TEMA DA AULA PROFESSOR: RONIMACK TRAJANO DE SOUZA

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1 TEMA DA AULA TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA PROFESSOR: RONIMACK TRAJANO DE SOUZA

2 TRANSFORMADORES - PERDAS EM VAZIO Potência absorvida pelo transformador quando alimentado em tensão e frequência nominais, estando os enrolamentos secundário e terciários em aberto. O fluxo principal estabelecido no circuito magnético é acompanhado dos efeitos conhecidos por histerese e correntes parasitas de Foucault. As perdas em vazio refere-se as perdas no núcleo de ferro, originadas pelas correntes parasitas ou de Foucault e pela histerese magnética. Para que as correntes de Foucault sejam reduzidas, utilizam-se chapas de ferro-silício de pequena espessura, separadas por uma fina camada de material isolantes.

3 TRANSFORMADORES - PERDAS CORRENTE DE FOUCAULT Quando um corpo metálico é submetido a uma variação de fluxo magnético, gera-se uma força eletromotriz que produz a circulação de correntes elétricas no seu interior, provocando perda de potência. As perdas por correntes de Foucault, de forma simplificada, referida a 1 kg de lâmina de ferro-silício são dadas por: Sendo: P cf - perdas por correntes de Foucault em W/kg de núcleo ; B m - indução (valor máximo) no núcleo em gauss; F - freqüência em Hz; E - Espessura da chapa em mm; K - coeficiente de Steimmetz (depende do material) ;

4 TRANSFORMADORES - PERDAS POR HISTERESE O fluxo principal estabelecido no circuito magnético é acompanhado dos efeitos conhecidos por histerese e correntes parasitas de Foucault. Considerando que o fluxo magnético na condição de carga ou à vazio é praticamente o mesmo, as perdas por histerese são dadas por: Sendo: P hm - perdas por histerese em Watt por quilograma de núcleo; K - coeficiente de Steimmetz (depende do material) ; B m - indução (valor máximo) no núcleo em gauss; F - freqüência em Hz.

5 TRANSFORMADORES - PERDAS EM CARGA Corresponde a potência ativa absorvida na frequência e correntes nominais, estando os terminais secundários em curto-circuito. As perdas em cargas são causadas pela resistência ôhmica das bobinas, denominadas perdas no cobre. Elas são desprezíveis para o transformador em vazio e máxima para o transformador em carga, sendo assim expressas para 1 kg de fio de cobre: Sendo: P cu - perdas no cobre em W/kg; D - densidade de corrente em A/mm², tomada como média das densidades de corrente dos enrolamentos primário e secundário.

6 TRANSFORMADORES - PERDAS TOTAIS As perdas totais do transformador em qualquer regime de carga pode ser expresso por: Sendo: P t perdas totais no transformador, em W; F c - fator de carga P fe - perdas totais no ferro, em W, dado por: Sendo: P cfn - perdas por correntes de Foucault em W; P hmm - perdas por histerese em Watt;

7 TRANSFORMADORES - RENDIMENTO O rendimento de um equipamento pode ser definido como a relação entre as potências de saída e entrada. No caso de transformadores, o rendimento é a relação entre a potência elétrica fornecida pelo secundário e a potência absorvida pelo primário. Sendo: P S - potência absorvida pelo secundário; P P - potência absorvida pelo primário;

8 TRANSFORMADORES - RENDIMENTO O rendimento do transformador é máximo quando as perdas no cobre são iguais às perdas no ferro e que o valor da corrente para esse rendimento é menor que o valor da corrente nominal. É evidente que em circuito aberto (em vazio) e em curto-circuito o rendimento é nulo, visto que em ambos os casos não há carga ligada ao secundário do transformador. Em circuito aberto não há potência útil porque não há corrente, e em curto-circuito não há potência útil, tendo em vista que a carga é apenas o núcleo e os enrolamento dos transformador.

