Definição de Transformador. Funcionamento básico e principais partes

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1 Definição de Transformador Funcionamento básico e principais partes

2 O que é o transformador? Certa vez fui procurar no Google a respeito do assunto do trabalho... Transformer History Adivinhem o que achei?

3 A história dos Autobots contra os malvados Decepticons

4 É sério! O que é o transformador?! O transformador é um produto tecnológico já maduro e sua história de vida está fortemente ligada à história da aplicação da energia elétrica que iniciouse nas últimas décadas do século 19. Baseado em apenas um princípio fundamental, a lei da indução, as características básicas do seu projeto nunca mudaram desde então... Este trabalho se concentrará principalmente em transformadores de potência e suas aplicações. Enquanto o design básico e principais elementos do transformador - núcleo, enrolamentos, sistema de isolação permaneceu mais ou menos inalterado, ouve uma tremenda melhoria nas características de seus materiais recentemente.

5 Continuando... Fator de potência e níveis de tensão aumentaram várias ordens de magnitude, enquanto dimensões relacionadas tais como peso, assim como perdas e níveis de ruído diminuíram consideravelmente. Nas últimas décadas a maior preocupação foi focada em maior eficiência, maior confiabilidade de serviço, soluções mais econômicas e menor impacto ao meio ambiente. Considerações econômicas e ambientais desafiam a indústria dos transformadores a pensarem em novos conceitos técnicos usando materiais não-convencionais para o sistema de isolação e para os enrolamentos.

6 PRINCÍPIO BÁSICO DE FUNCIONAMENTO Constituído de um enrolamento primário e um enrolamento secundário; Baseia-se na Lei de Faraday e Lenz; A tensão que aparece no secundário recebe o nome de tensão induzida.

7 ASPECTOS CONSTRUTIVOS 1. PARTE ATIVA: Enrolamentos; Núcleo. 2. ACESSÓRIOS COMPLEMENTARES: Tanque; Buchas; Radiadores; Comutadores.

8 ASPECTOS CONSTRUTIVOS ENROLAMENTOS Coração do transformador; Fabricados com condutores de cobre; Para alta tensões é preferível o uso de enrolamentos feitos em discos.

9 ENROLAMENTOS Transformador com bobinas de disco

10 ENROLAMENTOS Área de Bobinagem

11 ENROLAMENTOS Condutores de cobre transpostos/papel Isolante

12 ASPECTOS CONSTRUTIVOS NÚCLEO Tem como função guiar o fluxo magnético gerado; Constituído de chapas de aço silício (GO);

13 ASPECTOS CONSTRUTIVOS NÚCLEO Chapas de Ferro Silício

14 NÚCLEO Detalhe do núcleo de transformador de potência

15 NÚCLEO Empilhagem de núcleos

16 ASPECTOS CONSTRUTIVOS TANQUE O tanque do transformador abriga a parte ativa e o óleo isolante; Tem como finalidade conter o líquido isolante; Fabricado em chapa de aço;

17 TANQUE

18 ASPECTOS CONSTRUTIVOS BUCHAS Estrutura de material isolante; Função principal de uma bucha é conduzir corrente através de um condutor próprio; Buchas a óleo com corpo condensivo, são as mais utilizadas em grandes transformadores de potência.

19 BUCHAS

20 BUCHAS

21 ASPECTOS CONSTRUTIVOS RADIADORES Aumentam a área de dissipação de calor gerado na parte ativa;

22 RADIADORES

23 ASPECTOS CONSTRUTIVOS COMUTADORES É um dispositivo mecânico que permite variar o número de espiras dos enrolamentos de alta tensão; Corrige o desnível de tensão existente nas redes de distribuição.

24 COMUTADORES

25 ISOLAÇÃO Parte essencial em um transformador de potência, constituído basicamente por: Óleo Mineral Isolante (OMI); Papel Isolante Térmico.

26 ISOLAÇÃO Isolamento Líquido Óleo Mineral Isolante (OMI) O líquido isolante utilizado nos transformadores é o óleo mineral; Tem como função a isolação e o resfriamento do transformador;

27 ISOLAÇÃO Isolamento Líquido Óleo Mineral Isolante (OMI) Quando as propriedades físico-químicas do OMI em uso no transformador não atenderem mais as características dielétricas, este é substituído por um novo fluido ou submetido a um processo regenerativo.

28 ISOLAÇÃO Isolamento Sólido Papel Isolante Térmico A celulose sob a forma de papel ou papelão isolante térmico (papel/papelão Kraft, por exemplo), tem sido largamente utilizada nos transformadores como isolante térmico; O papel Kraft é utilizado na forma de finas camadas, envolvendo os enrolamentos, nas buchas cerâmicas capacitivas e não-capacitivas de alta tensão, é usado papel impregnado com óleo ou com resina.

