Step-Up Vs. Step-Down Transformadores Trifásicos

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p>Um transformador (também conhecido por transformadores step-up e step-down) é um dispositivo utilizado para ajustar os níveis de corrente e tensão num circuito de corrente alternada (CA). Quando utilizados como parte de um circuito de transmissão de energia CA, os transformadores são utilizados para subir a tensão de transmissão a um valor mais elevado para reduzir a perda de energia, e depois novamente para descer a tensão para níveis seguros para utilização pelos clientes e equipamento. Esta transformação de tensão é alcançada através de indução electromagnética.

Um simples transformador monofásico tem duas bobinas, uma primária e uma secundária, enroladas num núcleo magnético comum. Quando a energia eléctrica é aplicada ao primário, é induzida uma tensão no secundário. A relação entre as tensões primária e secundária será a mesma que a relação entre o número de voltas no enrolamento da bobina primária e o enrolamento da bobina secundária, a que se chama a relação de voltas. A tensão e a corrente partilham uma relação inversa, daí que a corrente no enrolamento da bobina secundária será reduzida pela mesma relação para a qual a tensão foi aumentada, conservando assim a potência global nos enrolamentos primário e secundário.

Em sistemas de transmissão de potência, no entanto, os transformadores trifásicos são mais comummente utilizados. Em circuitos trifásicos equilibrados, a tensão CA em cada fase tem uma diferença de fase de 120 graus em relação à fase seguinte. Os transformadores trifásicos consistem em três enrolamentos primários e três secundários, enrolados numa configuração em estrela ou em delta. Este tipo de transformador funciona com o mesmo princípio básico dos transformadores monofásicos.

Below, vamos mergulhar nas diferenças entre transformadores trifásicos step-up e trifásicos step-down.

O que são transformadores step-up?

Um transformador step-up é utilizado para aumentar a tensão de transmissão para reduzir as perdas na linha. Ao aumentar a tensão, a corrente de linha diminui proporcionalmente, e a perda de potência da resistência do cabo é reduzida. A corrente menor também permite a redução dos condutores para diâmetros menores. Tipicamente, a electricidade é gerada a 11 kV e transmitida a 22 kV, ou 44 kV e níveis de tensão mais elevados. Nesta fase, são utilizados transformadores progressivos para aumentar a tensão de transmissão para esses níveis. Outra aplicação para transformadores escalonados é nos circuitos motores, onde são utilizados como arrancadores para motores eléctricos, uma vez que a tensão mais alta é capaz de iniciar a rotação do motor e ultrapassar a resistência de arranque.

Por causa do valor relativamente elevado da corrente primária, estes transformadores têm enrolamentos primários construídos em cobre espesso e isolado. Para além do número de rotações primárias e secundárias, a tensão secundária de um circuito trifásico também depende do tipo de configuração de enrolamento utilizado. Por exemplo, uma ligação delta-star, em que os enrolamentos primários estão ligados em delta, e os enrolamentos secundários estão ligados em estrela, resulta num aumento da tensão da linha por um factor de 1,732, ou a raiz quadrada de 3, vezes a razão de voltagem. Este factor deve ser considerado ao calcular a relação de rotações requerida de um transformador trifásico para atingir o valor desejado de tensão ascendente.

O que são transformadores descendentes?

No final de uma linha de transmissão, a alta tensão de transmissão deve ser reduzida para valores mais baixos como distribuição de energia e, em última análise, o consumo de energia, ocorre a tensões muito mais baixas. Uma vez que a maioria dos aparelhos eléctricos trabalha com tensões da ordem dos 240 V, é essencial que a tensão de transmissão da gama kV seja reduzida drasticamente. Nestes casos, são utilizados transformadores trifásicos descendentes.

Usando os mesmos princípios que um transformador ascendente, estes aparelhos transformam a potência de alta tensão e baixa corrente no primário em potência de alta tensão e baixa tensão no secundário. As tensões secundárias típicas são da ordem de algumas centenas de volts, e estes transformadores estão equipados com enrolamentos de cobre espesso nas bobinas secundárias para acomodar as correntes secundárias mais elevadas resultantes da tensão descendente. Numa configuração estrela-triângulo, a tensão é automaticamente reduzida pelo mesmo factor de 1,732, ou a raiz quadrada de 3, vezes a razão de rotação.

A Versatilidade dos Transformadores Trifásicos

Transformadores trifásicos são utilizados universalmente numa vasta gama de sistemas de potência, tanto em circuitos de transmissão como de distribuição. Estes transformadores também podem ser utilizados em qualquer indústria, utilizando equipamento trifásico especializado. Uma vez que proporcionam isolamento eléctrico entre duas partes de um circuito, podem melhorar consideravelmente a segurança ao mesmo tempo que permitem soluções mais leves e compactas do que as oferecidas por três transformadores monofásicos que fornecem a mesma quantidade de potência. Além disso, um transformador trifásico equilibrado fornece potência com características eléctricas melhoradas sobre o que é possível, utilizando três transformadores monofásicos independentes. Por estas razões, os transformadores trifásicos servem como componentes integrais em todos os tipos de instalações eléctricas dos dias de hoje.