o cilindro de nitrogênio teremos : 
 
Cálculo da densidade D = 968 . ( 273 / (273 + 20 )) 
 D = 968 . 273 / 293 = 901,925 
Conteúdo de Umidade = ( Q / D ) . 10 6 = ( 0,0529 / 901,925 ) . 10 6 = 58,6 ppm em peso 
 
Para o cilindro de SF6 teremos : 
 
Cálculo da densidade D = 6160 . ( 273 / (273 + 20 )) 
 D = 1293 . 273 / 293 = 5739,52 
Conteúdo de Umidade = ( Q / D ) . 10 6 = ( 0,0529 / 5739,52 ) . 10 6 = 9,2 ppm em peso 
 
3-4- Medida do conteúdo de umidade relativa superficial do Isolamento (URSI) 
 
Para medida da URSI, pressurizar o tanque com gás nitrogênio ou ar super seco (conteúdo de 
umidade máximo de 50 ppm em peso), com uma pressão entre 0,1 a 0,3 kg/cm2 e permitir que o gás 
repouse por 48 horas antes de se iniciar a leitura. 
CONTEÚDO DE UMIDADE DO GÁS = ( Q / D ) . 10 6 (ppm em peso) 
 26 
A medida do conteúdo de umidade pode ser feita utilizando o Medidor de Gelo Seco mostrado na 
figura 25, conforme descrito a seguir: 
 
a) Com o auxílio do Medidor de Gelo Seco, medir o valor da temperatura o ponto de orvalho do 
gás (Tpo) após decorridas as 48 horas. 
 
b) Registrar a temperatura do gás ( Tgás ) e a temperatura da isolação ( Ti ) no instante da medida 
do ponto de orvalho e a pressão do gás ( P ). Como esses instrumentos fornecem a leitura na 
pressão atmosférica, o valor de P = 101,3 Kpa. 
 
c) Com esse valor do ponto de orvalho e da temperatura da isolação, podemos utilizar qualquer 
uma das tabelas mostradas nas figuras 26 e 27 para determinação do conteúdo de umidade da 
isolação. 
 
A temperatura da isolação deve ser determinada com tanta precisão quanto possível. Um par 
termoelétrico introduzido no tanque é recomendável para este propósito. Leituras periódicas devem 
ser realizadas até que não haja mudanças sensíveis no valor de temperatura do ponto de orvalho. 
 
Exemplo : Calcular a umidade do isolamento a partir da medição do ponto de orvalho do ar seco 
contido em um transformador. 
 
Dados : Temperatura do gás (Tgás ) = 25 ºC. 
 Temperatura do isolamento ( Ti ) = 23ºC 
 Ponto de orvalho medido (Tpo ) = -30ºC 
 Pressão do gás no tanque do transformador ( Pgás ) = 0,3 kg/cm2 
 
Das tabelas das figuras 26 e 27 para a temperatura do ponto de orvalho de -30ºC e temperatura da 
isolação de 23ºC, obtemos o valor da Umidade Relativa Superficial do Isolamento. 
 
Valor obtido do gráfico da figura 26 ----- > URSI = 1,2% 
 
Valor obtido do gráfico da figura 27 ----- > URSI = 1,1% 
 
 
Para transformadores novos, a isolação é considerada seca se o conteúdo de umidade for igual ou 
inferior a 0,5 %. Para transformadores em serviço, admite-se valores até 1,0 %. 
 
Sobre as tabelas: 
 
A tabela 26 é uma tabela mais antiga, mas que pode ser utilizada para comparação com os valores da 
tabela 27 e também para obtenção do valor do conteúdo de umidade caso a temperatura do ponto de 
orvalho esteja entre 0 e -25 0C. 
 27 
 
 
Figura 26 – Tabela mais antiga da URSI para transformadores 
 
 28 
 
 
 
Figura 27 – Tabela nova da URSI para transformadores 
 
 29 
3-4-1- Variação da temperatura do ponto de orvalho do gás com a pressão existente no interior do 
transformador 
 
Como já foi falado anteriormente, o instrumento de gelo seco mede a temperatura do ponto de 
orvalho de um gás na pressão atmosférica. Assim sendo se quisermos conhecer o valor da 
temperatura do ponto de orvalho referido a pressão do gás no interior do transformador devemos 
proceder conforme o exemplo abaixo: 
 
Exemplo: Calcular a nova temperatura do ponto de orvalho do ar seco contido em um transformador 
estando o gás pressurizado em 0,3 kg/cm2 . 
 
Dados : Temperatura do gás (Tgás ) = 25 ºC. 
 Temperatura do isolamento ( Ti ) = 23ºC 
 Temperatura do Ponto de orvalho medida na pressão atmosférica (Tpo ) = -30ºC 
 
Com auxílio da tabela 1 (item 3-3-1), para o valor da temperatura do ponto de orvalho medida (Tpo 
= -30), o valor do conteúdo de umidade do vapor saturado ( Q’ ) em mg/litro na pressão atmosférica 
absoluta ( P’ = 760 mmHg ou 101,3 Kpa ) é igual a: Q’ = 0,343 mg/litro e da pressão de vapor 
(Pw’ = 0,288 mmHg). 
 
