Conversão de Energia I

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Vagner Farias de Vieira
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1 Departamento de Engenharia Elétrica Aula 2.3 Transformadores Prof. Clodomiro Unsihuay Vila

2 CARACTERISTICAS ELÉTRICAS Lembrete: Potência Nominal: NBR 5356:2006 è o valor da potencia aparente Sn (VA) que serve de base ao projeto, aos ensaios, etc. e que determina a corrente nominal sob tensão nominal nas condições especificas. Tensão Nominal: É a tensão que é aplicada aos terminais de linha dos enrolamentos do transformador. Corrente Nominal: É a Corrente que circula no terminal de linha dos enrolamentos do transformador. In=Sn/Vn (A) (F-N, FF) In=Sn/(1,73xVn) (Trifásicos) Frequência Nominal: É a frequência em que formam determinados os parâmetros elétricos do transformador.

3 PERDAS Perda é a potencia absorvida pelo transformador e dissipada em forma de calor pelos enrolamento primários e secundários e pelo núcleo do transformador. Perda Total do trafo=perdas no enrolamento+ Perdas no Núcleo Perdas no enrolamento: São causadas unicamente pela resistência ôhmica das bobinas por tanto denominados perdas no cobre. Essas perdas SÃO DEZPREZÍVEIS quando o transformador opera a vazio e são MÁXIMAS QUANDO OPERA EM CARGA MÁXIMA (Ou em curto circuito) Pcu= Req x In ^2 (W)

4 Perdas no Núcleo Perdas produzidas pelas correntes parasitas ou de Foucault e pela histerese magnética. Essas perdas SÃO DESPREZÍVEIS quando o transformador opera em curto circuito e são MÁXIMAS QUANDO OPERA a Vazio. Perdas no ferro= Perdas por correntes parasitas ou de Foucault+ perdas por histerese magnética

5 Perdas de potência no núcleo ferromagnético As perdas totais no núcleo magnético, também chamadas perdas-ferro, são divididas em duas perdas histerese P h e perdas por corrente parasiras P P. Perdas por histerese P = P + fe h A área interna do laço de histerese representa as perdas por unidade de volume do material por ciclo de magnetização. Esse energia é convertida em calor. Onde: P h = Perdas por histerese [W]; v = volume total do material [m 3 ]; P h = v f = frequência de variação do fluxo [Hz]; K h = constante que depende do material; f K P h P B n max B max = Valor máximo da densidade de fluxo; n = depende do material empregado, situa-se na faixa de 1,5 < n < 2,5;

6 Perdas de potência no núcleo ferromagnético Perdas por correntes parasitas Perdas de potência associada com as correntes circulantes que existem em percursos fechados dentro do corpo de um material ferromagnético e causam uma perda indesejável por aquecimento. P P 2 = v τ K P f 2 B 2 max Onde: P P = Perdas por corrente parasitas [W]; v = volume total do material [m 3 ]; t = espessura de laminação f = frequência de variação do fluxo [Hz]; K p = constante que depende do material; B max = Valor máximo da densidade de fluxo; Uma das formas de reduzir as perdas por corrente parasitas e construir o núcleo com chapas laminadas e isoladas eletricamente entre si.

7 Ensaio de curto-circuito e de circuito aberto Dois ensaios servem para determinar as constantes do circuito equivalente e as perdas do transformador. Esses ensaios consistem em medir a tensão, a corrente e a potência de entrada no primário, inicialmente com o secundário curto-circuitado, e depois com o secundário em circuito aberto. Ensaio de curto-circuito Pode ser usado para encontrar a impedância equivalente em série. impedância equivalente em série é relativamente baixa, uma tensão da ordem de 10 a 15% ou menos do valor nominal, aplicada ao primário, resultará na corrente nominal. A baixa tensão de alimentação provoca uma baixa densidade de fluxo no núcleo, assim a corrente de excitação e as perdas no núcleo são desprezíveis

9 Ensaio de curto-circuito e de circuito aberto Procedimento do ensaio de curto-circuito Ajusta-se a tensão primária para fornecer a corrente nominal para o transformador. Normalmente toma-se o lado de alta tensão como primário. Fornecendo a corrente nominal para o transformador tem-se V CC (no voltímetro) tensão de curto circuito, I CC (no amperímetro) corrente de curtocircuito e P CC (no Wattímetro) potência de curto-circuito.

11 Ensaio de curto-circuito e de circuito aberto Ensaio de circuito aberto Com a tensão nominal no primário e o secundário aberto, a corrente no primário é a corrente de magnetização do núcleo mais a corrente necessária para suprir as perdas no núcleo. Como a corrente é muito menor que a nominal a queda de tensão na indutância de dispersão é desprezível.

12 Ensaio de curto-circuito e de circuito aberto Procedimento do ensaio de circuito aberto Ajusta-se a corrente primária para fornecer a Tensão nominal para o transformador. Normalmente toma-se o lado de baixa tensão como primário. Fornecendo a tensão nominal para o transformador tem-se V ca (no voltímetro) tensão de circuito aberto, I ca (no amperímetro) corrente de circuito aberto e P ca (no Wattímetro) potência de circuito aberto.

14 Ensaio de curto-circuito e de circuito aberto Procedimento do ensaio de circuito aberto Ensaio de circuito aberto: serve para obter as perdas no núcleo, calculo do rendimento, corrente de excitação, relação de espiras. :

15 Exemplo 1) Com os instrumentos colocados no lado de alta tensão e o lado de baixa tensão em curto-circuito, as leituras do ensaio de curto-circuito para o transformador de 50kVA, 2.400:240 [V] são 48 [V], 20,8 [A] e 617 [W]. De um ensaio de circuito aberto, em que foi alimentado o lado de baixa tensão, resultam leituras nos instrumentos neste lado de 240 [V], 5,41 [A] e 186 [W]. a) Determine o circuito equivalente T completo desse transformador, referido ao lado de alta tensão. b) Determine o circuito equivalente T completo desse transformador, referido ao lado de baixa tensão. c) Determine o rendimento e a regulação de tensão a plena carga com um fator de potência de 0,80 indutivo

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