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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
INSTITUTO DE SISTEMAS ELÉTRICOS E ENERGIA
Projeto de Bancada para Ensaio de Tensão Induzida em Transformadores
a Seco, utilizando Motor de Indução com Rotor Bobinado para gerar
Tensão em 120 Hz
João Carlos Pereira Júnior
Lucas Casemiro Oliveira da Silva
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
ii
Itajubá, novembro de 2017
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
iii
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
INSTITUTO DE SISTEMAS ELÉTRICOS E ENERGIA
João Carlos Pereira Júnior
Lucas Casemiro Oliveira da Silva
Projeto de Bancada para Ensaio de Tensão Induzida em Transformadores
a Seco, utilizando Motor de Indução com Rotor Bobinado para gerar
Tensão em 120 Hz
Monografia apresentada ao Instituto de
Sistemas Elétricos e Energia, da
Universidade Federal de Itajubá, como parte
dos requisitos para obtenção do título de
Engenheiro Eletricista.
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
iv
Orientador: Angelo J. Junqueira Rezek
Coorientador: Estácio T. Wanderley Neto
Itajubá, novembro de 2017
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
v
Dedicatória
Dedicamos este trabalho aos nossos
professores Angelo Rezek e Estácio
Tavares pela paciência na orientação e
incentivo, que tornaram possível a
conclusão desta monografia. Aos nossos
pais e toda nossa família que, com muito
carinho e apoio, não mediram esforços para
que chegassemos até esta etapa da vida. E
por fim, mas não menos importante, aos
amigos e colegas, pelos incentivos e apoio
constante.
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
vi
Agradecimentos
Após árduas e incessantes batalhas contra a ignorância, chega o momento de agradecer
as conquistas até aqui alcançadas. Primeiramente o agradecimento a Deus, o qual forneceu as
ferramentas para aqueles os quais estão a proporcionar este momento. A família, a qual forneceu
alicerces que mesmo em meio a distúrbios do dia a dia, se mantiveram sólidos. E aos estimados
Professores, e futuros colegas de graduação ou até profissão, que em sua humildade, optaram
por compartilhar sua sabedoria adquirida aos longos dos anos como modo de vida.
Nomenclaturando esses agradecimentos, precisamos expressar nossos agradecimentos
a imensa ajuda e disposição do professor Angelo Rezek, o qual nos ajudou supervisionando
nossos trabalhos no laboratório. Esteve lá até horas que beiram a madrugada, bem como em
finais de semana, tudo em prol do compartilhamento de conhecimento.
Ao professor Estácio Tavares, que aceitou sem receio nos coorientar, assumindo a
difícil tarefa de nos amparar com relação a legislação, e dando dicas que foram de grande
importância na confecção deste trabalho. E ainda, teve a disposição de nos ajudar com
correções, que dadas as circunstâncias, foram de alta complexidade para o mesmo, que sempre
se mostrou solicito, entendendo a situação.
Em nome destes, expressamos nossa gratidão a todos do laboratório de engenharia
elétrica, os quais disponibilizaram materiais e o espaço para que se fossem trabalhadas as
atividades práticas a que se refere este trabalho.
E por fim a nossa estimada Escola, a Universidade Federal de Itajubá, que encanta com
sua história, e transforma sonhos em realidade, graças as dedicações dos professores e ex-alunos
que por ali passaram e aqueles que por ali ainda estão.
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
vii
Resumo
O crescimento da utilização do transformador de potência a seco, torna necessário medidas
preventivas e protetivas para garantir a integridade do equipamento. Um dos testes instituídos
na norma ABNT NBR 10295 é o ensaio de tensão induzida, para testar a isolação entre as
espiras dos enrolamentos. O ensaio é realizado injetando uma tensão a 120 Hz por 1 minuto.
Desta maneira, utilizando um motor de corrente contínua ligada via rotor com um motor de
indução de rotor bobinado, que tem em seu estator um campo girante no mesmo sentido, é
possível extrair tensões a 120 Hz que podem ser aplicadas aos terminais do transformador sob
ensaio. Assim, o projeto de uma bancada que realize tal ensaio de maneira automatizada,
proporcionando ao usuário e ao aparelho segurança durante o procedimento, a um custo mais
baixo, torna-se bastante atrativo. A bancada também fornece plenas condições para a
complementação do ensaio de descargas parciais, definido também pela norma ABNT NBR
10295.
Palavras chave: Transformador a seco, ensaio de tensão induzida, descargas parciais, bancada de
ensaios, máquinas elétricas
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
viii
Abstract
The dry-type transformer use has increased through the years, what makes necessary cares to
prevent and protect the equipment integrity. One of the tests, ruled by the NBR 10295, is the
induced voltage test which guaranty the coil isolation of both windings. The test is made
applying a voltage of 120 Hz frequency during 1 minute, requiring a high value special
assyncrous machine. This monography proposes the use of a direct current motor connected by
the rotor with a wound rotor induction motor. However, this induction motor has in its stator
same side rotating magnectic field, making possible to get voltages in 120 Hz that can be applied
to the transformer, the test aim. Thus, a bench able to do this test on automatic way, warranting
security during procedure to the user and to the tested equipment and also presenting to a low
cost when compared to the traditional way, becomes very attractive. Moreover, the bench
provides a possibility to add partial discharge test which makes the measurement of it, also
ruled by NBR 10295.
Key words: Dry-transformer, induced voltage test, partials discharges, test bench, electrical machines
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
ix
Lista de Figuras
Figura 2-1 – Esquemático do primeiro trabalho sobre o tema. .............................................. 22
Figura 2-2 – Esquemático do segundo trabalho sobre o tema. ............................................... 23
Figura 2-3 – Montagem do ensaio no segundo trabalho ........................................................ 23
Figura 3-1 – Principio de funcionamento do transformador .................................................. 25
Figura 3-2 – Transformador de potência a óleo .................................................................... 28
Figura 3-3 – Sistema de arrefecimento do transformador a óleo ........................................... 28
Figura 3-4 – Transformador de potência a seco .................................................................... 29
Figura 3-5 – Motor de indução trifásico com rotor tipo gaiola de esquilo ............................. 31
Figura 3-6 – Motor de indução trifásico com rotor tipo bobinado ......................................... 31
Figura 3-7 – Aspecto construtivo dos enrolamentos de um transformador ............................ 34
Figura 4-1 – Ilustração de uma descarga parcial e seu circuito equivalente. .......................... 43
Figura 5-1 – Diagrama unifilar de controle e proteção .......................................................... 49
Figura 5-2 – Diagrama de força. ........................................................................................... 50
Figura 5-3 – Vista geral 3D da bancada. .............................................................................. 50
Figura 5-4 – Vista 3D com designação dos componentes. .................................................... 51
Figura 6-1 – Circuito de controle simulado no PCSimu. ....................................................... 52
Figura 6-2 – Circuito de comando simulado em posição de sem ensaio. ............................... 53
Figura 6-3 – Circuito de comando simulado em posição de ensaio. ...................................... 53
Figura 6-4 – Vista do circuito de força utilizado na simulação no RSCAD. .......................... 53
Figura 6-5 – Frequência entregue pelo estator do motor de indução...................................... 54
Figura 6-6 – Transformadores de corrente utilizados. ........................................................... 55
Figura 6-7 – Relés do circuito de força. ................................................................................ 56
Figura 6-8 – Contator utilizado. ........................................................................................... 56
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
x
Figura 6-9 – Relés do circuito de comando. .......................................................................... 56
Figura 6-10 – Relé térmico utilizado .................................................................................... 56
Figura 6-11 – Temporizador utilizado. ................................................................................. 57
Figura 6-12 – Vista do bloco do temporizador. ..................................................................... 57
Figura 6-13 – Sinalização utilizada para indicar andamento do ensaio ou não....................... 57
Figura 6-14 – Sinalização de não realização do ensaio. ........................................................ 58
Figura 6-15 – Sinalização de ensaio em andamento. ............................................................. 58
Figura 6-16 – Bloco de botoeiras utilizadas para iniciar o ensaio, ou encerrar a realziação do
mesmo a qualquer momento. ................................................................................................ 58
Figura 6-17 – Conexão com a rede da CEMIG. .................................................................... 59
Figura 6-18 – Motor utilizado. ............................................................................................. 59
Figura 6-19 – Vista geral do circuito de comando e do de força, utilizado para teste. ............ 60
Figura 6-20 – Vista geral do circuito durantes teste, sem ensaio. .......................................... 61
Figura 6-21 – Vista geral do circuito com ensaio em andamento. ......................................... 61
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
xi
Lista de Tabelas
Tabela 3.1 – Classes de temperatura de materiais isolantes 35
Tabela 3.2 – Símbolos literais 36
Tabela 4.1 – Espaçamentos externos mínimos para transformadores secos (tabela 3) 39
Tabela 4.2 – Nível de isolamento para transformadores de potência secos (tabela 2) 42
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
xii
Lista de Abreviaturas e Siglas
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ISEE Instituto de Sistemas Elétricos e Energia
MATLAB software de computação numérica da empresa MathWorks
TFG Trabalho Final de Graduação
LAT-EFEI Laboratório de alta tensão da Unversidade Federal de Itajubá
RE Retardo na Energização
PE Pulso de Energização
CI Cíclico 2 ajustes Inicio Ligado
CIR Cíclico 2 ajustes Inicio desligado
CIL Cíclico 1 ajuste Inicio Ligado
CID Cíclico 1 ajuste Inicio desligado
RD Retardo na Desenergização com comando
ET Estrela-Triângulo
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
xiii
Lista de Símbolos
�� tensão no primário
�� tensão no secundário
�� número de enrolamentos no primário
�� numero de enrolamentos no secundário
�� fluxo magnético no primário
�� autoindutância do enrolamento primário
�� corrente no primário
�� corrente no secundário
�� fluxo magnético advindo do fluxo magnético do primário
� coeficiente de acoplamento
� tempo
�� área da seção de abertura desejada
� perda em Kw
� coeficiente tabelado da COMTRAFO
� campo magnético
� frequência
�1 coeficiente de proporcionalidade
� período
�� corrente do fusível