Corrigindo o conteúdo de umidade para a temperatura do gás temos: 
 
Q = Q’ . [ (Tpo + 273) / (Tgás + 273) ] = 0,343. [ ( -30 + 273 ) / ( 25 + 273 ) ] = 
 
Q = 0,277 mg /litro 
 
Corrigindo a temperatura Tgás e pressão Pgás em valores relativos para valores absolutos temos: 
 
Tgás_abs = 273 + Tgás ( ºK ) = 273 + 25 = 298 º K 
Pgás_abs = [( 0,3 + 1,033 ) / 1,033 ] . 101,3 ( Kpa ) = 130,72 Kpa. 
 
O valor da densidade do gás (ar seco ) para a temperatura Tgás_abs e pressão Pgás_abs será dada 
pela seguinte fórmula : 
 
D = 1293. ( Pgás_abs / 101,3 ) . ( 273 / Tgás_abs ) 
 
D = 1293. ( 130,72 / 101,3 ) . ( 273 / 298 ) = 1528,5 
 
O conteúdo de umidade (ppm em peso ) na pressão Pgás será dado por : 
 
Conteúdo de Umidade = ( Q / D ) . 10 6 = ( 0,277 / 1528,5 ) . 10 6 = 181,22 (ppm em peso) 
 
Com esse valor do conteúdo de umidade para a pressão do gás ( Pgás ), calculamos o valor da 
pressão de vapor Pw correspondente utilizando a seguinte fórmula : 
 
Conteúdo de umidade = [Pw / ( P – Pw )] . 10 6 onde: 
 30 
Pw = Pressão de vapor em mmHg ou kg/cm2 em função da temperatura 
P = Pressão do gás em mmHg em valor absoluto = ( 1,333 . 760 ) / 1,033 = 980,71 mmHg 
 
181,22 =[ Pw / ( 980,71 – Pw )] . 10 6 => Pw = 0,1776 mmHg 
 
Na tabela 1 (item 3-4) temos o novo valor da temperatura do ponto de orvalho para a pressão do gás 
Pgás, o qual é determinado na tabela pelo valor correspondente de Pw = 0,1776 mmHg. 
 
Ponto Orvalho = - 34 ºC (referido a pressão de 1,333 kg/cm2absoluta do gás no interior do 
transformador) 
 
Entrando com esse valor da temperatura do ponto de orvalho nas tabelas da figura 27 determinamos 
o conteúdo de umidade da isolação para Ti = 23 ºC que será igual a: 
 
 
 
Observamos então uma pequena diminuição de 0,2% no valor da URSI para o ar na pressão de 0,3 
kg/cm2. Essa variação pode ser mais significativa no caso de medidas realizadas em compartimentos 
pressurizados de disjuntores devido à alta pressão de trabalho. 
 
3-5- Montagem dos acessórios 
 
Estando o valor do conteúdo de umidade do isolamento dentro do recomendado, proceder a 
montagem dos acessórios do transformador e painéis de comando e controle. Antes da montagem 
realizar uma inspeção visual detalhada verificando a inexistência de oxidação e partes danificadas, 
etc. Abaixo a lista de acessórios que normalmente fazem parte do transformador. 
 
01- Válvulas, suportes e tubulações 
02- Canecos das buchas, se fornecidos separadamente, onde normalmente estão alojados os 
 transformadores de corrente tipo bucha, 
03- Radiadores ou trocadores de calor, 
04- Conservador de óleo e secadores de ar, 
05- Buchas dos termináis de alta, média e baixa tensão, 
06- Relés Buchholz e de proteção do comutador, 
07- Indicadores de nível e fluxo de óleo (sistema OF), 
08- Válvulas de segurança, 
09- Bombas de óleo e Ventiladores, 
10- Indicadores de temperatura do óleo e enrolamento 
11- Cubículo individual de comando e controle e mecanismo de acionamento do CDC 
 
Obs.: È importante testar os acessórios tais como, buchas, transformadores de corrente tipo bucha, 
relé Buchholz, relé de proteção do comutador, indicadores de nível, de fluxo e bombas de óleo, 
ventiladores e indicadores de temperatura do óleo e enrolamentos antes da sua montagem no 
transformador. No item “6- Ensaios dos acessórios dos transformadores” são descritos os 
principais testes realizados nos mesmos. Nos transformadores com conservadores providos de 
Conteúdo de umidade = 0,9 % 
 31 
membrana, efetuar uma verificação do estado da mesma (estanqueidade) com leve pressão positiva 
antes da montagem do conservador. 
Na figura 28 temos fotos ilustrativas dos principais acessórios relacionados no item 3-5. 
 
 
 
 
 32 
 
 
 
 
 
Figura 28 – Acessórios dos transformadores 
 33 
3- Procedimento de vácuo e enchimento com óleo de Transformadores 
 
4-1- Estanqueidade antes do vácuo final e enchimento com óleo 
 
Após terminada a montagem do transformador e principais acessórios, deve-se verificar a sua 
estanqueidade, a qual pode ser realizada pressurizando o transformador com uma pressão positiva de 
0,2 kg/cm2 ou pela aplicação de pleno vácuo e controlando sua variação. 
 
