Jorge Carlos Cardoso - 109148Heleno Severino da Silva - 86387Genicio Almeida de Jesus - 90412

TRABALHO SOBRE TRANSFORMADORES

Trabalho apresentado como requisito parcial de avaliao da disciplina de Materiais Eltricos, ministrado ao 4 perodo noturno, Curso de Engenharia Eltrica, da Universidade Santa Cecilia UNISANTA.

Prof.: Jos Roberto Abbud Jorge

Sumrio1.INTRODUO42.NORMAS DE REFERNCIA43.PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO43.1.PERDAS EM TRANSFORMADORES63.1.1.Perdas Joule:63.1.2.Perdas no Ferro:64.ALGUNS TIPOS DE TRANSFORMADORES74.1.TRANSFORMADOR AUTOPROTEGIDO84.2.TRANSFORMADOR INDUSTRIAL84.3.TRANSFORMADOR SUBTERRNEO94.4.TRANSFORMADOR A SECO94.5.TRANSFORMADOR DE DISTRIBUIO104.6.TRANSFORMADOR DE FORA104.7.TRANSFORMADOR DE COMANDO114.8.TRANSFORMADOR DE CORRENTE 4NC/4NF115.TRANSFORMADOR LEO125.1.EXPECTATIVA DE VIDA125.1.1.Temperatura ambiente135.1.2.Curto-circuito145.1.3.Tenso145.1.4.Ciclo de carga145.1.5.Elevaes de temperaturas do topo do leo e do ponto mais quente do enrolamento155.1.6.Limitaes ao carregamento155.2.PRINCIPAIS COMPONENTES165.2.1.Enrolamento (Bobinas)165.2.2.Ncleo175.2.3.leo Isolante175.2.4.Tanque principal175.2.5.Radiador175.2.6.Tanque de Expanso (Balonete)185.2.7.Indicador de nvel de leo185.2.8.Secador de Ar (Tubo de Silica-Gel)185.2.9.Termmetro195.2.10.Imagem Trmica (Termmetro do Enrolamento)195.2.11.Tubo de Exploso (Vlvula de Alvio)205.2.12.Rel de Gs (Buchholz)215.2.13.Buchas (Isoladores)215.2.14.Sistema de Refrigerao215.3.FUNES DOS LEOS ISOLANTES225.3.1.Caractersticas e Estrutura226.MANUTENO236.1.PERIODICAMENTE236.1.1.Exame de carga236.2.SEMESTRALMENTE236.2.1.Verificao do nvel do lquido isolante236.2.2.Anlise do lquido isolante.236.2.3.Caractersticas do leo isolante.236.2.4.Exame de isoladores246.2.5.Exame de estanqueidade246.2.6.Exame do termmetro246.2.7.Exame do respirador246.2.8.Anlise do gs246.2.9.Ligaes terra256.2.10.Proteo contra sobretenses e sobrecarga257.CONCLUSO258.BIBLIOGRAFIA25

1. INTRODUO

Um transformador ou trafo um dispositivo destinado a transmitir energia eltrica ou potncia eltrica de um circuito a outro, transformando tenses, correntes e ou de modificar os valores das impedncias eltricas de um circuito eltrico.Inventado em 1831 por Michael Faraday, os transformadores so dispositivos que funcionam atravs da induo de corrente de acordo com os principios do eletromagnetismo, ou seja, ele funciona baseado nos princpios eletromagnticos da Lei de Faraday-Neumann-Lenz e da Lei de Lenz, onde se afirma que possvel criar uma corrente eltrica em um circuito uma vez que esse seja submetido a um campo magntico varivel, e por necessitar dessa variao no fluxo magntico que os transformadores s funcionam em corrente alternada.Segundo NBR 5356-1/2008 o transformador definido da seguinte forma: Transformador um equipamento esttico com dois ou mais enrolamentos que, por induo eletromagntica, transforma um sistema de tenso e corrente alternadas em outro sistema de tenso e corrente, de valores geralmente diferentes, mas mesma freqncia, com o objetivo de transmitir potncia eltrica.

