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Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues TRANSFORMADORES 1 TRANSFORMADORES 2 3 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues No Brasil aproximadamente 80% da energia elétrica é gerada por hidrelétricas, estas normalmente afastadas dos centros de consumo Transformadores - introdução Surge assim a necessidade de transporte da energia elétrica por meio de linhas de transmissão de grandes comprimentos Por motivos econômicos e de construção, as seções dos condutores destas linhas devem ser mantidas dentro de determinados limites, o que torna necessária a limitação da intensidade das correntes nas mesmas 3 4 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues As linhas deverem ser construídas para funcionar com uma tensão elevada Transformadores - introdução Estas transformações são possíveis em virtude da corrente alternada poder ser transformada facilmente de baixa para alta tensão e vice-versa Os níveis de transmissão entre 69kV e 765kV Deve-se ao fato de que tensões elevadas trabalham com níveis de correntes mais baixas, gerando menores perdas que implicam em cabos com bitolas menores O motivo desta tensão elevada ??? Estas transformações são realizadas através dos transformadores 5 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues Transformadores - introdução São máquinas estáticas, sem partes móveis, de construção simples e rendimento elevado Transformadores Os geradores instalados nas usinas geram a energia elétrica com a tensão aproximada de 6 a 18 kV Para efetuar o transporte desta energia, eleva-se a tensão a um valor oportuno com um transformador elevador Podem ser escolhidas as três tipos de tensões [geração, transporte e de distribuição] com plena liberdade, dando-se a cada uma o valor que se apresenta mais conveniente O valor da intensidade de corrente sofrerá a transformação inversa à da tensão, pois o produto das mesmas, isto é, potência elétrica, deve ficar inalterada Nestas transformações Os geradores instalados nas usinas geram a energia elétrica com a tensão aproximada de 6 a 18 kV TIPOS DE TRANSFORMADORES 7 Tipos de transformadores Finalidade: Os transformadores podem ser classificados de acordo com vários parâmetros, tais como finalidade, tipo, material do núcleo, quanto ao número de fases, etc. Transformador de corrente Transformadores de potencial Transformador de distribuição Transformadores de Força Transformador elevador de tensão Transformador abaixador de tensão Tipo: Número de bobinas Material do núcleo: Ferro magnético Núcleo de ar Número de fases: Monofásicos Trifásicos Polifásicos Auto transformador Quanto a finalidade Opera com altíssimos níveis de potencial elétrico e corrente elétrica, é usado na geração de energia elétrica, mas também em aplicações que requeiram muita potência elétrica, como fornos industriais e fornos de indução Transformador de distribuição Transformadores de Força É empregado pelas concessionarias distribuidoras de energia e em usinas geradoras de energia. Podendo ser de potência de 15; 30; 45; 75 e 112,5 kVA São usados para distribuir a energia gerada até os consumidores, com valores diferentes do que o gerado, adequado a cada tipo de consumidor. 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 Transformadores de potencial A tensão do primário é alta, 13.8 kV ou maior. O núcleo é de chapas de aço-silício. Podem ser mono ou trifásicos. A corrente é medida por um amperímetro ligado ao secundário do TC. É especificado pela relação de transformação de corrente do primário, com a do medidor sendo esta padronizada em 5A, variando apenas a escala de leitura do amperímetro e o número de espiras do TC. Usado na medição de corrente em cabines de entrada de energia e painéis de controle de máquinas, motores e outros Transformador abaixador de tensão Transformador elevador de tensão É usado nas subestações abaixadoras e de distribuição de energia, com a função de abaixar o nível de energia para a distribuição É usado nas subestações elevadoras de energia (subestação de geração), tem a função de elevar o nível de energia para a transmissão Transformador isolador Mantem o valor de tensão imposto no enrolamento Primário para o enrolamento Secundário, através de um isolamento físico entre os enrolamentos, que proporciona