Data de 1882, uma patente, que registrou o primeiro transformador, em nome da dupla Goulard and Gibbs. Em 1885, a licença foi comprada por George Weatinghouse Jr.
Tendo se iniciado a engenharia das linhas de transmissão de energia. Baseado nas leis de Faraday e de Lenz, o transformador funciona em tensão alternada, cuja tecnologia se iniciou nas duas décadas antes da virada do século XX.
Porque os transformadores são necessários?
A necessidade dos transformadores ainda se manifestou quando da tentativa de se distribuir energia em tensão contínua: à medida que a corrente se avolumavam.
A perda de tensão nos cabos, impedia a chegada da energia elétrica a distâncias muito longas. Ocorreu algo semelhante com as tensões alternadas.
Mas a solução para isso, durante algum tempo, foi a geração da energia nas proximidades do mercado consumidor. A perda de potência ao longo da linha cresce com o quadrado da corrente consumida.
Engrossar a bitola dos cabos se torna inviável, pois o peso da linha aumenta demasiado, além de encarecer não apenas a linha, como a infraestrutura de sustentação.
O recurso descoberto, baseado no transformador, ainda no final do século XIX, foi aumentar-se a tensão de transmissão no ponto de geração, o que permitiu a redução da corrente, assim como da bitola dos cabos.
Assim, as redes de alta tensão só têm feito aumentar de valor nominal, permitindo o aumento do alcance das linhas de transmissão para milhares de km.
Usados tanto para elevar as tensões como para abaixar, são os transformadores que fazem a migração para níveis de tensão que residências, comércio e indústria consigam aproveitar:
- 440V/254V: Indústria pesada
- 380V/220V: Indústria leve
- 220V/127V: Indústria leve/comércio
- 220V/110V: Comércio/Residências
Tecnologia moderna
O transformador a seco é a contrapartida aos transformadores a óleo. Todos projetados para alta eficiência, o transformador a óleo demanda maior volume de metal e núcleo maior.
Mais sujeito a incineração e explosão, o transformador a óleo exige instalações especiais, incluindo paredes e portas corta-fogo. Outro inconveniente, é o potencial poluente do óleo, o que exige instalações de contenção em caso de ruptura.
Vantagens do transformador a seco
No transformador a seco vantagens aparecem inicialmente no porte, notavelmente menor que o do transformador a óleo. A alvenaria é igualmente mais simples.
Viabilizando sua instalação mais perto do local de uso (hospitais, estações ferroviárias, etc.), o que reduz as despesas em cablagem de baixa tensão (mas maior corrente).
Insensível à umidade ambiente (diferente do transformador a óleo, sensível a umidade e maresia), não oferece riscos à vida humana.
Dimensionamento do transformador
O dimensionamento de um transformador de alta tensão, depende do fator de demanda. Esse fator nunca deve ultrapassar o valor de 1, caso contrário o transformador estará sujeito a operar em sobrecarga.
Embora a eficiência desses transformadores beire 99%, os mesmos não são fabricados sob medida. De fato, é sempre interessante manter certa margem de folga, quanto ao limite de conversão do transformador.
Existem valores nominais, descritos na Norma NBR 5440, que cita valores compatíveis com a topologia das redes brasileiras. A potência instalada deve “sobrar”.
Assim, mesmo que a demanda calculada atinja, por exemplo, a leitura de 225 kVA, mesmo que exista (como de fato existe) transformador com esse valor nominal, a opção deve ser pelo valor nominal inmediatamente superior: transformador 300 kva.
Inspeção de entrada de transformadores
Transformadores a seco são selados em epoxy, embora possam trazer especificação de vedação contra umidade e poeira: esse é um dado a ser confrontado no recebimento, contra a descrição do pedido.
Vale o mesmo para as tensões de primário e de secundário, uma vez que ensaio de fato, em vazio e com carga nominal, somente em laboratório especializado.
Vale conferir dados constantes na placa de especificação, que deve inclusive citar a potência nominal (em kVA) e as normas às quais deve aderir. No caso citado, convém procurar: transformador 300kva especificações.
Manutenção preventiva
Este é um assunto tratado em norma da ABNT, a NBR14039(7), onde estão listados ensaios de continuidade de enrolamentos, a resistência de isolação entre enrolamentos e destes para o aterramento (conforme especificação de fábrica).
E também, de tensão aplicada e de aplicação de carga. Embora citada na norma, periodicidade da manutenção preventiva transformadores fica ao critério do usuário.
Outros itens de manutenção
Além dos ensaios no transformador, a norma NBR 14039 cita ensaios de cablagem, respectivos acessórios e complementos de fixação, no tocante a fissuras, aquecimento, ressecamento e identificação, assim como quanto à limpeza.
Também o conjunto de comando e manobra deve ser inspecionado periodicamente, quanto à fixação, pintura, corrosão e danos à estrutura, mancais e lacres, conforme roteiro de manutenção em transformadores a seco.
Se hoje existem milhares de quilômetros de redes de distribuição e de controle de energia elétrica, tudo isso se tornou possível a partir da descoberta e da viabilização dos transformadores.