Transformadores distribuição de energia são fabricados em diversas configurações. Em geral, um transformador é classificado conforme a sua aplicação e pelo seu modo de arrefecimento. Em todos os casos o critério de projeto para os transformadores é regulado pela norma ANSI C57.12 e também pela norma NBR 5356.
Conforme o tipo de aplicação, os transformadores podem ser classificados em duas grandes categorias: Subestação e Pedestal (“Pad mounted”).
Transformadores tipo Subestação
São transformadores usados dentro de um quadro de distribuição de tensão (subestação) em conjunto com sistemas de chaveamento ou disjuntores que conectam o transformador
à rede de média tensão no lado primário, e, um conjunto disjuntores de baixa tensão ou sistemas de chaveamento lado secundário. Um transformador do tipo subestação deve
ser instalado em uma área confinada à qual o público não tenha acesso. Isto se deve ao fato de que os transformadores deste tipo não são invioláveis e, é possível ter acesso a peças energizadas, ventiladores, etc. Transformadores do tipo subestação podem ser subdivididos de acordo com o seu modo de arrefecimento. Existem dois tipos de transformadores do tipo subestação:
– à seco
– à óleo (com líquido isolante – “liquid filled transformer”)
Transformadores à seco
Existem duas categorias principais para transformadores à seco – “VPI” e Encapsulados em resina epóxi (“cast resin”). VPI (“Vacuum Pressure Impregnation”) Este é o transformador à seco convencional que tem sido mais fabricado ao longo das últimas décadas. A sua classe
de isolamento térmico padrão é de 220°C, com um diferencial de temperatura de 150°C sobre uma temperatura ambiente de 30°C (AA). Como opcional, podem ser instalados ventiladores neste tipo de transformador, para melhorar sua refrigeração, o que permite um aumento de 33% na sua potência nominal (Tipicamente denominado como AA/FA na classificação de potência). Esta versão corresponde ao transformador à seco mais barato do mercado.
Transformadores à seco convencionais devem ser usados somente nas aplicações onde seu funcionamento seja contínuo. Os seus enrolamentos, embora encapsulados com verniz, podem se degradar devido à umidade.
Encapsulado em resina epóxi (“Cast Resin”)
Outra categoria de transformador à seco são os transformadores encapsulados em resina (“cast resin”). Transformadores encapsulados em resina são divididos em duas subcategorias: “full cast” e “unicast”.
Tranformador “Full Cast”:
Em um transformador “full cast”, cada enrolamento individual é completamente encapsulado por uma resina epóxi. O processo de encapsulamento dos enrolamentos
é feito dentro de uma câmara de vàcuo que permite que uma resina epóxi flua através dos enrolamentos preenchendo todos os espaços. Como resultado deste processo a resina epóxi, depois de seca, atua simultaneamente como um isolamento dielétrico e como um
reforço para a robustez estrutural durante condições de falha. A sua classe de isolamento térmico padrão é de 185°C, com um diferencial de temperatura de 80°C ou 115°C acima de uma temperatura ambiente de 30°C.
Como opção, ventiladores (FA) podem ser instalados, o que permite um aumento de 50% na potência nominal sobre a base de classificação AA. Transformadores “full cast” são os transformadores à seco mais caros do mercado, todavia, a umidade não é um problema nestes transformadores, então eles são apropriados para aplicações de energia não-contínuas.
Transformadores “Unicast”:
Este é uma variação do processo “full cast”. Ao invés de encapsular cada enrolamento individualmente em resina epóxi, os núcleos primários e secundários são encapsulados
simultâneamente em resina epóxi formando uma camada protetora de resina em torno do conjunto de bobinas primárias e secundárias. Normalmente, os enrolamentos individuais são isolados com verniz como no transformador à seco convencional. A sua classe de isolamento térmico padrão é de 185°C, com um diferencial de temperatura de 100°C acima de uma temperatura ambiente de 30°C (AA). Como opcional, podem ser instalados ventiladores neste tipo de transformador, para melhorar sua refrigeração, o que permite um aumento de 33% na sua potência nominal.
Transformadores com líquido isolante
Os transformadores com líquido isolante usam óleo como meio dielétrico. Diferentemente dos transformadores à seco convencionais, eles são impermeáveis à umidade porque os enrolamentos são completamente imersos dentro de um óleo dielétrico. Todavia, transformadores com líquido isolante necessitam de sistemas de proteção contra incêndios caso sejam usados no interior de edifícios.Em geral, são usados dois tipos de óleo para este tipo de transformador:
– Óleo mineral
– Óleo com alto ponto de ignição
Óleo mineral
O óleo mineral é o menos caro. Transformadores com líquido isolante tem uma elevação normal de temperatura de 55°C acima de uma temperatura ambiente de 30°C. Existem opções para (55°C/65°C) o que permite um aumento de 12% sobre a classificação nominal de potência. Pode-se utilizar um sistema de arrefecimento de ar forçado (ventiladores), o que eleva de 15 a 25% a sua classificação nominal de potência.
Óleo com alto ponto de ignição
Em geral, os fabricantes de transformadores oferecem como líquido com alto ponto de ignição o óleo R-Temp (Indústrias Cooper) ou o óleo de silicone 561 (Dow Corning). Cada vez com mais freqüência, a EPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos) têm classificado alguns líquidos industriais como ameaças ao meio ambiente (como aconteceu com os PCB’s) e, em consequencia, eles tendem a ser retirados do mercado.
