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| Figura 01 - Transformador Monofásico. |
Os testes elétricos para determinar o estado dos enrolamentos de um transformador deve ser executados com Mili-ohmímetro e Megômetro. Os Testes elétricos a serem realizados são: resistência do isolamento; resistência ôhmica.
Caso os transformadores possuam sensores de temperatura devemos: Sensores: identificar o tipo do sensor, medir a temperatura de desligamento e efetuar testes para certificar-se do estado de sua integridade física e capacidade de funcionamento. Os resultados dos testes elétricos determinarão o estado dos enrolamentos das bobinas primárias e secundárias, indicando se o mesmo está bom ou deve ser reenrolado.
A primeira tarefa para ser realizado no ensaio de transformadores é a identificação do primário e secundário do transformador. Isto é feito realizando a medida de resistência dos bobinados. As medidas de Resistência do Primário e Secundário são realizadas com a Ponte de Wheatstone.1.1 - Medidas de Resistência do Primário e Secundário com Ponte de Wheatstone
A ponte de Wheatstone é um método mais refinado de se determinar a resistência do primário e secundário do transformador.
Ela consiste na utilização de um galvanômetro, dois resistores de resistência conhecida (R1 e R2) e outro de resistência variável (RV), além de uma fonte de tensão.
Ela consiste na utilização de um galvanômetro, dois resistores de resistência conhecida (R1 e R2) e outro de resistência variável (RV), além de uma fonte de tensão.
Quando os produtos cruzados dos resistores da ponte de Wheatstone forem iguais, o galvanômetro não indicará nenhuma corrente elétrica no ramo CD. Nesta situação, dizemos que a ponte está em equilíbrio.
Com isso é possível determinar a resistência desconhecida. Sendo o transformador do tipo abaixador a resistência do secundário é menor que a do primário, logo realizando as medidas de resistência no enrolamentos é possível determinar o primário e secundário do transformador.
Para calcular o comprimento do fio utilizado no transformador usamos a fórmula da resistência de um fio de cobre.
Para isso devemos medir com o micrômetro o diâmetro deste fio e determinar a seção transversal. Como exemplo temos o fio número 16 AWG (diâmetro 1,3mm) utilizamos a 2ª lei de Ohm, a resistência R de um fio metálico uniforme e isotrópico é dada em função de sua resistividade ρ, comprimento L e a área A da sua secção transversal, assim: R = ρ L/A
A resistividade do cobre à 20ºC é de: 0,0172 Ω.mm
Sendo o diâmetro de 1,3 mm, seu raio é de 0,65 mm e área é dada por:
A = πR²
A ≈ 3,14 . (0,65)²
A ≈ 1,33 mm²
Só falta agora saber a resistência do fio medida com a ponte de Wheatstone e aplicar na fórmula e você terá um valor bem aproximado do comprimento do fio. Com isso saberemos como o transformador foi construído.
1.2 - Medidas de Isolação do Transformador com Megômetro
Outro dos testes mais necessários antes de energizar qualquer motor elétrico trifásico é medir a resistência do isolamento. A resistência de isolamento de um motor ou gerador pode variar conforme seu tamanho ou pelas características de seu projeto. As medidas, ainda, podem ser afetadas pelas condições de umidade, temperatura ou pela magnitude do teste e sua duração Tem-se como padrão considerar que a resistência mínima de um isolamento nunca poderá estar abaixo do resultado da seguinte fórmula:
Rm = Tensão nominal em kV + 1, (em MΩ) a 40ºC
Se o equipamento estiver em outra temperatura, será necessário efetuar os cálculos para correção ao equivalente ao valor de 40ºC.
Passo 1: Conecte o terminal de saída cor preta do Megôhmetro no cabo 1 do transformador e o terminal de saída cor vermelha do Megôhmetro no no cabo 2 do transformador.
Observe que estamos passando o Megôhmetro na escala de 500V, mesmo para motores ligados internamente para menores tensões, podemos fazer a medição da resistência do isolamento usando Megôhmetro na escala de 500V.
Lembre-se que você está trabalhando com tensões de 500V a 5000V e, portanto, deve tomar todos os cuidados necessários para proteger sua integridade física e a integridade dos demais.
Antes de ligar o Megôhmetro, certifique-se se todas as medidas de segurança estão sendo obedecidas e se você está usando os EPI´s apropriados para essa operação. Se necessário, isole a área onde você estará realizando o teste.
Passo 2: Ligue o Megôhmetro, aperte a tecla de medida e observe o valor medido. Estabilizado o valor, dispare o cronômetro e espere 60 segundos, com esse tempo podemos verificar índice de polarização e absorção. Anote em uma ficha o valor obtido, considerando a escala que você utilizou.
Conecte o terminal vermelho do Megôhmetro ao cabo 2 e repita as operações dos passos e anote os resultados. Conecte o terminal preto do Megôhmetro ao cabo 3 do transformador, repita as operações e anote os resultados. Como se trata de um transformador de 8 pontas, repita as mesmas operações para os cabos 4, 5, 6, 7 e 8 e terá concluída a medição de resistência entre bobinas do transformador.
Para medir a resistência do isolamento contra massa, você deve proceder da mesma forma que foi mostrado anteriormente. A diferença, agora, é que você vai medir a resistência do isolamento contra massa e não mais contra as fases do transformador. Observe que o cabo preto do Megôhmetro deverá ficar firmemente fixado à carcaça do transformador.
Da mesma forma que fizemos anteriormente, devemos registrar num formulário os valores obtidos na medição da resistência do isolamento do transformador contra massa. Terminado o processo de medição da resistência do isolamento tanto entre fases do motor quanto contra massa, podemos considerar o transformador apto a entrar em operação se os valores obtidos atenderem ao mínimo estabelecido pela fórmula vista no início deste trabalho.