4-1-1- Verificação da estanqueidade com aplicação de pressão positiva 
 
A figura 29 mostra o detalhe de instalação do manômetro em conservadores com membrana para 
realização do teste com pressão positiva. 
 
 
Figura 29 – Teste de estanqueidade de transformadores 
 
Pressurizar o tanque com ar seco a uma pressão de 0,2 kg/cm2 anotando a temperatura ambiente e 
após 24 horas verificar o fator de estanqueidade comparando com os valores da tabela 2 abaixo que 
mostra os valores aceitáveis para o teste de estanqueidade de acordo com o volume de óleo do 
transformador. 
 
Tabela 2 – Fator de estanqueidade x volume óleo do tanque 
 34 
4-1-2- Verificação da estanqueidade com aplicação de vácuo 
 
4-1-2-1- Sobre o sistema de vácuo 
 
De modo a se obter um bom sistema de vácuo, deve-se instalar no tanque do transformador uma 
bomba de vácuo com capacidade igual ou superior a 250 m3/hora, suficiente para transformadores 
com volume do tanque igual ou maior que 40.000 litros. Utilizar para controle do vácuo um medidor 
de mercúrio conforme modelo mostrado na figura 30, que fornece boa precisão para leituras abaixo 
de 1 torr (1 mmHg). 
 
 
 
Figura 30 – Medidor de vácuo de mercúrio. 
 
4-1-2-2- Procedimento de ensaio 
 
1- Evacuar o transformador até que a pressão dentro do tanque seja menor que 1 torr. Este valor 
normalmente deverá ser atingido dentro de no máximo 6 horas. Se os radiadores, 
conservadores, relé de gás e cilindros dos comutadores suportarem vácuo, os mesmos 
deverão ser evacuados simultaneamente. 
2- Após atingido o valor menor que 1 torr, fechar a válvula para a bomba de vácuo e após 
decorrido o tempo de 1 hora, ler a pressão P1 em torr do tanque do transformador. 
3- Ler novamente a pressão P2 do tanque após decorrido o tempo de T=30 segundos após a 
leitura de P1. 
4- Calcule o vazamento do transformador VT aplicando a seguinte equação: 
 VT = [ ( P1 - P2 ) / ( T . 60 ) ]. V onde V = volume do transformador em litros 
 
 Exemplo: Verificar a estanqueidade do transformador de 80.000 litros de óleo cujo ensaio 
 apresentou os seguintes valores após fechamento da válvula da bomba de vácuo: 
 
 P1 = 0,40 torr após 1 hora e P2 = 0,52 torr após 30 minutos. 
 
 VT = [ ( P2 – P1 ) / ( T . 60 ) ]. V = [ ( 0,52 – 0,40 ) / ( 30.60 ) ]. 80.000 = 5,33 
5- O Transformador pode ser considerado estanque se VT  10 ( torr. Litro / segundo ). 
 35 
4-2- Vácuo final e enchimento do transformador com óleo isolante 
 
Como durante a inspeção interna e a montagem dos acessórios do transformador o mesmo fica 
exposto à umidade do meio ambiente, antes do enchimento com óleo isolante deve-se fazer uma 
secagem da parte ativa pelo método do simples vácuo. 
 
Este método é eficiente se o isolamento apresenta uma umidade relativa superficial (URSI ) menor 
que 1,5 %., a qual deve ser verificada antes do vácuo final e enchimento com óleo. 
 
A aplicação do vácuo deve ser feita utilizando uma bomba de vácuo de boa capacidade (>= 250 
m3/h), fazendo vácuo à temperatura ambiente e mantendo-o em valores menores que 1 torr pelo 
período mínimo mostrado na tabela 3, conforme a classe de tensão do equipamento. 
 
Tensão nominal em kV Período de vácuo em 
horas 
 
 U  60 24 
60 < U  110 48 
110 < U  220 60 
220 < U  380 72 
U > 380 96 
 
Tabela 3 – Período de aplicação de vácuo antes do enchimento com óleo isolante de transformadores 
com umidade relativa superficial < 1,5 % 
 
Antes de iniciar o vácuo, isolar ou retirar os radiadores, conservador e demais acessórios não 
resistentes ao pleno vácuo. 
 
Se aplicar vácuo em conservador que possua bolsas ou membranas, estas devem ter suas pressões 
internas e externas equalizadas através da abertura da válvula V3 da figura 29. Nos transformadores 
com comutador em carga, interligar o tanque principal e o da chave comutadora através da abertura 
da válvula V2. 
 
Após decorrido o tempo de vácuo estabelecido na tabela 3, proceder ao enchimento com óleo 
isolante sob vácuo. Os arranjos normalmente adotados na fase de vácuo que antecede o enchimento 
e o enchimento sob vácuo do transformador com óleo isolante serão vistos a seguir. 
 
4-2-1- Arranjos normalmente adotados no enchimento de transformadores sob vácuo 
 
4-2-1-1- Transformadores com conservador resistente ao pleno vácuo e com membrana 
 
Para os transformadores com conservador resistente ao pleno vácuo, utilizar o arranjo da figura 31a. 
É importante o uso do vacuômetro de mercúrio durante o período de vácuo que antecede o 
enchimento final devido sua boa precisão para leituras abaixo de 1 torr (1 mmHg). Na fase final do 
enchimento com óleo ele deve ser substituído por um manovacuômetro. 
 36 
 
Figura 31a – Arranjo para aplicação de vácuo e enchimento com óleo 
 isolante em transformador com conservador resistente ao pleno vácuo. 
 
