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Benedito Antonio Luciano: Transformadores

Benedito Antonio Luciano. Publicado em 30 de novembro de 2019 às 20:33

Segundo fontes históricas, o primeiro sistema comercial de distribuição de energia elétrica em corrente contínua foi instalado por Thomas A. Edison, nos Estados Unidos, na cidade de Nova York, em setembro de 1882.

Uma grande limitação desse sistema era o fato de que, usando redes de baixa tensão, a energia elétrica não podia ser transmitida para longas distâncias, pois entre a fonte fornecedora e os usuários, o valor elevado da corrente elétrica causava quedas de tensão e perdas elevadas por aquecimento nos fios condutores (Efeito Joule).

Entretanto, essa limitação foi superada em 1885, com a invenção do primeiro transformador, atribuída a William Stanley. A invenção do transformador propiciou o desenvolvimento dos sistemas elétricos de corrente alternada, tornando-os técnica e economicamente viáveis.

O funcionamento do transformador desenvolvido por Stanley baseou-se nas leis fundamentais do eletromagnetismo e na teoria dos circuitos elétricos acoplados magneticamente.

Na prática, os transformadores apresentam baixas perdas e podem funcionar como elevadores ou abaixadores de tensão, sem afetar de forma significativa a potência elétrica que por eles transitam entre os circuitos primários e secundários.

Nos sistemas elétricos atuais, transformadores de grande porte são utilizados para elevar os níveis de tensão oriundos das usinas (hidrelétricas, termelétrica ou eólicas, por exemplo) de 12 kV a 25 kV para tensões elevadas iguais ou superiores a 230 kV.

Níveis de tensão elevados nas linhas de transmissão permitem que grandes quantidades de energia elétrica possam ser transportadas a grandes distâncias, com intensidade da corrente elétrica reduzida e, por consequência, baixas perdas por aquecimento nos condutores.

Ao chegar próximo aos centros de consumo, esses níveis elevados de tensão precisam ser reduzidos para valores compatíveis e seguros a serem utilizados nos sistemas de distribuição de energia elétrica, aéreos ou subterrâneos, urbanos ou rurais.

Nessa etapa, novamente os transformadores desempenham um papel fundamental, pois atuam como abaixadores de tensão, nas subestações ao ar livre, abrigadas ou subterrâneas, e nas redes de distribuição de energia elétrica, urbanas e rurais.

Atualmente, em vários países, a maioria dos transformadores convencionais instalados nos sistemas de distribuição de energia elétrica são fabricados com enrolamentos de cobre em seus circuitos elétricos (bobinas) e os seus núcleos são constituídos por chapas justapostas de aço ao silício de grãos orientados utilizadas como meio de acoplamento magnético.

Em alguns países, os transformadores de distribuição operam na frequência nominal de 50 Hz e em outros, como o Brasil, essa frequência é de 60 Hz.

Transformadores comercializados representam uma tecnologia consolidada, restando como alternativa para a melhoria da eficiência energética destes equipamentos a substituição dos materiais convencionais por outros que apresentem perdas menores. Ou, então, uma mudança profunda no projeto dos transformadores convencionais, substituindo-os por transformadores a estado sólido, aptos a operar nos sistemas elétricos sob larga faixa de frequência.

Assim, face ao exposto, é fácil perceber a importância dos transformadores nos sistemas elétricos, pois sem esses equipamentos seria impossível usar a energia elétrica nos dias atuais e no futuro próximo, particularmente no contexto das redes inteligentes.

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Benedito Antonio Luciano

Professor doutor, titular do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG).

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