A autotransformador trifásico altera a tensão de uma alimentação trifásica de corrente alternada, mantendo as três fases eletricamente conectadas por meio de enrolamentos compartilhados. Sua principal função é elevar ou reduzir a tensão de maneira eficiente quando o isolamento galvânico não é necessário. Como parte de cada enrolamento é comum tanto à entrada quanto à saída, o projeto pode utilizar menos cobre e material de núcleo do que um transformador comparável de dois enrolamentos, especialmente quando as tensões de entrada e saída são relativamente próximas.
Os autotransformadores trifásicos são utilizados para adaptação de tensão industrial, partida de motores, correção de tensão, testes de equipamentos e distribuição de energia. Este guia explica seu princípio de funcionamento, construção, símbolo, conceito de fiação, vantagens, limitações e as informações que o comprador deve fornecer antes de selecionar uma unidade.
A principal função de um autotransformador trifásico é converter um nível de tensão CA trifásica em outro, sem alterar a frequência de alimentação. Dependendo das derivações dos enrolamentos e da disposição dos terminais, ele pode funcionar como um dispositivo elevador ou redutor de tensão.
As funções comuns incluem:
Um autotransformador trifásico não gera energia trifásica a partir de uma fonte monofásica e não altera a frequência. Além disso, normalmente não isola a carga da fonte de alimentação. A JOHSUN’s página inicial apresenta uma visão geral das famílias de produtos de transformadores e conversores de tensão para diferentes aplicações.
O princípio de funcionamento baseia-se na indução eletromagnética, combinada com uma conexão condutiva direta por meio do enrolamento compartilhado. Cada fase possui um enrolamento com uma ou mais derivações. A entrada é conectada a uma parte do enrolamento, enquanto a carga é conectada a outra parte.
Para um enrolamento ideal, a relação de tensão segue a relação de espiras. Se a saída utilizar menos espiras efetivas do que a entrada, a tensão é reduzida. Se utilizar mais espiras, a tensão é aumentada. Em equipamentos reais, também devem ser considerados as perdas no enrolamento, o aumento de temperatura, a regulação, o fator de potência da carga e a corrente admissível.
Importante: A entrada e a saída de um autotransformador estão conectadas eletricamente. Uma tensão de saída mais baixa não deve ser considerada segura ao toque nem isolada da rede elétrica.
O construção de um autotransformador trifásico O equipamento geralmente segue uma das duas abordagens: um conjunto de três autotransformadores monofásicos ou uma unidade trifásica integrada. Ambas as abordagens oferecem uma função de enrolamento de autotransformador por fase.
Três unidades monofásicas podem ser conectadas formando um conjunto trifásico. Essa configuração pode simplificar o transporte, a manutenção e a substituição por unidades de reserva. Ela também pode oferecer flexibilidade de instalação para projetos de alta capacidade, embora normalmente exija mais interconexões e espaço físico.
Um projeto integrado posiciona os enrolamentos trifásicos em um núcleo magnético laminado comum dentro de um único invólucro. Essa configuração pode ser mais compacta e econômica, com menos conexões externas. O núcleo, os condutores dos enrolamentos, o sistema de isolamento, os terminais, o circuito de resfriamento, o invólucro, as derivações, os dispositivos de proteção e a classe de temperatura são selecionados de acordo com o kVA e a carga de trabalho exigidos.
| Elemento de construção | Função | Verificação do comprador |
|---|---|---|
| Núcleo magnético laminado | Proporciona um trajeto controlado para o fluxo magnético trifásico | Tipo de núcleo, ruído, perdas e aumento de temperatura |
| Enrolamentos compartilhados | Funcionam como seções comuns e em série para a conversão de tensão | Material do condutor, classe de isolamento e corrente nominal |
| Pontos de medição de tensão | Defina a relação entre entrada e saída ou forneça os parâmetros de ajuste | Intervalo de derivações, tamanho do passo e se as derivações estão fora do circuito |
| Terminais | Conecte a alimentação, a carga, o neutro (se houver) e o aterramento de proteção | Marcações, sequência de fases, tamanho dos terminais e proteção de acesso |
| Resfriamento e gabinete | Controla a temperatura e protege as peças internas | Uso interno/externo, classificação IP, fluxo de ar e limites ambientais |
A Símbolo do autotransformador trifásico mostra três percursos de enrolamento de um autotransformador ou uma representação trifásica simplificada. Ao contrário do símbolo de um transformador de isolamento, as conexões de entrada e saída são mostradas no mesmo enrolamento, em vez de em duas bobinas separadas.
