Transformadores e Motores de Indução: Guia Completo

Cálculos de Transformadores Trifásicos

Os cálculos normalmente são efetuados considerando apenas uma das fases. É conveniente realizar os cálculos com base em uma fase (Y por fase, tensão de fase), porque então as impedâncias dos transformadores podem ser somadas em série com as impedâncias das linhas de transmissão.

Tipos de Transformadores

Transformadores Monofásicos

• Aplicações: Projetos de eletrificação rural, programas governamentais, sítios, chácaras, fazendas e pequenas cargas urbanas.
• Principais Características:
  • Potência: 3 a 100 kVA
  • Classe de Tensão: 15, 24,2 e 36,2 kV
  • Normas: ABNT/IEC

Transformadores Trifásicos de Distribuição

• Aplicações: Comércio, indústrias, concessionárias de energia elétrica, cooperativas, instaladoras, empreiteiras, etc.
• Principais Características:
  • Potência: 15 a 300 kVA
  • Classe de Tensão: 15, 24,2 e 36,2 kV
  • Normas: ABNT/IEC

Transformadores Industriais

• Aplicáveis a subestações de empresas, para redução de tensão primária (máxima 36,2 kV) e para as tensões secundárias usadas industrialmente.
• Principais Características:
  • Potência: 500 a 5.000 kVA
  • Alta Tensão: 15; 24,2; 36,2 ou 72,5 kV
  • Baixa Tensão: Conforme especificações do cliente.
  • Normas: Conforme ABNT/IEC.

Transformadores de Força

• Transformadores e reatores para geração, transmissão e distribuição de energia em concessionárias e subestações de grandes indústrias, incluindo aplicações especiais como fornos de indução, a arco e retificadores.
• Principais Características:
  • Transformadores de Força: Potência acima de 5 até 300 MVA; Alta Tensão até 550 kV; Normas: ANSI/IEEE, IEC e ABNT.
  • Transformadores de Fornos: Potência até 160 MVA; Alta Tensão até 550 kV; Normas: ANSI/IEEE, IEC e ABNT.
  • Transformadores Retificadores: Potência até 80 MVA; Corrente até 150 kA; Normas: ANSI/IEEE, IEC e ABNT.

Transformadores Secos

• Minimizam a contaminação ambiental e o risco de incêndio.
• Respeitam parâmetros rigorosos de demandas do sistema elétrico e funcionamento em áreas com condições climáticas extremas e grande circulação de pessoas.

Transformadores Pedestais

• Utilizados em condomínios e redes subterrâneas.
• Possuem maior número de acessórios de segurança, impossibilitando o contato direto com cabos de AT e BT.

Transformadores Subterrâneos

• Ideais para redes submersas em grandes centros e indústrias, permitindo a retirada de redes aéreas.
• Principais Características: Potência: 150 a 2.000 kVA; Alta Tensão: 15 ou 24,2 kV; Baixa Tensão: 216,5/125; 220/127; 380/220 ou 400/231 V; Normas: NBR 9369/1986 ABNT.

Motores de Indução e Máquinas Elétricas

1. Introdução às Máquinas Elétricas

As máquinas elétricas podem ser classificadas em dois grupos:

• Geradores: Transformam energia mecânica (queda d'água, ventos) em energia elétrica.
• Motores: Produzem energia mecânica (rotação) quando alimentados por tensão elétrica.

Ambos possuem um elemento fixo (estator) e um móvel (rotor). O tipo de corrente (CC ou CA) estabelece o tipo de máquina. Os motores assíncronos (ou de indução) são responsáveis por cerca de 40% do consumo de energia elétrica no Brasil.

2. Princípio de Funcionamento

O campo magnético é gerado por ímãs ou condutores percorridos por corrente. A Lei de Faraday estabelece que a variação do fluxo magnético induz uma tensão nos terminais do enrolamento:

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Onde N é o número de espiras e %IMAGE_2% é a velocidade de variação do fluxo magnético.

O motor de indução trifásico (MIT) baseia-se na criação de um campo girante no estator, que induz correntes no rotor, gerando movimento. A velocidade de sincronismo é dada por:

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O escorregamento é a diferença entre a velocidade do campo girante e a do rotor:

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Componentes do Motor

• Estator: Construído com chapas de material magnético, recebe o enrolamento de campo.
• Rotor (Gaiola de Esquilo): Composto por barras condutoras em curto-circuito nas extremidades, assemelhando-se a uma gaiola.