A bomba de vácuo deve ficar o mais próximo possível do equipamento para evitar perdas nas 
conexões e devem ser utilizadas mangueiras com diâmetros não inferior a duas (2) polegadas 
 
Encher o transformador com óleo quente a 55ºC (max 60ºC) passando-oantes de entrar no tanque, 
pela câmara de desgaseificação da purificadora de óleo. 
 
Vale lembrar que as características do óleo isolante utilizado no enchimento devem atender as 
especificações das normas para óleo isolante novo, isto é, rigidez dielétrica superior a 80 kV pelo 
método VDE 370 e conteúdo de água no máximo de 15 ppm (V/V). 
 
Manter sempre durante o enchimento, uma pressão positiva na mangueira de adição de óleo, a fim 
de evitar a penetração de ar no interior do tanque do transformador. O manovacuômetro instalado 
perto da válvula de admissão de óleo pode ser utilizado para esse controle. 
 
Desligar e isolar a bomba de vácuo quando o nível de óleo atingir o relé de gás ou tipo Buchholz, 
instalado entre o tanque e o conservador de óleo, conforme mostrado no arranjo e substituir o 
vacuômetro por um manovacuômetro. 
 
Continuar com o enchimento de modo a ir quebrando o vácuo no conservador e membrana com a 
injeção de óleo até o nível de óleo atingir ¼ do volume de óleo do conservador ou que seja visível 
por algum visor existente no mesmo, mas mantendo sempre a pressão no conservador, inferior ou 
igual a atmosférica, a qual pode ser controlada pelo manovacuômetro. 
 
 37 
Se quando o óleo atingir esse nível inda houver pressão negativa no interior do conservador e 
membrana, quebrar o restante do vácuo com uma garrafa de ar seco. 
 
Para completar o enchimento do transformador até o nível desejado, conectar a mangueira de 
enchimento de óleo na válvula 5 inferior do conservador. Utilizar para controle o indicador de nível 
do conservador (figura 32), o qual deve ficar posicionado no valor da temperatura do óleo no 
momento do enchimento. 
Como sabemos, o óleo isolante sofre expansão devido a temperatura. O gráfico da figura 32 mostra 
a variação (%) no volume versus temperatura do óleo mineral. Podemos considerar pelo gráfico uma 
variação de 2% no volume para cada 25ºC de elevação na temperatura. Isto é, se o óleo estiver a 
50ºC, considerar uma variação de 2% no seu volume em relação a marca de +25 no indicador. 
Ex.: 1000 litros de óleo a 25ºC são equivalentes a 1020 litros a 50ºC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 32 – Indicador nível e expansão do óleo isolante mineral com a temperatura 
 
4-2-1-1- Transformadores com conservador não resistente ao pleno vácuo 
 
No caso de transformadores com conservador não resistente ao pleno vácuo, os requisitos e 
procedimentos de vácuo e enchimento são semelhantes aos do arranjo da figura 31a, com as 
seguintes alterações: 
 
a) O vácuo deve ser feito na válvula localizada na parte superior do tanque conforme mostrado na 
figura 31c. A válvula que antecede o relé Buchholz deve estar fechada de modo a isolar o 
conservador. 
 
Figura 31c – Arranjo para aplicação de vácuo e enchimento com óleo isolante em transformador com 
conservador não resistente ao pleno vácuo. 
 38 
b) Iniciar o enchimento sob vácuo pela válvula inferior do tanque até o nível do óleo atingir 10 
cm da tampa. 
 
c) Quando o óleo atingir 10 cm da tampa, parar o enchimento com óleo, desligar e isolar a bomba 
de vácuo e quebrar o vácuo com ar seco (ponto de orvalho mínimo de -40 ºC). Conectar um 
mano vacuômetro na parte superior do tanque para controlar a pressão. 
 
d) Após quebrado o vácuo, retirar todas as mangueiras e o mano vacuômetro, abrir a válvula para 
o conservador e conectar a saída da purificadora na parte superior do tanque ou no 
conservador. 
 
e) Completar o enchimento do transformador até o nível desejado, controlando-o pelo indicador 
de nível do conservador, o qual deve ficar posicionado no valor da temperatura do óleo no 
momento do enchimento. 
 
f) Feito isto, instalar o recipiente de sílica gel e retirar o ar de todos os radiadores, canecos de 
buchas e relé Buchholz através dos bujões de desaeração. 
 
Na figura 33 mostramos uma instalação móvel utilizada para desgaseificação e filtragem do óleo 
isolante e enchimento sob vácuo do transformador. Ela é composta por uma purificadora de óleo 
isolante, filtros, bombas de vácuo, mangueiras, painel de comando e controle e demais acessórios e 
ferramentas utilizadas nesse tipo de serviço. 
 
