Transformadores de Distribuição: Fundamentos e Funções Essenciais na Rede Elétrica

Os transformadores de distribuição são dispositivos elétricos utilizados em sistemas de distribuição de energia elétrica para transformar a tensão da eletricidade.

Eles desempenham um papel importante na redução da tensão de níveis mais elevados, geralmente usados na transmissão de energia, para níveis mais baixos adequados para distribuição e uso em residências, empresas e indústrias.

Podem ser classificados como monofásico Sistema Delta (triângulo) e trifásico como Sistema Estrela.

O Sistema Delta ou Triângulo quando possui apenas um transformador é chamado de LUZ e atende somente cargas mono e bifásicas.

Para ligar cargas trifásicas adiciona-se mais um transformador e passa a ser denominado por Delta Aberto, gerando a 4ª fase onde a tensão de fase e neutro varia de 175 a 220 V, dependendo da tensão no primário e taps de ligação dos transformadores.

Este sistema atende cargas trifásicas até 5 CV, acima disso adiciona-se outro transformador, formando um banco com 3 transformadores, denominado por Delta Fechado e atende motores até 20 cv ou cargas até 69 kva.

Vamos exemplificar cada um deles para depois compará-los.

Transformador Sistema Delta (triangulo)

Composto por duas buchas primárias na parte superior, denominadas de H1 (lado esquerdo) e H2 (lado direito). H1 é ligada à fase da concessionária e H2 é aterrada para haver diferença de potencial (ddp) a fim de gerar campo eletromagnético e alimentar a bobina do secundário, rebaixando ou elevando a tensão elétrica, conforme as características do equipamento.

O transformador acima representado é abaixador de tensão, grupo H, conforme consta grafado em seu corpo abaixo da identificação da potência de 25 KVA (kilo volt ampére). Grupo H significa que pode ser alimentado nas tensões de 3.8 KV ou 13.8 KV, de acordo com a tensão de distribuição da concessionária.

Para definir em qual tensão o transformador irá trabalhar, note que existem duas tampas circulares na parte superior, as quais deverão ser abertas e alterado o TAP de trabalho, alguns por chaves seletoras, outros modelos mais antigos por plaquetas de bronze que devem ser mudadas de posição, tomando-se a precaução de não deixá-las cair dentro do óleo isolante no interior do transformador; caso caia e não consiga ser resgatada, o equipamento deverá ser substituído e enviado para laboratório para as devidas providências.

Vemos grafados ainda X3, X2 e X1. São as buchas de saída da bobina secundária, onde X1 é fase, X2 neutro e X3 a segunda fase. Este transformador tem em sua saída as tensões de 115/230 V. 115 V é a tensão de fase neutro, ou seja, tensão medida entre X1 e X2 ou X3 e X2 (FASE NEUTRO). 230 V é a tensão entre X1 e X3 (FASE FASE), que é o caso do transformador de LUZ, acima mencionado.

Na parte inferior do equipamento nota-se a presença de uma placa de identificação, onde constam o fabricante, taps de ligação, número de série e patrimonial, frequência e tensões de trabalho, entre outros.

O número patrimonial também deve ser grafado no corpo do transformador, neste caso encontra-se abaixo do grupo H.

Transformador Delta Aberto

Quando existe a necessidade de ligar cargas trifásicas, uma opção é “abrir o Delta”, ou seja, construir um Delta Aberto.

Para tanto, acrescentamos um transformador que será chamado de Força 1. Este banco de transformadores irão fornecer a quarta fase e atender cargas até 5 CV. Por quê quarta fase? Porque o neutro também é uma fase, apesar da Tensão Ideal no neutro ser zero volts, a Tensão Real de neutro sempre sofrerá pequenas variações, apesar de toda a malha de neutro das concessionárias serem aterradas, devido ao desbalanceamento de carga entre fases. Veja artigo (balanceamento de cargas)

As tensões de Fase Neutro e Fase Fase serão as mesmas, porém a tensão Neutro e Quarta Fase, muito conhecida no ramo industrial por fase forte, varia entre 175 V e 210 V, dependendo da tensão no primário e da relação de taps dos transformadores.

A quarta fase nunca deverá ser utilizada para alimentar cargas mono ou bifásicas, pois os equipamentos ligados a esse circuito fatalmente serão danificados. A quarta fase é exclusiva para alimentação de cargas trifásicas.

Transformador Delta Fechado

Para alimentar motores trifásicos entre 5 CV e 20 CV ou cargas até 69 KW, devemos acrescentar mais um transformador que será denominado Força 2, formando um banco de transformadores Delta Fechado. As tensões da rede secundária serão as mesmas e os cuidados devem ser os mesmos.

Tanto no Delta Aberto quanto no Delta Fechado a potência dos transformadores de Força deverão ser inferior ou no máximo igual ao de LUZ, nunca superior.

Transformador Sistema Estrela (Y)

Os transformadores de distribuição Sistema Estrela desempenham um papel crucial nas redes elétricas, pois são alimentados pelo primário das concessionárias. Eles se caracterizam por possuir três buchas primárias, denominadas H1, H2 e H3, sendo cada uma delas conectada a uma fase distinta. Essa configuração assegura que as tensões de saída se mantenham balanceadas, preservando, assim, a integridade do Sistema Elétrico de Potência (SEP).

Uma das principais vantagens do transformador Sistema Estrela é a sua capacidade de proporcionar um sistema de aterramento eficaz. O ponto central da configuração em estrela é conectado a terra, o que é crucial para a segurança das instalações elétricas e a proteção contra falhas de terra.

Além disso, o Sistema Estrela (Y) é amplamente utilizado para a conversão de tensão trifásica, permitindo a distribuição eficiente de eletricidade em diferentes níveis de tensão.

Na configuração primária (alta tensão), a tensão trifásica é normalmente elevada, enquanto na configuração secundária (baixa tensão), a tensão é reduzida a níveis seguros para uso doméstico ou industrial.

Conclusão transformadores de distribuição

Para finalizar, os transformadores de distribuição desempenham um papel fundamental nos sistemas elétricos, permitindo a transformação e distribuição eficiente da energia elétrica em diferentes níveis de tensão. Classificados em três principais categorias:

Sistema Delta, sendo Delta Aberto e Delta Fechado, cada um adequado para atender cargas específicas;

Sistema Estrela (Y) se destaca por sua capacidade de fornecer aterramento eficaz e pela conversão de tensão trifásica, tornando-o vital para a segurança e eficiência das instalações elétricas.

Em conjunto, esses componentes desempenham um papel crucial na entrega confiável de eletricidade, atendendo às diversas demandas das residências, empresas e indústrias. Portanto, compreender as características e aplicações desses transformadores é essencial para garantir o funcionamento seguro e eficaz das redes elétricas.