2. NORMAS DE REFERNCIA

NBR 5356 - Aplicvel a transformadores imersos em leo (inclusive autotransformadores), trifsicos ou monofsicos, excetuando-se certos transformadores pequenos e especiais, como definido na ABNT NBR 5356-1. NBR 7036 - Recebimento, instalao e manuteno de transformadores de distribuio imersos em lquido isolante. NBR 7037 - Recebimento, instalao e manuteno de transformadores de potncia em leo isolante mineral. NBR 5416 - Aplicao de cargas em transformadores de potncia

3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO

Quando tem-se uma corrente eltrica circulando em uma bobina, um campomagntico gerado. Se a corrente eltrica for varivel o campo magntico tambm ser varivel. Sendo assim, existe um movimento do campo magntico em relao ao condutor.Se prxima a esta bobina (primeira bobina ou bobina indutora) houver uma segunda bobina, esta tambm ser cortada pelas linhas de fora. Em conseqncia surgir nesta segunda bobina uma tenso (figura 2 e 3). Esta tenso conhecida por tenso induzida, e seu valor depende de:

Intensidade da tenso aplicada na bobina indutora; Nmero de espiras da bobina indutora (primeira bobina); Nmero de espiras da segunda bobina.

Figura 1 Induo Eletromagntica

Figura 2 Campo magntico devido a uma corrente eltrica

Figura 3 Induo de uma tenso na bobina secundria devido a estar prxima de uma bobinaUm transformador consiste em duas (ou mais) bobinas enroladas sobre um ncleo de material magntico ou, ento, prximas de modo que as linhas de fluxo de uma bobina (bobina indutora ou bobina primria) cortem as espiras de outra bobina (bobina induzida ou bobina secundria).

Figura 4 Ilustrao de um transformador com ncleo de ferro

3.1. PERDAS EM TRANSFORMADORES

As perdas presentes no transformador so:

3.1.1. Perdas Joule:

Os enrolamentos do primrio e do secundrio so confeccionados com material condutor de boa qualidade, normalmente cobre, com condutividade finita, o que lhes confere uma resistncia prpria no nula. O fluxo de corrente eltrica nestes condutores implica perdas de energia, denominada Perdas Joule, aqual uma das responsveis pelo aquecimento dos enrolamentos e do prpriotransformador.

3.1.2. Perdas no Ferro:

O fluxo magntico varivel no tempo, presente no ncleo ferromagntico, da origem a dois tipos de perdas no ncleo, so elas:

Perdas por histerese: O estabelecimento de um campo magntico num material ferromagntico envolve sempre uma certa quantidade de energia eltrica, por exemplo, se o campo magntico nulo e queremos lev-lo a um valor (B) qualquer diferente de zero, a fonte fornecer uma quantidade de energia, necessria para tal. Suponhamos agora que, uma vez estabelecido este campo, vamos reduzi-lo a zero novamente. Ato contnuo, o ncleo devolver energia para a fonte. Ocorre que a quantidade de energia devolvida na reduo do campo de seu valor (B) a zero menor que a quantidade de energia fornecida pela fonte quando campo foi aumentado de zero para (B). Esta diferena de energia transformada em calor no ncleo ferromagntico. As perdas de energia associada a este fenmeno, denominada perdas por histerese, dependem do valor mximo do campo magntico, do material do ncleo, do tratamento trmico e mecnico dado chapa, e da freqncia de operao do transformador.

Ph=K1.Vol.f.Bnmx

Na qual:

K 1:Coeficiente de histerese, o qual depende do material, do tratamento trmico e mecnico dado chapa;Vol: Volume ativo do ncleo (m3);f : Freqncia de operao do transformador (Hz);Bmx: Amplitude do campo magntico senoidal (Wb/m2);n: Coeficiente que depende de Bmx, atingindo valores de 1,6 a 1,7 para Bmx de 1,2 a 1,4 Wb/m2.

Perdas Foucault: Este tipo de perdas no ncleo ferromagntico oriundo do fato de que este material tambm um bom condutor. Assim sendo, um campo magntico varivel no tempo, presente neste meio condutor, induz correntes eltricas em forma de anis, como mostra a Figura. Tais correntes eltricas do origem a Perdas Joule no ncleo.

Figura 5 Correntes Induzidas Perdas FoucaultPode-se demonstrar do eletromagnetismo que as perdas Foucault so dadas por:

PF = K2.Vol(e.f.BMX)2

na qual:

K2: Coeficiente que depende da condutividade do material;Vol: Volume ativo do ncleo (m3);e : Espessura da chapa (m);f : Freqncia de operao do transformador;BMX : Amplitude do campo magntico senoidal (Wb/m2).

