Transformadores de Energia 101: Corrente de Inrush, Regulação de Tensão e Mais

Quais são os tipos de transformadores de energia e quais são seus principais componentes?

Os transformadores de energia estão disponíveis em vários tipos para atender às demandas evolutivas dos sistemas de energia. Eles podem ser classificados como monofásicos ou trifásicos com base na configuração de fase; tipo núcleo ou tipo casco, de acordo com o arranjo relativo das bobinas e do núcleo; e tipo seco, arrefecido a ar, arrefecido a óleo forçado a ar ou arrefecido a água, com base nos métodos de arrefecimento. Em termos de isolamento do ponto neutro, os transformadores são categorizados como totalmente isolados ou parcialmente isolados. Além disso, as classes de isolamento das bobinas são designadas como A, E, B, F e H, com base no tipo de material. Cada tipo de transformador tem requisitos operacionais específicos. Os principais componentes de um transformador de energia incluem o núcleo, as bobinas, as bushings, o tanque de óleo, o conservador (almofada de óleo), o radiador e os acessórios associados.

O que é corrente de inrush em transformadores e o que a causa?

A corrente de inrush refere-se à corrente transitória que flui nas bobinas do transformador quando a tensão é inicialmente aplicada. Ela ocorre quando o fluxo magnético residual no núcleo se alinha com o fluxo magnético produzido pela tensão aplicada, fazendo com que o fluxo total exceda o nível de saturação do núcleo. Isso resulta em uma grande corrente de inrush, que pode chegar a 6 a 8 vezes a corrente nominal. A magnitude da corrente de inrush depende de fatores como o ângulo de fase da tensão no momento da energização, a quantidade de fluxo residual no núcleo e a impedância do sistema de alimentação. A corrente de inrush pico geralmente ocorre quando a tensão está no cruzamento zero (correspondente ao fluxo pico). A corrente de inrush contém componentes DC e harmônicos superiores e decai ao longo do tempo devido à resistência e reatância do circuito, geralmente dentro de 5-10 segundos para transformadores grandes e cerca de 0,2 segundos para unidades menores.

Quais são os métodos de regulação de tensão em transformadores?

Existem dois métodos principais de regulação de tensão: mudança de derivação sob carga (OLTC) e mudança de derivação sem carga (DETC).A regulação de tensão sob carga permite ajustes de posição de derivação enquanto o transformador está energizado e em operação, permitindo o controle contínuo da tensão alterando a relação de espiras. Configurações comuns incluem derivação no extremo da linha e derivação no ponto neutro. A derivação no ponto neutro oferece requisitos de isolamento reduzidos, mas requer que o neutro seja solidamente aterrado durante a operação.
A regulação de tensão sem carga envolve a mudança de posição de derivação apenas quando o transformador está desenergizado ou durante a manutenção.

O que é um transformador totalmente isolado e o que é um transformador parcialmente isolado?

Um transformador totalmente isolado (também conhecido como uniformemente isolado) possui níveis consistentes de isolamento ao longo da bobina. Em contraste, um transformador parcialmente isolado (ou isolamento graduado) apresenta níveis de isolamento reduzidos próximo ao ponto neutro em comparação com as extremidades da linha.

Qual é a diferença nos princípios de funcionamento entre transformadores de tensão e transformadores de corrente?

Transformadores de tensão (VTs) são principalmente usados para medição de tensão, enquanto transformadores de corrente (CTs) são usados para medição de corrente. As principais diferenças operacionais incluem:

• O lado secundário de um CT nunca deve ser aberto, mas pode ser curto-circuitado. Por outro lado, o secundário de um VT nunca deve ser curto-circuitado, mas pode ser aberto.

• Um VT tem baixa impedância primária em relação à sua carga secundária, tornando-o um fonte de tensão. Em contraste, um CT tem alta impedância primária e funciona como uma fonte de corrente com resistência interna efetivamente infinita.

• Em operação normal, um VT opera com densidade de fluxo magnético próxima à saturação, que pode diminuir durante falhas do sistema devido à queda de tensão. Um CT, no entanto, opera com baixa densidade de fluxo sob condições normais. Durante curtos-circuitos, o aumento da corrente primária pode levar o núcleo a uma saturação profunda, aumentando os erros de medição. Portanto, recomenda-se selecionar CTs com alta resistência à saturação.