Nos desenhos, preste atenção a estes detalhes:
Um diagrama de linha única pode representar todas as três fases com uma única linha, enquanto um esquema ou desenho de conexão mostra todos os condutores e terminais. Nunca deduza a disposição física dos terminais apenas a partir de um símbolo genérico; utilize a placa de identificação do fabricante e o desenho de conexão específico do modelo.
A Diagrama de fiação de um autotransformador trifásico identifica as três linhas de alimentação, as derivações de saída correspondentes, qualquer ponto neutro, o aterramento de proteção, as ligações entre derivações e os dispositivos de proteção. Os nomes exatos dos terminais variam de acordo com o fabricante e o modelo; portanto, o diagrama fornecido com o equipamento é o documento de referência.
Um esquema conceitual simplificado de conexão em Y pode ser descrito da seguinte forma:
Alimentação trifásica Autotransformador Carga trifásica
L1 ------------------------------- enrolamento da fase A/derivação ---------------- T1
L2 ------------------------------- enrolamento da fase B/derivação ---------------- T2
L3 ------------------------------- enrolamento da fase C/derivação ---------------- T3
ponto comum em estrela ---------------- N, se houver
Terra de proteção -------------------- caixa metálica ----------------- PEEste é um conceito explicativo, não um diagrama de instalação. Antes de energizar uma unidade, um eletricista qualificado deve verificar a tensão indicada na placa de identificação, a sequência de fases, as ligações das derivações, a disposição do neutro, o método de aterramento, a proteção contra sobrecorrente, a seção dos condutores, os valores de torque e a resistência de isolamento.
Três erros comuns de fiação são: inverter os terminais de entrada e saída previstos sem autorização, presumir que qualquer ponto da estrela possa ser usado como neutro e confundir o aterramento de proteção com o neutro do circuito. Ligações incorretas nas derivações podem expor o equipamento a uma tensão inadequada ou causar corrente excessiva no enrolamento.
A Transformador elevador e redutor é definido pela relação entre a tensão aplicada e a tensão de saída. Em um autotransformador, o mesmo enrolamento pode, às vezes, funcionar em ambas as direções, mas a reversibilidade nunca deve ser presumida sem a confirmação por escrito do fabricante.
| Modo de operação | Relação de tensão | Uso trifásico típico |
|---|---|---|
| Redutor | A tensão de saída é menor que a de entrada | Alimentação de equipamentos industriais de baixa tensão a partir de um barramento da usina de alta tensão |
| Aumento de tensão | A tensão de saída é maior do que a de entrada | Adaptação de uma fonte de alimentação de baixa tensão a máquinas compatíveis de alta tensão |
| Correção de buck/boost | A produção difere da entrada em uma porcentagem relativamente pequena | Correção de um pequeno desajuste de tensão entre a rede elétrica e o equipamento |
Para conversões com relações de transformação pequenas, a abordagem com autotransformador pode ser especialmente eficiente em termos de consumo de material. Para relações de transformação grandes, necessidades especiais de aterramento, cargas sensíveis ou qualquer aplicação que exija separação elétrica, um transformador de isolamento de dois enrolamentos pode ser a melhor opção de engenharia.
