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A importância do “fator K” no dimensionamento dos transformadores
Postado 25/06/2019 10:25:47

A importância do “fator K” no dimensionamento dos transformadores

Por se tratar de uma questão bastante técnica, durante o processo de compra dos transformadores, muitos investidores acabam não tomando conhecimento, ou desconsideram de forma intencional, o impacto das correntes com elevado conteúdo harmônico, que são oriundas de cargas não lineares, como por exemplo, retificadores controlados e não controlados, inversores de tensão, soft-starters, fontes chaveadas, dentre outras.

Com avanços tecnológicos das últimas décadas, a presença das correntes harmônicas, cuja referência de intensidade é o chamado “fator K”, deixou de ser algo restrito às instalações elétricas industriais e passou a ser verificado também em instalações elétricas comerciais e residenciais. Essa mudança se deve principalmente à incorporação de sistemas eletrônicos em praticamente todos os equipamentos elétricos.

Ao interagirem com a impedância da rede elétrica as correntes harmônicas geram quedas de tensão que afetam a qualidade da forma de onda de alimentação que é disponibilizada aos demais usuários conectados ao ponto de acoplamento comum (PAC) do sistema elétrico. Outros efeitos podem ser observados através de aquecimentos excessivos de transformadores e motores, aumento dos ruídos na frequência audível, oscilações mecânicas em motores devido às tensões distorcidas na rede, dentre outros. Medidores de energia também sofrem interferência das harmônicas gerando dados incorretos. Porém o maior e mais preocupante efeito deste fenômeno é a sobrecarga do sistema com o consequente superaquecimento e até incêndio no equipamento.

Esse conjunto de problemas resulta, além do risco de acidente, em aumento na conta de energia devido a elevação da potência e das perdas suplementares, queda de produtividade pelas deformações da corrente e desgaste precoce dos equipamentos e acessórios. Em outras palavras: geram prejuízos financeiros para o dono do empreendimento e para os usuários daquela rede elétrica.

Projetos devem prever o impacto de correntes harmônicas nos transformadores

Ao elaborar um projeto elétrico o responsável deve considerar qual será a incidência das harmônicas geradas pelos equipamentos que serão instalados naquela rede e prever as especificações de fator K necessárias ao transformador que alimentará o sistema. Isso é necessário porque, ao receber os efeitos das cargas não lineares, o equipamento tem sua capacidade de operação reduzida. Um transformador de 300kVA, por exemplo, quando submetido a uma carga dimensionada com um fator K igual a 13, pode operar com, no máximo, 74% da potência para o qual foi dimensionado, ou seja, 222kVA.

Essa diferença precisa ser compensada pelo fabricante do transformador no momento em que o projeto é desenvolvido. No caso do exemplo citado, para operar com a capacidade de 300kVA o equipamento em questão deve ser dimensionado com uma potência real de 405kVA.

Considerar o fator K no momento da elaboração do projeto do transformador para uma determinada rede não elimina o surgimento das correntes harmônicas, mas garante que o equipamento não trabalhará com sobrecarga por conta dessa incidência. O cálculo deve ser aplicado tanto nos projetos de novas instalações, quanto para sistemas elétricos que são modificados a fim de suportar cargas mais elevadas.

Transformadores a seco são mais suscetíveis

Embora todos os transformadores sofram com a incidência das correntes harmônicas, esses impactos são mais agravantes nos transformadores a seco que, além de não possuírem características construtivas capazes de suportar o superaquecimento devido a sobrecarga, apresentam maior dificuldade para dissipar o calor gerado por essas correntes. Soma-se a isso o fato de que esses transformadores costumam ser instalados em redes com alta geração de harmônicas, como, por exemplo, em shoppings, hospitais, hotéis, supermercados e edifícios comerciais, entre outros.

No caso dos transformadores a óleo, até pouco tempo o fator K não costumava ser levado em consideração, pois, além do fluido isolante dissipar o calor com mais velocidade, as cargas que eram alimentadas por esses equipamentos não drenavam correntes com elevado conteúdo harmônico. No entanto, este cenário vem mudando nos últimos anos em função da evolução tecnológica da eletrônica de potência estar ganhando espaço em todos os tipos de instalação.

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