[TOSHIBA] Serviços & Assistência

Além do esforço da empresa em produzir equipamentos de primeira linha a seus clientes, a Toshiba Infraestrutura América do Sul oferece soluções e apoio tecnológico com mão-de-obra auxiliar para a realização de serviços e assistência técnica em transformadores e reatores. Seja em equipamentos próprios ou de terceiros e localizados em campo ou fábrica, podem ser realizados trabalhos de reforma, montagem ou desmontagem, tratamento ou troca de óleo e outras várias opções desempenhadas com direito a atualização tecnológica com a qualidade Toshiba.

Outras opções no ramo de serviços são a supervisão, contratação de máquinas e materiais, fornecimento de peças ou equipamentos como fios e cabos encapados ou isolados, isolamentos especiais para bobinas e serviços de corte em aço silício. Também é ofertado treinamento para operação e manutenção em transformadores, reatores e reguladores de tensão, um diferencial para que todos os equipamentos possam ter rápida manutenção em caso de pequenas avarias.

Nesse ramo de soluções, visando fornecer atendimento imediato, a Toshiba conta com parcerias com inúmeras empresas do ramo, todas avaliadas e cadastradas, que atendem a necessidades em todo o planeta.

[TOSHIBA] Inovações Tecnológicas e Confiabilidade

A cede no Brasil conta com equipe sempre atualizada com avançadas tecnologias dos Centros de Pesquisa da Toshiba no Japão. Os engenheiros e técnicos que trabalham na empresa passam por treinamento na matriz, fazendo a seqüência de projeto, fabricação e entrega dos equipamentos produzidos em Contagem com mão-de-obra totalmente brasileira garantindo equipamentos sempre atualizados e produzidos com o talento nacional.

Os transformadores de alta potência produzidos no Brasil são estáticos e possuem dois ou mais circuitos elétricos acoplados por um circuito magnético. Como exemplo podemos citar as buchas dos transformadores, com conexão de cabeamento de entrada e saída, dispostas em um mesmo componente.

Os equipamentos elétricos produzidos são capazes de enfrentar ambientes naturais agressivos e condições climáticas adversas, atendendo a demanda com a necessidade de cada cliente. 

Mesmo que a fábrica na cidade de Contagem possua ênfase na produção de transformadores de potência, a Toshiba é capaz de oferecer equipamentos e sistemas de proteção e controle individual ou coletivo, como secionadores, disjuntores e pára-raios, tecnologia que permite a instalação de equipamentos elétricos em, praticamente, qualquer lugar do país.

[TOSHIBA] Transformadores: Testes

Teste de curto circuito: Em um transformador seus enrolamentos são afetados rigidamente pela força eletromagnética devido as correntes de curto-circuito ao passarem pelos enrolamentos. A técnica consiste na aplicação de um sinal de tensão ou de corrente numa das extremidades de um enrolamento e a medição do efeito dessa excitação na outra extremidade deste mesmo enrolamento, curto circuitando o enrolamento correspondente à fase.

Medição da impedância: a medição de impedância de curto circuito é feita como parte dos testes realizados em fábrica antes do equipamento ser enviado para o cliente. A reatância de dispersão pode ser calculada a partir da impedância de curto circuito. A diferença entre a relação de dispersão medida nas três fases deve estar dentro dos 3% do valor calculado, a partir do teste em fábrica da impedância de curto circuito. Entretanto, a porcentagem da impedância de curto circuito não deve variar mais que 1% a partir dos resultados que foram medidos quando o equipamento encontrava-se em boas condições.

Além destes testes, podem ser feitos outros como, teste de resistência a descargas atmosféricas, nível de purificação do óleo, entre outros, sendo estes feito sob encomenda à pedido do cliente.

[TOSHIBA] Transformadores: Aspectos Construtivos dos Transformadores de Potência

A figura apresenta um esquema de um transformador de potência. O transformador de potência é um transformador trifásico, e o modelo apresentado abaixo é frequentemente utilizado em subestações para elevação ou abaixamento.

