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Transformadores de potência são instrumentos elétricos utilizados na transmissão de energia elétrica de um circuito para outro sem alterar a frequência. Eles operam pelo princípio da indução eletromagnética. Eles são usados na transmissão de energia elétrica entre geradores e circuitos primários de distribuição. Os transformadores de potência são usados para aumentar ou diminuir a tensão nas redes de distribuição. Por não possuírem partes rotativas ou móveis, esses instrumentos são considerados dispositivos estáticos. Esses instrumentos funcionam com base em um sistema elétrico de corrente alternada (CA).
Tipos de transformadores de potência
Transformadores-aumentantes e{1}redutores:Esses transformadores são usados para aumentar ou diminuir o nível de tensão de uma fonte CA. Um transformador-aumentador tem mais voltas no enrolamento secundário do que no enrolamento primário, enquanto um transformador-redutor tem menos voltas no enrolamento secundário do que no enrolamento primário.
Transformadores-monofásicos e-trifásicos:Esses transformadores são usados para lidar com fontes CA monofásicas-ou trifásicas-. Um transformador-monofásico possui um enrolamento primário e um enrolamento secundário, enquanto um transformador-trifásico possui três enrolamentos primários e três enrolamentos secundários conectados em configuração estrela ou delta.
Dois-enrolamentos e autotransformadores:Esses transformadores possuem dois enrolamentos separados ou um enrolamento comum para os circuitos primário e secundário. Um transformador de dois-enrolamentos é usado quando a relação de tensão é maior que 2, enquanto um autotransformador é usado quando a relação de tensão é menor que 2.
Transformadores de distribuição e potência:Esses transformadores são utilizados para diversos fins na rede do sistema de potência. Um transformador de distribuição é usado para reduzir a tensão para distribuição a usuários domésticos ou comerciais. Possui boa regulação de tensão e opera em plena carga ou quase em plena carga na maior parte do tempo. Um transformador de potência é usado para aumentar ou diminuir a tensão para transmissão entre estações geradoras e subestações. Possui má regulação de tensão e opera com cargas variáveis dependendo da demanda.
Transformadores de instrumento:Esses transformadores são usados para medir altas tensões e correntes em um circuito, reduzindo-as para valores mais baixos que podem ser medidos por instrumentos convencionais. Eles incluem transformadores de corrente (TC) e transformadores de potencial (TP).
Transformadores do tipo-resfriados a óleo e secos-:Esses transformadores diferem em seus métodos de resfriamento. Os transformadores-resfriados a óleo usam óleo mineral como meio de resfriamento que circula através de radiadores ou trocadores de calor. Os transformadores do tipo-seco usam ar como meio de resfriamento que flui através de aberturas ou ventiladores.
Transformadores tipo núcleo e tipo shell:Esses transformadores diferem em seus formatos de núcleo e arranjos de enrolamentos. Um transformador do tipo-com núcleo tem um núcleo retangular com dois membros verticais e uma culatra horizontal. Os enrolamentos são cilíndricos e concêntricos e são colocados em ambos os membros. Um transformador do tipo shell-tem um membro central e dois membros externos que formam um shell ao redor dos enrolamentos. Os enrolamentos ficam imprensados entre os membros e possuem múltiplas camadas.
Transformadores externos e internos:Esses transformadores diferem em seus locais de instalação e níveis de proteção. Os transformadores externos são projetados para suportar condições climáticas adversas e geralmente são resfriados-a óleo e fechados em tanques de metal. Os transformadores internos são projetados para operar em ambientes controlados e geralmente são do tipo seco-e fechados em gabinetes de metal.
A estrutura do transformador de potência é modelada em metal revestido por chapas. Ele é fixado em um tipo de shell ou tipo de núcleo. As estruturas do transformador são enroladas e fixadas, empregando condutores para produzir três transformadores monofásicos ou um transformador trifásico. aurogra
A estrutura do transformador é envolta em um fluido específico retardador de fogo dentro de um tanque. O conservatório no topo do tanque de líquido permite que o óleo crescente o cubra completamente. O carregador da carga drena para a lateral do tanque varia o número de voltas na seção de baixa corrente-alta tensão para ajuste de tensão superior.
Transformador de potência GNEE
Perdas no transformador de potência
Existem quatro tipos principais de perdas de transformadores que afetam a eficiência dos transformadores de potência:
Perda de cobre:As perdas de cobre, às vezes chamadas de perdas resistivas ou I2R, são as perdas de energia causadas pela resistência elétrica dos enrolamentos ao fluxo de corrente. A resistência elétrica do material mede a oposição ao fluxo de corrente; depende do comprimento, natureza,-área da seção transversal e temperatura do material. As perdas de cobre também são influenciadas pela quantidade de corrente que flui através do circuito. As perdas de cobre são quantificadas calculando o valor de I2R.
Perda de histerese:As perdas por histerese são causadas pelo atrito encontrado pelas moléculas ferromagnéticas no núcleo devido à magnetização e desmagnetização, à medida que a força magnetizante flui nas direções direta e reversa. O atrito interno desenvolvido faz com que o calor se desenvolva dentro do transformador.
