Apostila COMPLETA Treinamento Transformadores FUPAI

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MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Antonio Tadeu Lyrio de Almeida 
Leonardo Bolzan Giacchetta 
+ MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES fupai 
ÍNDICE 
CAPÍTULO 1: CONCEITOS BÁSICOS ............................................................................... 1 
CAPÍTULO 2: TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS ................................................. 10 
CAPÍTULO 3: TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS ....................................................... 15 
CAPÍTULO 4: TIPOS E APLICAÇÕES ............................................................................. 19 
""'~ CAPÍTULO 5: COMPONENTES E ACESSÓRIOS ........................................................... 22 
r"\ 
CAPÍTULO 6: CONSIDERAÇÕES SOBRE MANUTENÇÃO ........................................... 35 
" CAPÍTULO 7: ANORMALIDADES EM TRANSFORMADORES ...................................... 39 
CAPÍTULO 8: MANUTENÇÃO PREVENTIVA DE TRANSFORMADORES ..................... 44 
CAPÍTULO 9: MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIAS ................................................................. 53 
.CAPÍTULO 10: POLARIDADE E DEFASAMENTO ANGULAR ....................................... 60 
CAPÍTULO 11: MEDIÇÃO DA RELAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO ............................... 65 
" CAPÍTULO 12: PERDAS, CORRENTES DE EXCITAÇÃO E TENSÃO DE CURTO-
,.....,. CIRCUITO ..................... ......... .. ......................................................................................... 7 4 
CAPÍTULO 13: ASPECTOS GERAIS SOBRE O SISTEMA DE ISOLAMENT0 .............. 80 
CAPÍTULO 14: RESISTÊNCIA DE ISOLAMENT0 ........................................................... 88 
CAPÍTULO 15: FATOR DE POTÊNCIA DO ISOLAMENTO ............................................ 95 
CAPÍTULO 16: ENSAIOS EM BUCHAS ......................................................................... 108 
+ fupai MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
CAPÍTULO 17: TIPOS DE FLUÍDOS O/ELÉTRICOS E REFRIGERANTES .................. 110 
CAPÍTULO 18: MANUTENÇÃO DE FLUÍDOS O/ELÉTRICOS E REFRIGERANTES ... 114 
CAPÍTULO 19: ENSAIO DE RIGIDEZ DIELÉTRICA ...................................................... 120 
CAPÍTULO 20: COLETA DE AMOSTRAS DE ÓLEOS ISOLANTES PARA ANÁLISE 
FÍSICO-QUÍMICA ............................................................................................................ 124 
CAPÍTULO 21: ANÁLISE DOS GASES DISSOLVI DOS (C ROMA TROGRAFIA) .......... 130 
CAPÍTULO 22: COLETA DE AMOSTRAS DE ÓLEOS ISOLANTES PARA ANÁLISE 
C ROMA TROGRÁFICA .... ............................................................................................... 137 
CAPÍTULO 23: TRATAMENTO DE FLUÍDOS O/ELÉTRICOS E REFRIGERANTES .... 142 
CAPÍTULO 24: SISTEMA PARA DIAGNÓSTICO DE TRANSFORMADORES ............. 149 
CAPÍTULO 25: MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIAS COM CPC100 ..................................... 155 
CAPÍTULO 26: FATOR DE DISSIPAÇÃO/POTÊNCIA E CAPACITÂNCIAS DO 
ISOLAMENTO ................................................................................................................. 160 
CAPÍTULO 27: ANÁLISE DE RESPOSTA EM FREQÜÊNCIA ..... ................................. 173 
CAPÍTULO 28: PROCEDIMENTOS DE TESTE PARA ANÁLISE DE RESPOSTA EM 
FREQÜÊNCIA ................................................................................................................. 179 
ANEXO: CASO PJUTICO DE DESCARGAS PARCIAJS .................................................... 188 
+ fupai MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
CAPÍTULO 1: CONCEITOS BÁSICOS 
RESUMO 
Este capítulo apresenta os conceitos básicos e 
os aspectos fundamentais relativos ao princípio de 
funcionamento e utilização das máquinas elétricas. 
1.0 - INTRODUÇÃO 
Dá-se o nome de magnetismo à propriedade de 
que certos corpos possuem de atrair pedaços de 
materiais ferrosos. 
No passado, os antigos gregos descobriram 
que um certo tipo de rocha, encontrada na cidade de 
Magnésia, na Ásia Menor, a qual tinha o poder de 
atrair pequenos pedaços de fen·o. 
A rocha era construída por um tipo de minério 
de ferro chamado magnetita e por isso o seu poder de 
atração foi chamado magnetismo. 
No século 19, por outro lado, grandes 
cientistas conseguiram relacionar o magnetismo e a 
eletricidade, criando o que se denomina 
eletromagnetismo. 
Na realidade, o eletromagnetismo tornou 
viável a produção de eletricidade, propiciando as 
aplicações atuais e grande de envolvimento 
tecnológico . Há muitos poucos dispositivos elétricos 
ou eletrônicos (industriais ou de ·uso cotidiano das 
pessoas) na atualidade que não o empregam de alguma 
forma. 
Nesse sentido, observa-se que todas as 
máquinas elétricas, incluindo, naturalmente, os motores 
de indução trifásicos, apresentam seu princípio de 
funcionamento baseado nas leis da indução c 
conjugado eletromagnético. 
2.0 - IMÃS 
Os imãs ou magnetos são peças de metal que 
possuem a habilidade de atrair outros metais. 
Cada una apresenta duas regiões bem 
distintas, as quais as ações de atração são mais 
intensas . A figura I ilustra este fato, após o 
espalhamento de limalha de ferro nas proximidades de 
um desses pontos. 
Tais pontos são os pólos, os quais são 
denominados de norte e sul. Ambos, portanto, formam 
um dipo/o magnético. 
Figura I - Pólos atraindo lima lha de ferro . 
Um fato importante em relação aos imãs é que 
é impossível separar os seus pólos. Portanto, no caso 
da divisão ao meio, seriam obtidos dois novos imãs 
menores (com pólos norte e sul) e assim 
sucessivamente caso fossem realizadas novas divisões . 
_.N _____ sj 
_N ___ sl 
Figura 2 - Tnseparabilidade dos pólos. 
C"pítulo I: Conceitos Básicos - I 
+ fupai 
A inseparabilidade dos pólos ocorre porque a 
estrutura magnética mais simples que existe na 
natureza é o dipolo magnético elementar. Em outras 
palavras, os ímãs, ou os materiais de uma forma geral , 
possuem uma infinidade de dipolos magnéticos 
elementares, como àqueles apresentados 
esquematicamente à figura 3 a seguir. 
Figura 3- lmã com os dipolos elementares. 
Ainda em relação aos pólos, tem-se um 
fenômeno interessante, ou, em outras palavras, 
observa-se que dois pó los norte ou dois sul se repelem, 
enquanto que o norte e sul se atraem, como ilustra a 
figura 4. 
(a) 
(b) 
(c) 
(d) 
Figura 4- Atração e repulsão dos pólos. 
3.0 -CAMPO MAGNÉTICO 
Através da figura 1, verifica-se que o ímã 
influência toda uma região do espaço em torno de si, a 
qual é chamada de campo magnético. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
De ta forma, um pedaço de metal co locado 
nesta região será atraído com maior ou menor 
intensidade. Em outras palavras, a intensidade de 
campo (norma lmente representada pela letra H) será 
maior ou menor conforme a distância de um 
determinado ponto e os pólos. 
Se, por outro lado, a intensidade de campo (H) 
é a mesma em qualquer ponto, o campo magnético é 
uniforme. 
O campo magnético pode ser representado 
através de linhas denominadas de força ou de campo, 
sempre no sentido do pólo norte para o sul, como 
ilustrado na figura 5. 
Figura 5 -Representação do campo magnético através 
de linhas. 
A quantidade de linhas que saem do norte e se 
dirigem ao su l é chamada de fluxo magnético(~). 
Por outro lado , considerando-se uma 
superficie que esteja no caminho do fluxo entre os 
pólos norte e su l, é possível conhecer a quantidade de 
linhas que atravessam a sua área A. Essa grandeza é 
chamada de densidade de fluxo ou indução magnética 
(B), ou seja: 
B =~IA (I) 
Figura 6- Linhas de campo magnético através de uma 
superficie. 
O fluxo magnético no sistema internacional de 
unidades é expresso em weber ( Wb ). Porém, além 
dessa unidade, emprega-se o maxwell (Mx), segundo a 
relação: 
1 Wb = lrf Mx. 
Observe-se que 1 maxwell é igual a uma linha 
de campo e, assim: 
1 Wb =I ri linhas. 
Capítulo I: Conceitos Básicos - 2 
+ fupai 
No sistema internacional a indução magnética 
(B) é dada em tesla (T), mas também é utilizado o 
gauss (G), sendo: 
A intensidade de campo (H) é dada em 
ampere por metro (Ai m), ou, maiscomumente, em 
ampere-espira por metro (A-esp/m). Também pode ser 
empregada a unidade oersted (O e), sendo 
1 Oe = 79,577 A-esplm 
4.0 - CLASSIFICAÇÃO DOS CORPOS QUANTO A 
IMANTAÇÃO 
Os corpos podem ser classificados de acordo 
com o grau de orientação de seus dipolos magnéticos 
elementares, ou seja, eles podem ser classificados 
quanto a sua imantação (magnetização), como 
mostrado a seguir: 
Corpo Fortemente Imantado 
A figura 3 mostrada anteriormente, apresenta 
uma disposição típica de um corpo fortemente 
imantado (ou magnetizado). 
Como se observa, o corpo fortemente 
imantado é aquele que apresenta uma orientação da 
maioria, ou todos, dipolos magnéticos elementares no 
mesmo sentido e direção. 
Corpo Fracamente Imantado 
Um corpo fracamente imantado é aque le que 
apenas alguns dos dipolos magnéticos elementares com 
uma certa orientação, como pode se observa na figura 
7. 
Figura 7- Corpo Fracamente Imantado 
Corpo Não-Imantado 
Diferentemente dos dois casos anteriores, 
pode-se dizer que em um cmpo não-imantado (ou 
desmagnetizado) a disposição dos dipolos magnéticos 
elementares é aleatória, ou seja, não há uma orientação 
definida. A figura 8, a seguir, ilustra esta condição. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Figura 8- Corpo desmagnetizado (não-imantado). 
5.0 - PERMEABILIDADE MAGNÉTICA 
A permeabilidade magnética é definida como 
sendo a facilidade com que um material pode ser 
magnetizado (imantado), e é representado pela letra )l. 
É importante salientar que a permeabilidade 
magnética de um material não é constante, pois quanto 
mais imantado estiver um material, mais dificil será 
aumentar a sua magnetização. 
Muitas vezes, ao invés de seu va lor real, 
utiliza-se a permeabilidade relativa (f..LR), ou seja, ela é 
fornecida em relação a um valor básico correspondente 
à do vácuo ou do ar (f..L 0), ou seja: 
(2) 
A permeabilidade relativa, portanto, é um 
número adimensional, exprimindo o quanto é ma is 
fáci l magnetizar um determinado meio que o vácuo. 
