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1 CURSO PREPARATÓRO PARA COCURSOS EM ELETROTÉCCA CPCE ELETRCDADE AULA TRASFORMADOR: Polaridade de u enrolaento Enrolaento e série e e paralelo Ensaio a vazio e e curto-circuito Ligações de u transforador trifásico Prof.: Jean 9 de agosto de 007

2 - TRASFORMADOR ELÉTRCO (Trafo). ntrodução U transforador é ua áquina estática constituído de u núcleo e de ou ais enrolaentos (bobinas). Sua principal função é elevar ou abaixar corrente e tensão. Seu núcleo é de ferro lainado. A lainação do núcleo perite reduzir as correntes de parasitas no eso. Os enrolaentos priário ( ário ) e secundário ( ário ) são alojados sobre o núcleo para assi auentar o acoplaento do fluxo agnético entre os enrolaentos priários e secundários.. Princípio de funcionaento: o (t) é a tensão aplicada no PRMÁRO o (t) é a corrente no PRMÁRO o é o núero de espiras no enrolaento PRMÁRO o (t) a tensão aplicada no SECUDÁRO o (t) é a corrente no SECUDÁRO o é o núero de espiras no enrolaento SECUDÁRO. Aplicando ua tensão senoidal (t) no priário, produzido u fluxo agnético pela corrente priária (t) que é enlaçado (concatenado) pelo enrolaento secundário e a variação desse fluxo ao longo do tepo induz ua tensão (t) no secundário do transforador..3- Relação entre as grandezas do priário e do secundário a, é a relação de transforação ou relação de espiras do transforador e vazio. Se a <, o transforador é elevador. Se a >, o transforador é abaixador. S.

3 S. S S S é a potência total (potência aparente) no priário S é a potência total (potência aparente) no secundário. Exeplo : U transforador onofásico 0/0 fornece ua corrente de 0 A para ua carga resistiva nele conectado. Calcule o valor dessa carga e a corrente no ário do trafo. Solução: a 0/0 0,5 R / 0/0 Ω a / > /a 0/0,5 0 A Exeplo : U transforador onofásico de 00 A é conectado a ua rede 50 e alienta ua carga cuja tensão noinal é de 40. Calcule a corrente ária a ária do trafo, assi coo sua relação de transforação a. Solução: S S >. 00 > S / 00/40,5 A. S > S / 00/50 A a /,5/,5.4- Circuito equivalente de u transforador Onde: 3

4 e, são as tensões no ário e no ário do trafo, respectivaente. R e R, são as resistências dos enrolaentos do ário e do ário, respectivaente. X e X, são as reatâncias dos enrolaentos do ário e do ário, respectivaente. R é a resistência do núcleo X é a reatância de agnetização do trafo é a corrente no núcleo do trafo é a corrente de agnetização do trafo e é a corrente de excitação do trafo + e Z R + jx e Z R + jx Z e Z são as ipedâncias priária e secundária do transforador, respectivaente. R, R, X, X são os ELEMETOS LOGTUDAS do trafo R e X, são os ELEMETOS TRASERSAS do trafo.4. Refletindo as ipedâncias de u lado para o outro. Z Z P a.z Z S a Z P é a reflexão da ipedância Z do secundário para o priário. Z S é a reflexão da ipedância Z do priário para o secundário. o Refletindo Z para o priário 4

5 o Refletindo Z para o secundário Exeplo: Reflita a ipedância secundária do transforador abaixo para o priário. Solução: a 0 0 0,5 Z P a. Z (0,5). ( + j4) 0,5 + j Ω A nova ipedância priária será: Z + 0,5 + j( + ),5 + j3 Ω 5

6 .5 Ensaios e Transforador: As perdas do transforador e dos eleentos longitudinais e transversais são deterinadas a partir de dois tipos de ensaios: o Ensaio e curto-circuito: para deterinar as perdas no Cobre: no R e R ou R eq este ensaio, a tensão cc aplicada no ário do trafo é uito enor que a tensão noinal ária do trafo e a corrente de curto-circuito no secundário é igual à corrente noinal ária. Wcc P erdas no cobre W cc R eq R + R P Z eq Z + Z P cc cc X eq X + X P cc Z eq R eq Z eq, X eq e R eq são: ipedância equivalente, reatância equivalente e resistência equivalente do trafo referidos ao priário. W cc é a potência ativa de curto-circuito lida pelo wattíetro; é a corrente noinal no ário ; cc é a tensão de curto-circuito aplicada no ário ; é a tensão noinal no ário ; cc é a corrente de curto no ário ; é a corrente noinal no ário ; R P é a resistência do enrolaento ário referido ao ário ; X P é a reatância do enrolaento ário referido ao ário Exeplo: U transforador φ abaixador de 0 ka, 300/30, foi ligado para o ensaio e curtocircuito. Os seguintes dados fora lidos no lado de alta tensão onde fora conectados os instruentos de edição: Leitura do wattíetro 50 W Leitura do voltíetro 50 Leitura do aperíetro 8,7 A Calcule: 6

