Núcleo de transformador imerso em óleo: chave para distribuição eficiente de energia

No mundo moderno, a eletricidade desempenha um papel fundamental no fornecimento de energia para residências, empresas e indústrias. Um dos heróis desconhecidos do sistema global de distribuição de energia é o transformador imerso em óleo – um componente crucial para garantir que a energia eléctrica seja transmitida eficientemente através de vastas distâncias. Dentre as diversas partes de um transformador, o núcleo do transformador imerso em óleo se destaca como elemento crítico responsável por manter a eficiência energética, confiabilidade e segurança na rede de distribuição de energia.
O núcleo em si é normalmente feito de folhas laminadas de aço elétrico – um material escolhido por sua alta permeabilidade magnética e baixa perda de energia. O processo de laminação ajuda a reduzir as correntes parasitas, que poderiam causar perdas de energia e geração de calor no núcleo. As folhas são geralmente revestidas com uma fina camada de isolamento para evitar curto-circuitos.
A função principal do núcleo do transformador é transportar o fluxo magnético gerado pela corrente alternada (CA) que passa pela bobina primária do transformador. O núcleo canaliza efetivamente o campo magnético para a bobina secundária, permitindo a transformação da energia elétrica de um nível de tensão para outro.
Quando a eletricidade flui através do enrolamento primário, ela cria um campo magnético alternado. Este campo magnético precisa ser transferido de forma eficiente para o enrolamento secundário para induzir uma tensão e fornecer energia à carga.

O núcleo, feito de materiais de alta permeabilidade, é projetado para conduzir o fluxo magnético com perdas mínimas. O núcleo imerso em óleo aumenta a eficiência deste processo, reduzindo as perdas elétricas e garantindo a transmissão suave de energia entre os enrolamentos.
O núcleo do transformador é imerso em óleo isolante, que atua como agente de resfriamento para absorver o calor gerado pelas correntes elétricas no transformador. O óleo circula pelo núcleo e pelos enrolamentos, ajudando a dissipar o calor e a manter temperaturas operacionais seguras. Além disso, o óleo proporciona isolamento elétrico, evitando curtos-circuitos ou quebras causadas por arcos elétricos.
O óleo absorve o calor gerado durante o processo de conversão de energia e ajuda a regular a temperatura do transformador. O óleo resfriado é circulado, muitas vezes por convecção natural ou por uma bomba de óleo, para garantir que o calor seja distribuído uniformemente e que o núcleo e os enrolamentos não superaqueçam.
Os núcleos de transformadores imersos em óleo oferecem diversas vantagens sobre outros tipos de projetos de transformadores, tornando-os a escolha preferida para transformadores de alta capacidade e alta tensão usados em sistemas de geração e distribuição de energia:
O sistema de imersão em óleo proporciona resfriamento eficaz, o que é crucial para manter o desempenho ideal e a longevidade do transformador. Ao manter o núcleo e os enrolamentos a uma temperatura estável, os transformadores imersos em óleo podem suportar capacidades de carga mais elevadas sem sobreaquecimento.
O óleo serve como um excelente isolante, proporcionando isolamento elétrico entre os enrolamentos e o núcleo. Isto reduz o risco de falhas elétricas, como curtos-circuitos ou falhas à terra, e aumenta a segurança operacional do transformador.
O uso de aço de alta qualidade para o núcleo do transformador reduz as perdas de energia devido a correntes parasitas e histerese, enquanto a imersão em óleo minimiza perdas adicionais, proporcionando um ambiente de resfriamento suave e estável.
As propriedades de resfriamento do óleo não apenas evitam o superaquecimento, mas também ajudam a manter a integridade estrutural do transformador. Ao minimizar os efeitos dos ciclos térmicos e do estresse elétrico, os transformadores imersos em óleo podem ter uma vida útil mais longa em comparação com outros projetos.
O processo de imersão em óleo também contribui para a segurança e confiabilidade do transformador. Em caso de falha, o óleo ajuda a extinguir os arcos elétricos, evitando danos ao núcleo e aos enrolamentos. Além disso, o óleo proporciona um ambiente retardador de fogo, aumentando ainda mais a segurança do transformador.
Devido ao eficiente sistema de resfriamento e ao isolamento fornecido pelo óleo, os transformadores imersos em óleo podem suportar capacidades maiores, tornando-os ideais para uso em usinas de energia, subestações e aplicações industriais.
A construção de um núcleo de transformador imerso em óleo é um processo complexo que envolve diversas etapas para garantir a mais alta qualidade, eficiência e segurança. Aqui estão os principais elementos de sua construção:
O núcleo é feito de laminações finas de aço elétrico de alta qualidade, que é tratado para minimizar as perdas do núcleo e melhorar a eficiência magnética. Essas laminações são empilhadas juntas para formar o núcleo, e o isolamento entre as camadas ajuda a reduzir o impacto das correntes parasitas.
O núcleo do transformador é imerso em óleo mineral ou às vezes em óleo sintético, que atua tanto como refrigerante quanto como isolante elétrico. O óleo é cuidadosamente filtrado para garantir pureza e evitar contaminação que poderia levar à degradação do desempenho do transformador.
Os enrolamentos do transformador, normalmente feitos de fio de cobre ou alumínio, são posicionados ao redor do núcleo. Os enrolamentos são isolados eletricamente e são os principais componentes que ajudam a transferir energia elétrica entre os circuitos primário e secundário.
O núcleo do transformador, juntamente com os enrolamentos, é encerrado em um tanque selado que contém o óleo isolante. O tanque foi projetado para suportar a pressão do óleo em expansão e evitar vazamentos, garantindo que o transformador permaneça totalmente imerso no óleo.
O óleo circula dentro do tanque, muitas vezes com o auxílio de uma bomba de óleo ou por convecção natural. Trocadores de calor ou radiadores também podem ser usados ​​para auxiliar no resfriamento do óleo e na manutenção do transformador na temperatura operacional correta.
Os transformadores imersos em óleo são usados ​​em uma ampla gama de aplicações, especialmente quando estão envolvidas altas tensões e grandes cargas de potência. Algumas aplicações comuns incluem:
Os transformadores imersos em óleo são cruciais em usinas de energia e subestações, onde são usados para aumentar ou diminuir os níveis de tensão para uma transmissão eficiente de energia em longas distâncias.
Fábricas e plantas industriais que necessitam de grandes quantidades de energia elétrica dependem de transformadores imersos em óleo para distribuir eletricidade de forma segura e eficiente.
A espinha dorsal da rede elétrica consiste em transformadores imersos em óleo que facilitam a transmissão suave de energia das usinas de geração para as redes de distribuição.
À medida que o setor de energia renovável cresce, transformadores imersos em óleo estão sendo usados ​​em usinas eólicas e solares para gerenciar os processos de conversão e distribuição de energia.