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Conversão de Energia I
Aula 2.3
Departamento de Engenharia Elétrica
Aula 2.3
Transformadores
Prof. Clodomiro Unsihuay Vila
Bibliografia
FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Máquinas Elétricas:com Introdução à Eletrônica De Potência. 6ª Edição, Bookman, 2006.Capítulo 2 – Transformadores
KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores. Editora Globo. 1986.
Capítulo13 – Transformadores
TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de
Conversão de Energia I
TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de Máquinas Elétricas. LTC, 1999. Capítulo 2 – Transformadores
Bim, Edson. Máquinas Elétricas e Acionamento. Editora Elsevier, 2009.
Capítulo 2 – Transformadores
Aspectos de Engenharia da Análise de Transformadores
•Analises de Engenharia muitas vezes precisa-se fazer
algumas aproximações.
•Cálculos podem ser simplificados fazendo considerando
circuitos aproximações.
•Circuito equivalente T versus circuito equivalente L• Transformadores de grande porte: Impedância de ramo de excitação é
Normalmente bem elevado, a corrente de excitação é bem pequena:
Ausência da queda de tensão causada pela corrente de excitação naAusência da queda de tensão causada pela corrente de excitação na
impedância de dispersão são insignificantes.
•Desconsideração da corrente de excitação por completo
•Transformador de grande porte Req<< Xeq e
frequentemente pode ser desconsiderada.
• Se a V, I são determinados por circuitos externos ao trafo, e
um alto grau de exatidão não é exigido, pode-se desprezar
por completo a impedância do trafo e considera-lo ideal.
Circuitos equivalentes aproximados de transformadores
Exemplo 2.3.1: Considere o circuito equivalente Tdo transformador de distribuição, com 50 kVA e2400:240 do exemplo 2.2.1, no qual asimpedâncias estão referidas ao lado de altatensão.(a)Desenhe o circuito equivalente L com o ramo
em derivação nos terminais de alta tensão.(b)Com os terminais de baixa tensão em aberto, e
2400 V aplicados ao terminais de alta tensão,2400 V aplicados ao terminais de alta tensão,calcule a tensão nos terminais de baixa tensãopara cada tipo de circuito equivalente.
Exemplo 2.3.2
Um transformador monofásico abaixador 1,2 [kVA] tem a vazio as tensões120/12 [V], frequência de 60 [Hz], 0,1 [Ω] de resistência equivalente e 1,5[Ω] de reatância equivalente no primário e 0,001 [Ω] de resistênciaequivalente e 0,014 [Ω] de reatância equivalente no secundário. Para umacarga com fator de potência 0,85 indutivo, operando com corrente nominalno secundário, a tensão terminal atingiu 11 [V]. Desprezando a corrente deexcitação, calcule:a) Qual a defasagem angular entre a tensão induzida no secundário e atensão na carga (tomar a tensão na carga como referencia)?b) A tensão aplicada ao primário do transformador para a condição de
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b) A tensão aplicada ao primário do transformador para a condição decarga especificada?
Ensaio de curto-circuito e de circuito aberto
Dois ensaios servem para determinar as constantes do circuito
equivalente e as perdas do transformador.
Esses ensaios consistem em medir a tensão, a corrente e a
potência de entrada no primário, inicialmente com o secundário
curto-circuitado, e depois com o secundário em circuito aberto.
Ensaio de curto-circuito
•Pode ser usado para encontrar a impedância equivalente em
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série.
•impedância equivalente em série é relativamente baixa, uma
tensão da ordem de 10 a 15% ou menos do valor nominal,
aplicada ao primário, resultará na corrente nominal.
•A baixa tensão de alimentação provoca uma baixa densidade
de fluxo no núcleo, assim a corrente de excitação e as perdas
no núcleo são desprezíveis
Ensaio de curto-circuito e de circuito aberto
Procedimento do ensaio de curto-circuito
Ajusta-se a tensão primária para fornecer a corrente nominal para otransformador. Normalmente toma-se o lado de alta tensão como primário.
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Fornecendo a corrente nominal para o transformador tem-se VCC (novoltímetro) tensão de curto circuito, ICC (no amperímetro) corrente de curto-circuito e PCC (no Wattímetro) potência de curto-circuito.
Ensaio de curto-circuito e de circuito aberto
Ensaio de circuito aberto
Com a tensão nominal no primário e o secundário aberto, a
corrente no primário é a corrente de excitação do núcleo mais
a corrente necessária para suprir as perdas no núcleo.
Como a corrente é muito menor que a nominal a queda de
tensão na indutância de dispersão é desprezível.
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tensão na indutância de dispersão é desprezível.
Ensaio de curto-circuito e de circuito aberto
Procedimento do ensaio de circuito aberto
Ajusta-se a corrente primária para fornecer a corrente nominal para otransformador. Normalmente toma-se o lado de baixa tensão como primário.
Conversão de Energia I
Fornecendo a corrente nominal para o transformador tem-se Vca (novoltímetro) tensão de circuito aberto, Ica (no amperímetro) corrente decircuito aberto e Pca (no Wattímetro) potência de circuito aberto.
Ensaio de curto-circuito e de circuito aberto
Procedimento do ensaio de circuito aberto
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Ensaio de circuito aberto: serve para obter as perdas no núcleo, calculo do rendimento, corrente de excitação, relação de espiras.:
Exemplo 2.3.3)
Com os instrumentos colocados no lado de alta tensão e o lado de baixatensão em curto-circuito, as leituras do ensaio de curto-circuito para otransformador de 50kVA, 2.400:240 [V] são 48 [V], 20,8 [A] e 617 [W]. Deum ensaio de circuito aberto, em que foi alimentado o lado de baixatensão, resultam leituras nos instrumentos neste lado de 240 [V], 5,41 [A] e186 [W].a) Determine o circuito equivalente completo desse transformador.b) Determine o rendimento e a regulação de tensão a plena carga com
um fator de potência de 0,80 indutivo
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