Observe-se que, a permeabilidade magnética 
(f..L) de um material , a densidade de fluxo (B) e a 
intensidade de campo (H) são grandezas que se 
re lacionam entre si, ou seja: 
B = f..LH (3) 
6.0-TENSÃO INDUZIDA 
Em 1831, o inglês Michael Faraday constru iu 
um experimento semelhante ao mostrado na figura 9, 
onde se tem um anel de aço, duas bobinas sem contato 
fisico, uma chave para ligar e des ligar o circuito, uma 
bateria e uma bússo la. 
Figura 9 - Experimento de Faraday. 
Capítulo I: Conceitos Básicos - 3 
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Observa-se que, no momento em que a bateria 
era ligada ou desligada através da chave, 
instantaneamente flui uma corrente pela primeira 
bobina, a qual magnetiza o anel. Ao mesmo tempo, 
verifica-se que a agulha da bússola dá um "sa lto", 
mudando de posição, como ilustrado na figura I O. 
Figura 1 O- Deslocamento da agulha da bússola. 
Logo em seguida, a agulha volta a sua posição 
original, como na figura 11. 
Figura 11 - Retorno da agulha da bússola à posição 
original. 
Faraday concluiu que a deflexão da agulha da 
bússola ocorria devido à indução de uma tenscio 
elétrica (mais propriamente, uma força eletromotriz) 
que causava o surgimento instantâneo de uma corrente 
na segunda bobina . 
Uma segunda expenencia realizada por 
Faraday, foi inserir e retirar um imã dentro de uma 
bobina, cujos terminais estavam conectados a um 
galvanômetro. Ao fazer isso, percebeu que a agulha do 
galvanômetro se movia, como ilustra a figura 12. 
Figura 12- Indução de tensão em bobina. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Com tais experimentos, Faraday verificou que, 
sempre que houver uma variação entre o fluxo 
magnético e um circuito elétrico, nele será induzido 
uma força eletromotriz (tensão induzida). Se ele estiver 
fechado, ocorrerá a circulação de corrente. Portanto, 
em linhas gerais, pode-se escrever a lei de Faraday 
como: 
"A fàrça eletromotriz induzida em um circuito 
fechado é determinada pela taxa de variação do fluxo 
magnético que atravessa o circuito". 
Na última experiência descrita, verifica-se que 
quando o ímã se aproxima do circuito o galvanômetro 
deflete em um determinado sentido e quando ele se 
afasta, a deflexão ocorre no sentido contrário. 
Figura 13- Deflexão do galvanômetro. 
O cientista russo Heinrich Friedrich Emil 
Lenz, em 1834, enunciou a chamada Lei de Lenz, que 
justifica o fenômeno, ou seja: 
"A fàrça eletromotriz induzida em um circuito 
elétrico fechado produz uma corrente, a qual cria um 
campo magnético cujo sentido se opõe à variação do 
fluxo magnético que a originou", ou em outras 
palavras, "o sentido da corrente elétrica induzida é tal 
que o campo magnético criado por ela se opõe à 
variação do campo magnético que a produziu". 
Empregando-se as duas leis em conjunto, 
pode-se escrever, de modo simplificado, uma terceira, 
denominada lei de Faraday-Lenz, ou seja: 
E=- N d$/dt (4) 
Onde: 
E é afàrça eletromotriz induzida; 
N é o número de condutores ou espiras do circuito 
atravessado pelo fluxo magnético variável; 
d $/dt é a taxa de variação do fluxo magnético; 
O sinal"-" corresponde à lei de Lenz. 
É interessante observar que a lei de Faraday-
Lenz é uma aplicação direta da lei da ação e reação de 
Newton, isto é: 
Capítulo 1: Conceitos Básicos - 4 
·"'"" 
+ fupai 
"Ao se variar o fluxo sobre os N condutores ou espiras 
de um circuito (ação), elas induzem uma força 
eletromotriz, cujo sentido se opõe a essa variação 
(reação)". 
Note-se que, pe lo exposto, Faraday 
determinou como se obter eletricidade a partir do 
magnetismo, o que, até então, somente era possível 
através de reações químicas. 
7.0- CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR CORRENTE 
Em 1820, o físico dinamarquês Hans 
Christian Oersted divulgou que hav ia descoberto que 
uma corrente elétrica circulando por um condutor 
produz um campo magnético. 
Tal descoberta foi revolucionária , pois 
associou a eletricidade e o magnetismo que se supunha 
fenômenos distintos e sem relação. 
O francês André Marie Ampere, depois de 
conhecer os resultados experimentais de Oersted, 
verificou que o campo magnético envo lve o condutor 
como mostrado na figura 14. 
\ 
OitêÇãO 
docam,po· 
Figura 14 - Campo magnético em um condutor. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Portanto, o sentido do campo magnético 
criado pela corrente pode ser determinado pela regra 
de Ampere (também conhecida como regra da mão 
direita), conforme ilustra a figura 15. 
Figura 15 -Regra de Ampere ou da mão direita. 
8.0 - ELETROÍMÃS 
Observe-se que, ao fazer circular uma 
determinada corrente por um condutor enrolado em 
torno de um material magnético (espiras), é possível 
imantá-lo, obtendo-se um imã artificial (eletroímã ou 
solenóide). 
Figura 16 - Eletroímã ou solenóide. 
A corrente que circula pelas espiras recebe o 
nome de corrente de excitação ou de magnetização. 
Capítulo I: Couceitos Básicos - 5 
+ fupai 
Ampere observou que o produto do número 
total de espiras (N) e da intensidade da corrente de 
excitação (I), o qual é denominada de força 
magnetomotriz (jmm), é igual ao produto da 
intensidade do campo magnético (H) e do 
comprimento do eletroímã([), ou seja: 
fmm =N I =H l (5) 
Substituindo-se as expressões (I) e (3) em (5) 
e após alguma manipulação, resulta: 
fmm = N I = 1 /Jl i 4> 
A 
(6) 
Por outro lado, chama-se de relutância (Re) do 
circuito magnético a: 
. I 
Re =l!t.LA 
Dessa forma, tem-se: 
fmm = N I = R. 4> = H l 
9.0 - CURVA DE SATURAÇÃO 
(7) 
(8) 
Assim, aumentando-se gradualmente o va lor 
da corrente, haverá uma elevação também gradual do 
fluxo. Na verdade, o que está ocorrendo, é uma 
orientação lenta dos dipolos do material. 
Quando praticamente todos estes dipo los 
estiverem orientados, mais dificil ficará o aumento do 
campo magnético. Neste ponto, diz-se que o material 
está chegando à saturação. Portanto, a saturação de um 
material corresponde à condição de quase totalidade de 
orientação dos dipolos, como, por exemplo, ilustrado 
na figura 3.A relação gráfica entre o fluxo e a corrente de 
excitação é conhecida por curva de saturação (ou de 
magnetização). 
Figura 17 -Exemplo de curva de saturação. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Esta curva, a menos de uma escala e devido à 
proporcionalidade entre as várias grandezas, ser traçada 
como nas figuras 18 e 19. 
B 
Figura 18 - Exemplo de curva de saturação. 
B 
H 
Figura 19- Exemplo de curva de saturação. 
Como pode se observar na figura 19, e 
considerando-se a expressão (3), até a saturação do 
material, a permeabilidade magnética permanece 
praticamente constante. A partir daí seu 
comportamento passa a ser variável, caracterizando 
uma não-linearidade entre B e H. Assim sendo, pode-se 
dizer que, nos matena1s ferromagnét icos, a 
permeabilidade magnética é var iáve l na região de 
saturação . 
10.0- HlSTERESE 
Ao se aplicar uma corrente alternada senoidal 
em um eletroímã como o da figura 16, a sua circulação 
pelas espiras dará origem a um campo magnético 
variáve l. 
Capítulo I : Conceitos Básicos - 6 
-
+ fupai 
Corrente 2 
Figura 20- Corrente alternada. 
Como se sabe, a corrente é proporcional à 
intensidade de campo magnético H e, desta forma, à 
medida que ela varia, a intensidade de campo 
magnético também varia. Tal variação irá ocasionar 
uma a lteração no campo magnético total do 
dispositivo. 
A figura 21 mostra como e comporta a 
indução magnética B em função da intensidade de 
campo H, para um ciclo completo da corrente alternada 
senoidal representada na figura 20 . 
B 
2 
H 
Figura 21 - Curva B x H (ciclo de histerese). 
O ponto I COITesponde à condição inicial, a 
corrente é nula e o material não apre enta qualquer 
imantação. O ponto 2 está associado à condição de 
máxima corrente no sentido positivo. Para este valor de 
corrente tem-se o valor máximo positivo da densidade 
de campo magnético (B,ax). No ponto 3, a corrente se 
anula e o material mantém um magneti mo residual ou 
remanescente (B,.) positivo, ou seja, permanece uma 
determinada orientação dos dipolos magnético 
.elementares. A partir deste último ponto, até 4, a 
corrente cresce negativamente até atingir seu máximo 
valor. No ponto 4 tem-se a correspondente densidade 
de campo magnético máxima em sentido contrário (ou 
negativa). Finalmente em 5, a corrente se anula 
novamente, restando no material um magnetismo 
residual (B,.) negativo. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Ao percurso fechado da figura 21 (curva B x 
H) dá-se o nome de ciclo de histerese. Portanto, a cada 
ciclo da corrente alternada corresponde um ciclo da 
curva B x H. 
a mesma figura podem ser observados os 
segu intes va lores: 
Br- Magnetismo Residual ou Remanescente 
Densidade de campo magnético que 
permanece no material após a retirada do campo 
magnético externo, ou seja, quando a corrente se anula. 
Corresponde a orientação remanescente dos dipolos 
magnéticos elementares do material; 
Bmáx - Densidade de Campo Magnético Máxima 
C01Tesponde ao máximo va lor de campo 
magnético no material. É produzido pelo valor máximo 
da corrente; 
Hc - Forca Coercitiva ou Coerciva 
É a intensidade de campo 
necessária para eliminar o magnetismo 
remanescente do material. 
magnético 
residual ou 
Figura 22 -Ciclo de histerese em osciloscópio. 
A área interna do laço de histerese reflete 
diretamente a dificuldade que uma dada intensidade de 
campo H encontrará em orientar os dipolos de um 
material ferromagnético. Reflete, portanto, o trabalho 
realizado por H para obter B. Assim sendo, tal laço 
apresenta uma re lação íntima com o trabalho 
magnético efetuado, o qua l é consumido pelos dipolos. 
Não é, portanto, um trabalho úti l do próprio processo 
de magnetização, mas, sim, uma perda de energia. 
Desta forma, tem-se uma nova grandeza, que é 
a potência de perda por histerese (medida em watts), 
de um material magnético, a qua l se repete em cada 
ciclo de magnetização. 
A expressão (9) fornece as perdas em função 
das grandezas que a influenciam. 
