TRANSFORMADORES EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Definição de transformador

Transformadores (ou trafos, comumente chamados na engenharia) são equipamentos cujo circuito elétrico transfere energia entre dois ou mais circuitos por meio da indução eletromagnética, possibilitando assim aumento ou redução da tensão, mantendo-se a potência o mais próxima possível do valor inicial. Isso é realizado através de um núcleo com enrolamentos primário e secundário.
 

Já o autotransformador possui como principal diferença o compartilhamento do mesmo enrolamento para o primário e secundário. Com isso, além do acoplamento magnético que os transformadores possuem, o autotransformador também possui acoplamento elétrico (conexão física entre primário e secundário).

Vantagens e Desvantagens

Vimos as diferenças construtivas entre os dois tipos de transformadores, mas o que isso impacta no meu sistema fotovoltaico? Quais vantagens cada modelo possui? Iremos utilizar 3 fatores para descrever as vantagens e desvantagens de cada um: Perdas, custo e segurança.

No Brasil principalmente, muitos instaladores não gostam de utilizar transformadores no sistema fotovoltaico, e fazem o máximo para evitá-lo, inclusive instalando vários inversores com menor potência, mas tensão nominal 220V conforme mencionado acima. A justificativa mais comum é que o transformador tem perdas e isso impacta no sistema fotovoltaico. Em um transformador, temos duas principais perdas elétricas: Perdas no cobre (na forma de calor) e perdas no ferro, sendo que representam no máximo de 2 a 3% de perdas em um sistema, conforme consta em fichas técnicas de alguns fabricantes no Brasil.

Já com relação aos custos, como os transformadores isoladores são construídos com condutores distintos em cada enrolamento, são maiores e necessitam de uma quantidade maior de material na sua fabricação e consequentemente seu custo também é mais elevado. Mas essa robustez também garante algumas vantagens, que citaremos abaixo.

Quando analisamos a eficiência de conversão, o autotransformador possui uma eficiência um pouco mais elevada comparado ao trafo isolador, visto que como citamos acima, possui além do acoplamento magnético, acoplamento elétrico, reduzindo perdas na transferência entre primário e secundário. Isso porque parte da corrente elétrica é transmitida diretamente pelo enrolamento, enquanto no Trafo isolador é totalmente transferida por indução.

Mas isso se levarmos em conta apenas as perdas na transmissão. O transformador isolador possui algumas vantagens que justificam seu maior custo, todas vinculadas a sua principal característica: Isolação galvânica, pois garante a isolação física entre os enrolamentos primário e secundário. Assim, por mais que tenha maior custo, os transformadores isoladores são recomendados pelas

Seguintes características:

• Proteção contra transientes na rede: Como os enrolamentos primário e secundário são isolados, transientes (interferências harmônicas, instabilidade na rede) não são transmitidos. Assim, essas instabilidades (seja gerada na rede ou na carga) não afeta o desempenho do sistema. Isso deve ser muito bem analisado principalmente em redes isoladas, zonas rurais e pontas de rede, onde é mais comum haver interferências, e também em locais com equipamentos eletrônicos sensíveis a essas interferências;
•  Por serem mais robustos, trabalham comumente em temperatura menor e geram menos ruídos comparado a um autotransformador de mesma potência. Se levarmos em consideração o local de instalação destes (residências e escritórios), o ruído pode ser algo indesejado. Além disso, trabalhar em temperatura menor significa menos perdas por aquecimento durante seu funcionamento;
• São mais seguros contra descargas atmosféricas, devido sua isolação galvânica (e consequentemente possuir neutros independentes no primário e secundário);
• Também possuem maior segurança em casos de curto circuitos (faltas), visto que os autotransformadores possuem um único enrolamento, com primário e secundário conectados eletricamente, o que não evita a transmissão desse curto para o outro lado, podendo inclusive ocasionar choques involuntários nos usuários.

Como vimos, tanto autotransformador como Trafo isolador possuem suas vantagens e desvantagens, e deve ser criteriosamente analisado caso a caso a sua aplicação. Como sempre, o preço inicial de aquisição não deve ser o único critério levado em conta na escolha do produto. As perdas por aquecimento, o ruído, a rede instável que ocasione muitas quedas do seu sistema fotovoltaico (e com isso perdendo receita/geração) e claro, a segurança das pessoas no local, que não podem ser mensuradas DEVEM ser consideradas em um projeto correto e seguro, que busca otimizar a geração de energia.
 

THIAGO MINGARELI CAVALINI Engenheiro eletricista graduado pela UNIOESTE – Universidade Estadual do Oeste do Paraná e Pós Graduado em Engenharia de Segurança do Trabalho. Experiencia com projetos de BT e MT, desde 2016 no setor fotovoltaico nas fases de projeto e execução de sistemas de micro e mini geração distribuída. Cursos de especialização em energia fotovoltaica pela UNICAMP. Desde 2018 atuando como consultor de sistemas fotovoltaicos, especificamente no suporte técnico pré e pós vendas.