MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTO

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UNIFAVIP WYDEN
- Igor Willys Tôrres dos Santos
- Ma: 201951612851
MÁQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTO
- RESUMO SOBRE TRANSFORMADORES 
Os transformadores são dispositivos essenciais na transmissão e distribuição de energia elétrica, convertendo tensões de um nível para outro com eficiência e segurança. Seu funcionamento é baseado nos princípios da indução eletromagnética, onde um campo magnético variável induz correntes elétricas em um enrolamento próximo.
Princípio de Funcionamento: Um transformador é composto por dois enrolamentos, geralmente envoltos em um núcleo de ferro, chamados primário e secundário. Quando uma corrente alternada é aplicada ao enrolamento primário, um campo magnético variável é criado no núcleo, induzindo uma tensão alternada no enrolamento secundário de acordo com a relação de espiras entre os enrolamentos.
Componentes:
· Enrolamentos: São os condutores de fios de cobre que transmitem a corrente elétrica. No primário, a corrente é aplicada, enquanto no secundário, a tensão induzida é coletada.
· Núcleo: Geralmente feito de material ferromagnético, como ferro-silício ou aço silício, é responsável por concentrar e direcionar o fluxo magnético, aumentando a eficiência do transformador.
· Isolamento: Os enrolamentos são isolados eletricamente entre si e do núcleo para evitar curtos-circuitos e garantir a segurança do sistema.
Tipos de Transformadores:
· Transformadores de Distribuição: Usados em redes de distribuição para reduzir a tensão de transmissão para níveis seguros para uso doméstico e comercial.
· Transformadores de Potência: Utilizados em sistemas de transmissão para elevar e reduzir tensões em grandes magnitudes.
· Autotransformadores: Possuem apenas um enrolamento comum a ambos os circuitos, sendo mais compactos e econômicos em comparação com os transformadores convencionais.
Eficiência e Perdas: Apesar de sua eficiência ser alta, os transformadores não são 100% eficientes. Eles sofrem perdas de energia, principalmente devido a:
· Perdas no Núcleo: Histerese e correntes parasitas geram calor no núcleo, resultando em perdas por efeito Joule.
· Perdas nos Enrolamentos: Resistência dos fios causa dissipação de energia na forma de calor.
· Perdas Dielétricas: Também conhecidas como perdas devido à polarização do dielétrico, ocorrem devido à polarização do isolamento entre os enrolamentos.
Aplicações: Os transformadores são encontrados em uma ampla gama de aplicações, incluindo:
· Transmissão e distribuição de energia elétrica em sistemas de energia.
· Eletrônica de potência para alimentação de dispositivos eletrônicos.
· Eletrônica de áudio para amplificação de sinais de áudio.
· Fontes de alimentação para equipamentos eletrônicos.
· Sistemas de iluminação, como lâmpadas fluorescentes e LEDs.
Manutenção: A manutenção adequada é essencial para garantir o desempenho e a segurança dos transformadores. Isso inclui:
· Inspeções regulares para detectar danos físicos e vazamentos de óleo.
· Testes de resistência de isolamento para verificar a integridade dos enrolamentos.
· Monitoramento da temperatura para detectar possíveis sobreaquecimentos.
· Troca de óleo e reparo de vazamentos, se necessário.
Conclusão: Os transformadores desempenham um papel crucial na infraestrutura elétrica moderna, facilitando a transmissão eficiente e segura de energia elétrica em diversas aplicações. Seu projeto, operação e manutenção são temas de estudo contínuo para garantir sua confiabilidade e eficiência no fornecimento de energia elétrica para a sociedade.
Fixação
1. Dispõe-se de uma rede elétrica trifásica 6,6 kV e de três transformadores monofásicos 3800/220 V. Desenhe um diagrama elétrico, indicando as ligações dos transformadores à rede elétrica e a três lâmpadas 200 W / 127 V conectadas em Y. Obtenha as magnitudes de todas as tensões e correntes. Indique estes valores no diagrama elétrico.
2. Especifique a potência e as magnitudes das tensões em cada transformador monofásico que deverá compor um banco trifásico13800/220 V, 18 kVA, com ligação Y no lado de alta tensão e ligação Δ no lado de baixa tensão. 
Potência de Cada Transformador:
A potência total do banco trifásico é de 18 kVA. Como há três transformadores, a potência de cada transformador será:
Potência de cada transformador = 18 kVA / 3 = 6 kVA
Tensões nos Transformadores:
No lado de alta tensão, com ligação Y, a tensão de linha (Vl) é igual à tensão de fase (Vf). No lado de baixa tensão, com ligação Δ, a tensão de linha é √3 vezes a tensão de fase.
Portanto:
Tensão de linha (Vl) no lado de alta tensão: 13800 V
Tensão de fase (Vf) no lado de alta tensão: 13800 V
Tensão de linha (Vl) no lado de baixa tensão: 220 V * √3 ≈ 380 V
Tensão de fase (Vf) no lado de baixa tensão: 220 V
Portanto, cada transformador terá as seguintes características:
Potência: 6 kVA
Tensão de alta tensão: 13800 V (lado de alta tensão)
Tensão de baixa tensão: 380 V (lado de baixa tensão)
3. Uma carga composta de três resistores em Δ é conectada a um banco trifásico Δ – Y composto de três transformadores monofásicos que têm relação de espiras 5:1. 
a) Se a corrente na impedância da carga é de 8 A, qual é o valor da corrente de linha no primário? 
Para resolver esse problema, podemos utilizar a relação entre a corrente do lado primário e a corrente do lado secundário de um transformador, juntamente com a relação de espiras. Aqui está como podemos proceder:
1. Sabemos que a corrente de linha no primário de um transformador é igual à corrente de fase no secundário multiplicada pela relação de espiras. Ou seja, Iprimaˊrio=Isecundaˊrio×NprimaˊrioNsecundaˊrioI_{\text{primário}} = I_{\text{secundário}} \times \frac{N_{\text{primário}}}{N_{\text{secundário}}}Iprimaˊrio​=Isecundaˊrio​×Nsecundaˊrio​Nprimaˊrio​​.
2. Como a carga é conectada em Δ, a corrente de fase na carga é igual à corrente de linha.
3. Portanto, a corrente de linha no primário é igual à corrente de fase na carga multiplicada pela relação de espiras.
Dado que a corrente na impedância da carga é de 8 A, e a relação de espiras dos transformadores é de 5:1, podemos calcular a corrente de linha no primário usando a seguinte fórmula:
Iprimaˊrio=Icarga×NprimaˊrioNsecundaˊrioI_{\text{primário}} = I_{\text{carga}} \times \frac{N_{\text{primário}}}{N_{\text{secundário}}}Iprimaˊrio​=Icarga​×Nsecundaˊrio​Nprimaˊrio​​
Como a carga é conectada em Δ, a corrente de fase na carga é igual à corrente de linha. Portanto:
Iprimaˊrio=8 A×51=40 AI_{\text{primário}} = 8 \, \text{A} \times \frac{5}{1} = 40 \, \text{A}Iprimaˊrio​=8A×15​=40A
Então, a corrente de linha no primário é de 40 A.
4. Uma subestação de distribuição possui um transformador de potência trifásico de 5,0 MVA, 69/13,8 kV, conexão D-Y para suprir energia a três circuitos cuja carga total no horário de demanda máxima atinge 3,7 MW com fator de potência 0,75 (indutivo). 
a) Calcule as potências aparente e reativa e as magnitudes das correntes de linha no primário e no secundário.