 
 
Figura 33 – Instalação móvel para desgaseificação e filtragem do óleo isolante e enchimento sob vácuo 
de transformadores 
 39 
5 - Ensaios dos enrolamentos de Transformadores de Potência 
 
 Os seguintes ensaios devem ser realizados nos enrolamentos quando do comissionamento dos 
transformadores de potência: 
 
 1 - Resistência ôhmica dos enrolamentos 
 2 - Relação de transformação ou do número de espiras dos enrolamentos 
 3 - Resistência de isolamento 
 4 - Ensaio de isolação AC 
 5 - Ensaio para medida da corrente em vazio ou de excitação com tensão reduzida. 
 6 - Ensaio para medida da impedância percentual com tensão reduzida 
 7 – Teste de SFRA - Sweep Frequency Response Analyzer 
 
Normalmente na manutenção preventiva, o que depende do critério adotado por cada empresa, são 
realizados apenas os ensaios de resistência isolamento e isolação AC, além dos acessórios que 
veremos no item 6. Os demais ensaios devem ser realizados quando do comissionamento do 
equipamento ou em pesquisa de defeito nas manutenções corretivas, comparando com os resultados 
obtidos quando dos ensaios de recepção no campo ou de fábrica. 
 
5-1- Resistência ôhmica dos enrolamentos 
 
5-1-1- Conceito 
 
A resistência elétrica dos enrolamentos de um transformador é uma grandeza que não deve se 
modificar ao longo de sua vida útil. Sua alteração poderá significar falhas ou defeitos, como mau 
contato em conexões, comutadores ou curto-circuito entre espiras. A medição da resistência elétrica 
constitui um método bastante eficiente na avaliação do estado do equipamento quando de sua 
energização, assim como em casos de pesquisas de defeitos nas manutenções corretivas. 
 
5-1-2- Objetivo 
 
O objetivo do ensaio é medir a resistência elétrica dos enrolamentos do transformador, comparando-
a com os resultados obtidos quando dos ensaios de recepção na fábrica. 
 
5-1-3- Métodos utilizados 
 
Normalmente são utilizados dois métodos para medida da resistência ôhmica: Método da Queda de 
Tensão e o Método das Pontes ( WHEASTONE, THOMPSON ou KELVIN ). O critério de 
seleção deverá ser em função da ordem de grandeza da resistência a ser medida conforme 
estabelecido na tabela 4. 
 
ORDEM DE GRANDEZA DA RESISTÊNCIA MÉTODO RECOMENDADO 
Inferior a 0,001 ohm Queda de tensão 
Entre 0,001 e 1 ohm Ponte Dupla de Thompson ou Kelvin 
Acima de 1 ohm Ponte de Wheatstone 
Tabela 4 – Medida da resistência ôhmica 
 40 
 
5-1-4- Considerações sobre o ensaio 
 
Consideremos a figura 34a onde uma tensão contínua é aplicada ao circuito consistindo de uma 
resistência R conectada em série com uma indutância L. 
 
Figura 34a - Circuito RL representativo das grandezas presentes no diagrama elétrico de um transformador. 
 
A variação da corrente i será de acordo com a equação : 
i = V / R ( 1 – e - R . t / L ) sendo e a base do logarítimo neperiano ( e = 2,718 ) . 
A relação R / L é denominada constante de tempo do circuito 
 
Para valores constantes de R e L, a variação da corrente com o tempo será função de e. Como a 
indutância de um transformador varia conforme a inclinação da curva de saturação, a variação da 
corrente e tensão com o tempo, obedece ao representado no gráfico da figura 34b. 
 
Esse fato é de suma importância quando medimos a resistência do enrolamento de transformadores. 
 
As leituras deverão ser feitas após a corrente i ter atingido o seu regime permanente. De modoa 
diminuir esse tempo quando medimos a resistência pelo método da queda de tensão em 
transformadores de alta indutância, devemos utilizar uma fonte de tensão adequada, mas, limitando 
V 
E 
 .i = E / R 
T 
i 
Figura 34b - Crescimento da intensidade da corrente em um circuito RL 
 
 41 
a corrente em 15 % do valor nominal da corrente de serviço contínuo do enrolamento sob ensaio, a 
fim de se evitar erro causado pelo aquecimento do enrolamento. Uma estimativa do tempo 
necessário para estabilização da corrente pode ser feita utilizando a seguinte fórmula: 
 t1 
N =  V. dt Como Veficaz = 4,44.F.m.N temos : Nm = Veficaz / 4,44.F = V.dt 
 
Exemplo : Cálculo do tempo aproximado de estabilização da corrente para medição da resistência 
ôhmica de um enrolamento de 330 /  3 Kv com uma fonte DC de 1,5 volts. 
Nm = Veficaz / 4,44.F = (330 /  3 . 10 3 ) 4,44 . 60 = 715 weber. Espira 
N = V.dt =  V.dt = 1,5 . t1 = 715 logo t1 = 715 / 1,5 = 477 segs = 477 / 60  8 min. Isto é, 
o fluxo nominal será atingido em aproximadamente 8 minutos. 
 