Nota-se a presença das buchas de Alta Tensão (maiores) e as de Baixa Tensão (menores), onde se conectam os cabos para transmissão ou distribuição. O tanque é um compartimento onde se encontra a parte ativa (enrolamentos) e é preenchido com um comum fluido dielétrico, geralmente, óleo mineral. Como os enrolamentos da parte ativa se aquecem muito, é necessário que haja um sistema de refrigeração, por esse motivo a parte ativa é envolvida em óleo que além de contribuir para a isolação, permite a troca de calor com o ambiente. Esta troca ocorre quando o óleo que circula nos radiadores, pois ao se aquecer, o óleo ocupa a parte superior do tanque entrando na tubulação que leva ao radiador.

Visando aumentar a eficiência do sistema de refrigeração, acrescenta-se ventilação forçada aos radiadores e o óleo também pode ser forçado a circular. 

Como o fluido dielétrico deve preencher totalmente o tanque do transformador, é necessário compensar a variação do volume do fluido nas variações da temperatura do equipamento. Esta é a função do tanque de expansão ou compensação do transformador: propiciar um espaço livre para o aumento de volume do fluido, no caso de um aumento de temperatura, ou manter uma reserva de fluido, no caso de queda da temperatura.

Na parte ativa, os enrolamentos de baixa tensão ficam enrolados por baixo dos de alta tensão. Os condutores são geralmente de cobre, e muito raramente de alumínio e possuem seção reta retangular para facilitar a sua disposição no núcleo. A isolação dos condutores é feita com material isolante à base de celulose, um papel isolante, que tem suas características isolantes melhoradas quando as fibras de celulose são impregnadas com o óleo isolante. A parte ativa também é comprimida pelo disco de compressão a fim de evitar uma possível movimentação vertical.

Os espaçamentos entre as camadas de condutores permitem a circulação do fluido para que este possa retirar o calor gerado pelo enrolamento. A função dos espaçadores, então, é manter este caminho de circulação e assegurar a rigidez mecânica do conjunto do enrolamento. Os espaçadores são feitos de cartão prensado ou de madeira seca.

O núcleo, é constituído de aço-silício que é um material que combina grande permeabilidade magnética e resistência mecânica. O mesmo núcleo encontra-se preso pela estrutura de sustentação, a fim de evitar qualquer movimentação devido a esforços eletromecânicos provocados pela interações dos campos magnéticos internos no núcleo.

[TOSHIBA] Transformadores: Aspectos Construtivos

O ponto principal para o funcionamento de um transformador requer a existência de um fluxo comum, variável no tempo, envolvendo os dois enrolamentos. Esse fenômeno pode ocorrer com os enrolamentos acoplados no ar, ou através de um núcleo de material ferromagnético para que uma maior eficiência. Com o núcleo ferromagnético, praticamente todo o fluxo fica confinado a um único caminho de alta permeabilidade que envolve os dois enrolamentos.

O núcleo dos transformadores são formados por uma pilha de chapas isoladas eletricamente entre si a fim de diminuir o efeito das correntes parasitas que são induzidas sobre o núcleo. Essas pilhas são de material ferromagnético e além da laminação, são utilizadas ligas compostas de ferro, silício e carbono, o chamado aço silício, que é um material que possui uma resistência elétrica mais elevada que o ferro, e assim reduz a intensidade das correntes parasitas.

Há dois tipos básicos de transformadores: os de núcleo envolvido e núcleo envolvente.

Geralmente o enrolamento de baixa tensão do núcleo envolvido é o cilindro interno (mais próximo ao núcleo) e o de alta é o cilindro externo. A divisão dos enrolamentos em duas colunas do núcleo é feita para balancear o peso do equipamento e para aproveitar melhor a distribuição do fluxo magnético.

Na construção do núcleo envolvente, os enrolamentos são feitos em forma de disco e montados numa configuração “sanduíche” onde os enrolamentos de alta e baixa se alternam em camadas. O núcleo possui uma coluna central por onde passa o fluxo magnético total e este último se divide em duas colunas laterais que envolvem os enrolamentos.

Os transformadores de potência para sistemas trifásicos podem ser obtidos através das conexões de três transformadores com os enrolamentos primários e secundários em delta (Δ) ou em estrela (Y).