7 a) A ipedância, a reatância e a resistência equivalentes referidas ao lado de ALTA tensão. b) A ipedância, a reatância e a resistência equivalentes referidas ao lado de BAXA tensão. Solução: a) Z eq p cc / cc 50/8,7 5,75 Ω Wcc 50 R eq p (8,7) 3, 3 cc Ω R eq 3,3 X eq p Z eq.sen θ; θ cos ( ) cos ( ) 55 sen(55 ) 0, 8 Z 5,75 eq X eq p 5,75. 0,8 4,7 Ω ou X eq p Z 4, 7 Ω eqp R eqp b) Z eq S Z eq p / a ; a / 300/30 0 > Z eq S 5,75/0 0,0575 Ω R eq S R eq p / a 3,3/0 0,033 Ω; X eq S X eq p / a 4,7/0 0,047 Ω o Ensaio e vazio: para deterinar as perdas no Ferro: no R n 0 P erdas no ferro W o R n W0 n R 0 n 0 n X 0 W 0 é a potência lida pelo wattíetro co o trafo e vazio. este ensaio, a tensão 0 aplicada no ário do trafo é igual à tensão noinal ária do trafo. 7

8 Exeplo: U transforador de distribuição de 500 ka, 300/08, 60 Hz, teve seus testes de aceitação constando de u ensaio a vazio e u de curto-circuito, antes de ser colocado e serviço coo transforador abaixador. A partir do ensaio e vazio, pede-se o valor de R n, n, e de X. Solução: A vazio: 0 08, 0 85 A, W W R n ( 0 ) /W 0 08 / Ω n 0 /R n 08/4 8,7 A n 85 8,7 84, A X, 5 Ω 84,6 6.6 Rendiento (eficiência) do transforador (η) η P S P e.00% P s é a potência de saída P é a potência de entrada P s P e Perdas Perdas: perdas no Cobre + perdas no Ferro o Perdas no cobre R eq. ou R eq. o Perda no ferro W 0 R eq. 0 W 0 η P e Perdas Perdas.00% ( ).00% P P e e.7 Regulação do transforador (R) R 0.00% 0 é a tensão secundária do transforador e vazio. é a tensão noinal secundária (e plena carga) do transforador. 8

9 .8 Ligação dos enrolaentos de u transforador a) Ligação série: Ligando dois ou ais enrolaentos (bobinas) e série, a tensão total será a soa ou a subtração das tensões individuais dos enrolaentos. este caso, a esa corrente fluirá pelos enrolaentos. Para que haja soa das tensões: os terinais interligados deve ser de polaridade contrária. Para que haja subtração das tensões: os terinais interligados deve ser de esa polaridade. Obs.: O ponto ( ) nu dos terinais da bobina indica a polaridade instantânea POSTA. Se, então 0, ou seja, Curto-Circuito. (CUDADO!!!) b) Ligação paralela: Ligando dois ou ais enrolaentos e paralelo, a corrente total fornecida pelo conjunto é a soa das correntes individuais. este caso, todos os enrolaentos deve ter a esa tensão. Os terinais interligados deve ser de esa polaridade..9 Transforador trifásico (3φ) O transforador trifásico é construído a partir de três transforadores onofásicos, cujos enrolaentos priário e secundário pode ser ligados e Estrela (Y) ou e Triângulo ( ). 9

10 S 3φ : potência aparente trifásico S φ: potência aparente onofásico S 3φ 3.S φ.9. Tipos de ligações a) Ligação - a ligação delta ( ), a tensão de linha ( L ) é igual à tensão de fase ( F ) b) Ligação Y Y a ligação estrela (Y), a corrente de linha ( L ) é igual à corrente de fase ( F ) 0

11 c) Ligação Y - d) Ligação - Y L é a tensão de linha no priário do trafo L é a tensão de linha(entre duas fases) no secundário do trafo F é a tensão de fase(entre ua fase e o neutro) no priário do trafo F é a tensão de fase no secundário do trafo L é a corrente de linha no priário do trafo L é a corrente de linha no secundário do trafo F é a corrente de fase no priário do trafo F é a corrente de fase no secundário do trafo a: é a relação de transforação do trafo ou a relação de espiras

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