redução de ruídos no Secundário. Transformador abaixador de tensão Transformador elevador de tensão É usado nas subestações abaixadoras e de distribuição de energia, com a função de abaixar o nível de energia para a distribuição É usado nas subestações elevadoras de energia (subestação de geração), tem a função de elevar o nível de energia para a transmissão Transformador isolador Mantem o valor de tensão imposto no enrolamento Primário para o enrolamento Secundário, através de um isolamento físico entre os enrolamentos, que proporciona redução de ruídos no Secundário. Quanto ao tipo Possui eficiência relativamente alta, estes transformadores fornecem a tensão para sistemas que necessitam de mais fases através do sistema trifásico. Esse tipo de transformador varia de 3 a 6 fases. Esses sistemas que necessitam de mais fases são especialmente para retificação de medida de onda completa devido aos seus componentes Ferro magnético: Quanto ao material do núcleo Transformadores com duas bobinas são chamadas de primárias e secundárias, quando há uma terceira bobina é chamada de terciária Número de bobinas: Geralmente usadas chapas de silício para diminuir as perdas por correntes parasitas. Núcleo de ar: Consistem na localização das bobinas, que ficam em contato direto com a atmosfera Os transformadores com uma bobina apenas é chamado de autotransformador. Possui estrutura magnética semelhante aos transformadores normais, diferenciando-se apenas na parte elétrica. A relação entre a tensão superior e inferior não deve ser superior a 3. Pode ser abaixador ou elevador Monofásicos: Esse tipo de transformador é próprio para alimentação de circuitos de comando ou de uso industrial. O transformador usado em casas também é o monofásico, ele transforma 127 V em 220 V e 220 V em 127 V. Trifásicos: Transformadores trifásicos possuem seis bobinas, sendo três pertencentes ao primário e três ao secundário. Essas bobinas podem ser ligadas por fase-fase. Quanto ao número de fases Esse é o tipo de transformador que vemos nas ruas, ele recebe a tensão da subestação de distribuição e em um nível de tensão de 13800 V e transforma em 127 V ou 220 V. Possuem duas bobinas, sendo uma pertencente ao primário e uma ao secundário. Essas bobinas podem ser ligadas por fase-fase, fase-terra e fase-neutro Possui eficiência relativamente alta, estes transformadores fornecem a tensão para sistemas que necessitam de mais fases através do sistema trifásico. Esse tipo de transformador varia de 3 a 6 fases. Monofásicos: Trifásico: Polifásico: Monofásicos: Esse tipo de transformador é próprio para alimentação de circuitos de comando ou de uso industrial. O transformador usado em casas também é o monofásico, ele transforma 127 V em 220 V e 220 V em 127 V. Trifásicos: Transformadores trifásicos possuem seis bobinas, sendo três pertencentes ao primário e três ao secundário. Essas bobinas podem ser ligadas por fase-fase. TRANSFORMADORES SÍMBOLOS DOS 15 Transformador com dois enrolamentos e núcleo de ar Símbolo genérico Simbologia do Transformadores elétricos Transformador núcleo de Ferroxcube Transformador núcleo de Fe-Si Transformador com reator saturado Transformador blindado Transformador com acoplamento variável Transformador monofásico com regulação de C.C. Transformador com acoplamentooleObject175.bin oleObject176.bin oleObject177.bin oleObject178.bin oleObject179.bin oleObject180.bin oleObject181.bin oleObject168.bin oleObject169.bin oleObject170.bin image268.wmf 1 I6,67 A = image269.wmf 2 2 S I V = image270.wmf 2 10 kVA I 115 V = image271.wmf 2 I86,95 A = image272.wmf 1500 4,4430060 f= ´´ image273.wmf 18,76 mWb f= image274.wmf 1 V image275.wmf 2 V image262.wmf 300 a 23 = image263.wmf a13,04 = image264.wmf 2 1500 V 13,04 = image265.wmf 2 V115 V = image266.wmf 1 1 S I V = image267.wmf 1 10 kVA I 1500 V = oleObject185.bin oleObject186.bin oleObject187.bin oleObject188.bin oleObject189.bin oleObject190.bin oleObject191.bin oleObject192.bin oleObject193.bin oleObject194.bin oleObject195.bin oleObject196.bin image276.jpeg oleObject197.bin oleObject198.bin oleObject182.bin oleObject183.bin oleObject184.bin image284.wmf 3000 a 400 = image285.wmf a8,25 = image286.wmf 12 Na N = image287.wmf 1 N8,25110 =´ image288.wmf 1 N907,5 espiras = image289.wmf 1 N908 espiras = image277.wmf 1 10 kVA I 3300 V = image278.wmf 