[TOSHIBA] Transformadores: Princípio de Funcionamento

Numa análise geral, o transformador consiste de dois ou mais enrolamentos acoplados por meio de um fluxo magnético comum. Se, por exemplo, um desses enrolamentos, o primário for conectado a uma fonte de tensão alternada, será produzido um fluxo magnético alternado cuja amplitude depende da tensão aplicada, da frequência dessa mesma tensão e do número de espiras do enrolamento.  Este fluxo comum aos dois enrolamentos induz no secundário uma tensão cujo valor depende da amplitude do fluxo, da frequência e do número de espiras do enrolamento secundário. Quando se estabelece uma proporção adequada entre os número de espiras do primário e do secundário, obtém-se praticamente qualquer relação de transformação ou relação de tensões.

Como,

Para um transformador sem carga no secundário; consegue-se obter a relação de transformação:

Para a indução da tensão no secundário uma corrente Im é solicitada e apresenta um valor muito baixo. Quando se conecta uma carga ao secundário do transformador, uma corrente  no primário e  no secundário são estabelecidas.

A Força magnetomotriz é dado por:

, temos:

Manipulando a equação da relação de transformação pela anterior, chega-se à conclusão que: 

Conclui-se assim que, como regra de todo transformador, a potência de entrada é a mesma do de saída, apesar disso, o transformador não é extremamente perfeito, apresenta perdas resultantes pelo enrolamento, resistor e afins, apesar disso, o rendimento do transformador sempre se aproxima da perfeição.

[TOSHIBA] Transformadores

Dentro da área de transformadores, a Toshiba Brasil produz transformadores de tensões nominais até 550kV e 700MVA de potência nominal, transformadores industriais para fornos até 150MVA e transformadores para retificadores e para Ciclo- Conversores ate 100MVA.           

Os transformadores de potência são usados nas mais variadas aplicações no que se refere ao quesito Energia. Dentre estas se destacam a elevação e a redução da tensão em redes de transmissão e distribuição de energia elétrica.

Ele possui um processo de fabricação extremamente complexo que demanda meses para ser concluído. Para isto, a Toshiba conta com uma equipe de profissionais distribuídos em especificas áreas desde o processo de projeto do transformador até a fabricação do mesmo. O processo de fabricação se inicia mediante encomenda. Para sua construção são necessários:

Núcleo: Normalmente Transformadores trifásicos empregam núcleo de três ramos. Onde transformadores a ser transportados por linha férrea são de grande capacidade, um núcleo de cinco ramos é utilizado para mantê-los dentro da alta limitação para transporte. Um núcleo de dois ramos é bem conhecido para transformadores de fase única. Um núcleo de três ramos também é utilizado para transformadores de fase única. Um núcleo de quatro ramos e um núcleo de cinco ramos são utilizados em transformadores de fase única de alta capacidade.

Enrolamentos: A TOSHIBA possui dois tipos de estruturas de enrolamentos para alta voltagem; um enrolamento de disco de alta capacitância e um enrolamento de disco contínuo de escudo torcido. Seu uso depende das especificações do enrolamento. Ambos possuem excelentes características contra sobretensão causada por relâmpago e sua confiabilidade é altamente respeitada por serviços de utilidade pública domésticos e estrangeiros.

Um enrolamento de disco contínuo pode ser utilizado para enrolamento de média voltagem. Enrolamento helicoidal, enrolado por condutores multiparalelos, é aplicado para baixa voltagem e enrolamento de corrente forte. E enrolamentos de derivação utilizam um enrolamento em camada ou um enrolamento de disco duplo.

Estrutura de isolamento: A TOSHIBA desenvolveu softwares de computador originais para analisar potenciais oscilações transientes em enrolamentos de transformadores e campos elétricos das configurações de enrolamento. Utilizando esta análise por software, engenheiros podem compreender com exatidão a distribuição do campo elétrico na configuração do enrolamento. O projeto de isolamento é então executado com precisão a partir desta análise. Lacunas para óleo entre os enrolamentos, pontas dos enrolamentos e eletrodos aterrados são subdivididos estreitamente por cartões prensados. Esta estrutura chamada de isolamento de barreira múltipla fornece uma alta resistência dielétrica e apresenta um desempenho confiável e estável do isolamento.

