UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JULIO DE MESQUITA FILHO FACULDADE DE ENGENHARIA - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETROTÉCNICA

Transcrição

1 UNERSDADE ESTADUAL AULSTA JULO DE MESQUTA FLHO FACULDADE DE ENGENHARA - DEARTAMENTO DE ENGENHARA ELÉTRCA ELETROTÉCNCA Experiênia 05: Ensaios em transformadores monofásios Objetivo: Determinar os parâmetros do iruito elétrio equivalente de transformadores monofásios, bem omo alular seu rendimento e sua regulação..0 ntrodução O iruito elétrio equivalente de um transformador é a forma de representar o omportamento das grandezas elétrias e magnétias tais omo as perdas joule nos enrolamentos, as perdas por Histerese e Fouault, os fluxos de dispersão do primário e seundário e a reatânia de magnetização. O iruito equivalente de um transformador om núleo ferromagnétio (não linear) é dado pela Figura. ɺ ɺ k ɺ ɺ ɺ m E ɺ E ɺ ɺ Figura Ciruito equivalente do transformador monofásio Modelo T. O iruito equivalente da Figura, referido ao primário (N espiras), tem a seguinte onfiguração: ɺ ɺ ɺ ɺ m ɺ N N k ; k N N Z Z ; Z ; k Z R ɺ k ɺ k R Xl k Xl ɺ k Figura Ciruito equivalente do transformador monofásio referido ao primário..0 Ensaios: Os parâmetros do iruito equivalente podem ser obtidos mediante a exeução dos seguintes ensaios:. Ensaio a vazio ou de iruito aberto Tensão nominal No ensaio a vazio, aplia-se tensão nominal no lado da baixa tensão. Ou seja, nesse aso, o lado de baixa tensão é o primário do transformador. No seundário do transformador não há

2 irulação de orrente. A orrente do primário tem valor muito baixo sendo responsável apenas pela magnetização do núleo do transformador. Dessa maneira, podemos desprezar as perdas joule dos enrolamentos e as dispersões de fluxos, sendo somente onsideradas as perdas no núleo. Neste ensaio são medidas as seguintes grandezas: o Tensão nominal apliada (); o otênia onsumida perdas no núleo (W); o Corrente a vazio (A). ɺ o ɺ o ɺ m Figura 3 Alimentação pela BT om AT em aberto. A partir das grandezas medidas são alulados os seguintes valores: R ; ; m 0 ; X m 0 0 Dessa forma, obtêm-se: R [Ω] e X m [Ω] referidos à baixa tensão. m. Ensaio de Curto-Ciruito Corrente nominal Neste ensaio, são oloados em urto-iruito os terminais da baixa tensão. A tensão apliada no primário que, agora, é o lado de alta tensão (AT), deve ser de valor tal que irule orrente nominal na baixa tensão. Como a tensão apliada no primário é muito baixa, as perdas no núleo e a reatânia de magnetização são desprezadas. ortanto, o iruito da Figura pode ser aproximado por: ɺ ɺ Figura 4 Alimentação pela AT om BT em urto-iruito. Neste ensaio, são anotados os seguintes valores: tensão apliada na AT para irular nominal na Baixa tensão (); nominal (A); otênia onsumida perdas no obre (W). A partir dessas grandezas medidas, são alulados: Z Zeq ; R Req ; X X Z R eq eq eq Mas, por outro lado, tem-se: Z R + R + j Xl + Xl ( ) ( ) eq

3 sendo: R R + R ; eq X Xl + Xl eq Serão feitas as seguintes aproximações: R R R X Xl Xl Observar que tais parâmetros são referidos à AT. 3.0 Rendimento e Regulação Os rendimentos dos transformadores diferem dos 00% desejáveis devido às perdas que oorrem no seu interior, as quais são subdivididas em perdas no ferro e perdas nos enrolamentos. Considerando a existênia dessas perdas, tem-se, para os transformadores, uma diferença entre a potênia de entrada e de saída a qual é denominado de rendimento. A regulação de tensão de um transformador é uma grandeza que mede a variação da tensão em seus terminais devido à passagem do regime a vazio para o regime em arga. 3. Rendimento A relação entre a potênia de entrada (fonte) e a de saída (arga) define o rendimento do transformador, ou seja: Ou: η η (%) 00 Como o rendimento dos transformadores pode hegar a 99% e a diferença entre as potênias é muito pequena, não é possível simplesmente medir as duas potênias. ara ontornar esse problema, tem-se: onde: os Dessa forma, o rendimento pode ser alulado omo: os η (%) os sendo: o e obtidos dos ensaios a vazio e em urto-iruito Regulação de tensão Mede a variação da tensão nos terminais do transformador devido à passagem do regime a vazio para o regime em arga. Com o transformador a vazio, no seundário tem-se a tensão ou fem induzida E, que passa para um valor ao se ligar uma arga. Se a regulação é boa, esta variação será pequena e vie-versa. A variação de tensão ( E ) depende da arga que se oloa no seundário e pode ser: positiva, negativa ou nula. O valor da variação é influeniado por e os. Em geral, a regulação dos transformadores é definida para valor nominal da orrente e fator de potênia da arga aproximadamente unitário. A regulação é dada relativamente a e sua expressão, em porentagem, é: E 0 n reg (%) sendo : 0 : Tensão a vazio n : Tensão sob arga nominal n 3

4 4.0 arte prátia: Transformador nas relações 0/0 e 0/0 4. Ensaio a vazio a) Anotar os dados de plaa do transformador; b) Montar o iruito da figura abaixo; ) Conexões: 0/0 ; d) Alimentar o transformador pela baixa tensão om nominal ; e) Medir: 0 ; 0 ; Ensaio em urto-iruito a) Monte o iruito da figura abaixo; b) Conexões: 0/0 ; ) Alimentar o transformador pela alta om tensão reduzida e orrente nominal; d) Medir: ; ;. 4

5 4.3 Ensaio em arga onsiderando Alta e Baixa Dispersão de Fluxo a) Ligar o transformador em 0/0. or que não foi usada a relação 0/0? b) Monte o iruito da figura abaixo; ) Coloque arga no transformador de maneira a irular orrente nominal seundária; d) Medir tensões, orrentes e potênias ativas do primário e seundário através dos wattímetros; e) Desonetar a arga (desligar o disjuntor da banada, sem alterar o ursor do aria, retirar a arga e ligar novamente o disjuntor) e medir Relatório a) Apresentar todas as leituras efetuadas; b) Apresente os valores dos elementos do ramo magnetizante (ensaio a vazio) referidos ao lado de AT. Apresente também os álulos realizados para isso; ) Montar o iruito equivalente om todos os parâmetros alulados referidos a AT; d) Calule o rendimento para alta e baixa dispersão de fluxo através das três equações de rendimento apresentadas no roteiro. Compare e faça omentários sobre os rendimentos do transformador para alta e baixa dispersão de fluxo; e) Calule a regulação de tensão para alta e baixa dispersão de fluxo. Compare e faça omentários sobre as regulações para alta e baixa dispersão de fluxo; f) Explique quais são as vantagens de se realizar o ensaio a vazio do lado de baixa tensão (BT) e o ensaio de urto-iruito no lado de alta tensão (AT). rof. Fábio rof. Malange Adilson Ténio Everaldo - Ténio 5