MAQ. ELETR. - Aula-2 - Maquinas Eletricas

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TRANSFORMADORES

O campo magnético pode induzir uma tensão noutro indutor, se este for enrolado sobre uma mesma forma ou núcleo.

Aplicando aos dois enrolamentos, a lei permite deduzir a relação básica do transformador.

E1/E2 = N1/N2

A relação de correntes é oposta à de tensões.

I1/I2 = N2/N1

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TRANSFORMADORES

Um transformador de 4,6KVA, 2300/115V, 60Hz foi projetado para ter um f.e.m. induzida de 2,5 volts/espira. Imaginando este

transformador ideal, calcule:

a) o número de espiras do enrolamento de alta, Na; b) o número de espiras do enrolamento de baixa, Nb;

Lembre-se

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TRANSFORMADORES

Lembre-se

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TRANSFORMADORES

Lembre-se

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TRANSFORMADORES

Um transformador de 4,6KVA, 2300/115V, 60Hz foi projetado para ter um f.e.m. induzida de 2,5 volts/espira. Imaginando este transformador ideal, calcule:

c) a corrente nominal para o enrolamento de alta, Ia; d) a corrente nominal para o enrolamento de baixa, Ib;

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TRANSFORMADORES

O enrolamento ligado à fonte de tensão é denominado de primário; o ligado à carga é o secundário.

O enrolamento (A), ou o enrolamento (B), poderá ser primário ou secundário,

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TRANSFORMADORES

Num transformador ideal, com núcleo de ferro, com mostra a Ilustração abaixo, consideraremos os fluxos dispersos Φ1 e Φ2 iguais a zero. Neste tipo de transformador existe apenas o fluxo Φm, comum a ambas as

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TRANSFORMADORES

Tipos de Transformadores:

Transformador de alimentação: É usado em fontes, convertendo a tensão da rede na necessária aos circuitos eletrônicos.

Transformador de áudio: Usado em aparelhos de som a válvula e certas configurações a transistor, no acoplamento entre etapas

amplificadoras e saída ao auto-falante.

Transformador de distribuição: Encontrado nos postes e entradas de força em alta tensão (industriais), são de alta potência e projetados para ter alta eficiência (da ordem de 98%).

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TRANSFORMADORES

Tipos de Transformadores:

Transformadores de potencial: Encontra-se nas cabines de entrada de energia, fornecendo a tensão secundária de 220V, em geral, para alimentar os dispositivos de controle da cabine - relés de mínima e máxima tensão, iluminação e medição.

Transformador de corrente: Usado na medição de corrente, em cabines e painéis de controle de máquinas e motores. Consiste num anel circular ou quadrado, com núcleo de chapas de aço-silício e enrolamento com poucas espiras, que se instala passando o cabo dentro do furo, este atua como o primário.

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TRANSFORMADORES

Tipos de Transformadores: Autotransformadores:

Se aplicarmos uma tensão a uma parte de um enrolamento (uma de-rivação), o campo induzirá uma tensão maior nos extremos do enro-lamento. Este é o princípio do autotransformador.

Uma característica importante dele é o menor tamanho, para certa potência, que um transformador. Isto não se deve apenas ao uso de uma só bobina, mas ao fato da corrente de saída ser parte fornecida pelo lado alimentada, parte induzida pelo campo, o que reduz este, permitindo um núcleo menor, mais leve e mais barato. A desvantagem é não ter isolação entre entrada e saída, limitando as aplicações.

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AUTOTRANSFORMADORES

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TRANSFORMADORES

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TRANSFORMADORES

O transformador é um equipamento de importância fundamental

dentro do contexto de um sistema elétrico, como exemplo é utilizado para viabilizar a transmissão de energia elétrica em alta tensão . Dessa forma, é utilizado nas usinas de geração para elevar a tensão em níveis de transmissão acima de 69 kV no Brasil, nas subestações dos centros de consumo ou subestações de grandes consumidores para abaixar o nível de tensão em níveis de distribuição tipicamente de 13,8 kV e 23 kV e também nas subestações de interligação para compatibilizar os diversos níveis de tensão provenientes das diversas linhas de transmissão.

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TRANSFORMADORES

A eficiência do transformador está ligada à sua perda técnica e buscar uma forma de reduzi-la passa a ser uma tarefa árdua de engenheiros eletricistas e pesquisadores da área de materiais.

Aumentar a eficiência do transformador significa aumentar a sua vida útil técnica e reduzir seu custo de operação.

A redução deste custo total capitalizado consegue-se com a redução dos custos totais das perdas em uma proporção superior em relação ao aumento dos custos do capital inicial, resultante da melhoria da

qualidade de material e da aplicação de nova tecnologia na fabricação do equipamento.