Perda de corrente parasita:A corrente parasita é produzida na seção transversal-do núcleo como resultado do campo magnético flutuante. É minimizado pela laminação de finas folhas de metal (lâminas) para construir o núcleo do transformador. As lâminas são isoladas por um revestimento especial. Através da laminação, a corrente parasita é produzida e flui separadamente em todas as lâminas, e o caminho para a corrente parasita é drasticamente reduzido.
Perda de fluxo:As perdas de fluxo ocorrem quando algumas das linhas de fluxo magnético do enrolamento primário fluem através do ar em vez de passarem pelo enrolamento secundário. Essa perda pode ser causada pela saturação magnética do núcleo. Nesta circunstância, o núcleo não pode mais aceitar linhas de fluxo. A menor proporção entre a relutância do ar e do núcleo também contribui para a perda de fluxo.
Aplicações de transformadores de potência
Geração de energia:Os transformadores de potência são usados para aumentar a tensão gerada pelas usinas para transmissão às subestações.
Transmissão de energia:Os transformadores de potência são usados para aumentar ou diminuir a tensão em diferentes pontos da rede de transmissão para um fornecimento eficiente de energia.
Distribuição de energia:Transformadores de potência são usados para reduzir a tensão para distribuição a vários consumidores. Eles também fornecem vários níveis de tensão para diferentes aplicações, como iluminação, aquecimento, resfriamento, comunicação, etc.
Geração de energia:Os transformadores de potência são usados para aumentar a tensão da eletricidade gerada pelas usinas antes de ser enviada para a rede. Isto reduz a corrente e as perdas de linha durante a transmissão.
Iluminação:Os transformadores de potência são usados para fornecer baixa tensão e altas correntes para sistemas de iluminação, como lâmpadas fluorescentes, letreiros de néon, etc.
Sistemas de áudio:Os transformadores de potência são usados para isolar e amplificar sinais de áudio em alto-falantes, amplificadores, microfones, etc.
Equipamento eletrônico:Os transformadores de potência são usados para fornecer fonte de alimentação regulada e de baixa tensão para dispositivos eletrônicos, como computadores, televisões, rádios, etc.
Benefícios dos transformadores de potência
Os transformadores de potência oferecem inúmeros benefícios para aplicações de distribuição e conversão de energia, incluindo:
1) Eficiência energética:
Os transformadores são projetados para serem eficientes em termos de energia, o que ajuda a reduzir perdas de energia e economizar energia.
2) Maior qualidade de energia:
Os transformadores ajudam a melhorar a qualidade da energia, fornecendo energia em um nível de tensão seguro e consistente.
3) Maior segurança:
Os transformadores fornecem isolamento elétrico entre fontes de energia e cargas de energia, o que ajuda a aumentar a segurança.
4) Maior capacidade de energia:
Os transformadores podem aumentar a capacidade de potência dos sistemas de energia, o que ajuda a alimentar mais cargas.
5) Economia de custos:
Os transformadores são-soluções de energia econômicas e podem ajudar a reduzir os custos de energia em sistemas de distribuição de energia.
Por que usar um transformador de potência?
A energia elétrica é gerada em baixos níveis de tensão, o que resulta em altas correntes e altas perdas na linha devido ao aquecimento ôhmico. Usando um transformador elevador-na estação geradora, o nível de tensão pode ser aumentado e a corrente pode ser reduzida, o que reduz as perdas na linha e melhora o fator de potência. Da mesma forma, na extremidade receptora, um transformador redutor pode ser usado para diminuir o nível de tensão para um valor adequado para distribuição e consumo.
Os transformadores de potência podem fornecer isolamento elétrico entre dois ou mais circuitos que possuem potenciais ou frequências diferentes. Isso pode evitar curtos-circuitos, falhas de aterramento, interferências e danos a equipamentos sensíveis.
Os transformadores de potência podem ajustar os níveis de tensão e corrente de um circuito para combinar a impedância da carga com a impedância da fonte. Isso pode melhorar a transferência de energia e a eficiência do circuito.
Os transformadores de potência podem fornecer diferentes níveis de tensão para diversas finalidades, como iluminação, aquecimento, resfriamento, comunicação, etc. Por exemplo, um transformador-trifásico pode fornecer energia trifásica-para aplicações industriais, bem como energia-monofásica para aplicações domésticas.
Diferença entre transformador de potência e transformador de distribuição
O transformador de potência é comumente executado em plena carga, pois é modelado para ter alta eficiência a 100% de carga. Caso contrário, o transformador de distribuição apresenta alta eficiência uma vez que a carga fica entre 50% e 70%. Portanto, não é desejável que transformadores de distribuição operem constantemente com 100% de carga.
Como os transformadores de potência geram grandes tensões durante a redução e a elevação-, os enrolamentos têm um ótimo isolamento quando comparados com tipos de distribuição ou transformadores de instrumento. Como eles aplicam isolamento de alto-nível, eles são muito grandes e também muito pesados.
Como os transformadores de potência normalmente não são conectados diretamente às residências, eles sofrem pequenas flutuações de carga, enquanto, por outro lado, os tipos de distribuição sofrem grandes variações de carga.
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