PH =KH. G. B" .f. 10-8 (9) 
Capítulo I: Conceitos Básicos- 7 
+ fupai 
Onde: 
PH -potência perdida por histerese, em W; 
n -expoente de Steinmetz variável entre I ,6 e 2; 
B - indução magnética máxima (antes da 
saturação da chapa), dada em Gauss ou 
Mx/cm2; 
f - freqüência da rede, em Hz; 
G - peso do material magnético, em kg; 
KH - coeficiente de Steinmetz, sendo alguns de 
seus valores dados na tabela 2, conforme o 
material magnético. 
Material Magnético KH 
Ferro doce 2,5 
Aço doce 2,7 
Aço doce para máquinas 10,0 
Aço fundido 15,0 
Aço doce, 2% de silício I ,5 
Aço doce, 3% de silício 1,25 
Aço doce, 4% de silício 1,00 
Tabela 2 - Coeficiente de Steinmetz, para diversos 
materiais magnéticos. 
Naturalmente, quaisquer tipos de perdas 
devem ser as menores possíveis. Analisando os 
coeficientes de Steinmetz, nota-se a influência do 
silício em chapas de aço para o núcleo . Desta forma, é 
conveniente utilizar a chapa com 4% de silício. Estas, 
por outro lado, ainda podem ter grãos de silício 
orientados e grãos não orientados, sendo que as 
primeiras citadas possuem relutância e perdas menores 
devido à disposição dos grãos. 
Outro fator importante é o tipo de laminação, 
o qual pode ser a quente ou a frio. Atua lmente, 
utilizam-se mais as chapas laminadas a frio do que as a 
quente, pois possuem maior permeabilidade e menores 
perdas. Mas, adverte-se que, suas altas propriedades 
magnéticas só se manifestam na direção transversa l da 
laminação. 
13.0- CORRENTES PARASITAS (FOUCAULT) 
O material que forma o circuito magnético da 
máquina é condutor elétrico, embora sua condutividade 
seja pequena quando comparada com a do cobre o 
alumínio. 
Sabe-se que, pela lei de Faraday, o fluxo 
magnético variável no tempo ao atravessar um circuito 
induzirá tensões em seus terminais; estas, por sua vez, 
originarão circulação de corrente se o circuito estiver 
fechado. Considerando o circuito magnético como 
elétrico atravessado pelo fluxo principal, surgem as 
chamadas correntes parasitas ou de Foucault. Estas 
percorrem os caminhos mais variados, cobrindo em sua 
trajetória toda a peça do material magnético. Como 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
este possui uma resistên"cia elétrica, há energia 
dissipada sob a forma de calor. 
A maneira utilizada para minimizar os efeitos 
das correntes parasitas é diminuir a sua trajetória, 
empregando a laminação do aço silício em finas 
camadas. A figura 23 mostra as correntes de Foucault 
em bloco maciço, a figura 24 em chapas laminadas e a 
figura 25 a di sposição do fluxo em relação às chapas. 
Observe-se que as chapas são isoladas entre si com 
certos esmaltes ou, raramente, pela própria oxidação. 
Figura 22 -Correntes de Foucault- Bloco maciço. 
Figura 23 -Corrente de Foucault- Material Iaminado. 
Figura 24 - Fluxo magnético em relação às chapas. 
Capítulo 1: Conceitos Básicos - 8 
+ fupai 
Após a laminação, as correntes parasitas ficam 
confiadas às chapas reduzindo-se as perdas. Este fato 
torna-se claro através a expressão (7). 
G I 2 2 o-'2 PF = KF. . . B . X . 1 (I O) 
onde: 
PF- potência perdida por correntes de Foucault, em W; 
KF- coeficiente de Foucault, que depende da densidade 
e quantidade magnética do material e obtido 
experimentalmente; 
f- freqüência da rede, em Hz; 
B - indução magnética máxima (antes da saturação da 
chapa), em Gauss ou Mx/cm2; 
x- espessura da chapa, em mm; 
G- peso do material magnético, em kg. 
Nota-se, claramente, a influência da espessura 
da chapa e, portanto, deve-se utilizar núcleos 
laminados ao invés de maciços. Mantendo-se todas as 
grandezas constantes, vê-se que se o núcleo for 
dividido em n chapas, as perdas individuais serão I In! 
vezes menores. 
Desta forma , a perda total será reduzida de I In 
àquelas que ocorrem com o núcleo sólido. 
14.0 - FORÇA DE LORENTZ 
O holandês Hendrik Antoon Lorentz, premiO 
Nobel de Física de 1902, verificou que "toda carga 
elétrica imersa num campo e dotada de velocidade, de 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORESdireção não coincidente com a direção do campo, fica 
sujeita a uma força de origem eletromagnética". 
Desta forma, se um condutor imerso em um 
campo com densidade (ou indução) magnética B e 
percorrido por uma corrente I fica submetido a uma 
força F de origem eletromagnética, cujo valor máximo 
é: 
F=B.l.l (I!) 
Onde: 
I é o comprimento da parte do condutor imersa no 
campo. 
O sentido dessa força pode ser obtido pela 
conhecida regra da mão esquerda, onde o dedo 
indicador representa o campo, o dedo médio a corrente 
e o polegar a força de origem eletromagnética, como 
mostrado a figura 25. 
Dlreçllo da 
corrente 
Figura 25 -Força agindo sobre um condutor. 
Capítulo I: Couceitos Básicos - 9 
+ fupai MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
CAPÍTULO 2: TRANSFORMADORES 
MONOFÁSICOS 
Este 
funcionamento 
apresentando 
operação. 
RESUMO 
capítulo trata do princípio de 
do transformador monofásico e 
várias grandezas e aspectos de sua 
1.0 - INTRODUÇÃO 
Chama-se tramformador a um equipamento 
elétrico, sem partes necessariamente em movimento, 
que transfere energia elétrica de um ou mais circuitos 
(primário) para outro(s) circuito(s) (secundário , 
terciário) através da indução eletromagnética. 
Nesta transferência, poderá ocorrer uma 
alteração dos valores das tensões e das correntes em 
cada circuito, porém as suasfreqiiências são sempre as 
mesmas. 
De uma maneira geral, existem múltiplas 
aplicações e, para cada uma, tem-se um tipo diferente 
de transformador. O princípio de funcionamento , 
porém, mantêm-se o mesmo em todos os casos. 
Os transformadores, considerando-se o 
número de fases, podem ser monofásicos ou po lifásicos 
(em geral, trifásicos). Esse texto analisa os 
monofásicos. 
2.0 - PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
O transformador monofásico, em sua forma 
mais elementar, constitui-se de um núcleo de material 
magnético e enrolamentos, como ilustrado na figura I. 
Enrolamento 
primário 
~ 
Núcleo / 
magnético 
Seç.io 
tranavers.al 
Figura 1 - Transformador monofásico elementar. 
O funcionamento do transformador 
monofásico (assim como de qualquer outro) baseia-se 
no principio de que a energia elétrica pode ser 
transferida entre dois circuitos devido ao fe nômeno da 
indução magnética. 
Aplicando-se a tensão U1, no primário do 
transformador, circulará uma pequena corrente 
denominada corrente em vazio , representada neste 
texto por 10. 
Esta, por sua vez, dá origem a um fluxo 
magnético alternado que fica confinado ao núc leo em 
sua maio r parte. Como este fluxo atravessa ambos os 
emolamentos e é variável, induz em cada um deles as 
forças eletromotrizes E1 e E2. 
i o ----... 
Figura 2 - Representação esquemática da parte ativa de 
um transformador monofásico operando em vazio. 
2.0 - RELACÃO DE TRANSFORMACÃO 
Considerando a lei de Faraday, as forças 
eletromotrizes E1 e E2 são proporcionais ao número de 
espi ras N1 e N2, conforme a re lação: 
onde: 
E1 - força eletromotriz induzida no pri mário; 
E2 - força eletromotriz induzida no secundário, 
N1 - número de espiras do primário; 
N2 - número de espiras do secundário; 
KN- relação do número de espiras. 
(I) 
Por outro lado, define-se como relação de 
tensões (k): 
ui 
k= -
u2 
(2) 
Capítulo 2: Transformadores Monojiísicos- l O 
-
-
+ fupai 
Ressalta-se que a tensão aplicada (primária) 
U1 difere pouco de E1, pois a queda de tensão é 
pequena devido aos baixos valores da corrente em 
vazio. Por outro lado, como não há carga, as tensões de 
saída (secundária) U2 e E2 são iguais. 
Desta forma , para fins práticos, pode-se 
considerar nos transformadores monofásicos que: 
(3) 
ou seja: 
(4) 
Ou: 
(5) 
A expressão (5) é importante, pois U1 e U2 são 
medidos facilmente. Portanto, se ao utilizar um 
voltímetro no primário, obtêm-se, aproximadamente, 
E1 e, no secundário, E1. Assim, a relação do número de 
espiras é determinada com pequeno erro. 
Observe-se que, se 
a) k > 1, o transformador é abaixador; e, 
b) k < 1, o transformador é elevador. 
3.0 · O TRANSFORMADOR EM CA~GA 
Considere-se a figura 3 . 
. lo __..... 
Figura 3 - Representação esquemática da parte ativa de 
um transformador monofásico operando em vazio. 
Com o transformador operando em vazio, ou 
sem carga, a corrente 10 magnetiza o transformador e 
induz as tensões E, e E2. 
Fechando-se a chave "ch" do circuito 
secundário do transformador, ocorrerá a circulação da 
corrente 12 em seu enrolamento, cujo valor depende 
exclusivamente da carga. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Figura 4- Surgimento de corrente no secundário de 
um transformador monofásico em carga. 
Entretanto, de acordo com a lei de Ampere, h 
ao circular pelas espiras do secundário, cria um fluxo 
adicional (ou seja, de reação) ~2, o qual, conforme 
Lenz, tende a anu l ar~. 
lo· __.... 
Ú; É1t 
Figura 5 - Corrente no secundário resu ltando em um 
fluxo adicional. 
Para que o transformador continue 
magnetizado, um fluxo de mesma intensidade, mas de 
sentido oposto ao de reação do secundário, deve ser 
criado no enrolamento primário. Em outras palavras, é 
necessário que haja uma compensação de fluxo. 
U1 
Figura 6- Compensação de fluxo. 
Novamente, considerando a lei de Ampere, 
para a criação desse novo fluxo para manter a 
magnetização, o primário do transformador absorverá 
da rede uma corrente sup lementar a 10, a qual será 
denominada 1'2. 
Pelo exposto, a corrente primária 11 é: 
(6) 
Capíwlo 2: Transformadores Monofásicos - 11 
+ fupai 
Figura 7 -Representação esquemática da parte ativa de 
um transformador monofásico operando em carga. 
Analisando-se a expressão (6) é possível 
concluir que, em qualquer condição de operação do 
transformador, sempre existirá a corrente ! 0 e que 
somente ela é responsável pela indução de E1 e E2• Em 
outras palavras, E1 e E2 independem do regime de 
carga. 
4.0 - POTÊNCIA E RELACÃO ENTRE CORRENTES 
Considerando-se o exposto no item anterior, 
verifica-se que aforça magnetomotriz (jmm), originada 
no secundário pela circulação de corrente pela 
imposição de carga é: 
(7) 
Onde R e é a relutância do núcleo magnético. 