�� corrente nominal do motor
��� corrente do relé térmico
��� corrente do contator
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
xiv
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
xv
Sumário
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 18
1.1 Motivação ............................................................................................................ 18
1.2 Objetivo ............................................................................................................... 20
1.3 Organização do Trabalho................................................................................... 20
2 REVISÃO DA LITERATURA .................................................................................. 21
3 FUNDAMENTOS TEÓRICOS ................................................................................. 24
3.1 Máquinas Elétricas ............................................................................................. 24
3.2 Transformadores de Potência ............................................................................ 24
3.2.1 Príncipio de Funcionamento ................................................................................. 25
3.2.2 Transformador a Óleo ........................................................................................... 27
3.2.3 Transformador Isolado à Seco .............................................................................. 29
3.3 Motores de Indução Trifásica ............................................................................ 30
3.4 Máquinas de Corrente Continua ....................................................................... 32
3.5 Aspectos Contrutivos do Transformador a Seco ............................................... 32
3.5.1 Circuito Magnético ............................................................................................... 32
3.5.2 Enrolamento ......................................................................................................... 33
3.5.3 Terminais de Ligação ........................................................................................... 34
3.5.4 Sistema de Isolamento e Sistema de Arrefecimento .............................................. 35
4 REGULAMENTAÇÃO SOBRE ENSAIOS EM TRANSFORMADORES DE
POTÊNCIA ........................................................................................................................ 37
4.1 Ensaios de Rotina ............................................................................................... 37
4.2 Ensaios de Tipo ................................................................................................... 38
4.3 Ensaios Especiais ................................................................................................ 38
4.4 Ensaios de Dielétrico .......................................................................................... 39
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
xvi
4.4.1 Ensaio de Tensão Induzida ................................................................................... 40
4.4.2 Com Medição de Descargas Parciais .................................................................... 43
5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .................................................................... 45
5.1 Considerações Iniciais ........................................................................................ 45
5.2 Descrição do Sistema .......................................................................................... 45
5.3 Dispositivos de Proteção ..................................................................................... 45
5.3.1 Fusíveis ................................................................................................................ 46
5.3.2 Relés .................................................................................................................... 47
5.4 Dispositivos de Comando ................................................................................... 48
5.4.2 Contatores ............................................................................................................ 48
5.4.3 Sinalizadores Visuais ............................................................................................ 48
5.5 Circuitos da Bancada ......................................................................................... 49
5.6 Diagrama do circuito de força............................................................................ 49
5.7 Projeção 3D da bancada ..................................................................................... 50
6 RESULTADO E DISCUSSÃO .................................................................................. 51
6.1 Simulação ............................................................................................................ 51
6.2 Objeto de Estudo ................................................................................................ 54
6.3 Ensaio de Tensão Induzida Utilizado Motor com Rotor Bobinado 120 Hz ...... 59
7 CONCLUSÃO ............................................................................................................ 62
7.1 Sugestões para Trabalhos Futuros ..................................................................... 62
REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 63
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
xvii
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
18
1 Introdução
O sistema elétrico é o conjunto de centrais responsáveis pela geração, subestações que
elevam e diminuem os níveis de tensão, linhas de transmissão que transportam a energia e a
distribuição que faz com que a energia chegue ao seu destino final que são os consumidores.
Todo o conjunto é conectado entre si, e são nas subestações e centros distribuidores onde estão
a maior concentração de transformadores, usados para que possa haver transmissão de potência
com baixas perdas e distribuição para consumidores de diferentes portes.
O transformador é um equipamento essencial no processo de transmissão e distribuição
de energia elétrica e o mesmo, assim como qualquer máquina, causa menos impactos
ambientais se operar com maior eficiência, portanto após a confecção dos transformadores,
testes devem ser realizados para garantir, por exemplo, a isolação do transformador, parte
responsável por garantir que não ocorram ou que ocorram mínimas perdas nos enrolamentos.
O ensaio de tensão induzida ajuda a garantir que a isolação do transformador funcione
conforme o projetado, evitando ou mesmo antecipando possíveis falhas do equipamento.
1.1 Motivação
A segurança em instalações nas quais existam fluxo de pessoas fica garantida com o uso
de transformadores a seco, fazendo com que os mesmos não necessitem de instalação isolada.
Uma das principais vantagens é o fato de não utilizar óleo como meio de isolação, o que evita
potenciais acidentes ecológicos. Transformadores a óleo também podem explodir, colocando
em risco a vida de pessoas que possam estar próximas, já com o uso do transformador à seco
estes danos são bastante reduzidos.
A norma ABNT NBR14039 garante que em ambientes internos de locais como
shoppings, hotéis, hospitais e aeroportos seja realizado a instalação de transformadores à seco,
sendo expressamente proibidos os transformadores à óleo nestes locais. A tabela apresentada
na próxima página mostra um comparativo nas vantagens na utilização de um transformador a
seco em relação ao transformador a óleo.
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
19
Quadro 1.1 – Comparativo entres as características de transformadores a óleo e a seco.
Tipo do transformador Isolado a óleo Isolado a seco (GEFOL)
Manutenção
Periódica (análise físico-
química e tratamento do
líquido, bem como correção
de vazamentos).
Isento.
Vida útil 25 / 30 Igual ou superior.
Obras cívis
Itens de segurança (paredes e
portas corta-fogo, sistema
contra incêndio, poço para
recolhimento de fluido em
caso de vazamento).
Não necessita de obras
especiais.
Segurança
Risco de explosão e
incêndio, vazamentos de
óleo e contaminação do
ambiente.
Não tem risco de explosão,
nem alimenta ou propaga
incêndios.
Proteção
Acessórios para proteção e
controle, bem como restrição
à área de instalação do
mesmo.
Sensores de temperatura
para alarme e
desligamento.
Restrições ambientais
Risco de contaminação pelo
vazamento do liquido
isolante.
Sem restrições.
Ambiente São afetados pela umidade,
salinidade e oxidante.
Insensível a fatores
ambientais.
Certificação ISO 14000 /
NR-10
Recomenda cuidados com
esse tipo de equipamento.
Tendência a se evitar esta
execução.
Recomendado por não
apresentar riscos ao ser
humano e ao meio
ambiente.
Fonte: (13)
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
20
1.2 Objetivo
Este trabalho tem como objetivo a composição de um projeto de uma bancada capaz de
realizar o ensaio de tensão induzida em 120 Hz em transformadores à seco, utilizando motor
bobinado. Com o projeto desta bancada automatizada, será possível proporcionar qualidade em
ensaios bem como segurança ao usuário e ao transformador. O projeto leva em consideração
também um espaço para a ampliação para o ensaio de descargas parciais, através de um trabalho
futuro, se assim o usuário desejar.
1.3 Organização do Trabalho
Este trabalho está disposto em 5 capítulos. O primeiro capitulo, já apresentado, expõe as motivações e os objetivos da presente
dissertação.
Uma breve abordagem de trabalhos anteriores é realizada no capítulo dois, mostrando o
desenvolvimento do tema.
Deste modo, no terceiro capítulo são apresentados os fundamentos teóricos das
máquinas elétricas envolvidas, bem como os aspectos construtivos de um transformador à seco.
Prosseguindo, o quarto capitulo mostra a normatização, via ABNT, a qual rege os
ensaios aos quais um transformador pode e/ou deve ser submetido. O capítulo foca o ensaio de
tensão induzida, mas faz referência ao ensaio de descargas parciais.
Após o embasamento do trabalho feito nos capítulos anteriores, o capítulo cinco
introduz e desenvolve os aspectos construtivos da bancada, objetivo deste trabalho. Fazendo
ainda uma menção a questão da segurança e proteção do usuário em manuseio do ensaio
proposto.
No capítulo seis é realizada a análise das informações coletadas durante o teste dos
circuitos componentes da bancada já mencionados. Esses dados são confrontados com as
exigências e recomendações apresentadas na NBR10295, e apresentados neste presente
capítulo.
Por fim, no capitulo sete são apresentadas as conclusões do projeto de bancada de ensaio
de tensão induzida em transformadores a seco, bem como uma perspectiva para trabalhos
futuros.
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
21
2 Revisão da Literatura
Este é o terceiro trabalho final de graduação relacionado ao tema. A proposta advinda
do professor Angelo Rezek, ao qual percebendo o alto custo para a implementação do ensaio
de tensão induzida em transformadores, propôs a geração de 120 Hz através de máquina de
indução trifásica com rotor bobinado. Deste modo, no primeiro trabalho fora realizado estudo
para a implementação da proposta primordial e no segundo trabalho, o melhoramento da ideia
inicial e implementação em ensaio de tensão induzida.
Segundo (52), foi proposto a geração de 120 Hz a partir de um motor de indução
trifásico. Sua proposta parte da alimentação do estator do motor de indução trifásico, dando
origem ao campo girante a uma dada direção. Com o campo girante instituído, foi ligado o
motor de corrente continua o qual tem seu eixo comum ao eixo do motor de indução, girando
em sentido contrário ao campo girante.
