RESPOSTA A ENSAIO DE CURTO-CIRCUITO E OPERAÇÃO À VAZIO DE TRANSFORMADORES

UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES

PRÓ-REITORIA DE ENSINO, PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

CÂMPUS DE SANTO ANGELO

GELSON DE MENEZES BENDER

GABRIEL ALAN KROETZ BREMM

MILENA EDUARDA JARDIM

RESPOSTA A ENSAIO DE CURTO-CIRCUITO E OPERAÇÃO À VAZIO DE TRANSFORMADORES

SANTO ÂNGELO – RS

2018

GELSON DE MENEZES BENDER

GABRIEL ALAN KROETZ BREMM

MILENA EDUARDA JARDIM

RESPOSTA A ENSAIO DE CURTO-CIRCUITO E OPERAÇÃO À VAZIO DE TRANSFORMADORES

Relatório de respostas de ensaios em transformadores, apresentado como requisito parcial para aprovação na disciplina de Circuitos Magnéticos e Transformadores, Departamento de ciências e tecnologia de Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões – Campus de Santo Ângelo.

Orientador: Prof. Dr. Nelson Knak Neto

SANTO ÂNGELO – RS

2018

INTRODUÇÃO

Transformador é um dispositivo que opera segundo o princípio da indução mutua entre duas ou mais bobinas ou circuitos indutivamente acoplados. Dois circuitos são acoplados por indução magnética, isto é, não são ligados fisicamente. Transmite energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro. Seu princípio de funcionamento se dá através da indução magnética, baseado nos princípios da Lei de Faraday e na Lei de Lenz, onde afirmam que é possível criar uma corrente elétrica em um circuito, se submetido a um campo magnético variável, e esta variação só se tem em corrente alternada. Um transformador é basicamente composto por enrolamento e núcleo, os outros componentes funcionam como acessórios.

O presente trabalho tem por objetivo a determinação de alguns parâmetros dos transformadores oque servirá como dados para análise das condições e características de operação desse dispositivo.

Serão realizados ensaios de operação à vazio e ensaio de curto-circuito para dois transformadores monofásicos de capacidades diferentes, objetivando determinar as perdas, no núcleo e nos enrolamentos, obter os dados para montagem do circuito equivalente, e identificar vantagens e desvantagens desse tipo de teste.

---

1. DESENVOLVIMENTO:

1. ENSAIO A VAZIO:

Este ensaio caracteriza-se pela aplicação do valor nominal de tensão em um dos lados do transformador, sendo que o outro lado se mantém em “aberto”, sem carga. Normalmente se aplica a tensão nominal do lado da baixa tensão por razões de praticidade, pois sempre é mais cômodo ou de melhor acesso tensões em níveis menores.

Os objetivos de se realizar este ensaio são a determinação da corrente a qual é perdida em função de sua própria magnetização, impedância e resistência de seus condutores, e também as perdas no ferro.

As perdas de ferro nos transformadores monofásicos ocorrem através de: correntes parasitas ou correntes Foucault no núcleo do transformador. As correntes Foucault são originárias do fluxo magnético do primário ao secundário, desencadeando a formação de uma força magneto-motriz, que ao atuar sobre o núcleo ferromagnético gera altas correntes. Segundo Moura e Azevedo (2012, p. 19), “estas correntes não transferem energia para o secundário, apenas aquecem o núcleo”. Essas perdas podem ser minimizadas aumentando a resistência elétrica do núcleo.

---

1. ENSAIO A CURTO-CIRCUITO:

Neste ensaio o enrolamento que trabalha com a tensão maior é utilizado como primário, e o outro como secundário. Isso acontece porque a alta tensão no primário dá mais segurança, pois a corrente nominal é atingida ao se aplicar tensão no primário.

Ambas as perdas de um transformador ocorrem no processo de transferência de energia do primário ao secundário, neste ensaio as perdas de energia ocorrem na forma de calor, devido ao cobre, estas perdas são aquelas originárias da dissipação de energia através dos condutores dos enrolamentos. Quando há o fluxo de corrente elétrica nos condutores, ocorre o efeito Joule, que consiste na dissipação de energia por meio da conversão em energia térmica. De acordo com Moura e Azevedo (2012, p. 18), “a perda no cobre varia com a carga do transformador”.

Obs.: É MUITO IMPORTANTE que a tensão no primário comece do zero, para evitar que o técnico comece a variar a partir de uma tensão que seja suficiente para provocar corrente acima da nominal nos enrolamentos do transformador, pois há diversos riscos, entre eles o risco de queimar o transformador.

---

1. PRÁTICA:

1. MATERIAL UTILIZADO:

Para realização dos ensaios foram utilizados dois transformadores monofásicos um de 500VA e outro de 1kVA, voltímetros, amperímetros, Wattímetro, conexão e cabos e um variac.

O variac é um transformador regulador de tensão. Com apenas um enrolamento, onde partes do enrolamento atuam nos enrolamentos primário e secundário, assim como em um transformador normal, ele tem sua relação de transformação baseada no número de espiras. Essas podem ser manipuladas mecanicamente, possibilitando a realização dos ensaios com segurança, bem como a obtenção da tensão adequada para cada arranjo.

O wattímetro é um instrumento que permite medir a potência eléctrica fornecida ou dissipada por um elemento. Esse dispositivo implementa o produto das grandezas tensão e corrente elétrica no elemento, razão pela qual a sua ligação ao circuito é feita simultaneamente em série e em paralelo. Assim como o voltímetro e o amperímetro, o wattímetro ideal mede a tensão sem desvio de qualquer fluxo de corrente, e mede a corrente sem introduzir qualquer queda de tensão aos seus terminais. É o principal instrumento de medição utilizado na atividade prática pois possibilita conhecer a potência a corrente e a tensão sobre o circuito analisado.

1. MONTAGEM DOS CIRCUITO

  Para montagem dos circuitos, foram utilizadas duas configurações em cada um dos transformadores de acordo com os respectivos esquemas.

‘[pic 1]          [pic 2]

Figura 1 - Circuitos para ensaio a vazio e de curto circuito

 

[pic 3]   [pic 4]

Figura 2 - Circuitos montados em laboratório.

Após a montagem dos circuitos iniciaram-se os ensaios e analise dos valores obtido. Para cada um deles foram coletadas as informações necessárias para posteriormente, através de cálculos, montar no software Psim o circuito equivalente para servir como comparação com os valores obtidos na pratica.