1 I30,3 A = image279.wmf 2 10 kVA I 400 V = image280.wmf 2 I250 A = image281.wmf 400 4,4411060 f= ´´ image282.wmf 2 2 V 4,44Nf f= ´´ image283.wmf 13,64 mWb f= oleObject202.bin oleObject203.bin oleObject204.bin oleObject205.bin oleObject206.bin oleObject207.bin oleObject208.bin oleObject209.bin oleObject210.bin oleObject211.bin oleObject212.bin oleObject213.bin oleObject214.bin oleObject215.bin oleObject199.bin oleObject200.bin oleObject201.bin image297.wmf 22 PVIcos =´´q image298.wmf 2 I78,125 A = image299.wmf 1 2 V a V = image300.wmf 12 Va V = image301.wmf 1 V5400 =´ image302.wmf 1 V2000 V = image303.wmf 2 2 P I Vcos = ´q image304.wmf 2 25 kW I 4000,8 = ´ image305.wmf 11 PVIcos =´´q image306.wmf 2 I15,625 A = image290.wmf 1 100 kVA I 2000 V = image307.wmf 1 1 P I Vcos = ´q image308.wmf 1 25 kW I 20000,8 = ´ image291.wmf 1 I50 A = image292.wmf 2 100 kVA I 400 V = image293.wmf 2 I25 A = image294.wmf 1 2 N a N = image295.wmf 200 a 40 = image296.wmf a5 = oleObject219.bin oleObject220.bin oleObject221.bin oleObject222.bin oleObject223.bin oleObject224.bin oleObject225.bin oleObject226.bin oleObject227.bin oleObject228.bin oleObject229.bin oleObject230.bin oleObject231.bin oleObject232.bin oleObject233.bin oleObject216.bin oleObject234.bin oleObject235.bin oleObject236.bin oleObject217.bin oleObject218.bin image309.png image310.wmf 230 4,4420050 f= ´´ image318.wmf m I5,0 sen(72,54)4,77A =´= image319.wmf núcleo1c P VI =´ image320.wmf núcleo P 2301,5 =´ image321.wmf núcleo P 345W = image311.wmf 5,18 mWb f= image312.wmf 1 0 cos(0,3)72,54 - 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j= image435.wmf 0 67,35 j=° image436.wmf ( ) 0 I0,385j0,922 A =+ image437.wmf 1 I5,42 42,23 A =° oleObject372.bin oleObject373.bin oleObject374.bin oleObject375.bin oleObject376.bin oleObject377.bin oleObject378.bin oleObject379.bin oleObject380.bin oleObject381.bin oleObject382.bin oleObject383.bin oleObject384.bin oleObject385.bin oleObject386.bin oleObject387.bin oleObject388.bin oleObject389.bin oleObject390.bin oleObject391.bin oleObject392.bin oleObject371.bin image450.wmf 0 I2,0 77,99 A =° image459.wmf a2 = image460.wmf 2 I25 30 A ¢ =° image461.wmf 2 I(21,65j12,5) A ¢ =+ image462.emf 2125 36,86º I8 image463.wmf 1 I26,3733,22 A =° image464.wmf ( ) 1 I0,416j1,95(21,65j12,5) =+++ image465.wmf ( ) 1 I22,06j14,45 =+ image466.wmf 1 cos()cos(33,22º) j= image451.wmf 1 0 cos(0,208) - j= image467.wmf 1 cos()0,836 j= image452.wmf 0 77,99 j=° image453.wmf ( ) 0 I0,416j1,95 A =+ image454.wmf 2 I50 30 A =° image455.wmf 1 2 cos(0,866) - j= image456.wmf 2 30 j=° image457.wmf ( ) 2 I A 43,30 25,00 = + image458.wmf 1 2 V 400 a V200 == oleObject396.bin oleObject397.bin oleObject398.bin oleObject399.bin oleObject400.bin oleObject401.bin oleObject402.bin oleObject403.bin oleObject404.bin oleObject405.bin oleObject406.bin oleObject407.bin oleObject408.bin oleObject409.bin oleObject393.bin oleObject410.bin oleObject411.bin oleObject394.bin oleObject395.bin image468.png image469.png image470.wmf 2 2 2 V Z I = & & & image479.wmf 2 22 ZZa ¢ =´ && image480.wmf 22 VVa ¢ =´ && image481.wmf 2 2 I I a ¢ = & & image471.wmf •• 2 22 * l ZZa = image472.wmf 212 222 VNI VNI ¢ == ¢ && && image473.wmf 2 22 1 N VV N ¢ =´ && image474.wmf 1 22 2 N II N ¢ =´ && image475.emf 222VZI image476.wmf 2 2 1 2 1 2 2 N V N Z N I N ¢ ´ = ¢ ´ & & & image477.wmf 2 22 2 2 21 VN Z IN ¢ = ¢ & & & image478.wmf 2 2 2 Z Z a ¢ = & & image483.png oleObject415.bin oleObject416.bin oleObject417.bin oleObject418.bin oleObject419.bin oleObject420.bin oleObject421.bin oleObject422.bin oleObject423.bin image482.png oleObject412.bin oleObject413.bin oleObject414.bin image484.png image485.wmf 1 1 1 V Z I = & & & image494.wmf 11 1 VV a ¢ =´ && image495.wmf 11 IIa ¢ =´ && image486.wmf 111 121 VNI VNI ¢ == ¢ && && image487.wmf 1 11 2 N VV N ¢ =´ && image488.wmf 2 11 1 N II N ¢ =´ && image489.wmf 1 1 1 V Z I = & & & image490.wmf 1 1 2 1 2 1 1 N V N Z N I N ¢ ´ = ¢ ´ & & & image491.wmf 2 11 1 2 12 VN Z IN ¢ = ¢ & & & image492.wmf 2 11 ZZa ¢ =´ && image493.wmf 1 1 2 Z Z a ¢ = & & oleObject427.bin oleObject428.bin oleObject429.bin oleObject430.bin oleObject431.bin oleObject432.bin oleObject433.bin oleObject434.bin image496.png image497.png oleObject424.bin oleObject425.bin oleObject426.bin image504.wmf 3 2 81,72 101111,11 X - 