Contudo, ao se averiguar a amplitude da onda de saída, bem como seu valor RMS, pode-
se concluir que não eram suficientes para o ensaio e então implementou-se um varivolt. Houve
uma preocupação muito grande com relação as distorções harmônicas, tanto aquelas advindas
da rede, quanto aquelas consequências da eletrônica de potência empregada como uma ponte
de tiristores e uma ponte de diodos. Não sendo totalmente bem-sucedido, optou-se por realizar
o ensaio, para validar o experimento.
Realizou-se o teste em um transformador a óleo de potência nominal 15 kVA. O
transformador fora conectado a saída do varivolt, e infelizmente ao ligar o disjuntor que
interligava o transformador ao varivolt, observou-se uma queda de tensão durante todo o ensaio.
Roman, então, na busca pela identificação e correção do problema, notificou que o causador
era a saturação no varivolt que tornou o experimento inválido.
Assim, foi proposto para um trabalho futuro que a alimentação do rotor fosse feita
diretamente da rede, obtendo a frequência de 120 Hz do estator. Salientando, que desta maneira
não se fará necessário a utilização do varivolt. E esta foi a motivação para o segundo trabalho
desta série.
No segundo trabalho a proposta foi estudar a sugestão do primeiro, ampliar seus
resultados para a realização propriamente do ensaio no transformador a óleo. Através de um
estudo, conseguiu-se mapear mais pontualmente o problema ocorrido no trabalho anterior. O
transformador utilizado tinha uma relação de dez para um (10:1), fazendo com que a tensão de
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
22
saída (e de interesse) possuísse um sinal com amplitude muito menor a requerida para a
realização de ensaios em transformadores. Assim, em uma primeira tentativa implementou-se
um varivolt a fim de elevar o sinal, mas o mesmo não obteve êxito.
O êxito veio ao excitar o estator do motor de indução trifásico através do varivolt, de
maneira a regular a tensão e girar o eixo da máquina de corrente continua em mesmo sentido
ao campo induzido. Desta maneira, somando-se as velocidades angulares irá se ter os 120 Hz
desejados induzidos no estator, assim funcionando como um gerador de tensão a 120 Hz,
propícias a realização do ensaio de tensão induzida.
O teste fora realizado em um transformador de 15 kVA, sendo bem-sucedido, segundo
o autor. Tendo o transformador não apresentado nenhum sinal de falha, e sendo aprovado com
relação ao isolamento entre espiras.
Ao encerramento, Barbosa (51) para um novo trabalho a aplicação do ensaio (da maneira
desenvolvida) em uma bancada. Essa proposta visa a disponibilidade de tal ensaio de tensão
induzida na Universidade Federal de Itajubá, com sitio no Laboratório de Alta Tensão (LAT –
EFEI). A figura 2-1 mostra o diagrama utilizado no primeiro trabalho, já citado.
Figura 2-1 – Esquemático do primeiro trabalho sobre o tema.
Fonte: (49)
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
23
Já a figura 2-2, apresenta o digrama corrigido no segundo trabalho, e a figura 2-3 a
montagem do circuito de potência realizando o ensaio de tensão induzida.
Figura 2-2 – Esquemático do segundo trabalho sobre o tema.
Fonte: (48)
Figura 2-3 – Montagem do ensaio no segundo trabalho
Fonte: (48)
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
24
3 Fundamentos Teóricos
Neste capítulo serão apresentadas as teorias às quais embasam este trabalho. Como trata-
se de um trabalho bastante prático, torna-se indispensável uma completa revisão teórica a
respeito dos equipamentos e experimentos que são realizados. Este capítulo proporciona a
capacidade de avaliação de problemas que possam vir a ocorrer e como corrigi-los.
3.1 Máquinas Elétricas
Uma máquina elétrica é um dispositivo capaz de converter energia mecânica em energia
elétrica, ou vice-versa (1). Quando configurado a transformar energia elétrica em energia
mecânica o dispositivo é chamado de motor, e quando o inverso é realizado, ou seja, energia
mecânica transformada em energia elétrica, o mesmo é chamado de gerador. Assim, uma vez
que uma máquina elétrica pode converter energia em ambas direções, pode-se dizer que
máquinas elétricas podem atuar tanto como motor quanto como gerador. Tal conversão, é feita
quase que em totalidade pelas máquinas elétricas através da ação de campos magnéticos.
Contudo, têm-se ainda um terceiro dispositivo designado como sendo uma máquina
elétrica, a qual trata-se de um transformador. Diferente dos motores e geradores, o
transformador é capaz de transformar a energia elétrica em uma dada diferença de potencial à
uma energia elétrica em uma outra diferença de potencial. Seu funcionamento, assim como nos
motores e geradores, baseia-se através da ação de campos magnéticos, os quais fazem a
transformação dos níveis de tensão.
Os três tipos de máquinas elétricas citados são praticamente onipresentes no dia-
a-dia da sociedade moderna. Estão presentes desde a geração de energia elétrica, na
transmissão, na distribuição e no consumo final da mesma.
3.2 Transformadores de Potência
Os transformadores de potência, por sua característica de manter constante a potência
de entrada e a de saída, são capazes de minimizar as perdas por condução da energia elétrica.
Em geral, para a distribuição, a diferença de potencial que chega é alta, permitindo se ter uma
menor corrente e consequentemente uma menor seção do condutor. Tal otimização traz
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
25
economias tanto com relação a perda joule, proveniente da energia elétrica dissipada em forma
de calor, quanto pela economia na aquisição do material para a composição do condutor.
Na saída a diferença de potencial é reduzida, para que possa ser utilizada pelo
consumidor final. Mantendo a potência igual a potência de entrada, bem como a mesma
frequência. Assim, o transformador de potência se faz necessário ao longo de toda a malha de
distribuição de uma concessionaria de energia.
Como exemplo, a concessionária CEMIG, apresenta uma malha de 494.550 quilômetros
e cerca de 800 mil transformadores de potência. São números expressivos, mostrando a
importância de tais dispositivos, e de se garantir o funcionamento em sua integridade (57).
3.2.1 Princípio de Funcionamento
O transformador é constituído de dois enrolamentos colocados de maneira que o fluxo
magnético variável gerado por um deles, produza um efeito no outro. O fluxo magnético é
gerado através de uma corrente aplicada, o que resultará numa tensão induzida no outro
enrolamento (7), como pode-se visto na figura 3-1.
Figura 3-1 – Principio de funcionamento do transformador
Fonte (7):
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
26
É convencionado que o enrolamento que é ligado a fonte seja chamado de primário,
enquanto o outro enrolamento é designado secundário. As relações da ação e reação em seus
enrolamentos, é dada pela lei de Faraday (6,8).
�� = ��.���
�� (�) 3.1
a
Tal equação mostra que a tensão induzida no primário é diretamente proporcional ao
número espiras do enrolamento primário, bem como também à taxa de variação do fluxo
magnético que o atravessa.
�� = ��.���
�� (�) 3.2
A equação 3.2 mostras que a tensão induzida no primário é diretamente proporcional a
autoindutância do primário e à taxa de variação da corrente no primário.
Já para a tensão induzida no secundário, mostra-se de maneira análoga às equações já
apresentadas para o enrolamento primário.
�� = ��.���
�� (�) 3.3
O fluxo magnético �� é parte do fluxo magnético advindo do fluxo magnético no
enrolamento primário ��. Se tomado como um caso ideal, �� = ��. Se visto como um caso
real, nota-se que �� será sempre menor que ��. A relação entre ambos os fluxos é denominada
coeficiente de acoplamento (k), e nunca pode ser maior que 1 (8).
� =��
�� 3.4
Das relações entre os enrolamentos, é possível se chegar a uma outra, chamada de
relação de transformação.
��
��=
��
�� 3.5
UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação
27
Tal igualdade apresenta a essência do princípio de funcionamento de um transformador.
Mostra que as proporções das tensões em seus terminais variam com a proporção do número
de voltas que cada enrolamento possui. Deste modo, podendo ser controlada a já mencionada
relação de transformação. Pode-se ainda inferir que se �� > ��, diz- se que o transformador
eleva a tensão, ou seja, um transformador elevador. E de outro modo, se �� < ��, diz- se que o
transformador reduz a tensão, ou seja, um transformador abaixador (8).
Ainda é possível extrair das relações que, uma vez que ambos os lados do transformador
têm uma mesma potência, ignorando-se as resistências dos enrolamentos, é possível encontrar
uma relação entre as tensões e as correntes.
��. �� = ��. �� 3.6
Assim, próximo a unidades geradoras de energia elétrica, se têm transformadores
elevadores, uma vez que através da relação apresentada, se a tensão for elevada, a corrente será
reduzida, de modo a manter a igualdade. Uma menor corrente, permitirá uma menor sessão do
condutor para o transporte da energia, consequentemente menos perdas por energia térmica e
menos material. Já próximo às unidades consumidoras, o que se têm são transformadores
abaixadores, para que possa atender residências e industrias.
3.2.2 Transformador a Óleo
Estão disponíveis dois tipos principais de transformadores, quanto ao isolamento temos
os isolados a óleo e os transformadores isolados a seco (12). Cada um carrega consigo vantagens
e desvantagens, que são determinantes na aplicação do transformador em um projeto, e que
serão discutidas a seguir.
Nos atuais dias, transformadores à óleo são os mais utilizados. Estão em todos os setores
de energia, desde a geração à distribuição. A figura 3-2 mostra um transformador de potência
utilizado na distribuição de energia elétrica, comumente visto em qualquer rua a qual utiliza-se
da rede aérea.
