Qual é o papel dos transformadores na transmissão e na distribuição de energia elétrica?

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Como funciona um transformador de energia
Qual é a função do transformador?
Onde é usado o transformador?
Quais são os tipos de transformadores que existem?
Como calcular o transformador?
Como é a construção do transformador?
É perigoso usar transformador?
Qual é a importância do transformador para a transmissão de energia elétrica?
Como funciona um transformador de energia elétrica?
Como ocorre as transformações de energia nos transformadores de energia?
Quais os principais componentes de um transformador?

Como funciona um transformador de energia

agosto 26, 2014

Responsável por garantir o uso de energia elétrica em residências e indústrias, o transformador de energia elétrica é um dispositivo que trabalha dentro dos princípios da indução de corrente e tem capacidade de modificar a tensão elétrica. Existem dois modelos diferentes de transformador: o transformador de potência, que recebe a energia elétrica da usina e repassa para a rede de transmissão, e o transformador de distribuição, que é a última etapa antes da energia elétrica chegar até o consumidor. Basicamente, a energia produzida pelas usinas chega ao transformador de potência em uma tensão muito grande, e continua assim durante toda a extensão dos fios da rede elétrica. É neste ponto que o transformador de distribuição entra em cena, reduzindo essa tensão e distribuindo-a para casas, lojas, empresas, indústrias e consumidores em geral. Para mensurar a necessidade do transformador de energia elétrica, basta ter em mente que os maiores geradores das usinas elétricas enviam uma tensão superior a 10.000 V, o que é impossível para o uso doméstico — que utiliza tensões de 110 ou 220 V. Esta corrente elevada chega até uma bobina presente dentro do transformador de energia, criando um campo magnético. Essa energia é, então, transformada em uma tensão adequada e enviada aos consumidores finais. Se levarmos em conta apenas a finalidade de uso, existem quatro tipos de transformadores de energia. O primeiro é o transformador de corrente, que permite a mudança de corrente contínua para corrente alternada. Já o transformador de potência atua para enviar a tensão ao sistema de distribuição. O modelo de distribuição, por sua vez, repassa a tensão pelos fios da rede, e o transformador de energia de força envia ao consumidor. Durante todo este processo, a tensão da energia elétrica vai sendo reduzida até chegar aos lares e empresas na medida adequada.

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Encontrado em postes de luz e em diversos outros sistemas elétricos, o transformador é essencial para o funcionamento adequado de circuitos. Seu papel é evitar falhas ou variações de tensão que podem danificar equipamentos e até comprometer a segurança do usuário.

Por isso, é importante conhecer bem esse dispositivo e seus diferentes tipos, para acertar na escolha e garantir o funcionamento apropriado de instalações. Diante disso, preparamos esse artigo para abordar as principais informações sobre o tema. Acompanhe.

Qual é a função do transformador?

Transformador de energia é um dispositivo usado para elevar ou baixar a tensão e a corrente elétrica por meio de indução eletromagnética ou da modificação da impedância do circuito elétrico. Funciona exclusivamente com corrente alternada e transmite potência ou energia elétrica entre circuitos.

Criado em 1831, por Michael Faraday, esse equipamento é aplicado em postes de luz e em instalações elétricas em geral, atuando para que não haja sobrecarga de circuitos.

O transformador tem o importante papel de rebaixar para 380V a tensão da energia transmitida pelas redes de distribuição elétrica (fornecida com aproximadamente 13,8 kV), que é muito alta para grande parte dos usuários e pode causar danos aos equipamentos domésticos ou comerciais, por exemplo.

Da tensão rebaixada, de 380V, se extraem as tensões de 220V e 110V, utilizadas pela maioria dos brasileiros para o funcionamento seguro e eficiente de seus aparelhos.

Onde é usado o transformador?

Esse tipo de máquina elétrica é aplicado em dispositivos e instalações elétricas, atuando na elevação ou rebaixamento de tensão e corrente ou, ainda, como um equipamento isolador em circuitos.

Entre os seus usos mais comuns, está a conversão de tensão para aparelhos domésticos ou industriais, onde as tensões dos equipamentos não são compatíveis com a disponibilizada pela fornecedora de energia.

Também é empregado no transporte de alta quantidade de energia elétrica para longas distâncias, diminuindo as quedas de tensão ao longo dos percursos. Além disso, antes da distribuição ao consumidor final, os valores de tensão são reduzidos.

O transformador pode ser aplicado em circuitos conversores, para controle dos níveis de tensão e isolamento, com eliminação de ruídos, entre diversos outros fins.

Quais são os tipos de transformadores que existem?

Há diferentes modelos de transformador disponíveis no mercado, para atender a diferentes aplicações.

Quanto ao número de bobinas, o dispositivo pode ter uma bobina (conhecido como autotransformador); duas bobinas (chamadas de primárias e secundárias); ou três bobinas (com a terceira denominada terciária).