Mas, como visto, deve haver a compensação 
pelo primário e, portanto, nele, deverá ser originada a 
mesma força magnetomotriz. Assim: 
(8) 
Portanto, como a re lutância é a mesma para 
ambos os casos: 
(9) 
De onde se verifica que: 
(I O) 
Por outro lado, em condições normais de 
carga, tem-se que: 
( ll ) 
E, então: 
(12) 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Observa-se que essa aproximação para 
transformadores para instrumentos (TC's, por 
exemplo) é um dos fatores que afetam a sua classe de 
precisão. Para os de potência, entretanto, ela não é 
sign ificati va. 
De qua lquer modo, utilizando-se a expressão 
( 12) em (I 0), tem-se : 
i 2 -:::: .!!.J.. 
il N2 
(13) 
O que leva a: 
k= 
UI ,..., EI Nl ~12 ~kN - = -=--
u2 E2 N2 il 
(14) 
Na expressão (14) verifica-se um fato de 
interesse, ou seja, que: 
(15) 
O resultado de (15) implica em dizer que a 
potência aparente recebida da rede pelo primário é, 
praticamente, a mesma que se entrega para a carga no 
secundário. Nesses termos, a potência total ou 
aparente do transformador (S) para uma determinada 
situação é: 
(16) 
5.0 - GRANDEZAS REFERIDAS 
Como visto nos tópicos anteriores, as 
grandezas secundárias se refletem no primário do 
transformador. Por exemplo, se há uma corrente h 
circulando, há um valor correspondente no primário 
(ou seja, 1'2) que resu lta na mesma força 
magnetomotriz. 
A rede de alimentação, portanto, as percebem 
como valores equivalentes que produzem os mesmos 
efeitos se estivessem presentes no primário. Em outras 
palavras, tais grandezas estão "refletidas" (ou 
"referidas") a esse circuito . 
No caso das correntes citadas, tem-se que, a 
partir de (I O) e (14), o valor referido (ou reflet ido) é: 
i '= N2 i i 2 
2 N 2 k 
I 
(17) 
Utilizando-se a mesma notação, ou seja, o 
apóstrofo ( , ) sobrescrito sobre a grandeza para 
designar que ela está referida ao primário, tem-se: 
Capítulo 2: Transformadores Monofiísicos- 12 
+ fupai 
Tensões no secundário referidas ao primário 
N 
E '=-1 E =kE 
2 N
2 
2 2 
( 18) 
u '= .!!J...u = kU 
2 N 2 2 
2 
( 19) 
lmpedância da carga referida ao primário 
(20) 
Portanto: 
Zc' = Zck! (21) 
aturalmente, a res istência e reatância 
referidas são calculadas de maneira análoga, ou seja: 
R '= Rk! (22) 
X' =Xk! (23) 
Observe-se que o fato de referir grandezas 
secundárias ao primário, não altera o ângu lo de fase e 
potência fornecida à carga. 
6.0 - CIRCUITO EQUIVALENTE 
O transformador pode ser representado através 
de um ci rcuito equiva lente, o qua l permita analisar seus 
efe itos sobre o sis tema. 
A análi se física do equ ipamen to permite 
concluir que o primário e secundário possuem 
resistênc ia e reatância. Assim, é possível representá- lo 
através de parâmetros concentrados como mostra a 
figura 8. 
u.( 
R r x, x, ~. 
·r11W 
,,.,.;: 
u, 
Figura 8- Transformador com parâmetros 
concentrados 
~· 
Com as grandezas secu ndárias referidas ao 
primário tem-se o circuito da figura 9. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Figura 9 - Transformador com as grandezas 
secundárias referidas ao primário . 
O circuito anterior pode ser representado pelo 
da figura I O. 
X r R'r 
. 
I'• 
u, E u. 
Figura I O- Transformador com ramo magnetizante 
substituindo o núcleo . 
z·~ 
a figura I O, o núcleo é representado por uma 
reatância fictícia (X,,) responsável pelo fluxo 
magnético e uma resistênc ia fictíci a (R,) responsável 
pelas perdas no núcleo. 
Por outro lado, a representação do ramo é 
desprezada devido aos baixos valores da corrente da 
corrente de magnetização, como mostra a figura 11 . 
u, 
x, AI x·. R\ 
t~ 
1'~ 
ú. 1 E. 
Figura li -Circuito equ ivalente sem o ramo 
magnetizante. 
·~ 
Esse circuito ainda pode ser reduzido ao 
equivalente mostrado na figura 12. 
X.,. Ru: 
. 
u, Z'e 
Figura 12 - Circuito equivalente do transformador. 
Capítulo 2: Transformadores Mouofásicos- 13 
+ fupai 
Onde: 
(24) 
(25) 
Como se observa, a corrente de carga (no 
caso, 12') é limitada apenas por Rcc e Xcc quando há 
um curto-circuito no secundário do transformador. 
Assim, Rcc e Xcc são chamados, respectivamente, de 
resistência e reatância de curto-circuito e, portanto, 
define-se impedância de curto-circuito como: 
z c c = ~ Rcc 2 + X c c 2 (26) 
7.0 - PARÂMETROS PORCENTUAIS 
A impedância de curto-circuito normalmente é 
fornecida em porcentagem de uma impedância base, ou 
seja: 
onde: 
sendo: 
SN- potência nominal do transformador; 
UN- tensão nominal do transformador. 
(27) 
(28) 
É possível demonstrar que a impedância 
percentual possui o mesmo valor se calculada pelo lado 
primário ou secundário . 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Por outro lado, define-se tensão de curto-
circuito (Ucc) à tensão que é necessário aplicar a um 
transformador, de modo que circule a corrente nominal 
no secundário, quando este está curto-circuitado. 
Figura 13 - Curto-circuito em transformadores. 
Na prática, as tensões de curto-circuito são 
expressas por seus valores percentuais em relação a UN. 
Desta maneira, a tensão de curto-circuito percentual é 
expressa por: 
(29) 
Pode-se mostrar que: 
Ucc% =Z% (30) 
Da mesma forma , é possível definir a 
resistência e reatância percentual como segue: 
R%= Rcc 100 = PJT 100 
ZB SN 
(31) 
onde PJr são as perdas em carga e, 
(32) 
Capítulo 2: Tramformadores Mouofásicos- 14 
. .-., 
,,-..,. 
r"'\ 
+ fupai MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
CAPÍTULO 3: TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS 
RESUMO 
Este capítulo trata do princípio de 
funcionamento do transfo rmador trifás ico e 
apresentando várias grandezas e aspectos de sua 
operação . 
1.0 - INTRODUÇÃO 
A transformação trifásica pode ser realizada 
com um transformador específico, destinado a este fim. 
Neste caso, o custo ·inicial é mais baixo que os 
dos bancos, pois existirá apenas uma unidade. 
Entretanto, exige um outro transformador de mesma 
potência como reserva. 
2.0 - NÚCLEO 
Partindo do principio que o transformador 
trifásico agrupa três monofásicos em um, a composição 
entre os núcleos mais evidente é a mostrada na figura 
1. 
Figura I - Núc leos monofásicos compondo o trifásico. 
Um sistema trifásico simétri co e equilibrado 
possui três correntes com mesmo módulo, porém 
defasadas de 120° elétricos uma das outras. Pela lei de 
Ampere, elas originam fluxos nos núcleos 
monofásicos, também defasados de 120°. 
Analogamente às correntes trifásicas, quando 
os fluxos juntarem-se em um ponto, sua soma será 
nula, o que ocorre no local de união dos três núcleos. 
Sendo assim, não há necess idade de sua utilização é, 
po rtanto, é conveniente retirá-lo do circuito como 
medida de economia de material. 
Figura 2 -Núcleo trifás ico ideal. 
O núcleo trifásico da figura 2 é o ideal, mas 
apresenta uma forma inconveniente. Além disso, há 
uma utilização excessiva de material em sua 
construção, o que se reflete nos custos e inviabiliza a 
sua utilização. 
A so lução que se adota, em termos práticos, é 
bastante simples, ou seja: retira-se um dos núcleos, 
inserindo entre as colunas (ou pernas) laterais, outra 
com as mesmas dimensões. 
Culatra (ou jugo) 
................ /. .. 
Figura 3 -Núcleo trifás ico . 
Com a inserção dos enrolamentos primário e 
secundário, tem-se a disposição esquemática da figura 
4. 
Capítulo 3: Priuclpio de Funciouamento dos Transformadores Trifásicos - 15 
+ fupai 
Primário 
Secundário 
Figura 4- Representação esquemática de um 
transformador trifásico. 
N1 
N2 
O circuito magnético das três fases, neste 
caso, resulta desequilibrado. A relutância da coluna 
central é menor que as outras, o que origina uma 
pequena diferença nas correntes de magnetização de 
cada fase. 
Existem diversos tipos de núcleo, entretanto o 
mostrado na figura 4 é o mais comum devido à sua 
facilidade construtiva e de transporte. 
Este tipo de construção, relativamente a três 
monofásicos, apresenta como vantagem o fato de que, 
quaisquer desequi líbrios magnéticos causado pelas 
diferentes condições elétricas das três fases, tendem a 
desaparecer graças à interconexão magnética existente 
entre elas. Assim, o fluxo de cada perna distribui-se 
obrigatoriamente pelas outras duas. Também ocorre 
uma economia de material e conseqüente diminuição 
das perdas em vazio. 
Como desvantagem, tem-se que as unidades 
reservas são mais caras, pois deverão ter a potência 
total do transformador a ser substituído. O monofásico 
de reserva, por outro lado, apresenta apenas um terço 
da potência do conjunto. 
3.0 - ENROLAMENTOS 
Os enrolamentos de um transformador 
trifásico podem ser conectados em estrela, delta ou zig-
zag, conforme mostram as figuras 5 a7 . 
• I i 
I .. ..._ ____ . -----
Figura 5 - Conexão estrela dos enrolamentos de um 
transformador trifásico . 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
L. 
• ' • 
f ai 
I I 
a) Delta ou triângulo (possibi lidade I) . 
' • • • l 
• J 
b) Delta ou triângulo (possibi lidade 2) . 
Figura 6- Conexões triângulo (ou delta) dos 
enrolamentos de um transformador trifásico. 
a) Zig-zag (possibil idade I). 
• 
b) Zig-zag (possib ilidade 2). 
Figura 7 - Conexões zig-zag dos enrolamentos de um 
transformador trifásico . 
As I igações delta e estrela são as mais 
comuns. 
Capítulo 3: Priucípio de Fuuciouameuto tios Tmusformadores Trifásicos- 16 
-
+ fupai 
A ligação zig-zag, por sua vez, é secundária 
típica . A sua característica principal é sempre afetar 
igual e simultaneamente duas fases primárias, pois os 
seus enrolamentos são montados em pernas distintas 
seguindo uma ordem de permutação circu lar. 
Naturalmente, este fato a torna mais adequada para ser 
utilizada em presença de ca rgas desequilibradas. 