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28
Figura 3-2 – Transformador de potência a óleo
Fonte: (42)
O óleo no transformador possui duas funções básicas, primeira é a de isolar os
enrolamentos entre si, bem como também para a carcaça; a segunda, o de resfriamento do
dispositivo. O sistema de arrefecimento funciona por convecção: o fluido em contato com os
enrolamentos ao esquentar, sobe passando por dentro de uma canaleta dissipadora, a qual está
em contato com o ar, realizando o resfriamento do fluido, como pode ser visto na figura 3-3.
Esse movimento rotativo permite que a temperatura dentro do transformador seja controlada.
Figura 3-3 – Sistema de arrefecimento do transformador a óleo
Fonte: (41)
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29
A principal vantagem que o transformador à óleo possui é o financeiro, tanto para a
aquisição quanto para a manutenção. Dependendo da finalidade do uso, se faz necessário testes
no óleo, frequentes, para garantir a integridade de suas funções. Para transformadores de
potência usados na malha de distribuição, seu tempo de vida útil varia entre 25 a 30 anos, sem
necessitar de manutenção.
Um comumente risco que cada dispositivo preenchido a óleo carrega, é o de
explodir. Tal ameaça faz com que o transformador receba melhor regulação. Além do perigo
que pode trazer a um transeunte, existe a questão ambiental bastante relevante no cenário atual.
Em caso de explosão, a contaminação do ambiente pelo óleo pode ser bastante danosa, assim
como os desgastes burocráticos para os responsáveis pelo dispositivo em questão (11).
3.2.3 Transformador Isolado à Seco
O transformador à seco, figura 3-4, tem seu sistema de arrefecimento a base do ar. Essa
refrigeração varia dependendo da potência designada, e pode ser tanto feita através de coolers
quanto naturalmente. Já o isolamento do transformador, é realizado em geral, através de resina,
como a epóxi (17).
Figura 3-4 – Transformador de potência a seco
Fonte: (44)
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30
O grande trunfo que transformadores à seco possui não são em termos financeiros já que
a tecnologia e materiais empregados na construção encarecem a fabricação e a manutenção do
dispositivo. A grande vantagem como já comentado, trata-se principalmente da segurança.
3.3 Motores de Indução Trifásica
O motor de indução trifásico corresponde a aproximadamente 25% da carga elétrica do
Brasil, e está predominantemente nas indústrias. Sua escolha se deve principalmente por seu
baixo custo, robustez e simplicidade; bem como o fato de o sistema de distribuição de energia
elétrica ser em corrente alternada.
Seu princípio baseia-se no conceito de indução eletromagnética descoberta pelo físico
Michel Faraday, no surgimento de uma tensão induzida quando um condutor é atravessado por
um campo magnético (20). A partir deste conceito, Nikola Tesla desenvolveu um dispositivo
composto por três bobinas espaçadas em ângulos de 1200, que quando alimentadas por correntes
alternadas defasadas também em 1200, dão origem a um campo magnético girante. E que se
colocado um rotor no centro deste dispositivo, o mesmo se orientaria de acordo com o campo
girante, produzindo energia mecânica.
Assim, o motor é basicamente composto de duas partes: o estator e o rotor. Quando
alimentado no estator, produz energia mecânica em seu rotor, girando em torno de um eixo.
Para este caso, trata-se de um motor. Se o contrário for feito, ou seja, uma energia mecânica for
aplicada em seu eixo, é então chamado de gerador, entregando energia elétrica em seus
terminais do estator (18,19).
É dito que o campo girante gira a uma velocidade síncrona, e notadamente, o rotor não
tem a capacidade de girar à mesma velocidade; recebendo outra nomenclatura também bastante
utilizada, de máquina assíncrona, ou seja, não estão compassados o rotor e o campo girante.
Esta diferença entre as velocidades recebe o nome de escorregamento, que tem um valor que
varia de zero a um, sendo um a velocidade síncrona, ou seja, o rotor gira na mesma velocidade
e sentido do campo girante.
Existem dois tipos de rotores em motores de indução trifásico: tipo gaiola de esquilo e
o bobinado. O rotor gaiola de esquilo, figura 3-5, é feito de barras de cobre, com uma sessão
circular grande, que têm em suas extremidades um anel de cobre as unindo. Uma vez que a
tensão induzida em tais barras é pequena, não se faz necessário serem isolados do núcleo do
rotor.
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31
Figura 3-5 – Motor de indução trifásico com rotor tipo gaiola de esquilo
Fonte: (41)
Já o rotor bobinado é envolvido por um enrolamento isolado, bem parecido com o modo
que o estator também é enrolado. No começo de seu eixo, existem três anéis coletores, cada um
ligado a uma fase do rotor através de escovas, figura 3-6. Essas escovas são feitas de grafite,
afim de postergar sua vida útil e não causar incongruência na atividade do motor. Tais escovas
são ligadas a resistências variáveis, as quais garantem uma melhor partida ao motor. Ao se
atingir a velocidade nominal, os anéis são curto circuitados e o movimento do motor passa a
ser como o do rotor gaiola de esquilo. Importante mencionar que as resistências variáveis as
quais os anéis são ligados, também conseguem controlar a corrente no rotor e consequentemente
a velocidade dele.
Figura 3-6 – Motor de indução trifásico com rotor tipo bobinado
Fonte: (40)
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32
3.4 Máquinas de Corrente Continua
É um motor que ao receber energia através de corrente continua, é capaz de produzir
energia mecânica em seu eixo. Consiste em uma bobina móvel entre polos de um imã
permanente (ou bobinas fixas funcionando como um), que ao ter sua bobina móvel percorrida
por uma corrente continua, sofrerá uma força de repulsão dos polos. Tal força repulsiva fará o
rotor mudar de posição, tendendo a dar uma meia volta, de maneira a aproximar o negativo da
bobina móvel com o polo positivo fixo.
Contudo, após tal movimento a tendência é de o rotor parar, e devido a isso existe o
comutador. A função do comutador é o de inverter o sentido por qual a corrente atravessa a
bobina móvel, invertendo os polos e fazendo o movimento de meia volta novamente. Deste
modo, o rotor estará sempre em busca de sua posição de equilíbrio e assim, girando.
É importante mencionar que a velocidade do motor de corrente contínua, depende
somente da carga a qual é aplicada o seu eixo, sendo que terá uma maior velocidade quando
estiver sem nada conectado em seu rotor.
3.5 Aspectos Construtivos do Transformador a Seco
3.5.1 Circuito Magnético
O núcleo do transformador é constituído de várias lâminas compostas de material
ferromagnético, de maneira a facilitar a permeabilidade magnética e evitar perdas por correntes
parasitas. Correntes de Foucault ou correntes parasitas é o nome dado às correntes induzidas
em um condutor quando há uma variação do fluxo magnético. O fluxo magnético de interesse,
é aquele que passa perpendicularmente pelas bobinas; qualquer outro fluxo magnético em uma
dada direção diferente desta, irá induzir correntes parasitas (39). Essas correntes de Foucault
irão dissipar energia por efeito Joule, que se traduz em perdas para o transformador, sem contar
problemas térmicos que poderão agravar as condições do mesmo.
De modo a não se ter grande a perda por dissipação de energia térmica, o núcleo é
composto de lâminas bastante finas, em torno de 0,3 milímetros. Estas lâminas são colocadas
juntas uma das outras, porém isoladas entre si, de maneira a formar o núcleo do transformador.
(27).
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33
As lâminas são constituídas de aço silicioso, em geral de 3% a 5%. O fato de se
acrescentar silício, se deve a uma outra via de perdas por dissipação através de energia térmica.
Ao adicionar silício, aumenta-se a resistência do núcleo evitando o agravamento das perdas
(26,27,28). Existem também núcleos feitos de metal amorfo, contudo seus custos são superiores
aos do núcleo de aço silício e estudos ainda estão sendo conduzidos, de maneira a deixa-lo
competitivo no mercado (35).
3.5.2 Enrolamento
Os enrolamentos consistem de condutores isolados, enrolados no núcleo do
transformador, dando origem às bobinas. A bobina a qual recebe a tensão da rede recebe o nome
de enrolamento primário, e a outra, na qual se produz a tensão induzida, recebe o nome de
secundário.
O material utilizado para a composição dos condutores deve levar em consideração tanto
o fator resistência a deformações mecânicas quanto as características elétricas de condução. Em
geral despontam dois materiais: o cobre e o alumínio. O cobre apresenta vantagens quanto a
resistência mecânica e a condução elétrica, enquanto que o alumínio, para ter uma mesma
relação de transformação e capacidade de potência, terá condutores cerca de 15% mais largos,
aumentando o tamanho do transformador em média 20%. Mas o alumínio é bem mais leve que
o cobre, consequentemente, deixando dispositivo cerca de 25% mais leve (29).
Os condutores são postos de maneira entrelaçada, alternando algumas vezes entre as
camadas para se evitar surgimento de correntes circulantes entre os condutores. Tais correntes
são recorrentes da diferença das tensões induzidas nos condutores, resultando no aparecimento
destas correntes nos condutores adjacentes, resultando em um aquecimento no transformador.
A alternância dos condutores pelas camadas faz com que as diferenças de tensão sejam ínfimas,
reduzindo a quase zero a indesejada corrente circulante (30).
Existem vários métodos para se fazer o enrolamento no núcleo, dependendo do projeto
que deverá levar em consideração desde o volume o qual o transformador deverá ter, bem como
o custo financeiro. O mais comumente utilizado são ambos os enrolamentos de alta e baixa
tensão em um mesmo braço do núcleo como mostra a figura 3-7, assim tendo um melhor
aproveitamento do fluxo magnético.