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= image620.wmf 160 c Rk =W image621.wmf 3 8000 208,1 10 m X - = image622.wmf 38,45 m Xk =W image609.wmf 0 400 cos= 80000,214 j = ´ image610.wmf 00 cos=0,234 Fp j = image611.wmf 1 o cos(0,234)76,48 - j==° image612.wmf o sen()sen(76,48) j=° oleObject556.bin oleObject557.bin oleObject558.bin oleObject559.bin oleObject560.bin oleObject561.bin oleObject562.bin oleObject563.bin oleObject564.bin oleObject565.bin oleObject566.bin oleObject567.bin oleObject568.bin oleObject569.bin oleObject570.bin oleObject553.bin oleObject571.bin oleObject554.bin oleObject555.bin image629.wmf 489 2,5 = cc Z image630.wmf 195,6 cc Z =W image631.wmf 2 240 2,5 cc R = image632.wmf 38,4 cc R =W image633.wmf 22 195,638,4 cc X =- image634.wmf 191,8 cc X =W image635.wmf 12 38,4 2 RR ¢ == image623.wmf 240 cos=0,196 4892,5 cc j = ´ image636.wmf 12 19,2 RR ¢ ==W image637.wmf 12 191,8 2 XX ¢ == image638.wmf 12 95,9 XX ¢ ==W image624.wmf cos=0,196 cccc Fp j = image625.wmf 1 cc cos(0,196)78,68 - j==° image626.wmf o sen()sen(78,68) j=° image627.wmf o sen()0,98 j= image628.wmf cc 78,68 j=° oleObject575.bin oleObject576.bin oleObject577.bin oleObject578.bin oleObject579.bin oleObject580.bin oleObject581.bin oleObject582.bin oleObject583.bin oleObject584.bin oleObject585.bin oleObject586.bin oleObject587.bin oleObject588.bin oleObject589.bin oleObject572.bin oleObject590.bin oleObject591.bin oleObject592.bin oleObject593.bin oleObject573.bin oleObject574.bin image644.wmf 22 38,4 (33,33) cc cc R R a ¢ == image645.wmf 34,56 cc Rm ¢ =W image646.wmf 22 191,8 (33,33) cc cc X X a ¢ == image647.wmf 172,6 cc Xm ¢ =W image639.wmf 3 22 160 10 (33,33) c c R R a ¢ == image640.wmf 144 c R ¢ =W image641.wmf 3 22 38,45 10 (33,33) m m X X a == image642.wmf 34,60 m X ¢ =W image643.wmf 8000 33,33 240 p s V a V === oleObject597.bin oleObject598.bin oleObject599.bin oleObject600.bin oleObject601.bin oleObject602.bin oleObject603.bin oleObject604.bin oleObject605.bin oleObject606.bin oleObject594.bin oleObject595.bin oleObject596.bin image648.png image649.png image650.png image651.png image652.png image653.emf saida222entrada222CobreFerroPVIcos(%)100%PVIcosPP oleObject607.bin image654.wmf 2 1 P P h= image655.wmf ( ) 2 1 P %100 P h=´ image656.wmf entradaperdasperdas saida entradaentradaentrada PPP P 1 PPP - h===- image657.wmf saidasaidasaida entradasaidaPerdasPerdas PPP 1 PPPP h===+ + oleObject611.bin oleObject608.bin oleObject609.bin oleObject610.bin oleObject615.bin oleObject612.bin oleObject613.bin oleObject614.bin image658.wmf PerdasCobreFerro PPP =+ image659.wmf ( ) 2 1 cobre p V P R = image660.wmf ( ) 2 ' Ferroeq2 PRI =´ image661.wmf entrada111 PVIcos =j image662.wmf saída222 PVIcos =j image663.wmf saida 222 entrada222CobreFerro P VIcos (%)100% PVIcosPP j h==´ j++ image664.wmf saidasaida entradasaidaPerdas PP PPP h== + image665.wmf saida 222 saida0cc2220cc P VIcos (%)100% PPPVIcosPP j h==´ ++j++ oleObject619.bin oleObject620.bin oleObject621.bin oleObject622.bin oleObject623.bin oleObject616.bin oleObject617.bin oleObject618.bin image666.emf 222222nucleoe2222222e22222222nucleoe22Vcos[VIcosPRI](VIcos)(Vcos2RI)ddIVIcosPRI oleObject624.bin image667.emf saidasaida2222222entradasaida222nucleoJoule222nucleoe22PPVIcosVIcosPPPerdasVIcosPPVIcosPRI image668.wmf 2 d 0 dI h = oleObject625.bin oleObject626.bin image669.emf 2,2,arg2,arg%100vaziocacaVVRegulação em V oleObject627.bin image670.wmf 2,2,arg 2,arg %100 vazioca ca VV Regulação em V - =´ image671.wmf 1 2, vazio V V a = image672.wmf 2,arg2,2 cavazio VVV =±D oleObject628.bin oleObject629.bin oleObject630.bin image673.wmf 2,2,arg 2,arg %100 vazioca ca VV Regulação em V ¢¢ - =´ ¢ image674.wmf 2,arg2, canominal VV ¢¢ = image675.wmf 122222 eqeqeq VVIRjIXVIZ ¢¢ ¢¢¢ =++=+ &&&&&& image676.wmf 2 0 I ¢ = image677.wmf 2,1 vazio VV ¢ = image678.wmf 12,arg 2,arg %100 ca ca VV Regulação em V ¢ - =´ ¢ oleObject634.bin oleObject635.bin oleObject636.bin oleObject631.bin image679.png oleObject632.bin oleObject633.bin image680.wmf arg2 ca Z q image689.wmf 2 eq qq + image690.wmf 2 0 eq qq += image691.wmf 2 eq qq =- image692.wmf arg2 ca Z q image693.wmf eqeq Z q image681.wmf eqeqeqeqeq ZRjXZ q =+= image682.wmf 2 I ¢ & image683.wmf 2 V ¢& image684.wmf 2 eq RI ¢ & image685.wmf 1 V & image686.wmf 2 eq XI ¢ & image687.wmf 2 eq ZI ¢ & image688.wmf 2 q oleObject640.bin