Perdas Adicionais: Perdas devido circulao de correntes eltricas induzidas no tanque do transformador; perdas dieltricas no leo refrigerante; etc. Essas perdas so de difcil determinao.4. ALGUNS TIPOS DE TRANSFORMADORES

4.1. TRANSFORMADOR AUTOPROTEGIDO

Este tipo de transformador incorpora componentes para proteo do sistema de distribuio contra sobrecargas, curto-circuito e dispositivos de falhas internas no transformador na sua rede secundria, possuindo para tanto fusveis de Alta Tenso e disjuntor de Baixa Tenso montados internamente ao tanque. Para proteo contra sobretenso, o transformador provido de dispositivo para fixao de pra-raios externos ao tanque.

Principais CaractersticasPotncia: 45 a 150 kVAAlta Tenso: 15 ou 24,2 kVBaixa Tenso: 380/220 ou 220/127 VNormas: conforme ABNT/IEC.

4.2. TRANSFORMADOR INDUSTRIAL

Normalmente utilizado em subestaes de empresas, para reduo de tenso primria para as tenses secundrias usadas industrialmente. Provido de caixa de acoplamento para proteo das conexes do primrio e/ou secundrio, quando solicitado pelo cliente.

Principais CaractersticasPotncia: 500 a 5.000 KVAAlta Tenso: 15; 24,2; 36,2 ou 72,5 KVBaixa Tenso: conforme especificaes do cliente.Normas: conforme ABNT/IEC.

4.3. TRANSFORMADOR SUBTERRNEO

Possui formato de construo adequado para ser instalado em cmaras nos mais diversos nveis, podendo ser prevista sua utilizao onde haja possibilidade de submerso de qualquer natureza.

Principais CaractersticasPotncia: 150 a 2.000 KVAAlta Tenso: 15 ou 24,2 KVBaixa Tenso: 215/125; 220/127; 380/220; ou 400/231 VNormas: conforme NBR 9369/1986 ABNT.

4.4. TRANSFORMADOR A SECO

Possui formato compacto e sem restrio ao meio ambiente, vasta diversidade de conexo e aumento da potncia com o emprego de ventilao forada, no necessita de manuteno. Normalmente utilizado em indstrias, prdios comerciais, hospitais, shopping centers, centros de entretenimento, etc.

Principais CaractersticasPotncia: 300 a 15.000 KVAAlta Tenso: 15 ou 24,2 ou 36,2 kVBaixa Tenso: 4160/2402; 440/254; 380/220; 220/127 V ou conforme especificaes do cliente.Normas: conforme ABNT/IEC.

4.5. TRANSFORMADOR DE DISTRIBUIO

Utilizado em distribuio de energia ao consumidor final (concessionrias de energia, cooperativas, e empresas de modo geral)

Principais CaractersticasPotncia: 30 a 300 KVAAlta Tenso: 15 ou 24,2 KVBaixa Tenso: 380/220 ou 220/127 VNormas: conforme ABNT/IEC.

4.6. TRANSFORMADOR DE FORA

Utilizado para gerao, transmisso e distribuio de energia em concessionrias e subestaes de grandes indstrias, incluindo aplicaes especiais como fornos de induo e retificadores.

Transformadores de ForaPotncia: acima de 5 at 300 MVAAlta Tenso: at 550 KVNormas: ANSI / IEEE, IEC e ABNT.Transformadores de FornosPotncia: at 160 MVAAlta Tenso: at 550 KVNormas: ANSI / IEEE, IEC e ABNT.Transformadores RetificadoresPotncia: at 80 MVACorrente: at 150 KANormas: ANSI / IEEE, IEC e ABNT.

4.7. TRANSFORMADOR DE COMANDO

Possui uma faixa de potncia de 50 a 5000VA religvel para tenses primrias 110/220VCA e 24VCA. Aplicado na alimentao de circuitos de comando, oferece isolao galvnica, limitao de capacidade de curto-circuito, reduo de tenso em relao aos circuitos de potncia e inclusive efeito de supressor em transitrios no lineares da instalao. Os terminais de ligao ficam em um bloco frontal com proteo ao toque acidental, proporciona uma montagem simples com fixao pela base em estrutura metlica.

4.8. TRANSFORMADOR DE CORRENTE 4NC/4NF

Conhecido como TC, um dispositivo que reproduz no seu circuito secundrio, uma amostra da corrente que circula no enrolamento primrio. Esta corrente tem propores definidas e conhecidas, sem alterar sua posio vetorial.As relaes mais utilizadas no mercado so de xx/5A e xx/1A, ou seja, a corrente do primrio amostrada e tem como sada no secundrio 5A ou 1A. Por exemplo: 1000/5A Uma corrente no primrio de 0 a 1000A amostrada e no secundrio teremos 0 a 5A. Esta aplicao largamente utilizada em circuitos de medio, onde seria economicamente invivel medir utilizando equipamentos para altas correntes.