A figura 35 mostra a experiência realizada com o autotransformador de 765/525/69 kV de 550 
MVA, fabricante Toshiba. Enrolamento de 525/  3 kV sob ensaio com uma fonte de 1,3 Vdc . 
Tempo estimado para estabilização = 15 minutos. Tempo de estabilização medido = 20 minutos 
 
5-1-5- Métodos de ensaio 
 
a ) Método da queda de tensão 
 
Esse método é aconselhável quando a corrente nominal de serviço contínuo do enrolamento é 
superior a 01 ampere (NBR-5380/82 ). Fazem-se as ligações conforme a figura 36. A corrente I que 
circula em R é medida pelo shunt e a queda de tensão em R (V=R.I ) é medida pelo mililivoltímetro 
mV. Pela lei de Ohm, a resistência elétrica do enrolamento será: 
 
O instrumento da figura 37 utiliza o método da queda de tensão, sendo sua fonte de tensão uma 
bateria automotiva não acoplada. As resistências de 5, 25, 50 e 150 ohms em série a um diodo 
polarizado inversamente são utilizada em paralelo com o enrolamento do transformador antes do 
desligamento da fonte estabilizada, evitando a ocorrência de sobretensão na fonte causada pelo 
Figura 35 – Tempo de estabilização da corrente DC no ensaio para medição da resistência do enrolamento 
1,3 
20 
T ( minutos) 0 
1,11 
0,45 
i 
V Rmedido = 0,45 / 1,11 
Rmedido = 0,4054 
R fábrica = 0,04050 
R = mV / I 
 
 42 
enrolamento do transformador ( V = L d I / d T ). As chaves seletoras são usadas para curto-circuitar 
as resistências após o desligamento da fonte, começando pela menor até o curto-circuito da maior. 
 
Durante o ensaio as chaves devem estar na posição aberta e só serem fechadas após o término do 
mesmo com o desligamento da fonte. Só após o fechamento de todas as chaves, deve-se retirar 
as conexões de ensaios. O reostato (opcional) é utilizado para limitar a corrente I de circulação no 
valor desejado. 
 
A corrente I é obtida com uma boa precisão, medindo-se com um milivoltímetro digital a tensão no 
shunt e utilizando a seguinte regra de três : I = mV (medido) . 100A / 60 mV. 
 
 
 
Figura 36 - Esquema prático para medida da resistência elétrica do enrolamento de um transformador usando 
o método da queda de tensão. 
 
 
 
Figura 37 : Instrumento de medição da resistência ôhmica 
 43 
 
b ) Método da ponte 
 
O método da ponte é aquele em que se emprega a ponte de Wheatstone ou Kelvin para medir a 
resistência ôhmica. 
Para valores de resistência de 1 a 100.000 ohms utiliza-se a ponte de Wheatstone e para valores 
abaixo de 1 ohm, a ponte Kelvin.A ponte Kelvin oferece grande precisão para valores abaixo de 1 
ohm, sendo eliminados os erros devidos as conexões nos terminais do enrolamento. 
As fotos dos instrumentos de ensaio e o esquema elétrico da ponte Kelvin são mostrados na figura 
38, onde representamos por Rx a resistência do enrolamento do transformador a ser medida. Para 
determinar o valor de Rx é necessário que varie a relação Q/M = q/m até o instante em que não haja 
mais deflexão no galvanômetro G. S é a resistência de comparação do valor conhecido. 
 
 
 
 
Figura 38 – Pontes utilizadas para medida da resistência ôhmica 
 
Observações sobre o ensaio: 
 
No caso de transformadores com várias derivações de tensão, a medição deve ser feita na derivação 
correspondente à tensão mais elevada, exceto o caso dos ensaios de comissionamento, quando o 
ensaio deverá ser executado em todas as derivações. 
Para transformadores trifásicos, é necessário que se conheça, a priori, as suas ligações internas. 
Se a ligação for triângulo, o valor real da resistência por fase será igual à 3/2 do valor da resistência 
medida entre os terminais de fase. 
Se a ligação for estrela aterrada, medir a resistência de cada fase entre os terminais da fase e o 
neutro. 
No caso de ligação estrela com neutro não acessível, medir a resistência elétrica entre as duas fases, 
sendo a resistência elétrica de cada fase dada por: 
 Ponte Kelvin 
 Ponte Wheatstone 
 44 
RA = ( RAB + RAC – RBC ) / 2 ; RB = ( RAB + RBC – RAC ) / 2 ; RC = ( RAC + RBC – RAB ) / 2 
 
5-1-6- Correção do valor da resistência elétrica com a temperatura 
 
Devido a variação da resistência elétrica com a temperatura, os valores devem ser referidos a uma 
mesma temperatura para efeito de comparação. A norma NBR 5380 / 82 recomenda para 
transformadores das classes de temperatura de 105 a 130 C, que o valor seja referido a 75 C. 
 
A resistência elétrica medida a temperatura T1 e referida a temperatura de 75 C, será calculada pela 
seguinte fórmula onde T1 = temperatura do óleo ( * ). 
 
( * ) → Para transformadores até 5 MVA, a temperatura a ser considerada é a temperatura do topo 
do óleo. Acima deste valor, deverá ser medida a temperatura no topo do óleo e a temperatura do 
óleo no fundo do tanque. O valor a ser considerado no ensaio é a média das duas leituras. 
 
