INSTITUTO POLITÉCNICO DE VISEU ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA

(1)

Fonte de alimentação

1.4 - Resposta em carga U2 = f (I2), com U1 = constante e com vários tipos de

carga (óhmica, indutiva e capacitiva).

Determinação da tensão de curto-circuito U

K

(tensão de impedância) e a

tensão de curto-circuito relativa u

k

.

Objectivos específicos

* Compreender a resposta da tensão de saída para um transformador em carga;

* Ser capaz de compreender e explicar o efeito dos vários tipos de carga na tensão de saída; * Ser capaz de explicar a tensão de curto-circuito e a tensão de curto-circuito relativa;

* Compreender a influência da tensão de curto-circuito na resposta em carga; * Ser capaz de explicar o triângulo de Potier;

* Ser capaz de explicar os termos " tensão inflexível, tensão flexível, o perigo do curto-circuito e a demonstração do curto-circuito";

* Ficar familiarizado com as possibilidades que influenciam a tensão de curto-circuito;

* Ser capaz de nomear os exemplos típicos de aplicação para transformadores e as suas tensões de impedância relativas aproximadas;

Equipamento necessário

→ 1 Fonte de alimentação monofásica variável

→ 1 Transformador monofásico de isolamento

→ 1 reóstato

→ 1 caixa de cargas resistivas

→ 1 caixa de cargas indutivas

→ 1 caixa de carga capacitivas

→ Aparelhos de medida

(2)

Resposta a uma carga nos enrolamentos de saída N2 e N23 do transformador monofásico de isolamento T2 com U1 = 100 V (Constante) e depois com U1 = 220 V (Constante).

Procedimento

1. Ligue o circuito de acordo com os esquemas da página anterior.

2. Depois do professor ter verificado e aprovado o circuito, colocá-lo em funcionamento 3. Ligue a fonte de alimentação e ajuste a tensão da fonte de acordo com os dados da tabela

que se segue e mantenha esse valor para todas as medições. (corrija na fonte, em caso de

necessidade, de modo a manter o valor de tensão de entrada constante ao longo das medições)

4. Meça e anote na tabela as tensões de entrada e de saída do transformador,

utilizando sempre o mesmo aparelho para evitar possíveis erros de medida.

5. Meça as tensões em vazio U2 e U23 (P3), sem a resistência de carga R1

6. Ligue a resistência de carga R1

,

acerte as correntes de carga I2, I23 (P4) na resistência, de acordo com os valores da tabela que se segue, e determine as respectivas tensões de saída U2 e U23 (P3), assim como a corrente absorvida I1 (P2).

Transformador monofásico de isolamento

Tensão de entrada

_{U1=100 V (constante) U1=220 V (constante)}

I2 [A] U2 [V]

I1 [A]

U2 [V]

I1 [A]

Em Vazio

0 0,2

0,4

0,6

Com

carga

0,8

óhmica R1

1 1,2

1,4

1,6

1,8

2 2,2

2,4

2,6

2,8

(3)

Transformador monofásico de isolamento

Tensão de entrada

_{U1=100 V (constante) U1=220 V (constante)}

I23 [A] U23 [V]

I1 [A]

U23 [V]

I1 [A]

Em Vazio

0 0,2

0,4

0,6

Com

carga

0,8

óhmica R1

1 1,2

1,4

1,6

1,8

2 2,2

2,4

2,6

2,8

Desenho do gráfico

Desenhe o gráfico das tensões

de saída em função das

correntes de carga I

₂

e I

₂₃

.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 0 1 2 3 4

I2, I23 [A] U2, U23 [V]

(4)

Análise do gráfico

1. Observe e descreva o andamento das curvas características das duas relações de

transformação.

2. Calcule a regulação ε - redução da tensão de saída, em relação à correspondente tensão

em vazio,

em percentagem - para uma corrente de saída de 1,4 A.

% 100 0 % % • − = ∆ = nom U U U U

ε

U1 = 100 V:

U20 = U230 =

U2

= U23 =

∆U2 =

∆U23 =

U1=220 V:

U20 =

U230 =

U2 = U23 =

∆U2 =

∆U23 =

3. Compare a razão de correntes

_⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 1 2 I I

com a razão de espiras

_⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 2 1 N N

; Compare a razão de

tensões

_⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 2 1 U U

com a razão de espiras

_⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 2 1 N N

; Explique estes resultados.

4. Analise a adequabilidade do transformador para fornecer uma tensão constante em

todas as situações de carga.