5. TRANSFORMADOR LEO

Possui seu sistema isolante composto por uma parte slida (papel isolante) e uma parte lquida (leo isolante), com a funo de garantir a rigidez dieltrica e mecnica do bobinado, o mais comum, e utilizado amplamente em diversas reas. Seu emprego generalizado em sistemas de distribuio, transmisso e em plantas industriais. Existem trs tipos de lquidos isolantes:

leo mineral; Silicone, Ascarel, cuja utilizao em territrio nacional proibida por lei.

Obs.: Experimentalmente aparece o leo vegetal.

5.1. EXPECTATIVA DE VIDA

O sistema papel isolante submetido a um processo contnuo de degradao por ao da gua, oxignio e cidos presentes no leo isolante. Mantendo-se sob controle a ao desses contaminantes, o envelhecimento da celulose predominantemente trmico e cumulativo. O envelhecimento est baseado na vida esperada do transformador, sob efeito da temperatura de operao da isolao ao longo do tempo.A deteriorao da isolao em funo do tempo e da temperatura fundamentada na teoria de Arrhenius, que estabelece que o logaritmo da vida da isolao uma funo do inverso da temperatura absoluta conforme a figura abaixo:

Figura 6 Curva de expectativa de vida

Log Vida (horas)=A+B/Tonde:

T = temperatura absoluta em graus Kelvin (e + 273C)e = temperatura do ponto mais quente dos enrolamentos em CA e B = constantes da curva de expectativa de vida.

No h um critrio nico para a avaliao do fim da vida do transformador. Entretanto, possvel fazer-se uma avaliao da velocidade do envelhecimento adicional a que est sendo submetido o equipamento, comparando a perda de vida com uma taxa de perda de vida mdia de referncia.Calcula-se a perda de vida, ao longo de um perodo de tempo t (horas), em que a temperatura do ponto mais quente do enrolamento (e) permanece constante, pela equao:

onde:

A = -14,133 (transformador de 55C)A = -13,391 (transformador de 65C)B = 6 972,15O valor obtido representa a taxa de envelhecimento global a que submetida a isolao slida, no intervalo de tempo t.5.1.1. Temperatura ambiente

A temperatura ambiente um fator importante para a determinao da capacidade de carga do transformador, uma vez que a elevao de temperatura para qualquer carga deve ser acrescida ambiente para se obter a temperatura de operao.Preferencialmente, utiliza-se a medio da temperatura ambiente real para se determinar a temperatura do ponto mais quente do enrolamento e a capacidade de carga do transformador.Entretanto, quando a temperatura real no estiver disponvel, utiliza-se o histrico da temperatura ambiente, para determinado ms, obtido dos relatrios do servio de meteorologia do Ministrio da Agricultura, os quais fornecema temperatura mdia mensal e a mdia das mximas temperaturas dirias para as vrias regies do pas:

a) temperatura mdia: usa-se a mdia, para o ms em questo, das temperaturas mdias mensais obtidas no decorrer de vrios anos;b) mdia das temperaturas mximas dirias: usa-se a mdia, para o ms em questo, das mdias mensais das temperaturas mximas dirias obtidas no decorrer de vrios anos.

Esses resultados devem ser usados como segue:

para anlise de carregamento em condio normal de operao, qualquer que seja o horizonte de anlise, deve-se utilizar a alnea (a) como temperatura ambiente para o ms em questo; para anlise de carregamento em outras condies de operao, deve-se utilizar a alnea (b) como temperatura ambiente para o ms em questo.

Para a determinao da temperatura provvel (futura), onde as temperaturas mdia e/ou mxima possam ser superiores s definidas em (a) e (b), essas temperaturas devem ser acrescidas de 5C, uma vez que o envelhecimento em temperaturas mais altas que a mdia nem sempre compensado pelo menor envelhecimento em temperaturas mais baixas que a mdia. Com essa margem, a temperatura obtida poder ser excedida apenas em uns poucos dias por ms e, quando for excedida, a perda de vida adicional no ser significativa.

5.1.2. Curto-circuito

O fator determinante no envelhecimento trmico do transformador a corrente de carga, no se levando em considerao as correntes de curto-circuito, s quais o transformador pode ser submetido.