Nos grandes transformadores, devido ao significativo gradiente de temperatura que existe entre o 
óleo na parte inferior e o da parte superior do tanque, usa-se calcular a temperatura do óleo médio 
por meio de termômetros colocados em diferentes locais do tanque do transformador ou na base e 
parte superior dos radiadores.Neste caso a temperatura do óleo médio será: 
 
Tmédio = Ttopo - ( TSup - TInf ) / 2 
Ttopo = Temperatura do topo do óleo 
TSup = Temperatura na parte superiuor dos radiadores 
TInf = Temperatura na parte inferior dos radiadores 
 
5-2- Relação de transformação ou do número de espiras dos enrolamentos 
 
5-2-1- Conceito 
 
A medida do número de espiras dos enrolamentos de um transformador é uma grandeza que também 
não deve se modificar ao longo de sua vida útil. Sua medição constitui uma ferramenta bastante 
eficiente na avaliação do estado do equipamento antes da sua energização, assim como em casos de 
pesquisas de defeitos nas manutenções corretivas. Qualquer alteração poderá significar falhas ou 
defeitos, como curto-circuito entre espiras, falhas nas conexões dos comutadores ou ligações erradas 
dos enrolamentos dos transformadores. 
 
5-2-2- Objetivo 
 
O objetivo do ensaio é medir a relação de transformação do transformador, comparando-a com o 
valor calculado, tendo como base os dados de placa do equipamento. Os valores encontrados podem 
apresentar uma tolerância de +/- 0,5 % em relação aos valores calculados para os enrolamentos sob 
ensaio. 
R75 = RT1 ( 234,5 + 75 ) / 234,5 + T1 
 45 
 5-2-3- Método de medida utilizando transformador padrão. 
 
Adeterminação da relação de transformação através de leituras de voltímetros colocados no 
primário e secundário de um transformador, não fornece um resultado muito preciso. Normalmente 
é utilizado o método para medida da relação de transformação com transformador padrão. 
 
A figura 39 mostra o diagrama de ensaio de um transformador de dois enrolamentos, utilizando um 
medidor de relação que utiliza um transformador padrão. Este instrumento, fabricado pela James 
Biddle CO, comumente chamado de TTR, mede com exatidão, a relação de transformação de 
transformadores cujo valor seja menor que 130, fornecendo a leitura direta da relação quando o 
enrolamento de baixa tensão do transformador é o excitado. O instrumento é de operação manual via 
manivela, fornecendo uma tensão de excitação de 8 volts. 
Como a polaridade do transformador padrão é subtrativa (sentido concordante dos enrolamentos), 
pode-se confirmar a polaridade do transformador principal se for seguida as conexões recomendadas 
no manual do Instrumento, isto é, preto no H1 e X1 e vermelho no H2 e X2 
 
Figura 39 - Ensaio com o TTR em transformador de dois enrolamentos. 
 
Outro tipo de instrumento similar ao TTR fabricado pela Nansen, denominado MRT (figura 40), de 
operação elétrica e tensão de excitação de 10 volts, permite medir também a relação de 
transformação de transformadores cujo valor seja menor que 110. 
 
 
 
Figura 40 - Instrumento de medição da relação de transformação (MRT) fabricado pela NANSEN do Brasil. 
 46 
5-2-4- Observações sobre o ensaio 
 
As condições de falha detectadas pelo ensaio podem ser interpretadas pelos seguintes critérios: 
a) Uma corrente de excitação elevada e uma baixa tensão do gerador (manivela pesada do TTR), 
são indicativos de um provável curto-circuito entre espiras do enrolamento do transformador. 
b) Corrente e tensões normais, mas sem indicação de desvio do ponteiro do galvanômetro detector 
de zero, são indicativos de enrolamento ou circuito aberto do transformador. 
c) Diferença entre o valor medido e o calculado da relação de transformação 
 
5-2-5- Valores de referência 
 
A norma NBR 5380 / 82 estabelece um erro máximo de 0,5% entre o valor medido e o valor 
calculado baseado nos dados de placa do transformador. 
 
5-2-6- Esquemas de ensaio utilizando o instrumento TTR ou MRT 
 
A figura 41 mostra os esquemas de ligação utilizados para ensaio de relação de transformação com o 
TTR ou o MRT, considerando os diversos tipos de conexões dos enrolamentos para os 
transformadores trifásicos. 
 
 
Figura 41: Esquema de ligação para ensaio de transformadores trifásicos com o TTR. 
Erro % = { ( Vcalc – Vmed ) / Vcalc } x 100 
 
 47 
5-2-8- Resultados práticos obtidos com o instrumento TTR 
 
Na figura 44 temos três planilhas com os resultados das relações de transformação medidas com o 
instrumento TTR obtidas durante os ensaios de comissionamento de um autotransformador AREVA 
(Alstom). 
 
Esse equipamento será utilizado para ilustrar os resultados práticos obtidos no campo, durante os 
testes de comissionamento, de todos os ensaios apresentados nesse trabalho. 
 