Resposta com carga indutiva

Esquema do circuito

Fonte de alimentação

(5)

Procedimento

2. Depois do professor ter verificado e aprovado o circuito, colocá-lo em funcionamento 3. Ligue a fonte de alimentação e ajuste a tensão da fonte de acordo com os dados da tabela

que se segue e mantenha esse valor para todas as medições. (corrija na fonte, em caso de

necessidade, de modo a manter o valor de tensão de entrada constante ao longo das medições)

4. Meça e anote na tabela as tensões de entrada e de saída do transformador,

utilizando sempre o mesmo aparelho para evitar possíveis erros de medida.

5. Meça as tensões em vazio U2 e U23 (P3), sem a indutância de carga L1

6. Ligue a indutância de carga L1

,

acerte as correntes de carga I2, I23 (P4) na indutância, de acordo com os valores das tabelas que se seguem, e determine as respectivas tensões de saída U2 e U23 (P3), assim como a corrente absorvida I1 (P2).

Transformador monofásico de isolamento

Tensão de entrada U1=220 V (constante)

L1 [H] I2 [mA]

U2 [V]

I1 [mA]

Em Vazio

0

18 16,8

14,4

Com carga

12 indutiva L1 10,8

8,4

6 4,8

2,4

1,2

0,8

0,4

0,2

(6)

Transformador monofásico de isolamento

Tensão de entrada U1=220 V (constante)

L1 [H] I2 [mA]

U2 [V]

I1 [mA]

Em Vazio

0

18 16,8

14,4

Com carga

12 indutiva L1 10,8

8,4

6 4,8

2,4

1,2

0,8

0,4

Resposta com carga capacitiva

Esquema do circuito

(7)

Procedimento

2. Depois do professor ter verificado e aprovado o circuito, colocá-lo em funcionamento 3. Ligue a fonte de alimentação e ajuste a tensão da fonte de acordo com os dados da

tabela que se segue e mantenha esse valor para todas as medições. (corrija na fonte,

em caso de necessidade, de modo a manter o valor de tensão de entrada constante ao longo das medições)

4. Meça e anote na tabela as tensões de entrada e de saída do transformador, utilizando

sempre o mesmo aparelho para evitar possíveis erros de medida.

5. Meça as tensões em vazio U2 e U23 (P3), sem a capacitância de carga C1

6. Ligue a capacitância de carga C1

,

acerte as correntes de carga I2, I23 (P4) na capacitância, de acordo com os valores das tabelas que se seguem, e determine as respectivas tensões de saída U2 e U23 (P3), assim como a corrente absorvida I1 (P2).

Transformador monofásico de isolamento

Tensão de entrada U1=220 V (constante)

C1 [µF]

I2 [mA]

U2 [V]

I1 [mA]

Em Vazio

0

1

2

3 Com carga

4 capacitiva C1 5

6

8

10

12

14

16

18

20

(8)

Transformador monofásico de isolamento

Tensão de entrada U1=220 V (constante)

C1 [µF] I23 [mA]

U23 [V]

I1 [mA]

Em Vazio

0

1

2

3 Com carga

4 capacitiva C1 5

6

8

10

12

14

16

18

20 Desenho do gráfico

Desenhe o gráfico das

tensões de saída em função

das correntes de carga I

₂

e

I

₂₃

, para as cargas resistiva,

indutiva e capacitiva.

80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 0, 9 1 1, 1 1, 2 1, 3 1, 4 1, 5

I2, I23 [A] U2, U23 [V]

(9)

Análise do gráfico

1. Observe e descreva o andamento das curvas características para os três tipos de carga.

2. Calcule a regulação ε - redução da tensão de saída, em relação à correspondente tensão

em vazio,

em percentagem - para uma corrente de saída de 1,4 A.

∆U

U

%

=

%

−

_•

20 2 20

100 n=1,9

Carga

óhmica Carga

indutiva Carga

capacitiva

U20 =

U2

=

U2

=

U2

=

∆

U% =

∆

U% =

∆

U% =

n=0,95 U20

=

U20

=

U20

=

U2

=

U2

=

U2

=

∆

U% =

∆

U% =

∆

U% =

Medida da tensão de curto-circuito U

k

[Tensão de curto-circuito]

Esquema do circuito

Tenha em atenção a colocação de uma

resistência de 100Ω a limitar a corrente no

circuito.

Fonte de alimentação

Resistência de

100Ω

(10)

Procedimento

2. Depois do professor ter verificado e aprovado o circuito, colocá-lo em funcionamento 3. Ligue a fonte de alimentação e ajuste a tensão da fonte

começando em zero até à

corrente nominal (I

1N

=1,5 A) circular no enrolamento de entrada.

4. Meça e anote na tabela a corrente e a tensão de entrada do transformador.

Transformador monofásico de isolamento

I

1N