5.1.3. Tenso

Para os efeitos desta Norma, a tenso nos terminais do transformador no afeta os clculos de elevao de temperatura nem os de expectativa de vida do equipamento, desde que respeitados os limites estabelecidos pela NBR 5356.

5.1.4. Ciclo de carga

Os transformadores, usualmente, operam em um ciclo de carga que se repete a cada 24 horas. Este ciclo de carga pode ser constante ou pode ter um ou mais picos durante o perodo de 24 horas. O ciclo de carga real pode ser convertido para um ciclo de carga equivalente, de formato retangular,conforme definido na NBR-5416/97.

5.1.5. Elevaes de temperaturas do topo do leo e do ponto mais quente do enrolamento

Quando aplicado um ciclo de carga ao transformador, as temperaturas do topo do leo e do ponto mais quente do enrolamento crescem e decrescem exponencialmente, conforme mostrado na Figura 7.

5.1.6. Limitaes ao carregamento

Nesta Norma, so admitidas cargas limites para as quais no devem existir quaisquer outras limitaes, alm das capacidades trmicas dos enrolamentos e do sistema de resfriamento.

(a) ciclo genrico com dois nveis de carga;(b) elevao de temperatura do ponto mais quente do enrolamento sobre o ambiente;(c) elevao de temperatura do ponto mais quente do enrolamento sobre a temperatura do topo do leo;(d) elevao de temperatura do topo do leo sobre a temperatura ambiente

Figura 7 Ciclo genrico com dois nveis de carga e temperaturas resultantes

5.2. PRINCIPAIS COMPONENTES

5.2.1. Enrolamento (Bobinas)

Primrio e secundrio como so conhecidos os condutores eltricos enrolados ordenadamente sobre um ncleo de ferro. O enrolamento primrio aquele que est conectado a fonte de energia, e o enrolamento secundrio o que fica conectado a carga, sua fonte de energia induzida do primrio. Na prtica a relao de transformao depende exclusivamente do nmero de espiras nas bobinas primria (N1) e secundria (N2).

Figura 8 Transformador de Potncia e Bobinas

Figura 9 Isoladores e Bobinas

Figura 10 Transformador em Partes

5.2.2. Ncleo

de grande importncia, pois atravs dele que flui o fluxo magntico do enrolamento primrio para o secundrio. Composto de chapas de ferro-silcio isoladas e sobrepostas uma sobre a outra, formando um bloco de ferro concentrado. As bobinas e o ncleo devem estar isolados entre si e, para isto, so utilizados papel, papelo e verniz, e para sua sustentao, madeira. Todo este material deve esta bem fixo e prensado para evitar rudos e vibrao.

5.2.3. leo Isolante

Em geral imerso em leo isolante, com a finalidade de proporcionar um meio isolante entre as partes energizadas, e a transferncia de calor do ncleo para o exterior do tanque. Os principais lquidos usados como meio isolante so: o ascarel (hoje proibido seu uso, devido agresso que o mesmo provoca ao meio ambiente), o silicone e o leo isolante mineral (derivado do petrleo).

5.2.4. Tanque principal

onde o calor transferido do ncleo e do enrolamento atravs do leo isolante liberado. Confeccionado em chapas de ferro reforados, tambm possui a funo de sustentar a parte ativa do transformador.

5.2.5. Radiador

Fixado na parte externa do tanque, tem como finalidade ajudar na refrigerao do leo isolante, transferindo o calor para fora do tanque. Confeccionado em chapas, com paletas abertas em suas extremidades para possibilitar o movimento do leo em seu interior, recebendo o leo com temperatura mais elevada na parte superior e retornando o leo com temperatura menor pela parte inferior.

5.2.6. Tanque de Expanso (Balonete)

Utilizado com a finalidade de compensar as variaes do volume do leo no tanque em funo da mudana de temperatura no interior do transformador com carga e da temperatura ambiente. Instalado na parte externa no ponto mais alto do transformador, recebe o volume de leo aps sua dilatao e o libera aps sua contrao ajudado pelo deslocamento do leo, para o tanque, atravs de gravidade (geralmente o volume do leo deve ficar em torno de 25 a 50% de sua capacidade).

5.2.7. Indicador de nvel de leo

Serve para indicar o volume de leo no interior do tanque. Sua instalao pode ser realizada na extremidade do balonete ou no prprio tanque (quando no possuir balonete). Quando o transformador possuir balonete, o nvel do leo vem acompanhado de um contato (tipo micro-chave) que serve para sinalizar atravs de um alarme caso o volume do leo atinja ponto crtico para a operao do transformador.