oleObject641.bin oleObject642.bin oleObject643.bin oleObject644.bin oleObject645.bin oleObject646.bin oleObject647.bin oleObject648.bin oleObject649.bin oleObject650.bin oleObject637.bin oleObject638.bin oleObject639.bin image694.jpg image695.wmf cc cc cc V Z I = image696.wmf cos== . cccc cc cccccc PP SVI j image697.wmf 2 cc cc cc P R I = image698.wmf 22 cccccc XZR =- image699.wmf 2 12 cc RRaR =+ image700.wmf 2 12 cc XXaX =+ oleObject654.bin oleObject655.bin oleObject656.bin image701.png oleObject651.bin oleObject652.bin oleObject653.bin image702.png image703.png image704.png image705.png image706.png image707.jpeg image708.gif image709.png image710.png image711.png image712.pngvariável Transformador de corrente Transformador trifásico com regulação da indução Agrupamento de três Transformadores monofásicos [ Y-Y] Transformador trifásico com conexão [ Y-] 16 Simbologia do Transformadores elétricos Transformador trifásico Auto transformador Transformador de corrente Transformador monofásico 17 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DOS TRANSFORMADORES 18 Principio de funcionamento Quando a bobina primária é conectada em uma fonte de corrente alternada, surge ao seu redor um campo magnético variável O campo magnético gerado na primeira bobina corta as espiras da bobina secundária Essa tensão induzida é proporcional ao número de linhas magnéticas que cortam a bobina secundária Como consequência da variação do campo magnético nas espiras da bobina secundária, surge nessa bobina uma tensão induzida O fenômeno da transformação é baseado no efeito da indução mútua, onde temos um núcleo constituído de lâminas de aço prensadas e dois enrolamentos. Principio de funcionamento m E2 V2 N2 N1 V1 E1 I1 I2 V1 = Tensão aplicada na entrada (primária) E1 = Tensão induzida no primário N1 = Número de espiras no primário I1 = Corrente no primário V2 = Tensão nos terminais de saída (secundário) E2 = Tensão induzida no secundário N2 = Número de espiras no secundário I2 = Corrente no secundário Primário Secundário A maior parte desse fluxo ficará confinado no núcleo, uma vez que é este o caminho de menor relutância Principio de funcionamento Esse fluxo originará uma força F.E.M. E1 no primário e E2 no secundário proporcional ao número de espiras dos respectivos enrolamentos, segundo a relação: Onde: a é a razão de transformação ou relação entre espiras As tensões terminal de entrada e saída (V1 e V2) diferem muito pouco das f.e.m. induzidas (E1 e E2) e para fins práticos: Principio de funcionamento Podemos também provar que as correntes obedecem a seguinte relação: V1 = tensão no primário V2 = tensão no secundário I1 = corrente no primário I2 = corrente no secundário N1 = Nº espira no primário N2 = Nº espira no secundário Onde: Quando a tensão do primário V1 é superior a do secundário V2 Transformador abaixador Quando a tensão do primário V1 é inferior a do secundário V2 Transformador elevador Temos que: Como fluxo magnético é proveniente da C.A., este também será alternado, tornando um fenômeno reversível, ou seja, podemos aplicar uma tensão em qualquer dos enrolamentos que teremos a f.e.m. no outro. TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS 23 Por que precisamos usar transformadores trifásicos ? Transformadores trifásicos O volume de material condutor na transmissão em sistemas trifásicos é menor para a mesma quantidade de energia transmitida quando comparado com sistemas monofásicos ou outros sistemas Transformadores monofásicos possuem em geral pequena capacidade de potência aparente (chamada capacidade de transformação). Quando se necessita de maiores potências utilizam-se transformadores trifásicos. Por que os sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica são sistemas trifásicos? A capacidade dos geradores aumenta em função do número de fases Para o funcionamento dos motores elétricos é necessário termos campos magnéticos girantes, o qual não é possível ser gerado em sistemas monofásicos Os transformadores trifásicos podem ser construídos de duas maneiras: Construção dos Transformadores trifásicos (a) banco trifásico (composto por 3 transformadores monofásicos) (b) núcleo trifásico (composto por um único núcleo – mononuclear) Núcleo trifásico Banco trifásico A conexão em banco trifásico facilita a manutenção e substituição dos