UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA COLEGIADO DO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PLANO DE CURSO DISCIPLINA: Transformadores CÓDIGO: FEELT31607 PERÍODO/SÉRIE: 6 o. TURMA: CH TEÓRICA: CH PRÁTICA: CH TOTAL: OBRIGATÓRIA: ( X ) OPTATIVA: ( ) 2 1 3 PROFESSOR(A): José Roberto Camacho - Teoria Milton Itsuo Samesima - Prática ANO/SEMESTRE: 2015/02 EMENTA DA DISCIPLINA A disciplina TRANSFORMADORES (FEELT31607) tem como objetivo apresentar ao estudante as bases teóricas e práticas de Transformadores de Potência, em especial os trifásicos, utilizados nos sistemas elétricos para fazer a conexão entre os sub-sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica aos usuários finais. JUSTIFICATIVA Os transformadores são parte importante dos sistemas elétricos de potência e podem trazer sério comprometimento ao desempenho dos mesmos se não forem operados de forma adequada e dentro dos limites de sua capacidade. É nesta disciplina que os alunos adquirirão conhecimento básico do equipamento a determinar as suas condições de operação, e seus correspondentes ajustes, adequados a cada condição de carga do sistema.
Objetivo Geral: OBJETIVOS DA DISCIPLINA Ao final do curso o aluno deverá estar apto a: a) Trabalhar com o equipamento tanto em forma de modelo teórico quanto na prática. b) Ter conhecimento para montar o digrama elétrico do equipamento e fornecer diagnóstico sobre as suas condições de funcionamento e operação. Objetivos Específicos: 1) O transformador nos sistemas elétricos de potência. habilidades para: - Reconhecer a importância do transformador para os sistemas elétricos. - Reconhecer os aspectos eletromagnéticos do equipamento. - Reconhecer as características funcionais do modelo teórico. 2) Funcionamento do transformador em vazio. - Reconhecer a forma de onda da corrente a vazio. - Conhecer o fenômeno físico do surgimento do terceiro harmônico nos transformadores. 3) Ligações e conexões trifásicas dos transformadores - Reconhecer os tipos de ligação dos transformadores. - Nomear as diferenças existentes na conexões delta, estrela e zig-zag. - Entender o processo de defasamento angular de seqüência positiva. 4) Tensão induzida e circuito equivalente do transformador - Reconhecer os fenômenos físicos internos. - Entender a transformação dos fenômenos físicos em elementos de circuito. - Montar o circuito equivalente por fase do transformador. 5) Ensaio a vazio do transformador. - Reconhecer o processo de funcionamento em vazio e as perdas em vazio. - Distinguir a origem das perdas que ocorrem no transformador em vazio. 6) Funcionamento do transformador com carga Ensaio em curto-circuito. - Montar o circuito equivalente simplificado. - Reconhecer as perdas no transformador em regime de carga plena. - Calcular a queda de tensão interna. - Determinar a impedância, reatância e resistência percentuais do transformador. - Definir o significado da tensão de curto circuito. 7) Rigidez dielétrica do óleo isolante e condições térmicas de operação.
- Reconhecer os diversos tipos de óleo e suas características. - Determinar a rigidez dielétrica do óleo isolante. - Reconhecer os sistemas de preservação do óleo mineral. - Conhecer o medidor de rigidez dielétrica, o Relé Buchholz e os Secadores de Sílica Gel. - Verificar as condições térmicas de operação. 8) Rendimento e Regulação de transformadores - Conceituar rendimento e fator de carga para rendimento máximo. - Reconhecer transformadores de distribuição e de força.. - Calcular rendimento diário médio. - Conceituar a regulação de transformadores de forma analítica e gráfica. - Estudar a variação da regulação com o fator de potência e com a carga. - Desenhar o diagrama fasorial completo de Steinmetz. 9) Polaridade e defasamento angular de transformadores trifásicos - Conceituar polaridade das colunas de um transformador trifásico. - Definir polaridades aditiva e subtrativa. - Calcular defasamento angular. - Conceituar os grupos de defasamento e métodos de ensaio. 10) Paralelismo de transformadores - Conceituar o paralelismo de transformadores e suas vantagens. - Enumerar as condições obrigatórias e de otimização do paralelismo. - Calcular a corrente de circulação entre transformadores em paralelo. - Estudar a distribuição de potência entre unidades em paralelo. - Determinar a potência certa para inclusão e exclusão de unidades no paralelismo de bancos de transformadores. 11) Autotransformadores - Conceituar autotransformadores elevadores e abaixadores. - Descrever a relação entre pesos de transformadores e autotransformadores de mesmas potências. - Enumerar as vantagens e desvantagens do autotransformador. - Calcular as potências transferida e transformada, correntes no primário, secundário e nos enrolamentos. - Estudar o transformador funcionando como autotransformador. 12) Transformadores de 3 Circuitos - Conceituar as características e impedâncias individuais e combinadas. - Descrever aplicações. - Realizar ensaios para a determinação das impedâncias.