Figura 11 Indicador de Nvel de leo Mecanismo Interno

Figura 12 Indicadores de Nvel de leo Viso Externa 5.2.8. Secador de Ar (Tubo de Silica-Gel)

No momento em que o ar entra e sai do balonete, acompanhando as variaes do volume de leo o mesmo passa pelo secador de ar, deixando nele a umidade. O ar que entra vem do meio ambiente e traz consigo umidade e sujeira que no pode chegar at o leo para no contamin-lo, o que far diminuir sua propriedade dieltrica. Possui o formato de um tubo que vai at a parte superior do balonete, sendo seu interior preenchido com cristais de silica-gel, cuja propriedade absorver a umidade. Em condies normais a cor da silica-gel azul, e aps sua saturao que ocorre pela absoro da umidade, ela muda de cor, adquirindo a tonalidade rosa, que pode ser recuperada aps ser aquecida em estufas. A sujeira fica retida em um recipiente com leo, localizado na parte inferior do tubo.

Figura 13 Secador de ar (tubo de slica-gel) 5.2.9. Termmetro

O transformador normalmente tende a sofrer aquecimento durante seu funcionamento, e esta temperatura necessita monitoramento e controle para que no provoque um desgaste maior nas partes internas do mesmo. Como o leo tem a funo de retirar a temperatura no interior do transformador, este controle feito atravs de um termmetro de leo. Consiste basicamente em um bulbo de mercrio, que ao sofrer aquecimento se expande atravs de um tubo capilar pressionando os ponteiros que registram a temperatura. Normalmente, possui um ponteiro para registrar a temperatura e outros com contatos que servem para sinalizao de alarme e acionamento dos ventiladores (caso o transformador tenha refrigerao forada).

Figura 14 Indicador de Temperatura do leo 5.2.10. Imagem Trmica (Termmetro do Enrolamento)

uma proteo contra alta temperatura nos enrolamentos do transformador, pois nele que o processo de transformao da tenso acontece, e por consequencia l fica o ponto mais quente e o que mais rpido aquece (temperatura esta que relacionada carga do transformador). Desta forma de extrema importncia o controle desta temperatura, uma vez que quando ela atinge valores elevados ocorre o desgaste do material isolante. O termmetro do enrolamento, da mesma forma que o bulbo e o tubo capilar, so idnticos ao termmetro de leo. A diferena fundamental baseada no processo de medio desta temperatura, que ocorre de forma indireta em funo do alto custo para uma leitura direta, atravs da instalao de um transformador de corrente (TC), ligado em srie com o enrolamento principal do transformador, e seus terminais secundrios esto ligados, tambm em srie, com uma resistncia, que instalada dentro de uma cuba com leo. Com o aumento da carga no transformador a corrente eltrica que circula no enrolamento, tende a aumentar, aumentando tambm a corrente no TC, que por sua, vez aquece a resistncia e o leo da cuba, dilatando o mercrio do tubo capilar, provocando o deslocamento do ponteiro no termmetro, quando a temperatura atinge valores elevados acionado um contato que emite alarmes, e caso a temperatura persista em aumentar, o transformador desligado atravs de outro contato que aciona o sistema de proteo desligando o disjuntor.

Figura 15 Termmetro de Imagem trmica

5.2.11. Tubo de Exploso (Vlvula de Alvio)

O tubo de exploso tem como finalidade proteger o transformador contra presses excessivas que possam ocorrer no seu interior, devido formao de um arco eltrico ou queima de isolante. O tipo mais simples e mais utilizado consiste de um tubo curvado, montado na tampa superior do transformador que ao sofrer a presso interna, rompe uma membrana de vidro vindo a despressurizar o tanque. Atualmente nos transformadores de alta tenso estes tubos esto sendo substitudos por vlvulas de segurana (vlvula de alivio).

Figura 16 Vlvula de alvio

5.2.12. Rel de Gs (Buchholz)

Tem a finalidade de proteger transformadores imersos em leo com balonete, contra defeitos internos, que cause um movimento brusco do leo ou curto-circuito, pois no momento do curto-circuito ocorre uma queima do material isolante dentro do transformador que gera bolhas de gases (algumas vezes inflamvel). Localizado entre o tanque e o balonete, ele possui duas bias (balancim), uma com a funo de registrar um baixo e passageiro fluxo de gases ou ar, que aciona um alarme sonoro ou luminoso, e a outra bia, que quando acionada pelo alto e constante fluxo de gases ou ar, desliga o transformador, isolando e evitando sua queima.

