9. 1 R E N D I M E N T O

(1)

P R I N C Í P I O S D E

M Á Q U I N A S E L ÉT R I C A S

A U L A 9

(2)

R E N D I M E N T O E

R E G U L A Ç Ã O D E

T E N S Ã O

(3)

9 . 1 R E N D I M E N T O

(4)

PERDAS

• Perda é a potência absorvida pelo transformador e dissipada em forma de calor pelos enrolamentos(s) primário(s) e secundário(s) e pelo núcleo magnético do trafo.

– Perdas totais = Perdas nos enrolamentos + Perdas no núcleo

– Perdas nos enrolamentos => Efeito Joule na resistência (denominadas de perdas no cobre)

• São desprezíveis quando o trafo opera a vazio e são significativas quando opera em plena carga.

– Perdas no núcleo => Histerese e Correntes Parasitas (denominadas de perdas no ferro)

• São significativas quando o trafo opera a vazio.

(5)

RENDIMENTO

• Relação expressa em porcentagem entre a potência ativa fornecida a carga e a potência recebida da fonte.

.100%

saida entrada

P η = P

entrada saida enrolamentos nucleo

[ ] P = P + P + P W

Onde:

P

_saída

= Potência ativa fornecida a carga P

_entrada

= Potência ativa recebida da fonte

Perdas Totais

Perdas Totais Perdas Totais

Perdas Totais

(6)

Em um transformador de 50 kVA, 2400/120 V, foram obtidos os seguintes valores:

– Ensaio de circuito aberto (instrumentos do lado de baixa): 396W; 9,65A; 120V – Ensaio de curto-circuito (instrumentos do lado de alta): 810W; 20,8A; 92V.

Quando os quilovolts-ampères nominais são entregues a uma carga, com fator de potência 0,8 atrasado, calcule o rendimento.

Esquema:

T

2400V

50kVA 120V

1206W

40kW Cálculos:

EXERCÍCIO 23

(7)

9 . 2 R E G U L A Ç Ã O D E

T E N S Ã O

(8)

REGULAÇÃO DE TENSÃO

Considere o circuito equivalente simplificado do transformador, referenciado

ao primário:

(9)

REGULAÇÃO DE TENSÃO

• Se o trafo está operando a vazio ( chave S aberta):

• Se a chave S é fechada, a carga é ligada:

α α

1 ) 2

( 2

' V V

_vazio

= V =

α α

α

' )

'

1 1

(

2

) 2 carga ( 2

I jX

R V V

V

V V −

^eq

+

^eq

∆ =

= −

=

(10)

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 da carga.

• Termos práticos : Toda concessionária de energia deve fornecer tensão primária constante. Se esta tensão for mantida constante e a carga removida (No caso de um trafo desenvolvido para prover tensão nominal com carga nominal), a tensão do secundário se elevaria de acordo com a porcentagem calculada acima.

% 100 . (%)

) arg ( 2

) arg ( 2 )

( 2

a c

a c vazio

V

Reg V −

=

(11)

REGULAÇÃO DE TENSÃO

• Referindo a tensão V

₂

a vazio para o lado primário nós temos que:

• Substituindo na equação de regulação e aplicando a carga nominal temos que:

2 1 1

) 2 (

2

' ,

N onde N

V

_vazio

= V = α =

α α

% 100 ' .

% ' 100 ' .

' (%)

) ( 2

) ( 2 1

) ( 2

) ( 1 2

nom nom nom

nom

V V V

Reg −

=

−

=

α α α

Para o cálculo usa-se a

(12)

• Determine a regulação de tensão a plena carga quando um trafo 50kVA, 2400:240V, alimenta uma carga com fator de potência 0,8 indutivo, cujo ensaio de curto circuito forneceu a resistência equivalente R

_eq

=1,42 Ω e a reatância equivalente X

_eq

=1,82 do lado de alta. Considere o circuito L para simplificação do cálculo da regulação de tensão. E qual a tensão na carga nesta condição se for aplicada tensão nominal do lado de alta?

Solução sala:

EXERCÍCIO 24

(13)

• Em um transformador de 50 kVA e 2400:240 V, O ensaio de circuito aberto é executado a partir do lado de baixa tensão, e as respectivas leituras nos instrumentos de medida são 240 V, 5,41 A e 186 W. O ensaio de curto-circuito, com equipamentos de medição no lado de alta tensão, fornece leituras de 48 V, 20,8 A e 617 W. Determine o rendimento e regulação de tensão a plena carga com fator de potência de 0,80 capacitivo.