Constituição - Núcleo. Constituição. Tipos de núcleos. Núcleo ferromagnético. Constituição - Enrolamentos. Tipos de núcleos 02/03/2015

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1 02/03/2015 es monofásico Eletricista de Instalações trifásico es de tensão de medida 2014/ 2015 de intensidade 1 monofásico 2 4 Simbologia es: o aparelhos eletromagnéticos o sem partes móveis o destinados a elevar ou baixar a tensão da corrente alternada 3 Constituição Constituição Circuito magnético (núcleo) Dois enrolamentos condutores: o Primário (ligado à rede) o Secundário (ligado ao recetor) Juntas Primário Secundário Núcleo Ferromagnético 5 Braços 6 1

2 02/03/2015 Constituição Constituição - Núcleo Função de conduzir as linhas de indução do campo magnético criado pelas correntes nos dois enrolamentos Cria uma boa ligação magnética entre os enrolamentos elevador abaixador Perdas no ferro ou magnéticas por: o Histerese o Deve-se à magnetização e desmagnetização dos núcleos o Correntes de Foucault o Correntes induzidas nas massas metálicas do núcleo Máquina reversível 7 Núcleo ferromagnético 10 De colunas ou normais Com a finalidade de reduzir as correntes de Foucault, o núcleo é constituído por chapas magnéticas empilhadas e isoladas entre si. 9 Tipos de núcleos 8 Tipos de núcleos 1. Alnico (Al + Ni + Co) 2. Aço silicioso 3. Ferro macio 4. Ferrite Constituição - Enrolamentos Blindado ou couraçado Constituídos por cobre eletrolítico ou de alumínio Isolados com esmalte, algodão ou papel impregnado Dão origem às perdas no cobre o Perdas por efeito de Joule, devido à resistência dos condutores

3 Constituição - Enrolamentos real tem perdas: o por efeito de Joule o por histerese o por correntes de Foucault o rendimento inferior a 100% ideal: o teoricamente não tem perdas o rendimento de 100% o facilita os cálculos, e os valores reais não se afastam muito dos obtidos Fenómeno da indução eletromagnética O condutor mantem-se em repouso e movimentamos o campo magnético Movimento relativo entre o campo magnético e o condutor, para que apareça nos extremos do mesmo uma tensão induzida Uma tensão alternada é aplicada ao enrolamento primário A corrente alternada ao circular pelo enrolamento primário dará origem a um campo magnético variável, no núcleo do transformador Como o enrolamento secundário está enrolado em torno do núcleo, uma tensão induzida aparecerá nos seus extremos, devido ao campo magnético variável ao qual está submetido Corrente contínua Uma fonte de tensão contínua produz uma corrente constante no enrolamento primário É criado um campo magnético constante no núcleo Não havendo movimento relativo entre o campo magnético e o condutor, não há tensão induzida A tensão e o número de espiras variam de forma diretamente proporcional Exemplo: = As tensões variam de forma inversamente proporcional com as correntes = =

4 02/03/2015 Relação de transformação Convenções Relação de transformação (rt) Utilização das seguintes convenções: o Quociente entre a tensão mais elevada e a menor o rt é sempre superior a 1 - Índice 1 para as grandezas do primário - Índice 2 para as grandezas do secundário - Índice 0 para as grandezas do primário ou do secundário quando o transformador está em vazio - Índice n para as grandezas do primário ou do secundário em condições nominais Num transformador elevador o rt = U2 / U1 = N2 / N1 = I1 / I2 Num transformador redutor o rt = U1 / U2 = N1 / N2 = I2 / I1 Exemplo: Sn = U1n I1n = U2n I2n Ensaio do transformador em vazio I10 Corrente no primário em vazio U1n Tensão nominal no primário P10 Potência no primário em vazio U20 Tensão no secundário em vazio 20 Ensaio do transformador em c.c. (i) o valor da resistência equivalente às perdas no ferro; (ii) a razão de transformação. 19 A resistência interna do amperímetro é muito baixa, logo podemos considerar que o secundário do transformador está em curto-circuito. 21 Ensaio do transformador em carga a resistência das perdas no cobre 22 Ensaio do transformador em carga A carga Zc impõe o valor da intensidade de corrente I2 no secundário que vai impor a intensidade I1 do primário, pela relação de transformação (rt): I2 = U2 / Zc e I1 = I2 / rt está em carga quando o secundário debita corrente (I2) sobre uma resistência de carga Zc diminui, a intensidade I2 aumenta Zc aumenta, a intensidade I2 diminui