Adotando-se a notação de designar-se a 
ligação primária por letras maiúsculas e a secundária 
através de minúsculas, tem-se: 
D, d - Delta ou triângulo, Y, y- Estrela; z - Zig-zag 
Tabela I -Conexões dos enro lamentos. 
4.0- PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
O princípio de func ionamento é basicamente o 
mesmo do monofásico, tanto em vazio como em carga. 
A figura 8 apresenta esquematicamente um 
núcleo de um transformador trifásico, cujos 
enrolamentos utilizam a co nexão Dy. 
A ·--------· 
B 
c--~--------~------------~-----
Use 
loc ~ 
I· Uab Ubc 
, Uca 
a •-----!--------,.~·"·="-""­
b-------------+-------------4--------
c-- ... 
Figura 8 - Transformador trifásico em vazio. 
Ao aplicar as tensões UA8 , U8c e UcA ao 
primário, as correntes de magnetização de cada fase 
(!oAo, foec e Ioc"A ) circu larão pelos respectivos 
enro lamentos. O efeito resu ltante será o surgimento de 
três fluxos magnéticos a lternados e defasados de 120° 
e létricos entre si . Dessa fo rma, pela lei de Fa raday, 
serão induzidas tensões nos enro lamentos primários 
(EAe, E8 c e EcA) e secundári os (Ea"' E&, e Ec11). 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Observe-se que, nos pontos X e Y do núcleo, a 
soma dos fluxos é nula. Isto significa que cada trecho 
entre e les, age como um transformador monofásico. 
Naturalmente, ao acoplar cargas ao 
secundário, surgirão correntes opondo-se à variação do 
fluxo ~ e, em conseqüência, tentam desmagnetizar o 
núcleo. Assim, essas correntes são compensadas por 
parcelas adicionais de corrente absorvidas junto à rede, 
mantendo-se 4> constante e as tensões induzidas nos 
enro lamentos. 
5.0 - RELAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO 
Como se sabe, a relação de transformação é 
definida como a relação entre as tensões primárias (U1) 
e secundárias (U2), ou seja : 
u 
K=-~ 
u2 
(1) 
No transformador trifásico a relação de 
transformação tem a mesma definição, considerando-se 
as tensões entre fases, entretanto. Observa-se, porém, 
que devido à conexão dos enrolamentos (E1 e E2 são 
tensões induzidas entre os tem1inais dos enrolamentos), 
e la não será, em todos os casos, igual à de espiras, 
como nos monofásicos. 
Na figura 9, por exemplo, mostra-se duas 
conexões de transformadores trifás icos. 
U1 
U2 
a) Conexão estrela- estrela (Yy). 
U1 
Uz 
b) Conexão delta- estrela (Dy). 
Figura 9 - Conexões dos transformadores trifásicos. 
Capítulo 3: Princípio de Funcionamento dos Transformadores Trifásicos - 17 
+ fupai 
Sendo assim, as relações de transformação K e 
KN para cada caso seriam para a: 
a) Conexão Yy da figura 9a: 
(2) 
e 
(3) 
e, estando o transformador em vazio, tem-se: 
então, 
U J3E E 
K=-1 = ---~ = -I=K 
u 2 J3 E2 E2 N 
(4) 
b) Conexão Dy da figura 9b: 
então, 
U E 
K=-~ = --~-
U2 J3 E2 
(5) 
Como os enrolamentos podem estar 
conectados de diversas maneiras, nota-se que para cada 
modo de ligação haverá uma diferença entre a relação 
de transformação e de espiras. 
Considerando-se os exemplos e as várias 
conexões, elaborou-se a tabela 2 relacionando-se os 
valores de K e KN para cada uma delas. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Ligação Dd Dy Dz Yy Yd Yz 
2 
K= KN 
K N 2 
f3KN J3 
-K KN [3K,. 3 N 
Tabela 2 -Valores de K em função de KN para as 
diversas conexões. 
6.0- CORRENTE EM VAZIO 
os transformadores trifásicos, com a 
montagem de núcleo mostrada, as correntes de 
magnetização devem ser iguais entre si nas fases 
laterais e ligeiramente superiores a da central. 
Isto se deve ao fato de que as relutâncias das 
pernas correspondentes são maiores. 
Desta forma , adota-se um va lor médio para a 
corrente em vazio, ou seja: 
(6) 
7.0- CIRCUITO EQUIVALENTE E PARÂMETROS 
De uma forma gera l, os sistemas de potência 
são representados por apenas uma fase e um neutro, 
considerando as . restantes como simétricas; 
evidentemente, consegue-se isto com a ligação Y. 
o caso dos parâmetros porcentuais, ta l fato é 
irrelevante, pois independem das conexões dos 
enrol amentos; enquanto que nos magnetizantes, ocorre 
exatamente o contrário. 
Assim no caso do primário em ligação delta, 
utiliza-se transformá-la na estrela equivalente. Desta 
forma , o transformador trifásico será representado 
pelos parâmetros de uma fase, supondo as conexões 
primárias em estrela e carga tr ifásica simétrica e 
equ ilibrada. 
Capítulo 3: Priucípio de Fuuciouameuto dos Tmusformcu/ores Trifásicos- 18 
+ MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES fupai 
CAPÍTULO 4: TIPOS E APLICAÇÕES 
RESUMO 
O objetivo deste texto é o de ap resentar os 
van os tipos de transformadores e algumas de suas 
aplicações. 
1.0 - INTRODUÇÃO 
De uma maneira gera l, ex istem múltiplas 
aplicações e, para cada uma, tem-se um tipo diferente 
de transformador. O princípio de func ionamento, 
porém, mantêm-se o mesmo em todos os casos. 
Os principais tipos e ap licações são : 
2.0 -TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA 
São classificados como transformadores de 
potência os de: 
a) Força, o qual é utilizado, normalmente, 
em subestaçõe.s abaixadoras e elevadoras 
de tensão. Podem ser consideradas como 
transformadores de força, aqueles com 
potência nominal superi or a 500KV A; e, 
de 
b) Distribuição, cuja função é a de abaixar 
a tensão para a distribuição a centros de 
consumo. São aqueles com potência 
nominal inferior a 500 KV A. 
Os quais, considerando-se o número de fases, 
podem ser monofásicos ou polifásicos (em gera l, 
trifásicos). 
Figura I - Transformador de distribuição monofásico. 
Figura 2- Transformador de distribuição trifásico . 
Figura 3 -Transformador de força trifásico . 
Esses transformadores também podem ser do 
tipo a seco, alternativamente aos imersos em óleo 
iso lante, como aqueles mostrados nas fi guras I a 3. 
Capítulo 4: Tipos e Aplicações- 19 
+ fupai 
Figura 4 -Transformador de distribuição a seco. 
3.0 - TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOS 
Os transformadores de instrumentos são os de 
Potencial (TP) e os de Corrente (TC), os quais são 
empregados para iso lar circuitos de altas tensões e/ou 
altas correntes, reduzindo-os a valores compatíve is 
com a segurança de operadores e tornando viáve l a 
instalação de aparelhos de medida e proteção. 
Figura 6 -Transformador de potencial (TP). 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
4.0 - TRANSFORMADORES DE COMANDO E 
SINALIZAÇÃO 
São empregados para alimentar ci rcu itos de 
controle e proteção de máqu inas e létr icas, como, por 
exemplo, bobinas de contatares, re lês e outros 
equipamentos. 
Figura 7- Transformador de comando. 
5.0 -TRANSFORMADORES DE ISOLAMENTO 
Ap licado para a proteção contra contatos à 
massa em máqu inas· elétricas como fornos e máqu inas 
de solda. 
Figura 8 - Transformador de iso lamento. 
6.0- TRANSFORMADOR DE ATERRAMENTO 
São uti lizados transformadores de aterramento 
em a lguns sistemas para os quais é desejável possu ir 
ponto de terra acessível em local onde não existe 
transformador que possa ser aterrado . Somente no caso 
de desba lanceamentos, tais como curtos fase-terra, 
ci rcu la corrente por este tipo de transformador e, 
portanto, destinam-se a li mitar a corrente nos casos de 
falta à terra e a manter o des locamento do potencial de 
neutro dentro de li mites pré-fixados. 
Capítulo 4: Tipos e Aplicações- 20 
. .--... 
. .-.._ 
+ fupai 
Figura 9 - Transformador de aterramento. 
7.0 - OUTROS TIPOS DE TRANSFORMADORES 
Existem outros tipos para aplicações 
específicas tais como os autotransformadores, 
transformadores de três circuitos, transformadores para 
fornos e subterrâneos, entre outros . 
Figura I O- Autotransformador (Chave co mpensado ra). 
Figura li - Transformador para fornos a arco. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Figura 12 - Transformador para instalações 
subterrâneas. 
Figura 13 - Transformador enc lausurado. 
Figura 14 - Transformadores de pequena potência. 
Capítulo 4: Tipos e Aplicações- 21 
+ fupai MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
CAPÍTULO 5: COMPONENTES E ACESSÓRIOS 
RESUMO 
Apresentam-se a seguir as partes componentes 
dos transformadores imersos em óleo isolante e vários 
de seus acessórios. 
1.0 - INTRODUÇÃO 
A figura I apresenta uma vista explodida de 
um transformador de distribuição trifásico . 
Suporte d 
fixação 
Os componentes fundamenta is do 
tran formadorlocalizam-se na chamada ''parte ativa", 
ou seja, núcleo e enrolamentos. 
Existem diversos acessórios, tais como: 
radiadores, conservadores, comutador de tap's, 
termostatos e muitos outros, os quais dependem da 
potência e nível de isolamento do transformador para 
erem utilizados. 
Neste sentido a NBR 5356 estabe leceu os que 
devem ser utilizados com transformadores imersos em 
óleo. 
Figura I -Vista explodida de um transformador de distribuição trifásico . 
Capítulo 5: Componentes e Acessórios- 22 
-
+ fupai MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
A titulo ilustrativo a tabela I fo rnece um transformadores de até I 000 kV A e a tabela 2 para 
transformadores de maior porte. resumo das informações da norma para 
Acessórios Potência (em kVA) 
15 30 45 75 11 2,5 150 225 300 500 750 1000 
Indicador Ex temo de I de Coluna o o N N N 
Líquido Isolante. I Magnético o o o 
Bujão de Drenagem. o o N N N 
Meios de Ligação para Filtro. 
N N N N N 
Dispositivo para a retirada de amostra de 
N N N N N 
óleo. 
Meios de Aterramento do Tanque. N N N N N N N N N N N 
Meios p/ levantamento do Transformador 
N N N N N N N 
Completamente Montado e da Parte Ativa. 
Abertura para Inspeção. N N N N N N N N N N N 
Apoios para Macaco. N N N N N 
Provisão para Instalação do Termômetro do o o N N N 
óleo. 
DiSj)ositivo para Alívio de Pressão. o o o 
Meios para Locomoção. N N N N N 
Conservador de Oleo (em Transformadores o o o 
Não - Selados). 
Indicador de Temperatura do Oleo. o o o 
Caixa com Blocos Terminais. o o o 
Relé Detetor de Gás Tipo Buchholz (quando o o o 
houver conservador). 
