Perdas e eficiência: quanto custa um transformador mal dimensionado ao longo dos anos

O preço do transformador é o que aparece na proposta. O custo do transformador é o preço mais o que ele consome, todo dia, por trinta anos. Em muitos casos a segunda parcela é maior que a primeira, e ela é decidida na escolha da potência e do projeto.

As duas perdas

• Perdas em vazio (no ferro): existem enquanto o transformador está energizado, com ou sem carga. Dependem do núcleo: material, indução de projeto, qualidade da montagem. Num transformador de distribuição bem projetado ficam bem abaixo de 1% da potência nominal; nos auto transformadores de baixa tensão da ABC, o consumo em vazio é de cerca de 2,5% da nominal; veja consumo em vazio.
• Perdas em carga (no cobre): crescem com o quadrado da corrente. A meia carga, são um quarto do valor a plena carga. Dependem da seção do condutor e do projeto dos enrolamentos.

A eficiência de um transformador de distribuição a plena carga passa de 98%; a questão não é a eficiência de placa, é quantas horas por ano ele trabalha em cada regime.

Por que a potência decide

• Transformador muito grande para a carga: perdas em vazio altas, todo dia, e a carga nunca chega à faixa de melhor rendimento.
• Transformador muito pequeno: perdas em carga altas, aquecimento, envelhecimento acelerado da isolação.
• Faixa boa: a maioria dos projetos coloca o ponto de melhor rendimento entre 40% e 70% da nominal. Dimensionar para a demanda real com folga de 20% a 30% costuma cair aí; veja como escolher a potência do transformador da cabine.

Um exemplo

Um transformador de 500 kVA com perdas em vazio de 0,9 kW e perdas em carga de 6 kW a plena carga, trabalhando 24 horas por dia a 50% da carga: 0,9 kW o tempo todo (7.900 kWh por ano) mais 6 × 0,25 = 1,5 kW nas horas de carga (13.100 kWh por ano). Cerca de 21.000 kWh por ano, todo ano. Um projeto com perdas em vazio 30% menores economiza mais de 2.000 kWh por ano só nisso, por três décadas.

Custo total de propriedade

A forma correta de comparar propostas é o custo capitalizado das perdas: cada quilowatt de perda em vazio e cada quilowatt de perda em carga recebe um valor presente, com a tarifa e as horas de operação, e é somado ao preço. Duas propostas com preços diferentes e perdas diferentes podem trocar de posição quando as perdas entram na conta. Peça as perdas garantidas na proposta; a norma (NBR 5356 e a portaria de eficiência do Inmetro para transformadores de distribuição) define os limites.

O que mais aumenta as perdas

• Harmônicas das cargas eletrônicas: perdas adicionais nos enrolamentos e no núcleo.
• Desequilíbrio de carga entre as fases.
• Tensão acima da nominal, que satura o núcleo.
• Temperatura ambiente alta, que aumenta a resistência dos enrolamentos e reduz a vida da isolação.

Perguntas frequentes

Transformador a seco ou a óleo tem menos perdas?

O a óleo costuma ter perdas um pouco menores na mesma potência, pela refrigeração melhor. A diferença é pequena diante do efeito da potência escolhida e do regime de carga.

Vale trocar um transformador antigo por um mais eficiente?

Às vezes. Transformadores anteriores aos programas de eficiência têm perdas em vazio bem maiores. A conta do custo capitalizado responde caso a caso.

A ABC informa as perdas do transformador?

Sim, na proposta e no ensaio de rotina, conforme a norma. Fale com a gente pela página de média tensão.