29 ISOLAÇÃO Isolamento Sólido Papel Isolante Térmico O papel em equilíbrio nas condições atmosféricas contém muita umidade (agente poderoso no envelhecimento precoce do papel); Para garantir o bom desempenho elétrico do sistema papel/omi e reduzir o seu envelhecimento, a umidade deve ser mantida preferencialmente abaixo de 0,5% no papel e de 20mg/kg no óleo.

30 PERDAS NOS TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA Perdas no Cobre; Corrente de Faucault; Perdas por Histerese.

31 PERDAS NOS TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA PERDAS NO COBRE Decorrente do efeito Joule que ocorre nos condutores dos enrolamentos dos transformadores ao serem percorridos pela corrente elétrica; Sua redução pode ser conseguida utilizando-se condutores compostos nos enrolamentos.

32 PERDAS NOS TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA CORRENTES DE FAUCAULT Conhecidas como correntes parasitas; Proporcional ao quadrado da tensão aplicada no transformador; Pode ser reduzida laminando-se o núcleo do transformador.

33 PERDAS NOS TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA PERDAS POR HISTERESE Está associada à reorganização dos momentos magnéticos atômicos do material ferromagnético que compõe o núcleo do transformador; Para reduzir este tipo de perda, recomenda-se utilizar materiais com características ferromagnéticas apropriadas, de elevada permeância magnética.

34 Sistemas de conexão, ou buchas - São responsáveis pela interligação dos equipamentos aos sistemas em alta tensão.

35 Transformadores - Buchas

36 Transformadores - Buchas Estrutura

37 Transformadores - Buchas Material

38 Transformadores - Buchas Partes

39 Transformadores - Buchas Vantagens Seco e livre de óleo ou papel Menor risco de explosão ou incêndio Resistência a altas temperaturas, a classe E (120 C) Excelente resistência mecânica

40 Transformadores - Buchas Vantagens Baixo custo de manutenção Armazenamento simples e econômico por longos períodos Facilidade de manuseio durante o transporte, montagem e desmontagem Melhor valor Custo / Benefício

41 Transformadores - SF6 GÁS SF6 É um gás sintético, utilizado principalmente pela indústria elétrica, como meio isolante e extintor de arco elétrico, tanto em disjuntores, como em uma subestação blindada.

42 Transformadores - SF6 Em um transformador, o gás SF6 ocupa 30% menos de espaço de isolamento em relação aos óleos minerais e, portanto, reduz sensivelmente os custos globais para a construção das subestações.

43 Transformadores - SF6 Os órgãos, que formam a parte ativa do transformador, encontram-se encerrados no interior de uma cuba hermética.

44 Transformadores - SF6 Este gás, como condutor térmico, apresenta um elevado calor especifico, o que facilita o transporte do calor dos enrolamentos onde se desenvolve para a superfície da cuba onde se dissipa.

45 Transformadores - SF6 Vantagens Segurança Auto-regenerador após ruptura com arco Quimicamente estável Não causa grande impacto ambiental Boa capacidade de sobrecarga Reduz necessidade de espaço Pouca manutenção necessária

46 Transformadores - SF6 Preço do transformador Desvantagens

47

48 Os óleos minerais As duas vertentes de novos óleos para trafos

49 A alternativa ecológica: A preocupação ambiental... Os ésteres naturais O setor elétrico... A demanda social...

50 Por que eles são visados? Vantagens ambientais... Uma fonte interessante de ésteres naturais são...

51 Mas quais são as suas vantagens? Os ésteres naturais possuem um balanço desejável de propriedades não encontrado em outros fluidos dielétricos: É altamente biodegradável... Não é cancerígeno ou agressivo... Possui maior ponto de fogo...

52 Algumas das vantagens dos óleos verdes

53 A alternativa tecnológica: Os nano-aditivos Visa-se extensão no tempo de vida dos transformadores... Buscam-se compostos que possuam propriedades termofísicas superiores... Entre os aditivos que providenciam melhores resultados...

54 Sim, mas o que isso tem de nano? Cientistas da Rice University de Houston, Texas... Esses cientistas descobriram que uma quantia muito pequena de partículas hexagonais de Nitrito de Boro...

55 Continue... A equipe descobriu que 0.1% do peso de h-bn no óleo mineral melhorou a condutividade em quase 80%... As partículas de h-bn, tem cerca de 600 nanômetros de comprimento e até 5 camadas atômicas de espessura... A equipe determinou que a viscosidade do óleo é minimamente afetada

56 Fim (palmas)

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