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TRANSFORMADORES

As perdas em um transformador são definidas em normas, as perdas em vazio são obtidas sob tensão e freqüência nominais e as perdas em carga quando se faz circular pelo enrolamento alimentado a corrente de

magnetização, sob freqüência nominal, em relação á respectiva derivação. O fabricante deve garantir as perdas em vazio e as perdas na temperatura de referência, com tensão senoidal, na derivação principal.

A corrente de excitação também é obtida sob tensão e freqüência nominais e é expressa em porcentagem da corrente nominal do enrolamento. Em transformadores polifásicos as correntes de excitação nos vários terminais de linha podem ser desiguais, assim admite-se que a corrente de excitação é a média aritmética das diferentes correntes de excitação obtidas.

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TRANSFORMADORES

Valores garantidos de perdas, corrente de excitação e tensões de curto-circuito para transformadores trifásicos com tensão máxima de 15 KV.

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Valores garantidos de perdas, corrente de excitação e tensões de curto-circuito para transformadores trifásicos com tensão máxima de 24,2 e 36,2 KV.

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Transformadores de Corrente (TC)

Funções Básicas:

- Reduzir a corrente a valores seguros para medição. - Isolar circuito primário do secundário.

- Permitir uso de valores de norma.

TC’s de Medição Faixa de operação: ( 0 - k ) In 1,2 ≤ k ≤ 2,0 Classes de Exatidão: 0,3 - 0,6 - 1,2 (%) TC’s de Proteção Faixa de operação: ( 0 - k ) In 20 ≤ k ≤ 50 Classes de Exatidão: 2,5 - 5,0 - 10 (%)

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Transformadores de Potencial (TP)

Funções Básicas

- Isolamento contra altas tensões.

- Fornecimento no secundário de uma tensão proporcional à tensão primária, com um certo grau de precisão, dentro de uma faixa especificada para a tensão primária.

Sua principal aplicação é na medição de tensões com valores

elevados, ou seja, em seu circuito primário (entrada) é conectada a tensão a ser medida, sendo que no secundário (saída) será

reproduzida uma tensão reduzida e diretamente proporcional a do primário.

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TRANSFORMADORES

Auto transformadores;

Os transformadores convencionais possuem isolação elétrica entre o enrolamento primário e secundário. No Autotransformador estas duas partes, primário e secundário, não são isoladas uma da outra, muito pelo contrario, estas partes são ligadas fisicamente.

Define-se Autotransformador como um transformador de um único enrolamento, ou seja, um transformador de enrolamentos múltiplos é considerado um Autotransformador se todos os seus enrolamentos forem ligados em série (com polaridade positiva ou negativa) forman-do um único enrolamento.

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TRANSFORMADORES

Na Ilustração temos um Autotransformador abaixador. A ilustração lembra um “divisor de tensão”, porém uma observação no sentido da corrente Ic contata-se que o circuito não representa um “divisor de tensão”.

Ic tem sentido oposto ao que se convencionaria num “divisor de tensão”.

A tensão V1 é maior que a tensão V2 (Autotrafo abaixador) e a corrente I1 é menor que a corrente I2, segundo a relação:

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TRANSFORMADORES

Na Ilustração temos agora um Autotransformador elevador. Observe nova-mente o sentido da corrente Ic. Veja que Ic tem sentido tal a garantir que I1 seja maior que I2, pois ai temos um autotransformador elevador onde V1 é menor que V2.

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TRANSFORMADORES Transformador trifásico;

O transformador trifásico nada mais é do que três transformadores mono-fásicos idênticos interligados. Pode, também, ser composto por um único transformador trifásico com seis enrolamentos num núcleo comum.

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A tensão trifásica que irá alimentar os transformadores trifásicos tem a configuração:

A tensão entre um fio de fase e o fio neutro é a tensão de fase; indicam-se com VR, VS e VT, defasadas entre si de 120°.

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Para a determinação do módulo da tensão de linha em relação à tensão de fase, poderemos observar a diferença vetorial destas f.e.m. VR - VS = VRS, defasadas entre si de 30°,

Da análise do triângulo isósceles da Ilustração obtém-se, entre os módulos das tensões de linha e os módulos das tensões de fase, a relação:

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A outra opção de ligação de transformadores é em Δ (Delta). A Ilustração mostra esta ligação feita secundário.

Continua sendo muito importante o respeito à polaridade das bobinas. Nesta ligação faz-se a junção do “fim” de uma bobina com “início” da outra, fechando o delta.

Na ligação em Δ (Delta) a tensão de linha coincide com a tensão de fase,

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Exemplo:

Uma fábrica drena 100A a cosϕ=0,7 em atraso, do secundário de uma bancada transformadora de distribuição de 60KVA, 2300/230V, ligada em Y-Δ. Calcule;

a) a potência real consumida em KW e a aparente KVA;

b) as correntes nominais secundárias de fase e de linha da bancada; c) o percentual de carga para o transformador (compare a carga nominal com a carga em uso);

d) as correntes primárias de fase e de linha;

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TRANSFORMADORES Transformador trifásico

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TRANSFORMADORES Transformador trifásico