Medições do Fluxo de Dispersão: Com o aumento da capacidade dos transformadores, o fluxo de dispersão também aumenta, causando aumento da perda por esforço e superaquecimento local. Para transformadores de alta capacidade, torna-se bastante importante a partir do ponto de vista da confiabilidade compreender totalmente o fluxo de dispersão e tomar medidas para minimizar a perda por esforço.

Na TOSHIBA, cuidadosas medidas contra o fluxo de dispersão são tomadas com base nos resultados de análises auxiliadas por computador sobre a distribuição do fluxo de dispersão e perda de corrente em redemoinho em cada parte do transformador utilizando totalmente nossa experiência na produção de um grande número de transformadores de alta capacidade. Geralmente feitos de aço tenro, os tanques e outros membros estruturais possuem alta permeabilidade e são sujeitos a induzir a concentração do fluxo de dispersão. Assim, a superfície interna do tanque é provida de um escudo laminado feito de faixas de aço-silicone para evitar o fluxo de derivação penetre no tanque, reduzindo assim a perda de corrente em redemoinho nos membros de aço.

Resistência a Curto-Circuito: Os enrolamentos dos transformadores são severamente afetados pela força eletromagnética devido a correntes de curto-circuito passarem pelos enrolamentos. Conforme o enrolamento interno é exposto a força de cambagem, o núcleo o suporta firmemente e mais condutores transpostos são utilizados para aumentar sua dureza. Para o enrolamento externo, são utilizados condutores de cobre de dureza média. A Hamakawasaki Operations possui uma das maiores instalações para teste de curto-circuito do mundo e conduziu muitos testes em grandes transformadores de energia. Ademais, testes de curto-circuito foram conduzidos em transformadores de energia de 250MVA 500kV real pela KEMA na Holanda. Ele passou com sucesso e sua resistência a curto-circuito foi reconhecida mundialmente.

Engenharia de Fabricação

Onde é efetuada a parte dos trabalhos mais minuciosos da produção como:

Controle de Poeira: a mistura não apenas de pós-metálicos, mas também de todos os tipos de poeira e partículas estranhas podem levar a descarga parcial de transformadores de energia. Portanto o núcleo e o enrolamento são montados em uma oficina livre de poeira onde a taxa de queda de poeira é verificada diariamente. Em particular, as operações de enrolamento são executadas em um espaço fechado em uma oficina livre de poeira.

Máquinas de Enrolamento: Enrolamentos de disco de alta capacidade são enrolados por máquinas verticais, que possibilitam que os enrolamentos sejam feitos com alta eficiência e qualidade sem a influência do peso dos condutores de cobre.

No transformador do tipo núcleo, o conjunto de núcleo-e-enrolamento fica independente do tanque, permitindo-se assim que o conjunto seque totalmente. Quando secando o conjunto de núcleo-e-enrolamento, é utilizado o método inovador de secagem por estágio de vapor da Toshiba, no qual um vapor de óleo especial é pulverizado no conjunto para utilizar o calor latente produzido quando o vapor de óleo condensa.

Uma vez que o calor é aplicado profundamente de forma uniforme e rápida, o conjunto pode ser completamente seco sem causar danos ao isolamento. Depois que um conjunto de núcleo-e-enrolamento foi instalado em um tanque, o tanque é evacuado até um estado de alto vácuo para remover a umidade reabsorvida na superfície do isolamento e lacunas no isolamento impregnado; então ele é cheio com óleo livre de ar sob o alto vácuo.

Depois de sua fabricação são realizados vários testes para que se confirme a qualidade do mesmo. Posteriormente dá-se inicio ao transporte dele. Em virtude de enorme tamanho e elevado peso, são elaborados estratégias de transporte que contam com sistema de guindastes e de carretas, e de carros que sinalizam para a passagem do mesmo.

São produzidos também transformadores para forno que são aplicados em diversos tipos de fornos elétricos industriais e transformadores para retificadores e para ciclo-conversores dos sistemas elétricos de varias usinas como de aço, alumínio e outras.