5 trifásico Banco de transformadores monofásicos + + trifásico Vantagens do transformador trifásico Ocupa menos espaço É mais leve que 3 transformadores monofásicos É mais barato Tem um maior rendimento Vantagens do banco de transformadores monofásicos Ligação dos enrolamentos Transporta-se mais facilmente Constituído por unidades independentes Exige uma reserva de potência mais económica Com um transformador avariado é necessário uma unidade de reserva com a potência S/3 Por avaria da unidade trifásica torna-se necessária uma reserva com potência total S Ligação triângulo-estrela Ligação dos enrolamentos As ligações por letras maiúsculas correspondem à tensão mais elevada As ligações por letras minúsculas para a tensão inferior Estrela Triângulo Zig-zag Tensão superior Y D Z Tensão inferior y d z Com neutro: letra N para a tensão superior letra n para a tensão inferior

6 Aplicações da ligação estrela Aplicações da ligação triângulo Neutro acessível, tem-se acesso a dois níveis de tensão (230V e 400V) Tem a vantagem dos enrolamentos necessitarem geralmente de um isolamento elétrico inferior ao dos enrolamentos em triângulo Quando as correntes são elevadas, pois a corrente no enrolamento (I f ) é 3 vezes inferior à corrente na linha (I L ), permitindo assim espiras com enrolamento de menor secção e portanto de mais fácil construção Na ligação em estrela: U c = 3 U f I L = I f Na ligação em triângulo: U c = U f I L = 3 I f Aplicações da ligação em zig-zag Grandezas nominais É utilizada quando se preveem no circuito de carga grandes desequilíbrios. Esta ligação é utilizada no secundário de transformadores de distribuição onde a repartição de cargas por cada fase dificilmente é igual, provocando assim desequilíbrios. O valor nominal das tensões, tanto no primário como no secundário, é a tensão composta. Na ligação em triângulo a tensão composta é igual à tensão no enrolamento. O valor nominal das correntes é sempre o da corrente na linha. Na ligação em estrela e em ziguezague a corrente na linha é igual à corrente no enrolamento. A potência nominal é dada por Sn = 3 U 1n I 1n = 3 U 20 I 2n, sendo U 1n e U 20 tensões compostas e I 1n e I 2n as intensidades das correntes nas linhas Arrefecimento dos transformadores es de baixa potência (até 10 KVA): o Arrefecimento natural pelo ar es de média, elevada e muito elevada potência (superior a 10 KVA): o Arrefecimento numa cuba metálica cheia de óleo mineral ou de um líquido sintético Arrefecimento dos transformadores es com potência acima dos 10MVA: o Arrefecimento artificial por ventiladores que provocam uma corrente forçada de ar es com potências de dezenas ou centenas de MVA: o A circulação forçada do óleo é acelerada por meio de bombas

7 Arrefecimento dos transformadores Identificação dos sistemas de arrefecimento Fossa para recolha do óleo derramado ONAN em banho de óleo com circulação natural do óleo e do ar. OFAF em banho de óleo com circulação forçada e refrigerado por meio de ventilação forçada do ar Identificação dos sistemas de arrefecimento es de distribuição do tipo seco para as situações em que o risco de incêndio é elevado. Utilizam materiais incombustíveis para que os riscos de explosão, incêndio e a sua propagação sejam eliminados. es de medida Os aparelhos de medida são ligados ao secundário de um transformador de medida no qual se obtêm as grandezas a medir já reduzidas a valores convenientes e sem perigo. es de medida: o es de tensão (T.T.) o es de corrente (T.I.) A refrigeração destes transformadores é feita por circulação natural do ar (AN) ou por circulação forçada do ar (AF) es de medida es de tensão (T.T.) es de medida es de corrente (T.I.)

8 Um transformador com um único enrolamento de N 1 espiras Com uma parte, N 2 espiras, a servir de enrolamento secundário Vantagens Mais económico tem apenas um enrolamento exige menos condutor volume total inferior, para a mesma potência Melhor rendimento perdas por efeito de Joule são inferiores rendimento superior Menor queda de tensão quedas de tensão inferiores, resistiva e indutiva tensão mais constante com as flutuações da carga Principal desvantagem primário e secundário não estão isolados eletricamente pode originar problemas de isolamento dos enrolamentos à massa Utilização com tensões baixas com níveis de tensão no primário e no secundário muito próximos. há um ponto comum. Caso se quebre este ponto, temos no secundário a tensão do primário trifásico Utilização no arranque de motores assíncronos de elevada potência trifásico Utilização no arranque das lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão

9 Tipos de transformadores Trifásicos Monofásicos 49 9