Isolantes em transformadores

Isolantes em Transformadores

• Isolantes

Os isolantes, ou dielétricos, são materiais utilizados no confinamento de energia elétrica.

Ao contrário de materiais condutores ou semicondutores, nos isolantes a presença de campo elétrico provoca o deslocamento das cargas sem liberá-las dos átomos ou moléculas, formando dipolos elétricos.

Todo dielétrico inserido em um circuito elétrico pode ser considerado como um capacitor, que, ao carregar, apresenta uma dada resistência, que é a resistividade de materiais isolantes.

• Classificação de Isolantes:

1. Gases;
2. Líquidos;
3. Sólidos aplicados em estado líquido ou gasoso;
4. Sólidos.

• Principais funções de óleos isolantes em transformadores:

1. Refrigeração;
2. Isolamento Elétrico.

• Características dos óleos isolantes em transformadores:

1. Isolamento Elétrico;
2. Boa Condutibilidade Térmica;
3. Baixa Viscosidade;
4. Boa Estabilidade Térmica;
5. Baixa Reatividade Química;
6. Resistência ao Fogo.

Dielétricos mais usados: óleo mineral, silicone, óleo biodegradável, encapsulados em resina epóxica.

• Transformadores

• Classificação:

1. Transformador de Potencial: É uma máquina elétrica utilizada para adequar determinada tensão a partir de uma tensão fornecida diferente.
   1. Abaixador de tensão: A tensão de entrada é maior que a tensão de saída;
   2. Elevador de tensão: A tensão de entrada é menor que a tensão de saída;
   3. Autotransformador: Os enrolamentos primários e secundários possuem certo número de espiras em comum, podendo até formar um único enrolamento;
2. Isolador ou de Proteção;
3. Transformador Regulador;
4. Transformador de Corrente.

• Uma visão do ensaio do líquido

• Ponto de Anilina:

Este ensaio consiste em misturar uma amostra de óleo isolante com anilina e aquecer sob agitação. A mistura forma aromáticos leves e, quanto maior o teor de aromáticos leves no óleo, menor será a temperatura de mistura. Então, são estabelecidos limites inferior e superior para garantir que o produto possui aromáticos leves capazes de inibir o processo de oxidação dos hidrocarbonetos do óleo.

• Cor:

Este ensaio consiste em comparar a cor de uma amostra do óleo com uma série de padrões de cores pré definidas. Os hidrocarbonetos que constituem o óleo são incolores, assim, quanto melhor for o processo de refino, mais clara será a cor do produto final.

• Densidade e Viscosidade:

A densidade é a medida da quantidade de massa por volume dos materiais e a viscosidade é a medida da força necessária para o escoamento de um líquido. Ambas as propriedades são função do peso molecular de hidrocarbonetos. Este ensaio, portanto, também avalia a qualidade do óleo.

• Rigidez Dielétrica:

Este ensaio é uma medida da capacidade do isolante de resistir ao impacto elétrico. Coloca-se uma amostra de óleo entre dois eletrodos padrão e submete-se essa amostra a incrementos constantes de tensão alternada até que ocorra a ruptura do meio isolante e a consequente descarga entre os eletrodos.

• Outros ensaios/testes:

Perdas Dielétricas, Pontos de Fulgor e Fluidez, Tensão Interfacial, Estabilidade à Oxidação, Enxofre Corrosivo, Teor de Água.

• Funcionamento

O funcionamento do transformador é explicado através da Lei de Faraday da Indução Eletromagnética, isto é, quando um circuito é atravessado por uma corrente variável, é produzido um campo magnético, cuja variação, quantidade de linhas de campo magnético que atravessam uma dada área através de um circuito fechado, produz uma corrente elétrica induzida.

A causa do aparecimento da corrente elétrica consiste em contrapor a variação do fluxo magnético que lhe deu origem, ou seja, o sistema mantém sua energia constante.

O transformador consiste em duas ou mais bobinas de múltiplas espiras enroladas no mesmo núcleo magnético, porém, isoladas. É um conversor de energia eletromagnética, pois, na bobina de entrada (primário), é aplicada uma tensão variável que provoca o fluxo de uma corrente variável, criando, assim, um fluxo magnético variável no núcleo. Este fluxo induz uma tensão na bobina de saída (secundário). Não existe conexão elétrica entre a entrada e a saída do transformador, daí o isolante.

• 

• Experiência prática

Tentando encontrar uma maneira mais interativa de mostrar a função de um isolante em transformadores, procuramos o responsável pelo Laboratório de Ensaio de Transformadores da Universidade Federal de Uberlândia e marcamos uma breve visita com a turma, em que será mostrada a medição de isolamento elétrico em um transformador com o uso de um megôhmetro.

Além disso, será possível visualizarmos o interior de um transformador a fim de entender seu funcionamento.

• Questões
  • 1. As propriedades do óleo isolante podem sofrer alterações devido a que tipos de situação?
    • Oxidação, umidade, temperatura, instabilidade elétrica e também devido ao contato com materiais utilizados na construção de transformadores como papel, verniz, madeira, ar, silício, papelão e etc.
  • 2. Porque o núcleo é constituído por lâminas?
    • Para evitar as correntes parasitas do Efeito Foucault.