transformadores, porém com maior custo de investimento Esta forma de ligação resulta em transformadores menores e mais baratos devido a necessidade de menos material ferromagnético, porém com menor flexibilidade de manutenção Um transformador trifásico é constituído de pelo menos três enrolamentos no primário e três enrolamentos no secundário, os quais (como qualquer componente trifásico) podem ser conectados em Estrela (Y) ou Delta (∆) Tipos de ligação dos transformadores trifásicos Temos quatro possibilidades de ligação (conexão): Cada conexão possui determinadas características que determinam o uso mais adequado conforme a aplicação Transformadores trifásicos Exemplo de conexão Y-∆ Núcleo trifásico Banco trifásico Carga – Ligações estrela (Y) triangulo () Ligação em Estrela Ligação em Delta N é o neutro (centro-estrela) da carga Para uma carga trifásica equilibrada: Relações entre tensões de fase e linha Tensão de fase – tensão medida em cada um dos ramos monofásicos de um sistema trifásico Ligação em Estrela Ligação em triângulo Tensão de linha – medida entre dois condutores terminais de fase Ligação em Estrela Ligação em triângulo Relações entre correntes de fase e linha Corrente de fase – corrente que percorre cada ramo monofásico de um sistema trifásico Ligação em Estrela Ligação em triângulo Ligação em Estrela Ligação em triângulo Corrente de linha – corrente que percorre por cada condutor de linha Relação de espiras e transformação Em transformadores trifásicos, a relação de transformação é definida pela relação entre a tensão de linha do primário e a tensão de linha do secundário Conexão: Dependendo da ligação, a relação de transformação pode ser diferente da relação de espiras Se a tensão de linha no lado Y é V, qual a tensão de linha do lado ? Tensão de fase: tensão entre uma fase e o neutro Tensão de linha: tensão entre duas fases ?? Relação de espiras e transformação Y- Se uma tensão de linha V é aplicada a um enrolamento trifásico ligado em Y, a tensão efetiva sobre a fase é dada por: A tensão de linha no lado em será: Esta tensão é que será refletida ao enrolamento no secundário do transformador Sendo o secundário em , temos: A relação de transformação de um transformador ligado Y- é: Onde: a é a relação de espira Relação de corrente: conexão Y- Em Y, a corrente de linha é igual a corrente de fase: Corrente de linha: percorre as linhas do sistema Corrente de fase: percorre os enrolamentos do transformador Em , a corrente de linha é 3 vezes a corrente de fase: A corrente I no enrolamento do primário será refletida no enrolamento do secundário como aI E a corrente de linha no será, portanto: A relação de corrente: Que é o inverso da relação de tensão Relação de corrente: conexão -Y A relação de corrente: Uma tensão de linha V no primário em provoca uma tensão de fase V/a no secundário em Y. Daí, a relação de transformação é: Relação de corrente: conexão - e Y-Y Nas conexões Y-Y e - as relações de transformação são dadas por: As relações de correntes são dadas por: Relações de correntes e tensões 3:37:51 37 Exercício 01 Um transformador ligado em Y/, com uma relação de transformação de 62,72 (trafo abaixador), tem uma tensão de linha de 13,8 kV no primário . Determinar a tensão de fase no primário, a tensao de linha e de fase no secundário. Exercício 01 Um transformador ligado em Y/, com uma relação de transformação de 62,72 (trafo abaixador), tem uma tensão de linha de 13,8 kV no primário . Determinar a tensão de fase no primário, a tensao de linha e de fase no secundário. Tensão de Fase no primário Tensão de Linha e Fase no secundário Tensão de Linha no primário 3:42:00 39 Exercício 02 Um transformador ligado em /Y, com uma relação de transformação de 108,64 (trafo abaixador), tem uma tensão de linhade 13,8 kV no primário . Determinar a tensão de fase no primário, a tensao de linha e de fase no secundário. Exercício 02 Um transformador ligado em /Y, com uma relação de transformação de 108,64 (trafo abaixador), tem uma tensão de linha de 13,8 kV no primário . Determinar a tensão de fase no primário, a tensao de linha e de fase no secundário. Tensão de Fase no secundario Tensão de Linha no secundário Tensão de Linha no primário Vantagens da conexão Y-Y Como a tensão sobre o enrolamento é 57,7% da tensão de linha, o número de espiras necessário