Respirador com Secador de Ar (quando o o o 
Houver conservador). 
- Acessórios armais; O - Opcional. 
Tabela I -Acessórios para transformadore trifásicos com potência de até I 000 kV A. 
Acessório Localização Funç{iO 
Relé Detetor de Gás (Gás Relay) Tampa do Tanque. 
Coletar gases provenientes de falhas 
internas. 
Relé J (Fault Pressure Relay). Parede Lateral do Tanque. 
Indicar sobrepressões bmscas no interior do 
tanque. 
Relé Bulchholz (Bulchholz Relay). 
Condutor de Oleo entre Tanque e o Sintetiza a função dos dois relés anteriores. 
Conservador. Se usado, dispensa os mesmos. 
Válvula de Alívio de Pressão (Pressure 
Tampa do Tanque. 
Aliviar sobrepressões bntscas, protegendo o 
ReliefDevice). tanque contra deformações ou rupturas. 
Tubo de Segurança (Safety Type). Tampa do Tanque. 
Idem anterior, não sendo utilizados 
conjuntamente. 
Termômetro de Oleo (Liquid Temperature Par1e Superior do Tanque (Lateral ou Indicar por medição direta a temperatura do 
Indicator). Tampa). óleo do topo. 
Termômetro de Enrolamento - Imagem Parte Superior do Tanque (Lateral ou Indicar a temperatura do ponto mais quente 
Térmica (Winding Temperature Indicator). Tampa). do enrolamento através de medição indireta. 
Indicador de Nível de Oleo (Líquid Levei Lateral da Superficie do Tanque Lateral do 
Indicar nível de óleo isolante. 
Indicator). Conservador. Topo da Bucha. 
Indicador de Fluxo de Óleo (Líquid 
Tubulação Infer ior do Banco de 
Flowgage). 
~adiadores entre o Tanque e a Bomba de Indicar o funcionamento da bomba de óleo. 
Oleo. 
Tabela 2 - Acessórios para transformadores de força. 
Capítulo 5: Compoueutes e Acessórios- 23 
+ fupai 
2.0- NÚCLEO 
O núcleo é utilizado como circuito magnético 
para a circulação do fluxo criado nas bobinas 
pnmanas. Compõe-se por chapas de aço-si lício 
laminado com espessuras variáveis, sendo estas 
agrupadas de tal modo que resultem em pernas e 
culatras Uugo). Essas chapas são isoladas entre si por 
verniz isolante. 
Existem dois tipos básicos, ou seja. 
Núcleo envolvido (Core tvpe ou tipo núcleo) 
Utilizado para altas tensões, as quais requerem 
muitas espiras e boa isolação. Caracterizaram-se e por 
correntes relativamente baixas e pequeno fluxo 
magnético Este tipo é ilustrado na figura 2. 
Figura 2 -Núcleo de transformador trifásico 
Núcleo envolvente (Shcll type ou encouracado) 
Usados em transformadores com tensões 
baixas, onde há poucas espiras, baixa isolação. 
elevadas correntes, altas freqüências e fluxos 
magnéticos. 
O corte das capas pode se feito a 90° ou 45°, 
dependendo da montagem do núcleo e da potência do 
transformador. Observa-se que o corte a 45° permite 
que o fluxo circule com menor relutância. 
Figura 3 - Corte da chapa a 45°. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
3.0 -ENROLAMENTOS 
As bobinas são montadas sobre tubos isolantes 
de papel baquelitizado ou envernizados, como ilustra a 
figura 4. 
Figura 4 - Montagem do Enrolamento 
Existem diversos tipos de enrolamentos que 
podem ser utilizados em transformadores, porém 
pertencem a três grandes grupos básicos, ou seja: 
helicoidais, discoidais e camadas. 
Helicoidal 
Usados nas tensões inferiores (a ltas correntes). 
ormalmente, constituídos por condutores retangulares 
e se desenvolvem em hélice continua. 
Entre as espiras existem canais de 
tran posição onde os condutores são invertidos; sendo 
assim, cada um deles ocupa todas as posições 
possíveis, conseguindo-se uma repartição equilibrada 
de correntes (mesma resistência ôhmica) e reduzindo-
se as perdas no cobre e por correntes parasitas. Com 
dois condutores haverá pelo menos uma transposição. 
Figura 5 -Enrolamento helicoidal com três condutores. 
Capítulo 5: Componemes e Acessórios- 24 
+ fupai 
Figura 6 - Enro lamento he licoida l. 
Discoidal (vanqueca) 
Usados na tensão superior. O enrolamento 
completo consiste de um númew de discos superpostos 
uns aos outros. Na realidade, compõe-se de espi ras 
circulares dispostas paralelamente uma a outra no 
sentido radial , podendo, ou não, possuírem canais para 
refrigeração. 
Os condutores a cada vo lta entrelaçam- e, 
pois, desta forma, o comprimento méd io de cada 
esp ira, e, consequentemente, sua res istência ôhmica é 
igual. 
Os discos são separados por calços isolantes e 
são dispostos concentricamente com o secundário 
ocupando, normalmente, a parte externa por fac ilidade 
de isolamento e retirada das derivações. 
Figura 7 - Enrolamento discoidal. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Camadas 
Dividem-se em diversas camadas concêntricas 
largas, cilíndricas e de pequena espessura conectadas 
em série. Possuem excelente comportamento às 
obretensões. 
4.0 - DISPOSITIVOS DE PRENSAGEM E CALÇOS 
Para dar consistência mecânica à parte ativa 
utiliza-se vigas dispostas horizontalmente, fixadas por 
tirantes. 
Por outro lado, emprega-se calços em muitos 
pontos da parte ativa, os quais têm por finalidade: 
a) Dar rigidez às bobinas, 
b) Isolar as bobinas do núcleo, 
c) Constituir vias para a circulação óleo 
e, 
d) Nivelar as janelas entre outras. 
Com freqüê ncia utiliza-se do fenolite, 
presspan ou madeira na sua confecção. 
5.0 - ISOLAMENTO 
O isolamento existente nos transformadores é 
fe ito, basicamente, entre camadas de espiras, bobinas, 
enrolamentos e em relação à carcaça (massa) . 
O iso lamento entre enrolamentos e o 
isolamento em re lação à massa denominam-se 
isolamento principal. Ele é constituído por um ou mais 
ci lindros isolantes de papelão, de papel impregnado 
com resinas sintéticas e outros materiais, colado(s) 
entre ambos os enro lamentos e entre os enro lamentos e 
culatra . 
O iso lamento entre camadas é formado por 
duas camadas de papel. Por outro lado, o isolamento 
entre esp iras emprega várias camadas de papel 
enrol ados sobre os condutores. 
O papel normalmente utilizado é o Kraft. Os 
condutores ainda podem ser esmaltados . 
O isolamento entre bobinas no sentido axial é 
fe ito empregando-se madeira impregnada (madeirite) 
e/ou camadas de presspan ou baquelite. No sentido 
radial , quando as espiras dividem-se em mu itos grupos, 
uti liza-se tubos isolantes. De um modo geral, existem 
espaçadores de presspan com vários milímetros entre 
elas, de modo a permitir a livre circulação de óleo. 
6.0- TAP'S OU DERIVAÇÕES 
Por diversos motivos, as tensões das redes 
variam. Sendo ass im, necess ita-se que o transformador 
possua condições de alterara sua tensão de entrada, por 
exemplo, para que a tensão secundária fique constante. 
Capítulo 5: Componentes e Acessórios- 25 
+ fupai 
Desta forma, é possível a variação da relação 
de transformação, comutando-se espiras de um dos 
enrolamentos (ou de ambos) . 
Os pontos para a comutação de espiras 
denomina-se "tap " ou 'derivação ". Observe-se que as 
derivações em enrolamentos de tensão superior são 
mais econômicas, pois possuem condutores com bitola 
menor que os de tensão inferior. 
A troca de tap's pode ser executada em carga 
ou em vazio. No primeiro caso necessita-se de um 
comutador sob carga (LTC - "Load Tap Changer"), 
equipamento motorizado e com câmara de extinção, 
(devido ao caráter altamente indutivo dos 
transformadores) e a mudança deve ser a mais discreta 
possível. 
Figura 9 - Comutador sob carga (L TC) . 
No segundo, há uma tala de bornes interna ao 
tanque (tipo painel) ou um comutador externo. 
Figura lO- Comutador de tap's sem carga. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
7.0 - BUCHAS 
7.1 - Generalidades 
As buchas possuem a função básica de acop lar 
os terminais dos enrolamentos ao circuito externo, bem 
como, manter iso lado eletricamente estes enrolamentos 
e cabos do tanque. 
Figura li -Buchas e enro lamentos. 
Entre elas há certo espaçamento, devido à 
necessidade de se isolar as entradas e saídas uma das 
outras, onde o meio ambiente age como dielétrico. Este 
fato caracteriza a eficiência da bucha ou se há o melhor 
uso possível do poder dielétrico do ar a fim de 
assegurar iso lamento adequado. 
São constituídas basicamente por: 
a) Corpo isolante de porcelana 
vitrificada; 
b) Condutor passante de cobre 
eletrolítico ou latão; 
c) Terminal de latão ou bronze; 
d) Vedações de borracha e papelão 
higroscópico . 
As formas e as dimensões variam com a 
tensão e a corrente de operação. Os tipos mais comuns 
são as buchas a óleo e as condensivas. 
7.2 - Buchas a óleo 
Consiste numa haste condutora envolvida por 
um determinado número de finos cilindros 
concêntricos de material iso lante, separados por calços 
de madeira tratada, onde a haste e os cilindros isolantes 
são fixados dentro de dois cones ocos de porcelana. 
Completa-se os espaços vazios com óleo iso lante. 
Capítulo 5: Compouemes e Acessórios- 26 
+ fupai 
7.3- Buchas Condensivas 
Compõe-se de um corpo i olante de papel 
baquelitizado enrolado sobre um tubo de cobre (ou 
estanho). o isolamento são colocadas armaduras 
semicondutoras de forma a con tituírem capacitares 
cilíndricos e coaxiais. 
São usadas a partir de 25 KV. 
8.0 - TANQUE 
Destinado a servir de invólucro da parte ativa 
e de recipiente do liquido isolante. 
Ele pode conter radiadores constituídos por 
tubos ou elementos em chapa de aço, visando a 
aumentar a área de dissipação do calor gerado pelas 
perdas. 
Figura 12- Transformador com radiador de tubos. 
Figura 13 - Transformador com radiador de chapas de 
aço. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Os transformadores de grande porte também 
podem estar providos de ventiladores insta lados sobre 
os radiadores, efetuando a ventilação forçada e, em 
conseqüência, aumentado a disponibilidade de 
potência. 
Figura 14- Transformador com radiadores e ventilação 
forçada. 