1.3 - Identificação de início e fim de bobina em transformadores
Trata-se da aplicação de tensão nos enrolamentos do transformador para obtenção do sentido de enrolamento do mesmo.
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| Figura 02 - LCR Meter do tipo Ponte de Wheatstone |
Com isso é possível determinar a resistência desconhecida. Sendo o transformador do tipo abaixador a resistência do secundário é menor que a do primário, logo realizando as medidas de resistência no enrolamentos é possível determinar o primário e secundário do transformador.
Para calcular o comprimento do fio utilizado no transformador usamos a fórmula da resistência de um fio de cobre.
Para isso devemos medir com o micrômetro o diâmetro deste fio e determinar a seção transversal. Como exemplo temos o fio número 16 AWG (diâmetro 1,3mm) utilizamos a 2ª lei de Ohm, a resistência R de um fio metálico uniforme e isotrópico é dada em função de sua resistividade ρ, comprimento L e a área A da sua secção transversal, assim: R = ρ L/A
A resistividade do cobre à 20ºC é de: 0,0172 Ω.mm
Sendo o diâmetro de 1,3 mm, seu raio é de 0,65 mm e área é dada por:A = πR²
A ≈ 3,14 . (0,65)²
A ≈ 1,33 mm²
Só falta agora saber a resistência do fio medida com a ponte de Wheatstone e aplicar na fórmula e você terá um valor bem aproximado do comprimento do fio. Com isso saberemos como o transformador foi construído.
1.2 - Medidas de Isolação do Transformador com Megômetro
Outro dos testes mais necessários antes de energizar qualquer motor elétrico trifásico é medir a resistência do isolamento. A resistência de isolamento de um motor ou gerador pode variar conforme seu tamanho ou pelas características de seu projeto. As medidas, ainda, podem ser afetadas pelas condições de umidade, temperatura ou pela magnitude do teste e sua duração Tem-se como padrão considerar que a resistência mínima de um isolamento nunca poderá estar abaixo do resultado da seguinte fórmula:
Rm = Tensão nominal em kV + 1, (em MΩ) a 40ºC
Se o equipamento estiver em outra temperatura, será necessário efetuar os cálculos para correção ao equivalente ao valor de 40ºC.Passo 1: Conecte o terminal de saída cor preta do Megôhmetro no cabo 1 do transformador e o terminal de saída cor vermelha do Megôhmetro no no cabo 2 do transformador.
Observe que estamos passando o Megôhmetro na escala de 500V, mesmo para motores ligados internamente para menores tensões, podemos fazer a medição da resistência do isolamento usando Megôhmetro na escala de 500V.
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| Figura 05 - Megômetro |
Lembre-se que você está trabalhando com tensões de 500V a 5000V e, portanto, deve tomar todos os cuidados necessários para proteger sua integridade física e a integridade dos demais.
Antes de ligar o Megôhmetro, certifique-se se todas as medidas de segurança estão sendo obedecidas e se você está usando os EPI´s apropriados para essa operação. Se necessário, isole a área onde você estará realizando o teste.
Passo 2: Ligue o Megôhmetro, aperte a tecla de medida e observe o valor medido. Estabilizado o valor, dispare o cronômetro e espere 60 segundos, com esse tempo podemos verificar índice de polarização e absorção. Anote em uma ficha o valor obtido, considerando a escala que você utilizou.
Conecte o terminal vermelho do Megôhmetro ao cabo 2 e repita as operações dos passos e anote os resultados. Conecte o terminal preto do Megôhmetro ao cabo 3 do transformador, repita as operações e anote os resultados. Como se trata de um transformador de 8 pontas, repita as mesmas operações para os cabos 4, 5, 6, 7 e 8 e terá concluída a medição de resistência entre bobinas do transformador.
Para medir a resistência do isolamento contra massa, você deve proceder da mesma forma que foi mostrado anteriormente. A diferença, agora, é que você vai medir a resistência do isolamento contra massa e não mais contra as fases do transformador. Observe que o cabo preto do Megôhmetro deverá ficar firmemente fixado à carcaça do transformador.
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| Figura 06 - Uso de Megômetro digital |
Da mesma forma que fizemos anteriormente, devemos registrar num formulário os valores obtidos na medição da resistência do isolamento do transformador contra massa. Terminado o processo de medição da resistência do isolamento tanto entre fases do motor quanto contra massa, podemos considerar o transformador apto a entrar em operação se os valores obtidos atenderem ao mínimo estabelecido pela fórmula vista no início deste trabalho.
1.3 - Identificação de início e fim de bobina em transformadores
Trata-se da aplicação de tensão nos enrolamentos do transformador para obtenção do sentido de enrolamento do mesmo.
O método que pode ser utilizado para identificação de inicio e fim de bobina é do golpe indutivo com corrente contínua.
Liga-se os terminais de tensão superior H1 e H2 a uma fonte de corrente contínua e instala-se um voltímetro entre esses terminais de modo a obter uma deflexão positiva ao se ligar a fonte CC. Em seguida, transfere-se o voltímetro para os terminais de baixa tensão, desliga-se a tensão de alimentação e observa-se o sentido de deflexão do voltímetro; quando as duas deflexões são em sentidos IGUAIS a polaridade é ADITIVA.
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| Figura 07 - Golpe Indutivo |
O arquivo para análise de isolação de máquinas elétricas com Megômetro digital elaborado por Sinésio Gomes pode ser baixado em: 23_08_03 Manutenção - Análise de isolação e continuidade de máquinas elétricas – Máquina desligada.
Manual do Megohmetro: Instrutherm MI 390.
© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/08/2023
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