é menor. Fornece dois níveis de tensão, fase-neutro e fase-fase Principal aplicação da conexão Y- e -Y A conexão -Y é mais empregada como transformador elevador em subestações de geração A conexão -Y é mais empregada como transformador abaixador em subestações industriais O neutro do lado de alta-tensão pode ser aterrado O lado em funciona como um filtro para correntes harmônicas. Vantagens da conexão - Transformadores trifásicos em banco podem operar em conexão Delta aberto (V), com um dos transformadores monofásicos em manutenção, podendo fornecer 58% da capacidade nominal do banco. Dados de placa transformador trifásico Nome e dados do fabricante; Numeração da placa; Indicação das NBR; Potência (kVA); Impedância equivalente (%); Tensões nominais (AT e BT); Tipo de óleo isolante; Diagramas de ligações; Diagrama fasorial; Massa total (kg); Volume total do líquido (l) Entre as informações fornecidas pela placa encontram-se: CIRCUITO EQUIVALENTE DO TRANSFORMADOR MODELO IDEAL Transformador ideal É aquele em que o acoplamento entre suas bobinas é perfeito, ou seja, todas concatenam, ou “abraçam”, o mesmo fluxo, o que vale dizer que não há dispersão de fluxo. Isso implica assumir a hipótese de que a permeabilidade magnética do núcleo ferromagnético é alta ou, no caso ideal, infinita, e o circuito magnético é fechado. Além disso, admite-se que o transformador não possui perdas de qualquer natureza, seja nos enrolamentos, seja no núcleo. Transformador ideal Não possui fluxo de dispersão: todo fluxo esta confinado núcleo e é concatenado com ambas as bobinas Não possui perdas no núcleo Não possui perdas nos enrolamentos do primário e secundário (resistência nula) 1 2 3 Não possui perdas devido a histerese e perdas por correntes parasitas que circulam no núcleo (perdas por Foucault) I1 V1 ~ + - ZL N1 E1 + - + - E2 + I2 - V2 N2 m disp.=0 E2 Transformador ideal 4 5 6 A potência no primário é igual a potencia no secundário A relutância do núcleo é desprezível I1 V1 ~ + - ZL N1 E1 + - + - E2 + I2 - V2 N2 m disp.=0 Fator de potência é mesmo para o primário e secundário Transformador ideal I1 V1 ~ + - ZL N1 E1 + - + - E2 + I2 - V2 N2 m disp.=0 7 8 O ângulo de fase da tensão do primário e do secundário é o mesmo A tensão induzida E1 é igual a V1 e a tensão induzida E2 é igual a tensão terminal da carga , 6 Corrente de magnetização do transformador é nula Circuito equivalente do Transformador ideal Onde: ZL N1 : N2 V1 E1 E2 I2 V2 I1 ~ V1 P2 P1 V1 : tensão aplicada nos terminais da entrada (primário) E1 : tensão induzida no primário V2 : tensão aplicada nos terminais de saída (secundário) N1 : número de espiras do primário E2 : tensão induzida no secundário N2 : número de espiras do secundário I1 : corrente no primário I2 : corrente no secundário Circuito equivalente do Transformador ideal (i2 =0) O fenômeno da transformação é baseado no efeito da indução mútua, onde temos um núcleo constituído de lâminas de aço prensadas e dois enrolamentos. Pela lei de Faraday temos: Em termos de fasores: (Relação de transformação) i2 i1 v1 N1 e1 e2 v2 N2 ~ + - + - Trafo elevador Trafo abaixador m Circuito equivalente do Transformador ideal (i2 0) Assim: i2 i1 v1 N1 e1 e2 v2 N2 ~ + - + - ZL carga A equação do circuito magnético de um transformador é dado por: Onde é a relutância do núcleo. Considerando que o núcleo tem permeabilidade infinita, temos: Em termos fasoriais: m Resumindo: i2 i1 v1 N1 e1 e2 v2 N2 ~ + - + - ZL carga Pois não há perdas Relações: Potências: m Logo: O número de voltas nos enrolamentos primário e secundário de um transformador monofásico eles são 350 e 35 respectivamente. Se o primário estiver conectado a uma fonte de 2,2 kV, 50 Hz, determinar a tensão secundária sem carga. Dados: N1 = 350 espiras N2 = 35 espiras f = 50 Hz V1=2,2 kV Exercício 01 Logo: Exercício 1.1 O número de espiras nos enrolamentos primário e secundário de um transformador monofásico são de 1254 e 20, respectivamente. Se o primário é ligado a um fornecimento de 13,8 kV, 60 Hz, determinar a tensão no secundário a vazio. Dados: N1 = 1254 espiras N2 = 20 espiras f = 60 Hz V1=13,8 kV Logo: Exercício 1.2 Um transformador possui 1000 e 500 espiras nos enrolamentos de alta e baixa tensão. Utilizando o transformador como elevador de tensão pede-se determinar a tensão no secundário quando se aplica no primário uma tensão de 220V. i2 i1 v1 N1 e1 e2 v2 N2 ~ + - + - ZL carga m Dados: N1 = 1000 espiras N2 = 500 espiras V1=220 V EQUAÇÃO DA F.E.M. INDUZIDA NO TRANSFORMADOR i2 i1 v1 N1 e1 e2 v2 N2 ~ + - + - ZL carga Seja o circuito de um transformador Pela Lei de Faraday temos: Onde: Substituindo o fluxo na eq.