9 TRANSFORMADORES - CURVAS DE RENDIMENTO

10 TRANSFORMADORES - REGULAÇÃO DA TENSÃO A regulação de tensão de um transformador é a variação na tensão terminal do secundário, entre circuito aberto e em plena carga, considerando a tensão do primário constante, sendo usualmente expressa como percentagem do valor da tensão em plena carga.

11 TRANSFORMADORES - IMPEDÂNCIA PERCENTUAL Conhecida também como tensão nominal de curto-circuito, representa numericamente a fração da tensão nominal no primário, com relação a tensão nominal do primário, capaz de provocar a circulação da corrente nominal no secundário do transformador, no ensaio de curto-circuito. Z = VP cc VP n 100% Sendo: VP cc Tensão nominal de curto-circuito, aplicada no primário; VP n Tensão nominal do primário; Z impedância percentual ou tensão nominal de curto-circuito ;

12 TRANSFORMADORES - GRUPOS VETORIAIS DE LIGAÇÕES Em um sistema trifásico equilibrado, existem três formas de interligar os enrolamentos: estrela (Y), delta (Δ ) e zigue-zague (Z). A figura abaixo mostra os esquemas destas ligações.

13 TRANSFORMADORES - GRUPOS VETORIAIS DE LIGAÇÕES Na ligação em estrela (Y), sob condições equilibradas, a soma dos valores instantâneos das tensões e correntes e nula. Isto significa que o potencial do nó comum é zero e ele não conduz nenhuma corrente. Na ligação em delta (Δ), os enrolamentos são ligados dois a dois (fim de um enrolamento com o inicio de outro) podendo ser representada pelos lados de um triângulo. Não há neutro nesta ligação. Na ligação em zigue-zague (Z), dois enrolamentos são ligados em série, ligando-se três dos terminais em um ponto comum. Esse tipo de ligação atenua os efeitos de terceira harmônica e fornece a possibilidade de três tensões VL, VL/ e VL/3, onde VL representa a tensão de linha fase-fase entre dois terminais de linha quaisquer.

14 TRANSFORMADORES - DESLOCAMENTO ANGULAR Representa a diferença angular entre grupos de ligações de dois enrolamentos, a partir dos fasores que representam as tensões entre o ponto neutro e os terminais correspondentes de dois enrolamentos. Quando um sistema de sequência positiva de tensão é aplicado aos terminais de tensão mais elevada, na ordem numérica desses terminais. Considera-se que os fasores giram no sentido anti-horário. Por exemplo, o grupo vetorial de ligações YΔ1 denota que o enrolamento de menor tensão ligado em delta (Δ) está atrasado de 30 em relação ao enrolamento de maior tensão (Y).

15 TRANSFORMADORES - DESLOCAMENTO ANGULAR Deslocamento Angular Dyn1 - A primeira letra (maiúscula) representa o enrolamento de tensão mais elevada, sendo utilizadas as seguintes letras D (Delta), Y (estrela) e Z (Zig-Zag). - A segunda letra (minúscula) representa o enrolamento de tensão inferior, sendo utilizadas as seguintes letras d (delta), y (estrela) e z (Zig-Zag). - A letra n indica que o neutro é acessível. - O número 1 indica as horas do ponteiro de um relógio, ou seja, cada 30 representa uma hora (30 / 30 = 1 hora).

16 TRANSFORMADORES - DESLOCAMENTO ANGULAR

17 TRANSFORMADORES - DESLOCAMENTO ANGULAR

18 TRANSFORMADOR PARALELISMO Tensões primárias iguais e relação de transformação diferente. Para a corrente de circulação em vazio I circ em relação a T1, temos:

19 TRANSFORMADOR PARALELISMO Tensões primárias iguais e relação de transformação diferente. Para a corrente de circulação em vazio I circ em relação a T1, temos:

20 TRANSFORMADORES - CORRENTE INRUSH Os transformadores são projetados e construídos rigorosamente segundo normas ABNT ou outras especificações brasileiras ou internacionais solicitadas pelo cliente. A programação da correta operação e manutenção dos equipamentos elétricos visa proporcionar um bom desempenho do equipamento, além de prolongar a sua vida útil.

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