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34
Figura 3-7 – Aspecto construtivo dos enrolamentos de um transformador
Fonte: (30)
É válido salientar a diferença entre as seções dos condutores da alta e baixa tensão. Uma
vez que ambas as bobinas têm mesma potência, a baixa tensão terá condutores com uma seção
maior, devido à alta corrente. Já o lado de alta tensão, ocorrerá de ter condutores com seções
menores sobrepondo o enrolamento da baixa tensão. E os enrolamentos serão isolados um do
outro através de um isolante sólido, como por exemplo, papel Kraft (54).
3.5.3 Terminais de Ligação
As identificações das fases nos terminais de ligação do transformador são feitas através
de letras. Em geral são definidas H, X, Y e Z, sendo que a letra A fica designada somente ao
enrolamento de alta tensão. As letras são dispostas em ordem decrescente das tensões nominais
nos enrolamentos. Quando há igualdade nas tensões nominais dos terminais, deverão ter uma
mesma letra, seguida de um número o qual fará a diferenciação dos terminais. Estes números
se iniciam em 0 e vão de maneira crescente: 0, 1, 2 e etc.
Reiterasse que em caso de mesma tensão nominal, contudo diferentes potências, deverão
ser utilizadas diferentes letras na identificação dos diferentes enrolamentos. As letras são
colocadas de forma decrescente das potencias nominais desses enrolamentos. E ainda, o
terminal neutro deverá ser marcado com sua referida letra, seguida do número zero (46).
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35
3.5.4 Sistema de Isolamento e Sistema de Arrefecimento
Os transformadores a seco têm seus enrolamentos montados sob um sistema a gás ou a
seco, para seu isolamento. Desta forma, qualquer transformador pode atuar a seco, desde que
sua potência seja acomodada sem o uso de óleo (30).
Como qualquer máquina elétrica, seu tempo de vida útil está definido em função da
sobrecarga a qual opera por determinado tempo, ou seja, ligado a temperatura. Dessa maneira,
se utilizado abaixo de sua temperatura especificada, sua vida útil aumentará. Do contrário, em
caso de sobrecarga, sua vida útil diminuirá. Por isso se recomenda o uso do transformador em
condições menores que as nominais.
O sistema de isolamento entre as espiras dos enrolamentos do transformador à seco
Geafol, tomado como exemplo, é feito a partir de uma mistura de resina epóxi e pó de quartzo
que torna o transformador livre de manutenção, imune à umidade, propício para regiões
tropicais, ecológico, resistente a chamas e auto extinguível (30).
Existem diversas classes de temperatura de materiais isolantes como pode ser visto na
tabela retirada da NBR 10295. Tomando como exemplo um transformador da empresa
Schneider Resimold, de classe F (temperatura do sistema de isolação: 1550 C constantes), é
composto por três principais componentes: resina epóxi, endurecedor e carga mineral. Esse
sistema que leva carga mineral em sua composição, apresenta características melhores do que
a maioria dos plásticos tanto pela resiliência ao envelhecimento térmico, quanto pela aderência
a quase todos os materiais conhecidos. Este sistema proporciona uma alta condutividade
térmica, contribuindo para a dissipação de calor (32).
Tabela 3.1 – Classes de temperatura de materiais isolantes
Classe Temperatura- atribuída (0C)
Y 90
A 105
E 120
B 130
F 155
H 180
C 220
Fonte: (46)
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36
Já o sistema de arrefecimento à seco, pode ser normal ou forçado. O normal é definido
por canais que proporcionam a troca de calor interno pelo externo, resfriando o núcleo do
transformador (33). O sistema de arrefecimento forçado, têm além dos canais, ventiladores, que
forçam a troca do ar quente, pelo ar frio (32).
A classificação dos métodos de resfriamento é dada pela tabela a seguir, de acordo com
o método utilizado:
Tabela 3.2 – Símbolos literais
Natureza do meio de
resfriamento Símbolo
Gás G
Água W
Ar A
Natureza da circulação Símbolo
Natural N
Forçada F
Fonte: (46)
Como exemplo, a modelagem para se determinar o tamanho ideal para as aberturas
(canais) (m2) do transformador de forma que possam dissipar o calor real produzido pelo
mesmo, da empresa COMTRAFO S.A. (36), é dada por
�� =�,���.�
√�(��) 3.7
A norma ainda especifica que transformadores sem invólucros protetores ou dentro de
invólucros, de maneira que o ar de resfriamento pode circular, são identificados através de dois
símbolos, para meio de resfriamento (ar) em contato com os enrolamentos ou com a superfície
de revestimento do enrolamento (por exemplo enrolamento revestidos com material isolante
(epóxi, por exemplo). O restante dos transformadores deve ser identificado por quatro símbolos
para cada método de resfriamento que corresponda a uma característica nominal do
transformador. (48)
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37
O invólucro protetor, se empregado, é especificado através de acordo entre o comprador
e o fabricante, com nível de proteção determinado na NBR 6146. O invólucro não pode
apresentar imperfeições superficiais nem internas nem externas, bem como ser protegido contra
corrosão. O transformador deverá ser projetado já levando em consideração o invólucro, bem
como suas características nominais.
4 Regulamentação sobre Ensaios em Transformadores de
Potência
Ensaios são testes realizados nos transformadores, de modo a garantir a integridade em
seu funcionamento nos mais diversos aspectos. Estes testes são determinados em normativas,
que no caso brasileiro, são definidos pela ABNT. No caso dos transformadores à seco a
normatização é dada pela norma ABNT NBR 5356-1, que também é a utilizada para
transformadores a óleo. Contudo, os ensaios que não são definidos na mesma, devem ser
consultados na norma ABNT NBR 10295, que tem sua versão mais atualizada no ano de 2011.
Estes ensaios são caracterizados e separados em três categorias: ensaios de tipo, especiais
e de rotina.
4.1 Ensaios de Rotina
São ensaios de rotina aqueles que são realizados pelo fabricante, dentro de fábrica, sendo
especificado em norma o direito do comprador de designar um inspetor para assisti-los.
Os ensaios de rotina são:
a) resistência elétrica dos enrolamentos;
b) relação de tensões;
c) resistência do isolamento;
d) polaridade;
e) deslocamento angular e sequência de fases;
f) perdas (em vazio e em carga)
g) corrente de excitação;
h) impedância de curto-circuito;
i) ensaios dielétricos:
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38
a. tensão suportável nominal a frequência industrial (tensão aplicada);
b. tensão induzida;
A norma ainda orienta os acessórios os quais devem ter sua funcionalidade verificadas:
a) comutador de derivações sem tensão;
b) sistema de proteção térmica;
c) ventilador;
d) manômetro.
4.2 Ensaios de Tipo
São ensaios os quais o comprador deve designar na ordem de compra, junto das
quantidades em que se deseja ter o ensaio realizado. O comprador poderá designar um inspetor
para acompanhar a realização dos ensaios.
Os ensaios de tipo são:
a) os ensaios especificados como de rotina;
b) fator de potência do isolamento;
c) elevação de temperatura;
d) tensão suportável nominal de impulso atmosférico;
e) nível de ruído;
f) nível de tensão de rádio interferência.
4.3 Ensaios Especiais
São ensaios responsáveis por testar as perdas que ocorrem no transformador durante sua
operação, tais como perdas em isolamentos, perdas causadas pela absorção de motores internos
e perdas causadas pela presença de harmônicos na corrente de excitação do transformador.
a) tensão induzida com medição de descargas parciais;
b) ensaio de curto-circuito;
c) medição da potência absorvida pelos motores de ventiladores;
d) medição da impedância de sequência zero nos transformadores trifásicos;
e) medição dos harmônicos na corrente de excitação.
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39
4.4 Ensaios de Dielétrico
São ensaios de rotina, sendo especificados dois em norma: ensaio de tensão suportável
nominal à frequência indústria e ensaio de tensão induzida. Primeiramente são apresentados
alguns requisitos gerais para a realização do ensaio. Em caso de o transformador ter
espaçamentos entre suas partes vivas (fase-fase e fase-terra) externas à parte ativa com
dimensões inferiores aos recomendados na tabela 4.1, não será necessário a checagem da
isolação externa. Em caso de o espaçamento ser menor, deve-se proceder com o ensaio de tipo.
Tabela 4.1 – Espaçamentos externos mínimos para transformadores secos (tabela 3)
Tensão máxima do equipamento
kV (eficaz)
Tensão suportável nominal de impulso atmosférico pleno
kV (crista)
Tensão suportável nominal à frequência industrial durante 1
min e tensão induzida
kV (eficaz)
Fase-terra
mm
Fase-fase
mm
1 2 3 4
0,6 - 25 25
1,2 25 25
7,2 40 45 60
60 65 90
15 95 130 180
110 150 200
24,2 125 170 220
150 200 280
36,2
150 200 280
170 240 320
200 300 380
Fonte: (46)
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40
O ensaio da isolação do transformador se faz necessário pelo fato de que um dispositivo
quando ligado a uma rede elétrica, fica suscetível a distúrbios da mesma, como por exemplo,
sobretensões (36). As origens de tais anomalias elétricas podem ser várias, tornando necessário
conhecer ou prever a resposta a qual o componente elétrico terá sob tais condições.
Deste modo é bastante convincente e útil a aplicação de ensaios para a análise da
isolação do transformador, garantido segurança tanto para o dispositivo e rede da qual é parte,
quanto para o usuário e o local em que está instalado.
Os ensaios dielétricos devem ser realizados posteriormente aos ensaios de impulso
atmosférico, e os transformadores devem estar em temperatura ambiente. O dispositivo deverá
estar montado como em funcionamento, contudo não se fazem necessários acessórios, nem de
controle e nem do equipamento de arrefecimento. O ensaio deverá ser realizado com as buchas
as quais serão fornecidas com o transformador a ser testado, para que no caso de a falha ser
localizada em uma bucha, a mesma possa ser reposta, prosseguindo com os ensaios.
