HISTÓRIA DO TRANSFORMADOR

7.1.1. Retrospecto

A história do eletromagnetismo até a invenção do transformador, poderia ser cronologicamente assim resumida:

§ Em 1791 – Primeiro experimento com eletricidade conhecido, feito pelo it aliano LUIGI GALVANI, que consistia na colocação de 2 metais diferentes na perna de um sapo que contraia. Posteriormente o físic o italiano ALESANDRO VOLTA afirmou: “O nervo da perna do sapo agia como detetor sensitivo de um fenômeno elétrico”;

§ Em 1800 – ALESANDRO VOLTA inventou a pilha elétrica;

§ Em 1819 – HANS CHRISTIAN OERSTED (Dinamarca) usando uma pilha descobriu que o ponteiro da bússola sofria uma pequena deflexão para o norte (o experimento relacionava eletricidade e magnetismo).

§ Em 1820 – DOMINIQUE ARAGO (França) descobriu que o fio enrolado em um bastão de ferrite intensificava o efeito magnético;

§ Em 1825 – WILLIAM STURGEON (Inglaterra) faz o primeiro eletroimã;

§ Em 1831 – MICHAEL FARADAY (Inglaterra) descobriu que a variação do fluxo magnético gera uma força eletromotriz induzida;

§ Em 1882 - Surgiu o “Gerador Secundário” com o francês LUCIEN GAULARD e seu sócio inglês JOHN D. GIBBS;

§ Em 1884 - Surgiu pel a primeira vez o termo “Transformador” com os húngaros MIKSA (MAX) DERI e OTTO BLÁTHY e o suíço KÁROLY (KARL) ZIPERNOWSKY.

Apesar das primeiras versões serem fabricadas “a seco”, os transformadores se difundiram com maior velocidade depois da utilização d o dueto papel x óleo como sistema isolante.

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Por um longo tempo o transformador a óleo mineral foi a versão principal usada para distribuição de energia. Este era e ainda é um componente relativamente simples, duradouro e seguro para este propósito.

No decorrer do tempo, regulamentos mais rigorosos surgiram colocando muitas restrições ao local de instalação dos transformadores a óleo mineral. As principais razões estavam no risco de fogo no caso de uma falha e na poluição ambiental devido aos vazamentos de óleo.

Usuários estavam procurando um substituto e os PCB’s (Bifenilas Policloradas), com um ponto de inflamação mais alto que o do óleo mineral (ponto de inflamação=160°C), passaram a ser largamente usados como isolante e agente de refrigeração nos transformadores. É um fato que PCB’s são tóxicos e não biodegradáveis. No caso de fogo, produtos muito tóxicos da combustão são liberados e depois de alguns acidentes com este tipo de transformador, muitos países proibiram seu uso e as unidades ainda em operação estão sujeitos a substituição.

Basicamente, havia 3 caminhos para substituição dos transformadores com PCB (Ascarel®):

a) Transformadores com outro líquido substituto; b) Transformadores com isolação a gás;

c) Transformadores encapsulados em resina.

O óleo sil icone é um líquido substituto do PCB. No entanto, seu ponto de inflamação é somente cerca de 180ºC mais alto que o do óleo mineral. Além disto, em caso da ruptura do tanque devido a falhas, o líquido isolante ardente poderia contaminar o meio ambiente e medidas teriam que ser tomadas para reduzir tal risco. A poluição devido ao vazamento do líquido isolante é sempre um grande problema.

Transformadores com isolação a gás (SF6), ao invés de líquidos também são usados,

mas tais unidades não estão livres de manutenção. Eles requerem maiores cuidados de engenharia e produção; um vazamento do gás implicará na perda do transformador e quebra na continuidade do fornecimento de energia. Além disto,

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estudos mostram que o SF6 se torna mais tóxico que o próprio PCB depois de

deteriorado por descargas elétricas.

Por algum tempo, um design convencional de seco foi usado para eliminar o risco de fogo. Porém tais transformadores, onde as bobinas são somente envernizadas, não tem as características elétricas dos transformadores com líquido isolante. Níveis de tensões aplicadas e de impulso foram reduzidos. Seu uso era geralmente limitado a sistemas de distribuição sem exposição à descarga atmosférica e, devido a este ponto, acabaram não sendo largamente usados na Europa.

Nos EUA, o desenvolvimento do tipo convencional de transformador seco teve um avanço maior e ainda tem sido usado em certos nichos de mercado. A provisão de pára-raios pode proteger as bobinas de níveis de impulso mais altos e, em alguns casos, as normas permitem níveis de tensão menores que os padronizados para transformadores a óleo. Nos anos 60 transformadores encapsulados em resina eram usados somente em pequenos números e só atingiram um razoável nível de popularidade na metade dos anos 70.

Existem é claro, uma vantagem nas primeiras soluções; em geral são processos de fabricação simples (como os usados nos transformadores a óleo e secos convencionais), onde a necessidade de novos e sofisticados equipamentos é normalmente limitada.

O avanço da tecnologi a trouxe o transformador encapsulado a vácuo em resina epóxi como uma alternativa viável para tipos isolados com líquido, uma vez disponíveis materiais, equipamentos e processos adequados. Suas características elétricas são pelo menos iguais àqueles tipos concorrentes e, mecanicamente, os encapsulados exibem algumas vantagens consideráveis. Quando os custos de instalação e manutenção são adicionados ao custo inicial, prova-se que transformador encapsulado em resina é também financeiramente competitivo.

Na Europa, transformadores encapsulados em resina para distribuição foram desenvolvidos no final da década de 50 e início de 60, quando poucas companhias os comercializavam. Eles estavam sendo razoavelmente bem recebidos e o número de

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equipamentos instalados crescia ano após ano. Aqui o transformador encapsulado em resina tornava-se o substituto direto do PCB.

7.1.2. A Situação Hoje

Os transformadores encapsulados a vácuo em resina epóxi são construídos até a potência de 40MVA. Classes de tensão de 36kV com nível de impulso de 200kV são usuais. Tensões maiores já se apresentaram viáveis e protótipos com NBI de 250kV foram construídos e aprovados. Porém, tensões maiores podem ser economicamente proibitivas para tal design e, na prática, sua exigência é ainda restrita. Aplicações especiais podem impor novos limites em um futuro não muito distante.

O número dos vários tipos de transformadores encapsulados em resina instalados em todo o mundo está em torno de um milhão de unidades (dados estimados). Isso indica claramente que o produto tem alcançado um alto nível de confiabilidade e que sua reduzida manutenção é uma vantagem que tem sido traduzida em retorno financeiro.