O tanque dos transformadores está sujeito a 
processos acelerados de corrosão, principalmente 
quando são instalados no interior de ambientes 
agressivo e na proximidades da orla marít ima . Dessa 
forma , são utilizadas chapas de aço com características 
apropriadas a esses ambientes. 
a uti lização destes tanques, é necessário 
precaver-se quanto à expansão c contração do óleo com 
as variações de temperatura. Assim, nos 
transformadores de distribu ição é usual utilizá-lo 
completamente selado, contendo apenas um espaço 
livre entre a tampa e o óleo. Em grandes 
transformadores, devido ao fato de que a pressão 
interna pode assumir altos valores, utiliza-se o 
conservador de óleo. 
Esse acessório possui uma bolsa de borracha 
instalada em seu interior, cuja finalidade é permitir o 
contato do óleo iso lante com o meio ambiente. 
O ar no interior dessa bolsa comunica-se com 
o meio externo através do secador de ar tipo silica-gel 
que retém a umidade. O óleo isolante ocupa a parte 
inferior do conservador. Um pequeno espaço restante, 
compreendido entre a bolsa de borracha e as paredes 
internas do conservador, é preenchido com nitrogênio, 
em substituição ao ar, para evitar oxidação do óleo. 
Capítulo 5: Componentes e Acessârios- 2 7 
+ fupai 
Considerando-se a temperatura ambiente e o 
regime de carga do transformador, três níveis de óleo 
podem ocorrer no conservador: 
a) nível mínimo : corresponde ao 
menor volume de óleo decorrente 
da mínima temperatura ambiente e 
com o transformador 
desenergizado. 
b) nível 25°C: nível normal de 
montagem com temperatura 
aproximada do óleo em 25°C. 
c) nível max1mo: corresponde ao 
maior volume de óleo decorrente da 
máxima temperatura ambiente e 
com o transformador operando a 
plena carga. 
Figura 15- Tanque com conservador de óleo . 
9.0 - RELÉ BUCHHOLZ (TRAFOSCÓPlO) 
9.1 - Considerações gerais 
O relé Buchholz, tem como finalidade 
proteger transformadores equipados com tanque de 
expansão (conservador de óleo). 
Esse tipo de relé somente detecta problemas 
originados no interior do transformador e, portanto, há 
sempre a necessidade de se complementar a proteção 
contra problemas externos, utilizando-se de outros 
dispositivos. 
O funcionamento deste relé baseia-se no fato 
de que qualquer acidente que ocorra no transformador, 
estará procedido de uma série de fenômenos, às vezes 
imperceptíveis e sem gravidade, mas que conduzem à 
distribuição progressiva do isolamento dos 
enrolamentos. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Assim sendo, es e tipo de equipamento toma-
se importante devido a sua sensib il idade a gases de 
decomposição , que norma lmente acompanham este 
tipo de fenômeno. A figura 16 mostra uma vista do 
relé. 
a) Vista frontal. 
b) Detalhe. 
Figura 16- Relé Buchholz. 
Observe-se que o Buchholz substitu i o relé de 
gás e o de fa lha de pressão tipo "J", os quais serão 
analisados à frente 
9 .2 - Caracteristicas Físicas 
O relé Buchholz é um equipamento compacto, 
de pouco volume é de fáci l montagem, provido 
normalmente de flanges de entrada e saída, que 
permitem instalá-lo em série com a tubulação que une 
o tanque do transformador com o de expansão do óleo 
i olante, conforme mostra a figura 17 . 
Capítulo 5: Componentes e Acessórios- 28 
+ fupai 
Figura 17 - Relé Buchholz instalado. 
Ele é composto de dois elementos, sendo que 
deles é uma bóia colocada na câmara coletora de gás, 
enquanto o outro contém uma lâmina que é operada 
pela rápida circulação do óleo no tubo . O primeiro 
elemento detecta as faltas incipientes, por acumulação 
de gás, enquanto o segundo detecta curto-circuito que 
provoca rápida expansão do óleo entre o tanque e o 
conservador. 
Figura 18 -Terminais do relé Buchholz. 
9.3 - Principais Problemas - Identifi cação 
Os principais problemas que um relé 
Buchholz identifica são: 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
a) Em caso de ruptura de uma conexão, se 
produzirá um arco, o qua l aumentará 
rapidamente por fusão dos condutores. 
Posteriormente, poderá alcançar o outro 
enrolamento provocando um curto circuito, e 
consequentemente, a volatização do óleo; 
b) Em caso de defeito de isolamento, causado 
por contato com a massa, entre o enrolamento 
e o tanque. O surgimento do arco irá volatizar 
e decompor o óleo no local em questão. 
Freqüentemente, este problema é causado por 
sobretensões; 
c) Em caso de curto-circuito ou de sobrecarga 
brusca, se produzirá, antes de mais nada, um 
forte aumento da temperatura, principalmente 
nas partes mais internas do enrolamento; 
d) Em consequenc ia de modificações nas 
propriedades químicas do óleo que reduzem 
sua rigidez dielétrica, facilitando a ocorrência 
de precipitações eletrostáticas particularmente 
elevadas. Nestes casos, acontinua produção 
de descargas poderá afetar o transformador. 
Evidentemente, elas irão acarretar a 
decomposição do óleo, provocando a 
formação de gases; 
e) No caso em que as juntas dos núcleos e os 
extremos estão mal executados, ou se o 
isolamento dos parafusos que seguram as 
chapas de ferro estiverem deteriorados, 
poderão produzir intensas correntes de 
Foucault. Esta situação irá provocar um 
aumento da temperatura no local, vaporizando 
o óleo e provocando a formação de gases. 
Note-se que, observando-se a quantidade e o 
aspecto dos gases desprendidos, pode-se localizar a 
natureza e a gravidade de defeitos. A co loração destes 
gases fornece uma boa indicação sobre a origem do 
problema, como por exemplo: 
Gás Esbranquiçado 
Derivado da decomposição de algodão ou 
papel. Indica a queima da cobertura isolante das espiras 
devido a um sobreaquecimento por curto circuito; 
Gás Cinzento 
Derivado da queima de madeira ou papéis. 
Indica a soltura ou mau contato de junção nos suportes 
de madeira. A causa poderá ser uma solda ma l feita ou 
auto-so ltura dos parafusos de junção; 
Gás Amarelo 
Derivado da queima do ferro. Denuncia 
defeitos no núcleo magnético; 
Gás Amarelo com Flocos Pretos 
Caracteriza a formação de arcos voltaicos no 
óleo . 
Capítulo 5: Componentes e Acessórios- 29 
+ fupai 
Ainda, com relação ao gás desprendido, pode-
se observar se o mesmo for combustível é indicativo de 
problemas com a parte elétrica; em caso contrário, o 
transformador poderá ser ligado sem problemas. 
10.0 - INDICADOR DE NÍVEL DE ÓLEO 
O indicador é empregado para assina lar o 
nível de óleo no transformador, sendo instalado numa 
das extremidades do tanque de expansão, conforme 
ilustrado na figura 19. 
Figura 19 - Indicador do nível de óleo no conservador. 
Esse acessório é composto por um sistema de 
bóia e um mostrador (e componentes eletromecânicos), 
ambos separados hermeticamente. Sua carcaça é feita 
de alumínio fundido sob pressão e as partes móveis são 
de latão 
O sistema de bóia com compartimento de 
haste variável aciona um imã permanente de grande 
sensibilidade e transmite a altura do nível de óleo do 
interior do tanque de expansão para o ponteiro . 
O mostrador, por outro lado, possui três 
indicações, ou seja : 
a) MIN, que corresponde ao nível mínimo; 
b) 25 °C, que corresponde à temperatura 
ambiente assinalada, e; 
c) MAX, que corresponde ao nível máximo. 
Há modelos em que o indicador possu i 
contatos para alarme ou desligamento, quando de uma 
eventual ultrapassagem do nível do ponto máximo ou 
mínimo. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Figura 20 - Indicador de nível de óleo. 
11.0- INDICADOR DE TEMPERATURA DO ÓLEO-
TERMÔMETRO 
ormalmente, os transformadores de força 
dispõem de termômetro loca lizado na sua parte 
superior. 
O termômetro em si, consiste em um bulbo 
cilíndrico com tlange, uma extensão de tubo capilar e 
um compartimento com mostrador, ponteiros e 
dispositivos de contatos. 
Esses termômetros possuem dois ponteiros de 
ligação e um de indicação de temperatura máxima 
atingida em um período, os quais são controláveis 
externamente. Dois deles movimentam-se apenas por 
ação externa, enquanto o último é impulsionado pe la 
agu lha de temperatura (ponteiro de arraste) . 
O termômetro possui na extremidade um 
bu lbo que é colocado no ponto mais quente do óleo, 
logo abaixo da tampa. 
Figura 21 -Termômetro indicador de temperatura do 
óleo. 
A caixa do termômetro é metálica, de 
construção venti la da e a prova de jatos de água. 
Capítulo 5: Componentes e Acessórios- 30 
~ 
'""\ 
1\ 
"' 
,......,_ 
'""\ 
'""""' 
,....._ 
1\ 
"'""" 
"""" 
1\ 
; 
+ fupai 
Figura 22 -Termômetro indicador de temperatura do 
óleo. 
12.0 -IMAGEM TÉRMICA- TERMÔMETRO 
A constante de tempo de aquecimento do óleo 
é muito maior que as dos enrolamentos e, a im, 
dificilmente a temperatura do primeiro é um indicativo 
daquela correspondente ao segundo . Por outro lado, a 
temperatura que eles atingem estão diretamente 
relacionado com a vida do isolamento e, em 
conseqüência, com a do próprio transformador. 
Desta forma, em transformadores de maior 
porte, é conveniente que se tenha um dispositi vo que 
permita avaliar a temperatura do ponto mais quente dos 
seus enrolamentos, visando um controle mais efetivo 
do aquecimento. 
Por outro lado, a medição da temperatura do 
enrolamento só é possível através de métodos indiretos, 
empregando-se sensores e, portanto, obtendo- e a 
chamada "imagem térmica". 
O sistema é composto de uma res istência de 
aquecimento e um sensor de temperatura simples ou 
duplo , ambos encapsulados e montados em um poço 
protetor imerso em uma câmara de óleo. 
O conjunto é instalado na tampa do 
transformador, equalizando-se com a temperatura do 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
topo do óleo, indicando assim a temperatura do ponto 
mais quente do enrolamento. 
A resistência de aquecimento é alimentada por 
um transformador de corrente associado ao 
enrolamento secundário do transformador principal. 
Figura 23 -Dispositivos de imagem térmica .. 
13.0 - SECADOR DE AR DE SÍLICA - GEL 
O tanque de expansão mantém sob a tampa do 
transformador uma pressão constante no óleo isolante, 
o que impede a formação de ar úmido entre ela e a 
superfície do óleo. 
O ar úmido e frio oxida as moléculas 
superficia is do óleo, acarretando em aumento do seu 
peso. Sendo assim, estas se precipitam para o fundo , 
atraídas pelos isolantes devido à ação eletrostática, 
formando a chamada borra. Com o passar do tempo, a 
barra forma um revestimento que se torna isolante 
térmico e impede a troca de calor entre os condutores e 
Capítulo 5: Componentes e Acessórios- 31 
+ fupai 
o óleo, até provocar a interrupção das espiras por fusão 
do metal. Paralelamente, o ar úmido provoca oxidação 
sobre o lado inferior da tampa pela qual , depois de 
algum tempo, se destacam partículas metá licas que se 
depositarão sobre os enrolamentos, diminuindo a 
distância de iso lação até provocar curto-circuitos que 
colocam o equipamento fora de funcionamento. 