A repetição constante do ensaio dielétrico pode ser bastante danosa para o
transformador, por isso não é recomendável repetições periódicas deste ensaio. Isso se deve
pela alta solicitação de sua isolação quando submetidos ao ensaio. Quando aplicado a
transformadores já instalados ou reparados, o valor da tensão é reduzido para 75% da nominal.
Por fim, entre os requisitos gerais tem-se o ensaio aos quais tanto os condutores de
alimentação quanto os circuitos de controle deverão ser submetidos. Em ambos deverá ser
aplicado um ensaio de tensão suportável à frequência industrial, de 2 kV para a terra, por um
minuto. Para os equipamentos de controle e comando do ensaio, deverá ser definido pelo
fabricante, quando na ausência de normas estabelecidas (46).
O ensaio de tensão aplicada não será aprofundado neste trabalho, contudo é interessante
comentar que sua finalidade é o de mensurar as resistências de isolamento entre os
enrolamentos, de alta e baixa tensão, como também entre ambas os enrolamentos e a carcaça
do dispositivo. O outro trata-se do assunto deste trabalho, o ensaio de tensão induzida.
4.4.1 Ensaio de Tensão Induzida
Além da isolação entre os enrolamentos, e entre os enrolamentos e a carcaça, ainda se
faz importante averiguar a isolação entre as espiras de um enrolamento. O rompimento do
dielétrico entre as espiras pode ocorrer caso a isolação não seja o suficiente para suportar
determinado gradiente de tensão.
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41
Para que o transformador à seco seja considerado com sua isolação íntegra, deverá
suportar o ensaio de tensão induzida, sem que produzam descargas disruptivas e sem que haja
evidência de falha (NBR 10295).
O ensaio é realizado com o transformador em vazio, aplicando em seus terminais de
baixa tensão, o dobro da tensão nominal. Tratando-se de um transformador trifásico, o mesmo
deverá ser alimentado por um sistema trifásico de tensão; o neutro, se existente, deverá ser
aterrado. Assim como há o dobro de tensão aplicados na baixa tensão, haverá o dobro da tensão
também nos terminais de alta tensão, e consequentemente o potencial entre as espiras também
se duplicaria, desta forma se existir um defeito em sua isolação, também seria identificado na
mesma quantidade de ciclos definida para o ensaio (36,37).
O tempo de realização do ensaio é de 7200 ciclos, com uma frequência que não pode
ser inferior a 120 Hz e não superior a 480 Hz. Durante o ensaio, deve-se considerar o valor
máximo da corrente de excitação, que deve ser 30% da corrente nominal do enrolamento ao
qual se aplica a fonte. O motivo, é que um valor superior de corrente aqueceria o enrolamento
e a temperatura afetaria a isolação. De modo a resolver o problema (36) sugere-se a equação
4.1, demonstrando que, para se dobrar a tensão, seria possível somente dobrar a indução
magnética.
� = ��. �. � 4.1
Contudo a saturação seria excessiva, remetendo a uma corrente de excitação alta. Desta
maneira, restando apenas uma componente da equação para se mexer, que seria a frequência.
Uma vez definida a frequência do ensaio, poderá ser calculado o tempo de duração do mesmo,
através da equação 4.2.
� = ����
� (�) 4.2
Para o caso de 120 Hz, o tempo de duração será de 1 minuto.
A norma ainda especifica duas ressalvas quando este ensaio for realizado:
a) no caso de um enrolamento com isolação uniforme, o dobro da tensão de derivação
utilizada no ensaio deverá ser aplicado; contudo, entre os terminais de linha para
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42
transformadores trifásicos não se pode ultrapassar o valor correspondente ao nível de
isolamento especificado de acordo com a tabela 4.2.
b) já em enrolamento com isolação progressiva, deve ser aplicado, entre terminais de linha
de massa, uma tensão correspondente ao nível de isolamento especificado, para
terminais de linha do enrolamento considerado, de acordo com a tabela 4.2. No caso de
transformadores trifásicos, em complementação a este ensaio, deve ser desenvolvida,
entre os terminais de linha de cada enrolamento uma tensão fase-fase de valor não
inferior ao correspondente nível de isolamento especificado, para os terminais de linha
do enrolamento considerado, de acordo com a tabela 4.1.
Tabela 4.2 – Nível de isolamento para transformadores de potência secos (tabela 2)
Tensão máxima do
equipamento
kV (eficaz)
Tensão suportável nominal de impulso
atmosférico
Tensão suportável nominal à frequência
industrial durante 1 min e tensão induzida
kV (eficaz)
Pleno
kV (crista)
Cortado
kV (crista)
1 2 3 4
0,6 - - 4
1,2 - - 10
7,2 40 44
20 60 66
15 95 105
34 110 121
24,2 125 138
50 150 165
36,2
150 165
70 170 187
200 220
Fonte: ABNT NBR 10295
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43
4.4.2 Com Medição de Descargas Parciais
É catalogado como sendo um ensaio especial, e pode ser realizado em todos os
transformadores seco. Nas bobinas com isolação sólida, como as de epóxi, por mais que tenha
um alto nível de controle de qualidade, ainda assim podem se apresentar defeitos, como bolhas
em sua isolação.
Bolhas são fontes geradores de descargas elétricas parciais internas, em que a
recorrência da mesma, quando sob estresse elétrico, conduz a uma deterioração das suas
propriedades físicas e, consequentemente, suas características isolantes. Em um caso extremo,
pode vir a causar a falha no transformador ocasionada por ruptura dielétrica.
Figura 4-1 – Ilustração de uma descarga parcial e seu circuito equivalente.
Fonte: Descargas parciais, Wikipédia
A maneira utilizada para se identificar e em alguns casos mensurar tais bolhas, é através
da medição das descargas parciais na isolação elétrica. O fenômeno das descargas parciais
ocorre em cavidades de constante dielétrica diferente da do material que a cerca; quando
aplicamos a este material um campo elétrico, o mesmo se distribui pelo material, fazendo com
que a cavidade fique submissa a um gradiente de tensão em excesso ao máximo suportado pela
mesma, isso gera pequenas descargas disruptivas dentro da cavidade que leva a uma
deterioração do material.
A medição de tais descargas parciais em geral é realizada aplicando-se um campo
elétrico bastante elevado no enrolamento testado, por um período de um minuto, ou 7200 ciclos.
O equipamento de medição é conectado aos terminais através de cabos coaxiais com
impedâncias casadas. Um dos maiores problemas em tal ensaio, é o ruído, que, uma vez que a
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44
matéria em estudo é de baixíssimo valor, um simples ruído seria o suficiente para camuflar a
informação real a respeito da descarga parcial. Afim de se evitar ruídos do sistema, utiliza-se
circuitos sintonizados, transformadores de pulso e amplificadores entre os terminais do objeto
sob ensaio, por toda a faixa de frequência usada na medição das descargas parciais (47).
Com este ensaio, força-se a ocorrência das descargas parciais, porém como
inconveniente há um esforço muito grande no equipamento; este esforço pode comprometer
drasticamente a vida útil do transformador, bem como o tempo em que a tensão é aplicada pode
não ser o suficiente para que hajam descargas parciais. É considerado satisfatório se não ocorrer
colapso da tensão no ensaio; o nível de descargas parciais não mostrar nenhuma tendência de
crescimento continuo; e o nível de carga aparente não exceder 100 pC a 1,1 U/√3.
A norma apenas especifica que em caso de não serem satisfeitas a respostas esperadas
do ensaio, deverá se conduzir um acordo entre o fabricante e o comprador sobre as investigações
necessárias a respeito das falhas encontradas. É indicado que se faça um ensaio de tensão
induzida de longa duração e, cumpridos os requisitos, poderá o ensaio ser considerado
satisfatório.
É válido comentar da possibilidade de se mapear a localização das descargas parciais, e
para isso foram desenvolvidos diversos métodos. Como por exemplo há a utilização de Raio-X
(38), uso de medições multiterminais e comparação de perfis (47).
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45
5 Procedimento Experimental
5.1 Considerações Iniciais
Com objetivo de apresentar uma contribuição na realização de ensaios com tensão
induzida, é proposto o desenvolvimento de uma bancada experimental.
Com relação ao aspecto construtivo da bancada proposta neste trabalho, apresenta-se os
seguintes componentes que comporão os circuitos de comando, potência e sinalização. Os
componentes são um relé temporizador, um relé térmico, um contator, uma máquina de corrente
contínua e um conversor rotativo do tipo motor de indução rotor bobinado. Esta bancada,
permitirá a realização de ensaios em transformadores, possibilitando a análise da condição
operativa dos mesmos em face ao seu isolamento entre espiras. Este projeto de bancada é uma
contribuição ao estudo comparativo entre diversas técnicas de ensaios de transformadores
propostas na literatura.
Neste capítulo é feita uma descrição da banca proposta, bem como dos componentes.
5.2 Descrição do Sistema
Para a composição da bancada proposta, dois componentes têm papéis protagonistas, os
quais são o diferencial na realização do ensaio: o motor de indução trifásico de rotor bobinado
e a máquina de corrente continua responsáveis por induzir a frequência necessária para
realização do ensaio através da diferença de velocidade do campo girante produzido pelo estator
e o rotor.
5.3 Dispositivos de Proteção
Qualquer circuito, equipamento ou máquina que funciona através da aplicação de tensão
ou corrente elétrica fica sujeito também às suas variações, que podem ser causadas por falhas
humanas, falhas operacionais, falhas do próprio equipamento e até por eventos da natureza.