PROGRAMA 1) O transformador nos Sistemas Elétricos de Potência. Definição. A importância dos transformadores. Funcionamento - uma visão aproximada. Elementos Construtivos - Núcleo, Enrolamentos, Tanque e Acessórios. 2) Funcionamento a Vazio Corrente a Vazio. Objetivos e forma de onda. Harmônicos da Corrente a Vazio - o terceiro harmônico. 3) Ligações e Conexões Trifásicas As ligações trifásicas Y, e Z. Características e diagramas fasoriais de tensão e corrente. As conexões trifásicas usadas nos transformadores trifásicos de potência Y-Y, -, -Y, Y-, -Z, Y-Z e Y- -Y. Características, vantagens, desvantagens e aplicações. 4) Tensão Induzida e Circuito Equivalente Fluxos nos transformadores. Razão e Tensões e Correntes. Indutâncias e Reatâncias de Fuga. O transformador Ideal. Circuitos equivalentes de Steinmetz referidos a primário e secundário. 5) Ensaio a Vazio Objetivos. Perdas a Vazio. Corrente a Vazio - componentes. Corrente Inrush. Relação de Transformação e parâmetros do ramo magnetizante. Exercícios. 6) Funcionamento com Carga - Ensaio em Curto- Circuito Circuito Equivalente simplificado com carga. Perdas em curto-circuito. Queda de Tensão Interna - impedância, reatância e resistência percentuais do transformador. Correção de valores para temperatura de operação. Tensão de Curto-circuito. Perdas Adicionais. Exercícios. 7) Rigidez Dielétrica do Óleo Isolante e Condições Térmicas de Operação Tipos de óleo. Características. Rigidez Dielétrica. Sistemas de Preservação do óleo mineral. O medidor de rigidez dielétrica. Relé Buchholz. Secadores de sílica-gel. Verificação das condições térmicas de operação- os ensaios em circuito aberto e em curtocircuito. Exercícios. 8) Rendimento e Regulação de transformadores Conceito de rendimento. Fator de carga de rendimento máximo. Transformadores de Distribuição e de Fôrça. Rendimento Diário Médio. Exercícios. Regulação de Transformadores - estudo analítico e gráfico - Diagramas de Kapp. Estudo da variação da regulação com o fator de potência e com a carga. Diagrama fasorial do modelo completo de Steinmetz. Exercícios. 9) Polaridade e Defasamento Angular de Transformadores Trifásicos Conceito de Polaridade das colunas de um transformador trifásico. Polaridades Aditiva e Subtrativa. Aplicações. Métodos para a sua determinação. Defasamento Angular. Conceito e grupos de defasamento. Métodos de ensaios. Exercícios. 10) Paralelismo de transformadores Conceito. Vantagens do paralelismo. Condições obrigatórias e de otimização do paralelismo. Corrente de circulação. Distribuição de potência entre unidades em paralelo. Determinação da potência certa para inclusão e exclusão de unidades no paralelismo de bancos de transformadores. Exercícios. 11) Autotransformadores Conceito. Auto-transformadores elevadores e abaixadores. Relação entre pesos de transformadores e autotransformadores de mesmas potências. Vantagens e desvantagens do autotransformador. Potências transferida e transformada. Correntes no primário, secundário e nos enrolamentos. O transformador funcionando como autotransformador. Exercícios. 12) Transformadores de 3 Circuitos Características e impedâncias individuais e combinadas. Aplicações. Ensaios para a determinação das impedâncias. Exercícios.
Técnicas de ensino que serão utilizadas: Aulas expositivas Recursos didáticos Quadro e giz Recursos audiovisuais Retroprojetor, data-show METODOLOGIA Cronograma de desenvolvimento do conteúdo proposto: 1) O transformador nos Sistemas Elétricos de Potência.(3 aulas) 2) Funcionamento a Vazio (2 aulas) 3) Ligações e Conexões Trifásicas (2 aulas) 4) Tensão Induzida e Circuito Equivalente (3 aulas) 5) Ensaio a Vazio (2 aulas) 6) Funcionamento com Carga - Ensaio em Curto- Circuito (3 aulas) 7) Rigidez Dielétrica do Óleo Isolante e Condições Térmicas de Operação (2 aulas) 8) Rendimento e Regulação de transformadores (3 aulas) 9) Polaridade e Defasamento Angular de Transformadores Trifásicos (3 aulas) 10) Paralelismo de transformadores (3 aulas) 11) Autotransformadores (3 aulas) 12) Transformadores de 3 Circuitos (3 aulas) AVALIAÇÃO As avaliações serão constituídas de sete provas de avaliação continuada e dois exames escritos, sem consulta, baseadas em livros, apostilas e apontamentos do aluno. A avaliação complementar constará de um trabalho final e de notas de relatórios de laboratório. Os exames serão realizados nas seguintes datas: Primeiro exame: 14 de Outubro de 2015 Valor: 20 pontos. Assunto: matéria lecionada até a aula anterior. Segundo exame: 09 de Dezembro de 2015. Valor: 30 pontos. Assunto: toda a matéria lecionada durante o semestre. Provas de Avaliação Continuada: sem data marcada Valor: 30 pontos. Assunto: toda a matéria lecionada até uma semana antes de cada prova. Notas de laboratório: Relatórios e Prova: 20 pontos
BIBLIOGRAFIA Bibliografia Básica: Camacho, J.R., Aguiar, A.L.- Apostila de Transformadores Notas de Aula de Transformadores de Força e Distribuição, 350 páginas, 2010. Oliveira, J C., Cogo, J.R., de Abreu, J.P.G., Transformadores Teoria e Ensaios, Editora Edgard Blücher Ltda, São Paulo, 1983 de Simone, Gílio A. - Transformadores Teoria e Exercício Editora Érica, São Paulo, 1 a Edição, 2001. Jordão, R. G. Transformadores Editora Edgard Blücher Ltda, São Paulo, 1 a Edição, 2002. Bibliografia Complementar: Martignoni, A. Transformadores, Editora Globo, Porto Alegre, 1979 Martin J. Heathcote, J & P Transformer Book, 12 a edição, Newnes Editores, 1998. A.V. Ivanov-Smolenski, Máquinas Eléctricas, Editorial Mir, Moscou, 1980. APROVAÇÃO Aprovado em reunião do Colegiado do Curso de Em / / Coordenador do curso