6661 CIRCUITOS MAGNÉTICOS ENSAIOS. Rubens Zenko Sakiyama Departamento de Engenharia Química Universidade Estadual de Maringá

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1 6661 CIRCUITOS MAGNÉTICOS ENSAIOS Rubens enko Sakiyama Departamento de Engenharia Química Universidade Estadual de Maringá

2 INTRODUÇÃO Dois ensaios são utilizados para determinar os parâmetros do circuito equivalente: Ensaio de curto-circuito Ensaio de circuito aberto

3 Ensaio de curto-circuito O ensaio de curto-circuito é usado para obter a impedância equivalente em série R eq +jx eq. O curto-circuito é aplicado ao secundário do transformador e uma tensão reduzida aplicada ao primário. Como a impedância equivalente em série é baixa em um transformador típico, uma tensão da ordem de 10% a 15% costuma ser suficiente para circular a corrente nominal.

4 Ensaio de curto-circuito Circuito equivalente em T sob curto Circuito equivalente em L sob curto

5 Ensaio de curto-circuito A impedância de curto-circuito cc, considerando o modelo T é: cc R 1 jx l 1.( R ( R Como a impedância do ramo de excitação é bem maior do que a impedância de dispersão do secundário, a impedância de curto-circuito cc, pode ser dado por: cc R jx R 1 jx jx l jx 1 l l l ) )

6 Ensaio de curto-circuito Esquema elétrico para ensaio de curto-circuito onde se mede a tensão aplicada V cc, a corrente de curto I cc e a potência P cc. Vcc Pcc eq cc Req Rcc I I c cc X eq X cc cc R cc

7 Ensaio de curto-circuito Quando utilizando o circuito equivalente T, podemos considerar que: R 1 = R = 0,5.R eq X l1 = X l = 0,5.X eq R 1 e R podem ser medidos diretamente Não existem procedimentos simples para medir X l1 e X l

8 Ensaio de circuito aberto O ensaio de circuito aberto, também conhecido como ensaio em vazio, é realizado com o secundário em aberto e a tensão nominal aplicada ao primário. Desta forma, somente circulará a corrente de excitação.

9 Ensaio de circuito aberto Por conveniência, o lado de baixa tensão é alimentado em vazio. Em geral, é o enrolamento oposto ao usado no ensaio de curto-circuito. Desta forma, deve-se referir as impedâncias obtidas a um mesmo lado.

10 Ensaio de circuito aberto Considerando o circuito equivalente T A impedância do circuito aberto ca vista no primário é: ca R jx 1 l R 1 1 jx l 1 Rc. jx R jx c m m

11 Ensaio de circuito aberto Como a impedância de excitação é bem elevada (em relação à impedância de dispersão), a tensão aplicada é praticamente igual a tensão sobre o ramo de excitação. ca R R c c. jx jx m m

12 Ensaio de circuito aberto No ensaio em circuito aberto mede-se a tensão aplicada V ca, a corrente de circuito aberto I ca e a potência P ca. A tensão V ca é a tensão nominal e a corrente I ca é a corrente de excitação.

13 Ensaio de circuito aberto Desprezando a impedância de dispersão do primário e baseando-se nessas três medidas, a resistência e a reatância de magnetização (referidas ao primário) pode ser obtidas a partir de: R ca V P V I ca ca ca ca X m R c

14 Exemplo.6 pág 90 - Fitzgerald Com instrumentos aplicados no lado de alta tensão e com o lado de baixa tensão em curto-circuito, as leituras do ensaio de curto-circuito com o transformador de 50kVA e 400:40V da figura abaixo são 48V, 0,8A e 617W. Um ensaio de circuito aberto, com o lado de baixa tensão energizado, fornece as leituras naquele lado de 40V, 5,41A e 186W. Determine o rendimento e a regulação de tensão a plena carga com um fator de potência de 0,80 indutivo.

15 Solução - Exemplo.6 pág 90 - Fitzgerald Do ensaio de curto circuito, os valores da impedância equivalente, da resistência equivalente e da reatância equivalente do transformador (referido ao lado de alta tensão, indicado pelo subscrito A) são: R eq, A eq, A Vcc 48 cc, 31 I 0.8 c Pcc 617 Rcc 1, 43 I 0,8 cc X eq X,31 1,43 1, 81, A cc

16 Solução - Exemplo.6 pág 90 - Fitzgerald A operação em plena carga, com fator de potência 0,80 indutivo, corresponde a uma corrente de: I A 0, 8A 400 E uma potência de saída de: Psaída Pc arga 0, kW

17 Solução - Exemplo.6 pág 90 - Fitzgerald O valor das perdas totais sob estas condições de operação é igual à soma das perdas no enrolamento e das perdas no núcleo determinadas pelo ensaio em circuito aberto: Penrolament o I A. Req, A 0, , 7W P núcleo 186W Pperdas Penrolament o Pnúcleo 618, , 7W A potência de entrada do transformador é: Pentrada Psaída Pperdas , , 7W

18 Solução - Exemplo.6 pág 90 - Fitzgerald O rendimento de um dispositivo conversor de potência é definido como sendo: P Pentrada P saída perdas ren dim ento 1 Pentrada Pentrada P P perdas entrada Aplicando os valores obtidos, temos: ren dim ento P P saída entrada ,7 0,98 98%

19 Solução - Exemplo.6 pág 90 - Fitzgerald A regulação de tensão de um transformador é definida como sendo a variação de tensão nos terminais do secundário quando se passa da condição sem carga para carga total. É expressa usualmente como uma percentagem da tensão em plena carga e é considerada uma figura de mérito de um transformador. É calculada supondo que a tensão do primário permanece constante quando a carga é removida do secundário do transformador.

20 Solução - Exemplo.6 pág 90 - Fitzgerald Para uma carga com valor nominal e fator de potência 0,8 indutivo (correspondente a um ângulo de fator de potência de q = cos -1 (0,8) = o ), a corrente de carga será: o Iˆ j36, 9 e A. 0,8 0,8 j0, 6A 400 O valor necessário de tensão no primário V 1A pode ser calculado como: ˆ Vˆ Iˆ R jx Vˆ1 A V 1A A A eq, A eq, A 400 0,8 0,8 j0,6 1,43 V A 446,4 j1, 3V ˆ1 j1,81

21 Solução - Exemplo.6 pág 90 - Fitzgerald O módulo de V 1A é 446,4V. Se essa tensão fosse mantida constante e a carga removida, a tensão do secundário em circuito aberto se elevaria para 446,4V, referida ao lado de alta tensão. Portanto, a regulação de tensão será: regulação 446, ,0193 1,93%

22 Exercícios recomendados do livro Máquinas Elétricas - Fitzgerald