| Recurso | Autotransformador trifásico | Transformador de isolamento trifásico |
|---|---|---|
| Relação sinuosa | Seções de enrolamento compartilhadas de entrada e saída | Os enrolamentos primário e secundário são separados |
| Isolamento galvânico | Não | Sim, quando projetado e instalado corretamente |
| Tamanho típico e materiais utilizados | Geralmente menor quando a relação de tensão é próxima | Geralmente mais alto para o mesmo kVA |
| Flexibilidade de aterramento | Limitado pela relação condutiva de entrada/saída | É possível estabelecer um sistema secundário independente, quando permitido |
| Melhor ajuste | Ajustamento eficiente de tensão sem isolamento | Isolamento, controle de aterramento e separação elétrica |
O tipo de carga é importante. Os motores apresentam corrente de irrupção, enquanto os inversores de frequência (VFDs), retificadores, sistemas UPS e outras cargas não lineares podem gerar harmônicas e aquecimento adicional. Essas características devem ser levadas em conta durante o dimensionamento, em vez de se basear apenas na potência nominal em kW do equipamento.
A capacidade de um transformador trifásico é normalmente especificada em kVA. Um cálculo inicial comum é:
kVA = 1,732 × tensão de linha × corrente de linha ÷ 1.000
O cálculo é apenas um ponto de partida. A classificação final deve levar em conta a corrente contínua, a corrente de partida, o fator de potência da carga, os harmônicos, a temperatura ambiente, a altitude, a ventilação, o ciclo de trabalho e a margem de segurança aplicável.
O público padrão da JOHSUN Categoria: Transformadores elevadores e redutores apresenta principalmente produtos monofásicos do catálogo. Entre os exemplos estão o Série STU 100 VA–3 kVA, Série STU 100 VA–5 kVA, Série TC/THG 100 VA–10 kVA, e Conversor de tensão DT de 10 kVA. Esses links são úteis para comparar a apresentação padrão do produto e suas opções; eles não devem ser interpretados como especificações de modelos trifásicos.
Para uma unidade trifásica projetada especificamente para esse fim, utilize a JOHSUN’s Serviço ODM/OEM para discutir as especificações elétricas e mecânicas completas. Informações sobre a empresa e o escopo de fabricação estão disponíveis no Página “Sobre nós” da JOHSUN.
Um autotransformador trifásico é uma solução eficiente para conversão de tensão quando tanto a fonte quanto a carga são trifásicas, a relação de tensão necessária é adequada e não há necessidade de isolamento galvânico. Sua construção com enrolamento compartilhado pode reduzir o tamanho e o uso de material, mas essa mesma construção cria a limitação mais importante: a carga permanece eletricamente conectada à fonte de alimentação.
Escolha a unidade com base nos requisitos completos do sistema, e não apenas na tensão. O kVA correto, o comportamento da carga, as necessidades de neutro e aterramento, os tiradores, o invólucro, o resfriamento, a proteção e a documentação de instalação são todos essenciais para um resultado seguro e confiável.
Não. Sua entrada e saída compartilham seções de enrolamento condutoras. Escolha um transformador de dois enrolamentos adequado se o sistema exigir isolamento galvânico.
Alguns modelos podem operar em ambas as direções, mas é necessário verificar, para o modelo específico, quais são os terminais permitidos, as derivações, a corrente, o esquema de aterramento e a regulação de tensão.
Não. Um transformador altera a tensão, mas não gera as fases que faltam. Para essa função, é necessário um conversor de fase ou um inversor projetado adequadamente.
Parte da potência é transferida por condução através do enrolamento comum, reduzindo a quantidade de material de enrolamento necessária para a parte transformada. A vantagem é maior quando as tensões de entrada e saída são próximas.
Ele mostra três percursos de enrolamento compartilhados ou uma representação simplificada de um autotransformador trifásico, juntamente com as derivações e as informações de conexão. Um símbolo genérico não substitui o diagrama de fiação específico do modelo.
Forneça a tensão de entrada/saída, fase, frequência, kVA ou corrente, tipo de carga, requisitos de neutro, faixa de derivação, ciclo de trabalho, tipo de invólucro, condições ambientais, normas e quantidade do pedido por meio do Página de contato da JOHSUN.
