O que são transformadores de potência?
Os transformadores de potência são componentes essenciais para o funcionamento do sistema elétrico, permitindo a transmissão de energia das usinas até residências, comércios e indústrias. Eles desempenham um papel crucial na redução de perdas de energia, elevando a tensão elétrica para a transmissão, logo após a geração, e rebaixando-a para o consumo final.
A escolha do transformador ideal requer uma análise detalhada tanto do ponto de vista técnico quanto econômico, levando em consideração fatores como:
- Custo inicial de aquisição;
- Eficiência energética;
- Custos operacionais ao longo da vida útil.
Ao optar pelo transformador correto, é possível garantir maior eficiência energética, redução de desperdícios e economia a longo prazo. Dessa forma, investir em um equipamento adequado impacta diretamente a confiabilidade e segurança do sistema elétrico.
Neste guia, abordaremos:
- Os principais fatores técnicos considerados na especificação de transformadores;
- Como calcular as perdas energéticas e os custos operacionais;
- Uma comparação prática entre transformadores das principais marcas do mercado.
- Recomendações para a escolha do transformador.
Especificação Técnica: O Que Considerar?
1. Comutador de Derivação em Carga (CDC)
O CDC é um dispositivo que regula a tensão de saída do transformador, podendo ser:
- Comutador de Derivação sem Carga (NLTC): Requer que o transformador seja desligado para ajustes.
- Comutador de Derivação com Carga (OLTC): Permite ajustes enquanto o transformador está em operação.
2. Ventilação Forçada
Sistemas de ventilação forçada, como ventiladores, aumentam temporariamente a capacidade do transformador durante picos de carga, dissipando o calor gerado.
3. Materiais do Núcleo e Enrolamentos
A escolha entre cobre e alumínio para os enrolamentos impacta em custos e eficiência:
- Cobre: Maior condutividade e durabilidade, mas mais caro e pesado.
- Alumínio: Mais barato e leve, porém com maiores perdas energéticas.
4. Fator K
O fator K indica a capacidade do transformador de lidar com correntes harmônicas geradas por cargas não lineares (como equipamentos eletrônicos). Um fator K adequado evita perdas excessivas e aumenta a vida útil do equipamento.
Perdas Energéticas:
Perdas em Vazio (Pfe)
São perdas constantes que ocorrem sempre que o transformador está energizado, mesmo sem carga e são causadas por:
- Histerese: Perda de energia devido à reversão do campo magnético no núcleo.
- Correntes de Foucault: Correntes induzidas no núcleo, que geram calor.
Perdas em Carga (Pcu)
São perdas variáveis, que dependem da carga conectada ao transformador e que são causadas pela resistência dos enrolamentos, aumentando com o quadrado da corrente.
Cálculo das Perdas e Custos Operacionais
A fórmula para calcular o custo anual das perdas é:
Custo Anual de Energia (Ca)=(Pfe+Pcu)×H×C
Onde:
- Pfe: Perdas em vazio (kW).
- Pcu: Perdas em carga (kW).
- H: Horas de operação por ano.
- C: Custo da energia (R$/kWh).
Exemplo Prático: Comparação de Transformadores
Dados dos Transformadores
Cálculo das Perdas em 5 Anos
- Transformador 1:
- Perdas Totais=(10+5)×8.760×5=657.000 kWh
- Custo de Energia=657.000×0,70=R$459.900,00
- Transformador 2:
- Perdas Totais=(12+6)×8.760×5=792.000 kWh
- Custo de Energia=792.000×0,70=R$554.400,00
Comparativo de Custos
Conclusão
No exemplo comparativo, o Transformador 1 mostrou-se mais vantajoso, com custos totais menores em 5 anos (R$ 639.900,00 contra R$ 754.400,00 do WEG).
A escolha do transformador deve considerar não apenas o custo inicial de aquisição, mas também a eficiência energética, os custos operacionais ao longo da vida útil, além de soluções que reduzam os impactos ambientais.
Referências
- IEEE (2019). Standard for Power Transformers.
- Bianchi, M., & Silva, A. (2018). Análise de Perdas e Eficiência em Transformadores de Potência.
- ABB. (2016). Transformadores de Potência – Características, aplicações e seleção.
- Tepfer, M., & Smail, J. (2015). The Economics of Electrical Power Systems.
