TRANSFORMADOR ELÉTRICO (Segunda Parte)

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1 LABORATÓRIO DE CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA Professores: Eduardo Nobuhiro Asada Luís Fernando Costa Alberto Colaborador: Elmer Pablo Tito Cari 1 OBJETIVOS: TRANSFORMADOR ELÉTRICO (Segunda Parte) a) Obter os parâmetros elétricos do transformador monofásico através de testes; b) Montar transformadores trifásicos a partir de um banco de transformadores monofásicos; 1.1 MODELO DO TRANSFORMADOR ( EXATO ) Figura 1: Representação do transformador monofásico. Este modelo procura representar o transformador por um transformador ideal com elementos externos que representam todos os efeitos indesejáveis, tais como perdas, de um transformador real: r 1, r 2 resistência dos enrolamentos; x 1, x 2 reatâncias devido ao fluxo de dispersão; r c modela perdas no núcleo ferromagnético (Focault e Histerese); X m reatância de magnetização. Produz a f.m.m. necessária ao estabelecimento do fluxo no ferro. 1.2 MODELO SIMPLIFICADO DO TRANSFORMADOR Infelizmente não é possível medir x1 e x2 separadamente através de um experimento. Utilizam-se então modelos simplificados.

2 Figura 2: Modelo simplificado do transformador monofásico. Os parâmetros deste modelo simplificado podem ser obtidos a partir de dois ensaios: o teste em circuito aberto e o teste em curto-circuito. 2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1 ENSAIO 1: TESTE EM CIRCUITO ABERTO Consiste em aplicar tensão nominal a um dos enrolamentos com o outro em aberto. Por motivos de conveniência e segurança aplica-se tensão nominal no enrolamento de baixa tensão (Figura 2). Figura2: Esquema para o teste em circuito aberto. a) Aplique tensão nominal V oc = V N no primário (com o secundário aberto) e obtenha as medidas P e e I conforme mostra a Figura 2. b) Desprezando as quedas de tensão em R 1eq e X 1eq calcule a impedância shunt equivalente, ou seja r c e X m. 2.2 ENSAIO 2: TESTE EM CURTO CIRCUITO Consiste em aplicar corrente nominal em um dos enrolamentos com o outro em curto circuito. Por motivos de conveniência e segurança, aplica-se corrente nominal no enrolamento de alta tensão (Figura 3).

3 Figura 3: Esquema para o teste em corto circuito a) Aplica-se corrente nominal I cc = I N e obtenha as medidas de P e e I. b) Desprezando a corrente no ramo shunt (pois a tensão é baixa durante este teste) determine a impedância série equivalente. 2.3 ENSAIO 3: MEDIÇÃO DAS RESISTÊNCIAS EM CORRENTE CONTÍNUA a) Meça as resistências em corrente contínua (Observar os limites de corrente de cada enrolamento). Compare com a resistência equivalente no lado de alta tensão determinada no ensaio 2, comente?. 3 TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS Transformadores trifásicos podem ser construídos com um único núcleo ou através da associação de três transformadores monofásicos conforme é mostrado na figura 4. (a) Figura 4: Transformador trifásico: (a) de núcleo único, (b) obtido de 3 transformadores monofásicos. (b)

4 Dependendo da ligação do enrolamento primário e secundário pode-se obter duas configurações: A conexão e a conexão Y. 3.1 CONFIGURAÇÃO -Y a) Complete as ligações na Figura 6 para obter um banco trifásico na configuração -Y. Y Figura 6. Esquema de conexão para a configuração -Y. b) Com os transformadores trifásicos na configuração 220V 110 V. Monte o aparato e verifique a relação de transformação e as defasagens entre o primário (220 Vac) e o secundário. 3.2 CONFIGURAÇÃO - a) Complete as ligações na Figura 7 para obter um banco trifásico na configuração -. (OBS.: Neste caso deve-se observar a polaridade dos enrolamentos, pois uma ligação incorreta acarretaria uma corrente elevada que pode queimar o transformador). Figura 7. Esquema de conexão para a configuração -.

5 b) Com os transformadores trifásicos na configuração 220V 110V, monte o aparato e verifique a relação de transformação e a defasagem angular entre as tensões de linha. III PARTE ANALÍTICA a) Dos ensaios um e dois obtenha o modelo completo do transformador referido ao lado de baixa tensão. b) A partir do modelo completo do transformador, calcule o rendimento, fator de potência e regulação para tensão nominal e compare com os valores obtidos do teste em carga da experiência de laboratório Nº 2. c) Por que a resistência equivalente calculada através do teste em corrente contínua é menor do que os valores determinados pelos ensaios 1 e 2?