As medidas foram realizadas entre os enrolamentos H1H0 / Y1Y2; H1H0 / X1X0 e X1X0 / Y1Y2 
 
 
 
 
 
 
 48 
 
 
 
 
Figura 44 – Medidas da relação de transformação em autotransformador com comutador de derivações 
 49 
5-3- Resistência de isolamento 
 
5-3-1- Conceito 
 
A resistência de isolamento dos enrolamentos é um valor conveniente para estimarmos o estado da 
isolação antes dos ensaios dielétricos ou da colocação do transformador em serviço, como também 
permite acompanhar o processo de secagem de transformadores e a deterioração do dielétrico ao 
longo dos anos de funcionamento normal. 
Ao ser aplicada a tensão contínua ao dielétrico, podem existir três espécies de corrente elétrica, 
conforme mostrado na figura 45: 
 
Corrente Capacitiva: Corrente de carregamento do capacitor formado pela bobina, papelão e óleo, 
que decresce rapidamente e tende para zero (capacitor carregado) normalmente não afetando as 
medições . 
 
Corrente de Absorção: É atribuída ao fenômeno de polarização nas interfaces do dielétrico e decai 
numa relação decrescente, de um alto valor inicial a aproximadamente zero. Usualmente a 
resistência medida nos primeiros minutos do teste é em grande parte, 
determinada pela corrente de absorção. 
 
Corrente de Fuga: Corrente que passa pela superfície e interior da massa do dielétrico e é 
aproximadamente constante. Esta corrente predomina após a corrente de absorção tornar-se 
Insignificante. A corrente de fuga ou de condução é que determina a verdadeira resistência do 
isolamento. 
Figura 45: Correntes presentes em um dielétrico com a 
 aplicação de uma tensão DC 
 
C
or
re
nt
e 
( µ
A
 )
Tempo ( segs )
Absorção
Total
Capacitiva
Fuga
 50 
5-3-2- Objetivo do ensaio 
 
O objetivo do ensaio é medir o estado da isolação sólida, isto é, as condições do isolamento do 
transformador com a aplicação de uma tensão contínua, normalmente variando de 500 a 5000 volts , 
onde determinamos o valor da resistência de isolamento em megaohms, obtida do quociente entre a 
tensão aplicada e o valor da corrente total mostrada no gráfico da figura 45. Os resultados dos testes 
de resistência de isolamento geralmente estão relacionados com o conteúdo de umidade do 
isolamento. Um alto valor indica que o isolamento está em boas condições. 
 
5-3-3- Método utilizado 
 
A determinação da resistência do isolamento é feita diretamente com o auxílio de um instrumento 
chamado Megger , ver figura 46. 
 
 
 
Figura 46 - Instrumento MEGGER 
 
O valor da resistência de isolamento do espécime sob ensaio (Rx) conforme mostrado no diagrama 
simplificado da figura 58, é obtido pela seguinte fórmula: 
Figura 46 - Diagrama simplificado do Megger 
Eart 
Line 
Guard 
Rx 
+ 
 
- 
Ix 
R 
R’ 
B A 
C 
I 
V 
Rx = R . I / Ix 
 51 
Obs.: A finalidade do terminal Guard é de desviar da bobina de medição ( A ) a corrente que não se 
quer medir. 
 
Para a avaliação das condições do isolamento utilizamos três métodos: 
 
1 - Métodos de medição empregando os índices de absorção e polarização 
 
Aplicar à isolação uma tensão constante e fazer leituras aos 15, 30, 45 e 60 segundos e em seguida, a 
cada minuto, até serem completados 10 minutos. Uma boa isolação dará valores que aumentam 
progressivamente. Dessas leituras derivam os seguintes índices: 
- Índice de absorção dielétrica = leituras 60 segs / 30 segs 
- Índice de polarização = leituras 10 min / 1 min 
Os valores da tabela 5 são os sugeridos como orientação para avaliação do isolamento. 
 
Condição isolação 60 / 30s 10 / 1 min Sugeridos por 
Perigosa < 1 
 
James Bidle 
Pobre < 1,1 < 1,5 
Questionável 1,1 a 1,25 1,5 a 2,0 
Duvidosa 1,25 a 1,40 2,0 a 3,0 
Boa 1,4 a 1,6 3,0 a 4,0 
Excelente > 1,6 > 4,0 
Normal > 1,25 > 2,0 Allis Chalmers 
 
Tabela 5: Índices de absorção dielétrica e de polarização 
 
2 - Método da aplicação de tensão contínua durante 60 segundos. 
 
Aplicar à isolação uma tensão constante por um curto espaço de tempo (60 segs) a tensão contínua e 
registrar o valor da resistência medida, levando em consideração a temperatura e a umidade no 
instante do ensaio. O valor mínimo deverá ser de 1 Mohm por KV da classe do isolamento do 
enrolamento sob ensaio. 
Ex: Para um isolamento cuja classe de tensão seja de 15 KV o valor mínimo da resistência de 
isolamento deverá ser de 15 Mohms. 
 
 3 - Método com aplicação de dois valores de tensão contínua. 
 
Aplicar a isolação duas tensões com relação 1 / 5 ou maior, por exemplo, 500 e 2500 volts durante 1 
minuto. Uma diminuição do valor da resistência de 75 % com a tensão mais elevada em relação ao 
valor da resistência com a tensão mais baixa é, em geral, causada pela presença de umidade no 
isolamento. No teste o borne negativo