Figura 17 Rel de Gs (Buchholz)

5.2.13. Buchas (Isoladores)

Sua funo bsica proporcionar um isolamento eltrico entre o condutor energizado e a carcaa do equipamento. Os materiais mais empregados na sua construo so a porcelana e o vidro, podem ser rgidos ou de suspenso e possuir as formas de pino, pedestal, suporte ou passagem.

Figura 18 Isoladores e Buchas

5.2.14. Sistema de Refrigerao

Serve para evitar que a temperatura atinja valores elevados, que podem ser perigosos aos isolamentos. Utilizam-se nos transformadores sistemas de refrigerao em que os processos de resfriamento podem ser: refrigerao natural (ONAN), ventilao forada (ONAF), circulao forada do leo (OFAF) e refrigerao gua (OFWF). Nos transformadores de mdia tenso, os sistemas, mais usados so: o de refrigerao natural (ONAN), em que feita a circulao natural do leo, que retira o calor do conjunto ncleo-bobina transferindo-o ao meio ambiente, onde o transformador classificado como transformador a banho de leo, ou auto-refrigerao; e o outro sistema a ventilao forada (ONAF), onde nestes casos existem ventiladores fixos nos radiadores com a finalidade de aumentar a circulao do ar, aumentando a transferncia do calor do leo para o exterior do tanque, onde o transformador classificado como transformador a banho de leo com resfriamento por ventilao.

5.3. FUNES DOS LEOS ISOLANTES

O isolamento eltrico entre as espiras das bobinas de enrolamento feito por meio de papel ou outro isolante slido (como os vernizes), colocado sobre a superfcie do condutor. No momento de passagem de corrente eltrica nos condutores das bobinas de enrolamento ocorre um aquecimento, onde o calor gerado ir causar a degradao trmica do material isolante. Desta forma, possvel observar que a principal funo dos isolantes fluidos a refrigerao das espiras das bobinas de enrolamento, e, alm disso, que quanto melhores forem as caractersticas isolantes do fluido utilizado mais econmico ser o projeto do sistema de refrigerao em funo da reduo da quantidade do isolante slido e diminuio das distncias entre espiras, entre bobinas e ncleo e entre estes e as partes aterradas. Portanto, vemos que os lquidos isolantes devem cumprir duas funes principais no transformador, que so a de refrigerao e a de isolamento eltrico

5.3.1. Caractersticas e Estrutura

Os leos para transformadores devem possuir:

Boa Condutibilidade Trmica: onde o material a ser empregado deve atender a duas exigncias opostas, isto , servir como isolante eltrico e tambm como isolante trmico.

Baixa Viscosidade: de forma a compensar a deficincia natural de isolar eltrica e termicamente, conforme mostrado acima necessrio que o lquido possua uma viscosidade tal que permita a sua rpida circulao entre as fontes de calor e o meio externo.

Boa Estabilidade Trmica: sabendo que uma das principais funes dos leos isolantes a refrigerao das bobinas, fcil deduzir que estes materiais no devem sofrer a ao da temperatura.

Baixa Reatividade Qumica: durante a operao dos transformadores os isolantes lquidos, por circularem em todo o sistema, estaro em contato com todos os demais materiais presentes nos equipamentos, desta forma, o liquido isolante necessita possuir baixa reatividade qumica para no causar um sofrer ataque qumico nos equipamentos.

Em resumo, os leos isolantes apresentar as seguintes caractersticas fundamentais:

- Boa Condutibilidade Trmica; - Boas Caractersticas de Isolamento Eltrico; - Baixa Viscosidade; - Boa Estabilidade Trmica; - Baixa Reatividade Qumica; - Resistncia ao fogo.

Em locais onde a instalao do transformador sofrer o risco de incndios e exploses, o leo isolante deve possuir uma caracterstica especial: a propriedade de resistncia ao fogo. 6. MANUTENO

6.1. PERIODICAMENTE

6.1.1. Exame de carga

Verificar que a corrente nas horas de carga mxima no exceda seu valor nominal, para evitar que o transformador ultrapasse a elevao da temperatura especificada pelas normas.

6.2. SEMESTRALMENTE

6.2.1. Verificao do nvel do lquido isolante Verificar a altura correta do nvel do lquido isolante no seu respectivo indicador. Nos transformadores desprovidos de indicador externo, a indicao marcada no interior dotanque, no lado dos isoladores de baixa tenso. Examina-se atravs da tampa auxiliar. A marca existente refere-se ao nvel do lquido isolante a 25C.

