A CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS

Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas - CCET

Engenharia Elétrica

CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA

Prof.Dr. Amilcar Gonçalves

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PRÁTICA 01 – ENSAIO EM TRANSFORMADORES

JUNHO DE 2017

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1. Introdução

1. O Transformador

Os transformadores são considerados as máquinas elétricas mais simples, sendo utilizados num conjunto muito variado de aplicações de processamento de informação e de energia. De entre estas se destacam a elevação e a redução da tensão ou do número de fases em redes de transporte e distribuição de energia eléctrica, a redução da tensão e da corrente em instrumentos de medida, a adaptação de impedâncias e a sintonia de filtros RLC em aplicações audio, de rádio frequência e de frequência intermédia, o armazenamento de energia em conversores C.C.-C.C., o isolamento galvânico, etc. [1]

        

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Figura 1.1.1. Esquema geral de transformador

O circuito T, indicado na figura 1.1.2, é largamente utilizado e representa bem o comportamento do transformador na maioria das aplicações. R1 e Xl1 são a resistência e a reatância de dispersão do enrolamento primário. Rc e Xc representam a resistência de perdas no núcleo e a reatância de magnetização, em conjunto formam a impedância de magnetização Zφ, por onde circula a corrente de excitação Iφ . R'2 e X'l2 são a resistência e a reatância de dispersão do enrolamento secundário, referidas ao primário. [2]

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Figura 1.1.2. Circuito equivalente do transformador em modelo T

1. Ensaio a Vazio

O ensaio a vazio de um transformador caracteriza-se pelo fato da aplicação do valor nominal de tensão em um dos lados do mesmo, sendo que o outro lado mantém-se em “aberto”, ou seja sem carga conectada. Normalmente opta-se pela aplicação da tensão nominal do lado da baixa tensão por razões de praticidade, pois sempre é mais cômodo ou de melhor acesso tensões em níveis menores. [3]

Um exemplo de diagrama para ensaio a vazio e mostrado na figura 1.2.1, abaixo.

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Figura 1.2.1. Ensaio em Vazio

        

        A partir desse ensaio, é possível parametrizar as perdas de ferro no transformador, seja por corrente parasita ou histerese magnética, bem como o rendimento do transformador.

        Estando um dos terminais abertos, a corrente será nula. Após submeter o primário à tensão e frequência nominal, mede-se a tensão nominal (Vn), a corrente de magnetização (Im) e a potência em aberto (PCA).  Determina-se, através deste procedimento: [4]

1. O valor da resistência equivalente às perdas no ferro
2.  A reatância de magnetização
3. A razão de transformação

1. Ensaio em Curto-Circuito

Consiste da aplicação da tensão em um dos lados do transformador (normalmente TS), até que seja atingido o valor da corrente nominal do lado onde está sendo efetuado o ensaio. Esta corrente não deve ultrapassar a 10% da corrente nominal do lado ensaiado.

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Figura 1.3.1. Ensaio em curto-circuito

        O enrolamento que trabalha com a tensão maior são utilizados como primário e o enrolamento de menor tensão como secundário. Isso é útil para alcançar a corrente nominal com um pequeno valor de tensão no primário.

        Esse tipo de ensaio objetiva identificar os parâmetros relacionados com as perdas no enrolamento do transformador. Com esse procedimento é possível determinar a reatância de dispersão. [4]

1.4 Sistemas trifásicos estrela-triângulo

Os sistemas trifásicos estrela-triângulo equilibrados em que a fonte é conectada em estrela e a carga é conectada em triângulo. Neste tipo de conexão não há nenhuma conexão neutra. O sistema trifásico equilibrado em estrela-triângulo é visto na figura 1.4.1:

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Figura 1.4.1: Sistema trifásico estrela-triângulo equilibrado.

As tensões de fase são dadas por:

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As correntes de linha possuem a mesma magnitude e são defasadas e, 120°. As correntes de linha são dadas pelas equações:

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1. Objetivos Gerais

Segue abaixo os objetivos gerais da prática intitulada “Ensaio em Transformadores”

1. Realizar o ensaio de curto-circuito com as medições da corrente, tensão e potência;
2. Realizar o ensaio a vazio com as medições da corrente, tensão e potência;
3. Utilizar o circuito equivalente do transformador para obtenção dos parâmetros do transformador.

1. Procedimento Experimental

Para realizar o ensaio de curto-circuito, o secundário (lado de baixa) do transformador 110V/12V, foi deixado em curto-circuito por meio da conexão de um amperímetro para aferir a corrente. No primário (lado de alta) conectou-se um variac, dispositivo que funciona como um transformador variável. Dessa forma, aumentou-se a tensão no variac até se atingir a corrente nominal do transformador. Aferiu-se então a tensão, corrente e potência ativa de curto circuito.

Fez-se então um ensaio a vazio do mesmo transformador, com os terminais do secundário em aberto com tensão de alimentação nominal nos terminais do primário. Aferiu-se então a tensão, corrente e potência ativa de circuito aberto.

1. Resultados e discussão

A tensão, corrente e potência ativa obtida do ensaio a vazio (ou circuito aberto) pode ser observado na Tabela 1.

Tensão [V]	Corrente [mA]	Potência Ativa [W]
110	420	4

Tabela 1 - Valores obtidos no ensaio a vazio de tensão, corrente e potência ativa.

        Com os valores obtidos no ensaio a vazio, calculou-se a impedância e resistência do núcleo.