Em eletrificação ferroviária CA (tipicamente 25 kV 50 Hz ou 12.5 kV 16.7 Hz), o **Transformador Booster (BT)** é dispositivo especializado inserido na linha contato aéreo (LCA) / circuito alimentação para **manter regulação tensão** ao longo via.
Problema: Queda Tensão na Linha
Corrente retorno flui pelos trilhos (alta impedância) e terra. LCA tem impedância série (R + jX). Corrente carga (locomotivas) causa queda tensão: ΔV = I · (R + jX). Distâncias longe subestação alimentação (SA), tensão cai abaixo mínimo (ex: < 17.5 kV para sistema 25 kV), causando desligamento locomotivas, esforço tração reduzido, problemas sinalização.
Solução Transformador Booster
BT é **transformador monofásico, série-conectado** com razão espiras específica (tipicamente 1:1 ou levemente elevador, ex: 1:1.05).
Configuração (BT Clássico + Condutor Retorno)
- Enrolamento Primário (Série): Conectado *em série* com LCA. Conduz corrente carga total (centenas Amperes). Projeto baixa impedância.
- Enrolamento Secundário: Conectado a **Condutor Retorno (CR)** / "Alimentador Negativo" paralelo à via.
- Função: BT *induz* tensão no CR proporcional à corrente carga. Cria **caminho corrente retorno no CR** (baixa impedância) em vez trilhos/terra.
Benefícios Chave
- Elevação Tensão: Tensão induzida no CR (referenciada trilho) soma em fase com tensão LCA no ponto carga, compensando queda IR/IX.
- Corrente Trilhos Reduzida: >80% corrente retorno desviada para CR. Trilhos carregam apenas residual.
- Mitigação EMC / Interferência: Reduz drasticamente interferência eletromagnética (EMI) circuitos sinalização (circuitos trilho, contadores eixos), linhas telecom, dutos. *Frequentemente justificativa primária BTs.*
- Redução Tensão Toque/Passo: Mais seguro pessoal/público próximo vias.
Instalação & Ratings
- Espaçamento: Tipicamente cada 5–10 km ao longo linha.
- Ratings: 25 kV / 12.5 kV classe. Corrente contínua: 400–800 A. Curto-tempo suporta: 25–40 kA (limpeza falta).
- Construção: Externo, óleo-imerso ou seco (resina fundida). Blindagem magnética baixo fluxo disperso.
- Proteção: Para-raios primário/secundário. Detecção falta via transformadores corrente.
Estático vs Rotativo (Histórico)
- BT Estático (Padrão): Sem partes móveis. Alta confiabilidade. Núcleo: Aço silício GO.
- Booster Rotativo (Obsoleto): Conjunto motor-gerador. Alta manutenção, perdas, ruído. Substituído por estático.
Alternativa Moderna: Alimentação Autotransformador (AT)
Linhas modernas alta velocidade/alta densidade (Shinkansen, TGV, HS2, HSR Chinesa), **Sistema AT** (Autotransformadores cada 10–15 km, alimentados 2× tensão, ex: 50 kV) largamente substituiu BT+CR. Provê regulação tensão superior, perdas menores, infraestrutura mais simples. BT+CR permanece comum linhas convencionais.
Transformador Booster é solução eletromagnética direcionada: usa ação transformador para *direcionar corrente retorno* para condutor dedicado, simultaneamente corrigindo queda tensão e compatibilidade eletromagnética.