6.2.2. Anlise do lquido isolante.

A retirada de amostra dever ser executada somente em dias de pouco vento e baixa umidade.Na parte inferior do tanque existe uma vlvula (registro) para colher a amostra, em transformadores sem esta vlvula a amostra poder ser retirada pela tampa de inspeo.

6.2.3. Caractersticas do leo isolante.

Para incio de controle (leos novos em equipamentos novos)

Rigidez Dieltrica (NBR-6869): 30kV; Aparncia: claro e isento de materiais em suspenso; Teor de gua(NBR 5755): 25 ppm.

Em uso (para continuar em operao)

Rigidez Dieltrica (NBR-6869): 25kV; Aparncia: claro, isento de materiais em suspenso; Teor de gua (NBR 5755): 40 ppm.

6.2.4. Exame de isoladores

Verificar que os mesmos estejam intactos, que no existam fissuras, lascas, ou outras avarias, causadas eventualmente durante o transporte. Remover as impurezas da superfciedos isoladores.

6.2.5. Exame de estanqueidade

Verificar em geral o aperto dos parafusos da tampa, da tampa auxiliar e das garras dos isoladores.Um eventual vazamento nas juntas pode ser eliminado por simples reaperto nos parafusos.Se persistir o vazamento, a respectiva junta deve ser trocada. O aperto dos parafusos deve ser igual e sem esforo demasiado.

6.2.6. Exame do termmetro

Ao montar o termmetro, colocar na respectiva bolsa a quantidade de leo necessria e evitarqualquer choque mecnico no bulbo.No caso de termmetro com contatos eltricos, deve ser verificado o funcionamento dos mesmos.Os ponteiros dos contatos devem ser regulados para as temperaturas desejadas para alarmeou desligamento.Manter o ponteiro de arrasto ( indicador de temperaturas mximas ) junto ao ponteiro indicador.

6.2.7. Exame do respirador

Retirar o secador de ar e abrir o registro (quando existir) entre o conservador de leo e o secador de ar para drenagem do leo da tubulao. Reinstalar novamente o secador no lugar e colocar leo no recipiente inferior do secador de ar at completar o nvel, e verificar a alterao da cor original da slica gel

6.2.8. Anlise do gs

Aps a operao do rel de gs aconselhvel analisar por meio de um aparelho de teste o gs formado.A presena de gs combustvel indica a possibilidade de defeito eltrico. Nestes casos rogamos comunicar o defeito.No caso de presena de gs incombustvel deve-se verificar o nvel de leo do conservador e a possibilidade de vazamento no transformador.Aps Ter-se tomado as respectivas providncias e antes de ligar novamente o transformador,deve-se retirar o ar pelo parafuso de drenagem superior.

6.2.9. Ligaes terra

Certificar-se que esta ligao sempre esteja perfeita.6.2.10. Proteo contra sobretenses e sobrecarga

Verificar o bom funcionamento dessas protees, cuja instalao recomendada.

7. CONCLUSO

Dependendo da necessidade, podemos observar que existem restries, quando da escolha do tipo e potncia de transformadores, relativas custos e segurana.Portanto, de fundamental importncia a anlise dos seguintes fatores relacionados s cargas que sero atendidas: Demanda; Curva de carga; Fator de utilizao; Fator de demanda; Fator de diversidade; Fator de carga; Potncia nominal e fator de potncia; Conservao e uso racional da energia eltrica; Escolha dos nveis de tenso; Lay-out da planta (indstrias).Destra forma indispensvel a avaliao destes fatores para que exista um projeto eficiente, de menor custo, seguro e que atenda as necessidades do usurio, bem como a legislao e normas vigentes.8. BIBLIOGRAFIA

- OLIVEIRA, Jos Carlos de; COGO, Joo Roberto; ABREU, Jos Policarpo G. de Transformadores: Teoria e Ensaios - 1 Edio. So Paulo: Ed. Blucher, 1984;

- KOSOW, Irving Mquinas Eltricas e Transformadores. So Paulo: Ed. Globo, 1985;

- GUSSOW, MILTON, Eletricidade Bsica, 1 edio, So Paulo, Editora Mc Graw-Hill, 1985;

- COTRIM, ADEMARO A. M. B., Instalaes Eltricas, 4 edio, So Paulo, Editora Pearson Prentice Hall, 2006;

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