Confira os tipos principais, classificados segundo sua finalidade, tipo, número de fases e outros parâmetros:

Transformador de corrente – tem o papel de detectar ou medir a corrente elétrica presente em um cabo ou barra de alimentação, convertendo-a em outra corrente de valor inferior, para posterior transmissão a um equipamento de medição ou circuito eletrônico. Também chamado de TC, é comumente aplicado para baixar a corrente da rede para alimentação de aparelhos eletrônicos;

Transformador de potência – altera os valores de tensão que entram na bobina primária. Ao receber essa tensão, a espira primária conduz uma corrente primária alternada, gerando internamente uma variação no fluxo magnético que, por sua vez, é canalizado pelo núcleo, induzindo uma tensão na espira secundária. Se não existir um circuito fechado conectado a essa espira, uma corrente induzida é estabelecida;

Transformador de distribuição – amplamente utilizado pelas concessionárias de distribuição e usinas geradoras de energia. Muda os valores da energia gerada para uma entrega adequada aos consumidores. Geralmente é auto protegido contra sobrecargas e curto circuitos;

Transformador de força – empregados na geração e distribuição de energia por concessionárias, usinas, subestações (incluindo industriais e aplicações como fornos de indução, retificadores, etc.);

Transformador elevador e abaixador de tensão – quando nos referimos ao transformador elevador, este possui mais espiras na segunda bobina do que na primeira; já o dispositivo abaixador tem menos espiras na segunda bobina do que na primeira. Essa característica está diretamente relacionada ao valor que a tensão apresentará ao sair do transformador;

Transformador monofásico – adequado para alimentação de circuitos de comando ou de utilização doméstica ou industrial. O equipamento usado nas residências, por exemplo, converte 127V em 220V e vice-versa;

Transformador trifásico – comum nos postes das ruas, recebe a tensão de 13,8 kV da concessionária de energia e a transforma em 127V ou 220V;

Transformador polifásico – com alta eficiência, entrega a tensão para sistemas que requerem mais fases (principalmente para retificação de medida de onda completa) por meio do sistema trifásico. É capaz de variar de 3 a 6 fases.

Como calcular o transformador?

Quando falamos em transformador, existem diversas fórmulas aplicáveis. Uma delas relaciona as tensões elétricas de entrada e saída com a quantidade de enrolamentos, veja:

Onde:

UP e US = tensões primária e secundária;

NP e NS = número de espiras nos enrolamentos primário e secundário.

Outro cálculo comum é o que relaciona as correntes elétricas de entrada e saída com a quantidade de espiras nos enrolamentos primário e secundário:

Onde: iP e iS = correntes elétricas primária e secundária.

Como é a construção do transformador?

O transformador de energia é constituído por dois componentes básicos, que formam sua parte ativa, além de outros elementos (que variam segundo o modelo):

Enrolamento – união de várias bobinas de cobre, com isolamento feito por uma camada de verniz sintético;
Núcleo – feito de material ferromagnético, faz a transferência da corrente do enrolamento primário até o secundário;
Acessórios complementares – tanques principais e de expansão, buchas, comutadores, acionamentos, radiadores, termômetros, painel de controle, etc.

É perigoso usar transformador?

O equipamento requer atenção especial, pois utiliza óleo que fica em contato com componentes de alta tensão. Infelizmente, as explosões de transformadores e incêndios ainda acontecem, inclusive em fábricas.

O fogo do transformador pode durar dias, trazendo prejuízo financeiro, além dos danos físicos ou até perdas humanas. Quando o incêndio é contido, os resíduos contaminantes do equipamento podem, ainda, trazer riscos ambientais.

Uma pesquisa sobre a confiabilidade do equipamento, feita em 2015, pelo Conselho Internacional de Redes Elétricas de Grande Porte (CIGRE), mostrou que as taxas anuais de falha de transformador são, em média, 1%.

Conclusão

Ao longo do texto, vimos que os transformadores têm a função de transmitir energia elétrica de um circuito a outro por meio de campos magnéticos, transformando os valores de tensão e de corrente.

Esse tipo de máquina elétrica é fundamental para o funcionamento adequado de instalações e, graças ao seu trabalho, podemos utilizar de forma apropriada diversos equipamentos.

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Qual é a importância do transformador para a transmissão de energia elétrica?

Os transformadores de energia são usados para aumentar e diminuir os níveis de tensão nas linhas de energia que transportam corrente alternada. A transferência de potência com tensões mais elevadas resulta em menores perdas e, por isso, é mais utilizado para o transporte de energia de longas distâncias.

Como funciona um transformador de energia elétrica?

Um transformador funciona do seguinte modo: ao aplicar uma tensão alternada no enrolamento primário surgirá uma corrente, também alternada, que percorrerá todo o enrolamento.

Como ocorre as transformações de energia nos transformadores de energia?

A transformação ocorre quando é aplicada uma tensão alternada no enrolamento primário fazendo surgir uma corrente, também alternada, que percorrerá todo o enrolamento.

Quais os principais componentes de um transformador?

Os transformadores têm além dos enrolamentos e do núcleo, outras partes constituintes importantes, para garantir seu funcionamento e sua máxima qualidade, como: tanque, líquidos isolantes, bucha, placa de identificação, além de contar com alguns dispositivos de proteção, como termômetro de óleo, termômetro de ...