Conversão de Energia I

Transcrição

1 Departamento de ngenharia létrica Aula 3.5 Transformadores Prof. Clodomiro Unsihuay Vila

2 Bibliografia FITZGRALD, A.., KINGSLY Jr. C. UMANS, S. D. Máquinas létricas: com Introdução à letrônica De Potência. 6ª dição, Bookman, 006. Capítulo Transformadores KOSOW, I. Máquinas létricas e Transformadores. ditora Globo Capítulo3 Transformadores TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de Máquinas létricas. LTC, 999. Capítulo Transformadores Bim, dson. Máquinas létricas e Acionamento. ditora lsevier, 009. Capítulo Transformadores

3 Rendimento Relação, geralmente expressa em percentagem, entre a potência ativa fornecida a carga e a potência recebida da fonte. η P P saída entrada Onde: Psaída Potência útil fornecida a carga; Pentrada Potência útil recebida da fonte; η Rendimento. Pentrada Psaída + Penrol + Pnúcleo Onde: P enrol Req, A.I A perdas por efeito joule no enrolamento primário e secundário; P núcleo Perdas no núcleo;

4 Regulação de transformadores A regulação de tensão é a variação da tensão do secundário quando se passa da condição de sem carga para carga total, com a tensão do primário mantida constante. Geralmente expressa em porcentagem da tensão de carga. Λ Λ V Λ, A Onde: V, A V, A R egulação% 00 Λ V, A Módulo da tensão no primário ( referida ao lado de alta tensão) V Λ, A Módulo da tensão na carga (referida ao primário) operando com carga nominal. Toda concessionária de energia deverá fornecer uma tensão primária constante. Se a tensão no primário fosse mantida constante e a carga removida, a tensão do secundário em circuito aberto se elevaria de V Λ,A até um valor de, RFRIDA ao lado de ALTA tensão. V Λ A

5 xercício Um transformador monofásico de 0 [kva], 00/0 [V], 60 [Hz] conforme apresentado na figura abaixo: Determine a regulação da tensão em porcentagem para as seguintes condições de carga: a) Operando com uma carga com 75% da potência nominal, e fator de potência 0,6 indutivo; ( Reg 4,86% ) b) Operando com uma carga com 75% da potência nominal, e fator de potência 0,6 capacitivo; ( Reg -,8% ) c) Desenhe os diagramas fasoriais para as condições do item (a) e (b). d) Determine a eficiência do transformador quando operando com uma carga com 75% da potência nominal e fator de potência 0,6 indutivo. As perdas no núcleo desse transformador com tensão nominal é de 00 [W]. (η95,3% ) Obs. Utilizar o circuito equivalente referido ao lado de alta tensão.

6 Quando os dois enrolamentos de um transformador monofásico convencional são conectados em série, tem-se um autotransformador. A desvantagem dessa conexão é a perda de isolamento elétrico entre os enrolamentos A vantagens: - Tamanho menor do núcleo do autotransformador quando comparado com o tradicional transformador de dois enrolamentos; - Aumento da eficiência e melhor regulação de tensão;

7 Autotransformador abaixador

8 Autotransformador elevador

9 A relação entre as tensões dos terminais do autotransformador ideal é: V V A B + As relações entre tensão e corrente nos dois enrolamentos são validas para o autotransformador. Manipulando a equação obtemos então: V V A N N B N N N

10 Considerando o autotransformador ideal, a corrente de excitação é nula, ficando a corrente no lado da alta tensão da seguinte forma. I A I N I N A corrente no lado de baixa tensão é a soma das corrente nos enrolamentos. I B I + I A relação entre as correntes fica da seguinte forma I I A B I I + I N N + N

11 A potência aparente do autotransformador ideal é determinada por: S auto V A I A ( ) + I A potência aparente de um transformador convencional S conv I I A relação entre essas duas potências fica da seguinte forma: S S auto conv + Manipulando a equação S auto S conv +S conv

12 A relação entre as potências do transformador convencional e do autotransformador. S auto S conv +S A partir da relação de potência dos transformadores, tem-se qual a parcela de potência transferida diretamente S auto+ pelo autotransformador, ou seja, não por indução magnética é dada por: S auto+ S conv conv

13 xercício O transformador de 50kVA,.400/40 [V], é ligado como um autotransformador como mostrado na figura abaixo, na qual ab é o enrolamento de 40 [V] e bc é o enrolamento de.400 [V]. Supõe-se que o enrolamento de 40 [V] tenha isolação suficiente de modo que ele pode resistir a uma tensão de.640 [V] em relação à terra. a) Calcular as tensões nominais V A e V B nos lados de alta tensão e baixa tensão, respectivamente, quando o transformador é ligado como autotransformador; b) Calcular a potência aparente nominal como autotransformador; c) Considerando as perdas totais igual a 803 [W], Determine o rendimento a plena carga como autotransformador, com fator de potência 0,80.