Portanto, emprega-se o secador (ou 
desumidificador) de ar com a finalidade reter a 
umidade existente no ar e aspirada pelo transformador 
ou reservatório nele instalado, através de sílica gel. 
Figura 24- Filtros de silica-gel. 
Figura 25 -Exemplos de aplicação. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
A sí lica -gel é um material higroscópico, ou 
eja, retira a umidade do ar que o atravessa em direção 
ao interior do tanque de expansão. A sua ação 
absorvente evita a oxidação das molécu las superficiais 
do óleo que, como visto, possui uma ação negativa 
sobre o transformador e impede ações de condensação 
no interior do tanque de expansão. Ela possui forma 
cristalina, inodoro , s~m sabor, não dissipa gases, não é 
venenosa, nem solúvel em água, mesmo quando 
fragmentada. 
O interessante da sí lica-gel é que ela muda de 
cor conforme a absorção de umidade, por exemplo, no 
seu estado seco, apresenta uma coloração azulada, e, 
quando úmido, adquire uma tonalidade cor de rosa. 
Figura 26 - Grãos de sílica-ge l azul -rosa. 
Existem outros tipos de sí lica com co lorações 
diferentes da citada, tais como: laranja (seco) - verde 
(úmido) e branca (seco) - amare la (úmido). 
'1:": :J:t''~-.,·~:r: ..,._~ '"""'~~~"i;~ ?"Vi" . ~Wtl 
~ . . '<~; 
. .. . --
. "• . 
a) Seco b) Saturado 
Figura 27 - Grãos de sílica-ge l laranja- verde. 
No caso de saturação do sil ica-gel é 
conveniente a sua troca ou secagem para renovar as 
propriedades higroscópicas. 
14.0- TUBO DE EXPLOSÃO 
O tubo de explosão se destina á proteção do 
transformador contra sobre-pressões súbitas, 
Consiste, basicamente, de um tubo que de um 
lado é conectado ao tanque do transformador, e no 
outro lado, possui um disco de ruptura. 
Em caso de un ia súb ita elevação de pressão 
que ultrapasse o valor de ruptura do disco, haverá o seu 
rompimento, com abertura total da seção de passagem, 
fazendo a pressão cair rapidamente.Capítulo 5: Compo11e11tes e Acessórios- 32 
+ fupai 
Figura 28 -Tubo de Exp losão. 
15.0 - VÁLVULA DE ALÍVIO DE PRESSÃO 
A vá lvula de alivio de pressão de fechamento 
automático é insta lada em transformadores imersos em 
liquido isolante com a finalidade de protegê-los contra 
possível deformação ou ruptura do tanque. Em caso de 
defeito interno com aparecimento de pres ões elevadas . 
A válvula é extremamente sensíve l e rápida (opera em 
menos de 2 milésimos de segundos), e fec ha-se 
auto maticamente após a operação, imped indo ass im a 
entrada de qua lquer agente externo no interior do 
transformador. 
Figura 29- Válvula de alivio de pressão 
16.0 - RELÉ DE SÚBITA PRESSÃO 
O relé de súbita pressão é um equipamento de 
proteção para transformadores do tipo selado, sendo 
instalado acima do nível máx imo do liquido iso lante, 
no espaço de gás compreendido entre este e a tampa do 
transformador. 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
O relé é projetado para atuar quando ocorrem 
defeitos no transformador que produzem elevação 
anormal da pressão interna, sendo sua operação 
ocasionada somente pelas mudanças rápidas da pressão 
independentemente da pressão de operação do 
transfo rmador. 
Para aumento de pressão de 0.4 atm/s o relé 
opera em cerca de 3 ciclos, e para aumentos de pressão 
mais rápidos (I atrn/s a 2 atm/s) a operação se dá em 
menos de um ciclo. Por outro lado, o relé não opera 
devido as mudanças lentas de pressão próprias do 
func ionamento normal do transformador, bem como 
durante perturbações do sistema (raios, sobretensões de 
manobra ou curto-circu itos) a menos que tais 
perturbações produza danos no transformador. 
Figura 30 - Relé de súbita pressão. 
17.0- RELÉ DETETOR DE GÁS 
O relé detetar de gás protege a aproximação 
de fa lhas no transformador que são procedidas por um 
período gradua l de deteriorização e evo lução de gás. 
Figura 3 I - Aspecto do relé de gás. 
O ponteiro desse re lé gás é movimentado por 
meio de dois magnéticos (imãs) permanentes, que são 
C(lpÍtu/o 5: Componentes e Acessórios- 33 
+ fupai 
acoplados a um flutuador (bóia). O movimento é 
efetuado pela bóia, de acordo com o vo lume do gás, 
que transmite indicações precisas ao ponteiro, devido à 
grande sensibilidade dos magnéticos. 
O acúmulo de gás força o nível do óleo 
abaixar. O nível do líquido (graduado em cm3) é 
indicado no volume de gás. 
Um dispositivo de alarme, com contatos 
normalmente abertos e fechados opera quando 200cc 
de gás acumula-se na câmara. O contato normalmente 
aberto pode ser usado para fechar o circuito de alarme 
no ponto 200cc. As lâmpadas são conectadas a um 
receptáculo. 
A válvula teste está localizada no lado da 
caixa de controle do transformador. 
O coletor de gás pode ser testado em ordem de 
determinar quando ou não a falha está se 
desenvolvendo no interior do transformador. 
18.0 · DISPOSITIVOS DIVERSOS 
Conforme a NBR 5356, ainda podem estar 
presentes outros acessórios, os quais são relacionados a 
seguir (transcrito da citada norma). 
Abertura de visita 
As dimensões da abertura de visita devem 
permitir a passagem normal de uma pessoa adulta. 
Sempre que possível, deve ser localizada na tampa do 
transformador e, no caso de transformador dotado de 
comutador de derivações em carga, próxima ao 
mesmo; 
Bujão para verificação do nível de óleo 
Os transformadores subterrâneos devem 
possuir, pelo menos, um bujão para verificação do 
nível de óleo, o qual deve permitir a verificação do 
nivel mtmmo para funcionamento seguro. Nos 
transformadores providos de indicador de nível do 
óleo, dispensa-se a colocação desses bujões; 
Válvulas de retenção do óleo 
Os transformadores imersos em óleo, providos 
de radiadores ou trocadores de calor destacáveis, 
devem possuir válvulas que impeçam o escoamento do 
óleo do tanque, quando da remoção total ou parcial dos 
mesmos. Estas vá lvulas devem possuir indicação da 
posições aberta e fechada; 
Bujão de drenagem do óleo 
Deve ser colocado na parte inferior do tanque; 
MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES 
Válvula de drenagem do óleo 
Deve ser colocada na parte inferior da parede 
do tanque. Todas as válvulas de drenagem do óleo 
devem ser providas de bujão; 
Meios de ligação para filtro 
A ligação superior, para transformadores com 
tensão máxima do equipamento igua l ou inferior a 25.8 
K V e potência nominal igual ou inferior a 500 KV A. 
exceto os subterrâneos, deve ser feita por meio de um 
tubo, provido de bujão. localizado na parte superior da 
parede do tanque ou na tampa. 
Dispositivo para retirada de amostra do óleo 
Deve ser colocado na parte inferior do tanque. 
em transformadores imersos em óleo, e na parte 
superior prox tmo à superficie do líquido, em 
transformadores a askarel; 
Meios de aterramento do tanque 
Os transformadores de potência nomina l igual 
ou inferior a I 000 kV A devem ter, na parte exterior do 
tanque, sempre que possíve l perto do fi.mdo, um 
dispositivo de material não ferroso ou inoxidável que 
permita fácil ligação á terra. Os transformadores de 
potência nominal süperior a I 000 kV A devem ter dois 
dispositivos de aterramento, localizados diagonalmente 
opostos; 
Meios para suspensão da parte ativa do transformador 
completamente montado. das tampas. do conversor de 
óleo e dos radiadores 
Os transformadores devem dispor de meios 
(a lças, o lhais, ganchos, etc.), para seu levantamento 
completamente montado, inclusive com óleo; devem. 
dispor de meios para o levantamento de sua parte ativa, 
do conservador de óleo e dos radiadores. Toda tampa 
cuja massa seja superior a 15 kg deve dispor de meio 
para seu levantamento; 
Abertura vara inspeção 
Os transformadores devem ter, quando 
necessário, uma ou mais tampas auxiliares na tampa 
principal, para permitir o desligamento dos terminais 
internos para as buchas. mudanças de derivações e 
inspeção; 
Apoio para macacos 
Podem ser feitos sob a forma de ressaltos ou 
de aloj amentos, devendo ser adequados tanto para a 
colocação como para o ac ionamento de macacos. 
Capítulo 5: Componentes e Acessórios- 34 
, 
+ MANUTENÇÃO EM TRANSFORMADORES fupai 
CAPÍTULO 6: CONSIDERAÇÕES SOBRE 
MANUTENÇÃO 
RESUMO 
O objetivo deste texto é o de apresentar os 
vanos aspectos relacionados com a manutenção de 
equipamentos e instalações. 
1.0 -INTRODUÇÃO 
A atual escassez de recursos, bem como o 
envelhecimento das plantas industriais, leva à procura 
de processos mais eficientes, confiáveis e que 
diminuam o custo do produto final, tornando-o mais 
competitivo. Assim, a realidade do presente passa, de 
forma obrigatória, pela produtividade e qualidade. 
Neste sentido, a manutenção assume grande 
importância já que deve-se inspecionar, comiss ionar, 
verificar indisponibilidades e causas de ocorrências 
visando evitar o seu agravamento ou repetição e 
acompanhar o desempenho dos equipamentos durante 
sua vida útil, entre outros fatores. 
Em face do exposto, verifica-se que o sentido 
do termo "manutenção" é muito mais amp lo que a 
simples atividade de reparar ou consertar um sistema 
ou equipamento que se encontra fora de operação. 
Segundo o dicionário Aurélio [I], manutenção 
é definida como "as medidas necessárias para a 
conservação ou permanência de alguma coisa ou de 
uma situação" ou ainda como "os cuidados técnicos 
indispensáveis ao fimcionamento regular e permanente 
de motores e máquinas". 
Por outro lado, a NBR 5462/94 [2] define a 
manutenção como "a combinação de ações técnicas e 
administrativas, incluindo supervisão, destinadas a 
manter ou recolocar um item em um estado no qual 
possa desempenhar uma função requerida". 
Nestes termos, "manter" significa "fazer tudo 
o que for preciso para assegurar que um equipamento 
continue a desempenhar as funções para as quais foi 
projetado, num nível de desempenho exigido". 
Pelo exposto, tem-se que a manutenção deve 
ser encarada como um conjunto de atividades onde 
deve-se estabelecer todas as ações necessárias para 
manter um item em