Essas variações podem danificar o funcionamento correto de qualquer equipamento e até
mesmo causar danos irreparáveis. Como não é possível garantir a segurança total dos
equipamentos, faz-se uso de dispositivos de proteção que atuam para que as principais partes
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da bancada não sofram com aumento ou afundamento de tensão bem como com um aumento
brusco de corrente, tal como acontece em um curto-circuito.
Para o dimensionamento dos dispositivos de proteção normalmente se faz uso das
curvas de corrente por tempo, que são fornecidas pelos fabricantes dos dispositivos; porém,
como na bancada o MIT (Motor de Indução Trifásica) terá sua partida realizada através do
MCC, será dispensado o uso das curvas e serão utilizados apenas os dados de corrente
suportadas pelos demais dispositivos e outros fatores que terão influência direta no
funcionamento dos dispositivos e que serão abordados à posteriori.
5.3.1 Fusíveis
Conforme citado acima, uma falha no sistema ou erro durante a operação da máquina
ou operador, pode causar aumento repentino no valor da corrente que leva ao comprometimento
de toda a bancada, contudo, com a instalação de fusíveis pode-se operar em segurança. Os
fusíveis são limitadores de corrente que interrompem a passagem de corrente elétrica caso a
corrente na bancada ultrapasse o limite estabelecido.
A bancada conterá fusíveis nos circuitos de comando e também no circuito de potência
conforme será visto adiante. Os fusíveis do circuito de potência serão incumbidos da proteção
à jusante do MIT, prevenindo os outros circuitos de variações que poderiam danificá-los; já os
fusíveis do circuito de comando irão proteger diretamente os dispositivos que irão atuam
durante o ensaio.
O modelo de fusível utilizado em circuitos com motores é o Diazed do tipo retardado e
é fabricado para suportar correntes de 2 a 63A. Como se encaixam nos parâmetros definidos
neste projeto e há disponibilidade, eles serão utilizados nos ensaios apresentados no próximo
capítulo.
É importante que o fusível suporte sem que seja acionado a magnitude de corrente
necessária para a partida do motor durante o chamado Tempo de Partida, como o motor será
acionado por uma MCC este parâmetro não será relevante. Deste modo a corrente nominal do
motor funcionando à 440V é de 3,70A com isso será utilizada a equação (5.1) para se determinar
a corrente que o fusível deve suportar:
�� = 1,2 �� 5.1
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Com isso chega-se à corrente do fusível que deve ser ao menos 4,44A para o circuito de
potência.
Durante a passagem no circuito de comando a corrente sofrerá uma elevação ao passar
pelos Transformadores de Corrente (item 5.1.7) e chegará ao valor nominal de 7,40A. Haja
visto a elevação da corrente, os fusíveis do circuito de comando deverão suportar até 8,88A,
para atender ambos os circuitos é sugerido o uso de fusíveis de 10A SIEMENS 5 SB2 51 que
agem caso ocorra alguma variação brusca na corrente que circula pela bancada.
5.3.2 Relés
Dispositivo usado na proteção de equipamentos e circuitos no caso da ocorrência de
sobrecarga, que é o aumento gradual da intensidade da corrente elétrica, os relés se
diferenciam dos fusíveis por atuarem diversas vezes durante sua vida útil.
Para a confecção do circuito de comando da bancada, é usado um relé térmico para
proteger contra sobrecorrentes e também um relé temporizador que será responsável por
manter o circuito ligado apenas durante o tempo requerido pelo ensaio.
Dimensionando o relé térmico tem-se que (55):
��� ≥ 1,15 �� 5.2
Como a corrente nominal à jusante dos transformadores de corrente é de 7,40A temos
que ��� deve ser maior ou igual a 8,51A, sugere-se para a composição deste projeto o uso do
Relé Térmico SR225 da STECK.
O relé temporizador escolhido para o projeto é o AEG 3 minutos. Este temporizador se
faz necessário, pois o transformador ficará submetido às exigências da norma durante o tempo
necessário para realização do ensaio e não mais que isso, uma vez que a exposição a um
tempo superior colocará em risco a funcionalidade do equipamento.
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5.4 Dispositivos de Comando
5.4.1 Botoeiras
A botoeira é uma forma de acionamento de motores por meio manual e serve para energizar ou desenergizar contatores, a partir da comutação de seus contatos NA (Normalmente Aberto) ou NF (Normalmente Fechado).
Podem encontrar muitos modelos e variações de forma, tamanho, cor ou especificação em relação às botoeiras. Elas se dividem em dois tipos, pulsante e com intertravamento. As com intertravamento se mantém na posição NF (normalmente fechada) ou NA (normalmente aberta) todas as vezes em que é acionada, já as pulsantes ficam na posição desejada apenas enquanto o botão é pressionado.
A bancada é constituída de 2 botoeiras pulsantes, um na cor vermelha que significa parar ou desligar e uma verde que significa partir (52), assim tem-se controle sobre todo o circuito da bancada.
5.4.2 Contatores
Contatores são chaves que atuam através da ação eletromagnética. Seus contatos NA ou
NF atuam quando sua bobina eletromagnética é energizada, enquanto a bobina se mantém energizada eles permanecem na nova posição desejada, e quando a bobina se desenergiza os contatos voltam ao seu estado normal de operação. Com eles é possível acionar motores a distância, o que proporciona maior segurança ao operador.
Para o dimensionamento dos contatores usaremos a equação (55): ��� ≥ 1,15 �� 5.3
Como o contator está à jusante dos transformadores de corrente, a corrente nominal que circula por ele será de 7,40A e com isso chega-se à corrente do contator que deverá ser de 8,51A, com isso sugere-se o uso do contator STECK S-C109A10 que suporta até 95A. Ainda será usado um bloco de contato STECK S-422 para aumentar o número de contatos disponíveis na conexão da bancada.
5.4.3 Sinalizadores Visuais
Sinalizadores são usados para que se possa indicar o estado em que se encontra um
painel ou processo. As informações transmitidas pelos mesmos variam de acordo com as cores que eles apresentam, podendo indicar estados de, por exemplo, falha, emergência, ligado ou desligado.
Para sinalizar o processo de ensaio de tensão induzida é feito o uso de sinalizadores vermelho e verde, o primeiro irá sinalizar que o circuito está pronto e o segundo sinalizando que o ensaio está em andamento.
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5.5 Circuitos da Bancada
O circuito de comando é representado pela lógica de contatos que será responsável por
acionar os componentes que irão atuar na bancada durante a execução do teste, haja visto os
dispositivos de proteção. O circuito é representado acima pelos componentes enumerados de 1
a 7.
Figura 5-1 – Diagrama unifilar de controle e proteção
Fonte: Autor
Os sinalizadores visuais responsáveis pela indicação e supervisão, fornece a informação
luminosa sobre o estado da bancada. O circuito é representado acima pelos componentes
enumerados de 8 a 11.
5.6 Diagrama do circuito de força
O circuito contempla a entrada da bancada, é responsável pela proteção do restante da
bancada (circuitos de comando e sinalização) e também impede que o transformador testado
não sofra com variações que venham a acontecer com o MIT ou MCC responsáveis pela
alimentação.
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Figura 5-2 – Diagrama de força.
Fonte: Autor
5.7 Projeção 3D da bancada
A bancada terá espaço para o acoplamento dos motores de corrente continua de indução,
levando em consideração a ventilação de modo que a temperatura não interfira no ensaio. Em
caso de motores de potência maior, os mesmos deverão ser posicionados sob a bancada.
O módulo de proteção e controle, estará unificado também sob a bancada, que pode ser
visto na figura 5-3, de modo que durante a aplicação da tensão induzida no transformador, não
tenha risco de o usuário acidentalmente interferir no funcionamento dos circuitos, mesmo que
sem intenção.
Figura 5-3 – Vista geral 3D da bancada.
Fonte: Autor
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51
Como pode ser visto na figura 5-3, estarão dispostos os multímetros, wattímetros e
amperímetros os quais serão responsáveis por efetuar as medições. Bem como, estarão duas
botoeiras, sendo uma de início do processo (verde) e de desligamento (vermelha), como
apresentado na figura 5-4.
Figura 5-4 – Vista 3D com designação dos componentes.
Fonte: Autor
6 Resultado e Discussão
Após o embasamento teórico apresentado, e a proposta descrita, este item traz a
concepção prática do explanado. Será descrita a montagem dos circuitos discutidos, e como se
dará a concepção de união dos mesmos. Não obstante, interessante reafirmar, que este trabalho
objetiva a construção de um projeto de bancada para a realização do ensaio, e não materialmente
a mesma. A proposta é a de dar como continuidade a um trabalho futuro para que a mesma
fique à disposição da Universidade Federal de Itajubá.
6.1 Simulação
Antes de iniciar o objeto de estudo em questão, fora realizada uma simples simulação
do circuito de comando, de maneira a poupar tempo e eliminar riscos potenciais aos
equipamentos. Para tal simulação, utilizou-se o software CADe Simu, que permite a construção
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52
de circuitos de potência e também de comando, a fim de se realizar simulações. Abaixo, a figura
6-1 apresenta o circuito simulado, cópia do circuito designado ao controle do ensaio.
Figura 6-1 – Circuito de controle simulado no PCSimu.
Fonte: Autor
Segue-se a simulação quanto as condições da bancada, que podem ser como desligadas
como visto na figura 6-2, e da bancada realizando o ensaio de tensão induzida, apresentada na
figura 6-3. A sinalização é de bastante importância principalmente pelas questões de segurança,
que já foi e será novamente abordado neste trabalho. Os sistemas de cores, foram utilizados
seguindo padrões adotados na engenharia elétrica.
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53
Figura 6-2 – Circuito de comando simulado em posição de sem ensaio.
Fonte: Autor
Figura 6-3 – Circuito de comando simulado em posição de ensaio.
Fonte: Autor
Já com relação ao circuito de força, fora utilizado o software RSCAD. Com esta
ferramenta foi possível representar elementos principais do circuito, o MCC e o MIT,
simulando-os em condições de tempo real. O circuito trabalhado é visto na figura 6-4.
Figura 6-4 – Vista do circuito de força utilizado na simulação no RSCAD.
Fonte: Autor
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54
Abaixo, a figura 6-5, pode-se conferir o valor da frequência para a dada simulação do
ensaio, com o sistema funcionando em tempo real. E é possível visualizar a frequência gerada
e que será entregue pelo estator ao transformador a seco.
Figura 6-5 – Frequência entregue pelo estator do motor de indução.
Fonte: Autor
6.2 Objeto de Estudo
Os diagramas anteriormente apresentados diferirão dos que se seguem neste item, por
conta das limitações encontradas durante os estudos deste projeto. Contudo, frisa-se que a
funcionalidade se mantém intacta. O que será apresentado, serão tão somente pequenas
adaptações, que serão comentadas e explanadas, tanto com relação a sua função, quanto por sua
necessidade.
A iniciar pelo circuito de controle, protagonista da bancada e já introduzido
anteriormente, foi necessário realizar um estudo em cima do material disponível, de maneira a
classificar se suportariam as requisições do sistema proposto ou não. Assim, primeiramente,
inicia-se com os cálculos para definição da corrente que passará pelo circuito de força.
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55
Sabe-se que o sistema será alimentado com o dobro da tensão da rede, desta maneira,
dada uma rede em 220 V, irá se ter uma tensão de 440 V. O motor a ser utilizado para neste
teste possui 3 CV, aproximadamente 2206 W.
Seguindo com a lei de Kirchoff, tem-se que:
� =�
√3. �=
2206 [�]
√3. 440= 2,89 �
Devido a limitação imposta pela faixa de operação do relé térmico, a corrente gerada
pelo circuito pode não ser suficiente para acioná-lo. Para resolver tal problema foram inseridos
3 transformadores de corrente de relação de transformação 2:1.
Os transformadores de corrente, figura 6-6, irão atuar de maneira inversa a convencional,
ou seja, irão funcionar como transformadores elevadores de corrente, para que com isso, a
corrente circulante pelo circuito esteja dentro da faixa de operação do relé térmico que poderá
proteger devidamente o circuito.
Figura 6-6 – Transformadores de corrente utilizados.
Fonte: Autor
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56
Os fusíveis da entrada do circuito de força, figura 6-7, fabricados pela empresa
SIEMENS e o Contator trifásico é da empresa STECK, visto na figura 6-8 abaixo.
Figura 6-7 – Relés do circuito de força.
Fonte: Autor
Figura 6-8 – Contator utilizado.
Fonte: Autor
Já os componentes insertos no circuito de comando, trata-se de dois fusíveis também da
fabricante SIEMENS, vistos na figura 6-9. Relé térmico da mesma fabricante do contator, e é
apresentado na figura 6-10.
Figura 6-9 – Relés do circuito de comando.
Fonte: Autor
Figura 6-10 – Relé térmico utilizado
Fonte: Autor
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57
Temporizador apresentado na figura 6-11, com escalas variando de um segundo até
sessenta segundos, da fabricante SIEMENS, disposto em um bloco pré-formado mostrado na
figura 6-12.
Figura 6-11 – Temporizador utilizado.
Fonte: Autor
Figura 6-12 – Vista do bloco do temporizador.
Fonte: Autor
Por fim, os sinalizadores utilizados, no qual foram lâmpadas incandescentes, figura 6-
13; que de modo a diferencia-las do fato em quando o ensaio está a ocorrer, e quando não, foram
utilizadas a cor amarela e branca respectivamente. Pode ser visto as respectivas condições em
situação de sem ensaio, na figura 6-14, e sob ensaio, na figura 6-15.
Figura 6-13 – Sinalização utilizada para indicar andamento do ensaio ou não.
Fonte: Autor
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Figura 6-14 – Sinalização de não realização do ensaio.
Fonte: Autor
Figura 6-15 – Sinalização de ensaio em andamento.
Fonte: Autor
E ainda, com relação as botoeira, figura 6-16, tem-se que na cor verde o DESLIGA,
responsável por desligar o ensaio no momento em que desejar, pelos mais diversos motivos,
que vão desde de uma questão de segurança, quanto no caso de ocorrer indícios de falha do
transformador antes de se completar o tempo de sessenta segundos, uma vez que não haveria a
necessidade de continuar com o ensaio; já a botoeira indicada na cor vermelha , trata-se da
LIGA, que dará início ao ensaio, liberando tensão advinda do estator da máquina de indução
para o transformador.
Figura 6-16 – Bloco de botoeiras utilizadas para iniciar o ensaio, ou encerrar a realziação do mesmo a qualquer momento.
Fonte: Autor
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6.3 Ensaio de Tensão Induzida Utilizado Motor com Rotor Bobinado 120 Hz
O ensaio de tensão induzida é frequentemente usado para conferir o isolamento entre as
espiras dos enrolamentos dos transformadores, evitando a ocorrência de perdas quando os
transformadores estiverem em uso.
Para a realização do ensaio, conforme foi visto, serão usados um motor de indução
trifásico e um rotor bobinado com uma máquina de corrente contínua de modo a alcançar 120Hz
de frequência para a eficácia do teste.
Durante a apresentação do embasamento teórico, fora mostrado os trabalhos realizados
anteriormente objetivando o ensaio. Do último trabalho apresentado (51), foi retirado a
composição do circuito de força que comporará a bancada projetada neste trabalho. Sendo
assim, este presente trabalho complementa, desfechando o projeto da bancada a qual fora
sugerida para a realização do ensaio de tensão induzida em transformadores de potência a seco.
Dada a agressividade do ensaio, e uma vez que é possível o aproveitamento de trabalhos
anteriores, optou-se por apenas testar o circuito de comando, sendo no lugar do estator da
máquina de indução a rede da CEMIG, e no lugar do transformador, um motor de indução.
Figura 6-17 – Conexão com a rede da CEMIG.
Fonte: Autor
Figura 6-18 – Motor utilizado.
Fonte: Autor
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Assim, já é o bastante para a validação do circuito, o qual deverá fornecer por um minuto
tensão ao motor, que será o mesmo que deverá ser fornecido se no caso, como planeja-se, o
transformador. Abaixo é possível ter uma imagem geral do circuito proposto. Abaixo, a figura
6-19 apresenta uma visão geral de todo o circuito de comando, e parte do circuito de potência
discutido nesse trabalho.
Figura 6-19 – Vista geral do circuito de comando e do de força, utilizado para teste.
Fonte: Autor
Nas imagens 6-15 e 6-16 é possível ver o teste realizado, sendo na primeira imagem o
momento que prevê a realização do ensaio, e na imagem subsequente a condição de ensaio, em
que as duas lâmpadas amarelas advertem o usuário do teste.
Não se faz necessário a medição de qualquer grandeza, uma vez que a mesma não teria
nenhum valor significativo a contribuir, seja positivamente ou negativamente para com o
ensaio.
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Figura 6-20 – Vista geral do circuito durantes teste, sem ensaio.
Fonte: Autor
Figura 6-21 – Vista geral do circuito com ensaio em andamento.
Fonte: Autor
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7 Conclusão
A construção da bancada de teste de tensão induzida com o modelo proposto é viável,
como pode ser visto neste trabalho. O que se espera é que uma vez construída, a bancada seja
capaz de testar os isolamentos entres as espiras dos enrolamentos dos transformadores de
maneira automática e principalmente segura.
Deste modo, um acatado geral de todo o curso de graduação em engenharia elétrica
pode ser revisto, e trabalhado, desde máquinas elétricas, até mesmo automação. De modo
simples, para que os conceitos aplicados em prática contribuam para estreitar o contato do lado
técnico com o acadêmico.
Além, a satisfação em ver um trabalho que faz parte de um seguimento, o qual objetiva
a confecção de uma bancada de testes a disposição da Universidade, faz com que este trabalho
se torne de grande importância, trazendo toda a parte de projeto, complemento trabalhos
passados.
Desta forma, pode-se afirmar de que o que se esperava, fora cumprido, e que de maneira
sucinta e ampla, pode fornecer elementos que irão compor conhecimentos e experiências que
estarão sempre conosco na vida profissional que breve irá iniciar.
7.1 Sugestões para Trabalhos Futuros
Uma primeira sugestão, seria a ampliação dos estudos, neste trabalho apresentado, para
o ensaio de descargas parciais. É de bastante importância tal assunto, uma vez que como citado,
a partir de uma dada classe de tensão, torna-se obrigatório a realização do ensaio de descargas
parciais conjuntamente ao de tensão induzida. Neste trabalho sugerido, deverá ser levado em
consideração os conceitos apresentados nesta monografia, como por exemplo a do limite de
ruído externo, de modo a não contaminar a realização do do teste. E como a metodologia
apresentada para o ensaio de tensão induzida contém alguns acoplamentos mecânicos, torna o
estudo da aplicação do ensaio de descargas parciais mais complexo.
Uma vez um trabalho validando a extensão da metodologia apresentada nesta
monografia para o ensaio de descargas parciais, será possível a construção da bancada. Que
utilizara este presenta trabalho e o anteriormente sugerido como bases do projeto.
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