(1): Derivando em relação ao tempo temos: Logo: O valor máximo (ou de pico) vale: eq.(1) eq.(2) eq.(3) eq.(4) eq.(5) i2 i1 v1 N1 e1 e2 v2 N2 ~ + - + - ZL carga Seja o circuito de um transformador Lei de Faraday: Onde: Substituindo o fluxo temos: Derivando em relação ao tempo: O valor eficaz é dado por: Onde: Logo: Logo: i2 i1 v1 N1 e1 e2 v2 N2 ~ + - + - ZL carga m Para o secundário temos: Temos que : Logo: O valor eficaz é dado por: Onde: Logo: Exercício 02 Um transformador monofásico de (3000/200) V, 60 Hz, é construído sobre um núcleo com uma secção transversal de 150 cm² e tem 80 espiras no enrolamento de baixa tensão. Calcular: a) O valor máximo de densidade de fluxo no núcleo, b) O número de espiras no enrolamento de alta tensão. Dados: V1 = 3000 [V] V2 = 200 [V] f = 60 [Hz] N2= 80 espiras A =150 [cm²] a) b) Logo: Exercício 03 Um transformador monofásico (3300/230) V, 60 Hz, trabalhando com uma densidade máxima de fluxo 1,2Wb / m² no núcleo. A área da secção transversal do núcleo do transformador é de 150 cm². Calcule o número de espiras no primário e secundário. Dados: a) V1 = 3300 [V] V2 = 230 [V] f= 60 [Hz] B= 1,2 [Wb/m²] A=150 [cm²] A= 0,015 [m²] Logo: Exercício 04 Um transformador monofásico de 40 kVA, (3300/240)V, 60 Hz, tem 660 voltas no primário. Determinar: a) O número de espiras no secundário b) O valor máximo do fluxo no núcleo, c) O valor aproximado das correntes primárias e secundárias em plena carga. Dados: a) S = 40 [kVA] V1 = 3300 [V] V2 = 240 [V] N1= 660 [espiras] b) c) Logo: Exercício 05 Dados: a) b) c) V1 = 1900 [V] V2 = 240 [V] F = 60 [Hz] VN= 1,5 [V/espira] B= 1,2 [Wb/m²] S = 10 kVA Um transformadormonofásico 1900/240V, 60Hz. Tem 1,5V por espira. a) Calcular o número necessário de espiras nos enrolamentos primário e secundário respectivamente. b) Calcular o valor da densidade de fluxo necessária para 1,2Wb/m². Calcula-se a área da secção transversal requerida do núcleo de ferro. Se a potência de saída é 10 kVA e c) Calcule a corrente do enrolamento secundário. Logo: Exercício 06 A relação de tensão sem carga de um transformador monofásico a 60 Hz é (1200/440)V. Encontre o número de espiras em cada enrolamento se o fluxo máximo for 0,075Wb. Dados: a) V1 = 1200 [V] V2 = 440 [V] f = 60 [Hz] = 0,075 [Wb] Logo: Exercício 07 Um transformador monofásico tem 500 espiras no primário e 1200 espiras no secundário. A área S de seção transversal do núcleo é de 75 cm2. Se o enrolamento primário estiver conectado a uma fonte de 400 V, 50 Hz, calcule: a) O valor de pico da densidade de fluxo no núcleo, e b) A tensão induzida no enrolamento secundário. Dados: a) N1 = 500 [espiras] N2 = 1200 [espiras] f = 60 [Hz] V1= 400 [V] A =75 [cm²] A =0,0075 [m²] b) Logo: Exercício 08 Um transformador monofásico de 10 kVA tem uma relação de e (300/23) espiras. O enrolamento principal está conectado a uma fonte de 1500 V e 60 Hz. Encontre: a) A tensão do enrolamento secundário em circuito aberto. b) Os valores aproximados das correntes nos dois enrolamentos em carga total. c) Encontre também o valor máximo do fluxo. Dados: S=10 [kVA] N1 = 300 [espiras] N2 = 23 [espiras] f = 60 [Hz] V1= 1500 [V] a) b) c) Logo: Exercício 09 Um transformador monofásico de 100 kVA, (3300/400) V, 60 Hz, tem 110 espiras no enrolamento secundário. Calcule os valores aproximados das correntes primárias e secundárias a plena carga, o valor máximo de fluxo no núcleo e o número de espiras do enrolamento primário. Como o fluxo no núcleo carregado varia? Dados: S=100 [kVA] V1 = 3300 [volts] V2 = 400 [volts] f = 60 [Hz] N2= 110 [voltas] a) Logo: Exercício 10 Os seguintes dados se aplicam a uma saída de transformador monofásico: 100 kVA, tensão secundária: 400V; voltas no enrolamento primário: 200; voltas do secundário: 40. Desconsiderando as perdas, calcule: a) A tensão primária aplicada. b) As correntes do lado primário e secundário e a corrente secundária. C) Quando a potência real da carga é de 25 kW com fator de potência de 0,8. Dados: S=100 [kVA] V2 = 400 [volts] N1= 200 [voltas] N2= 40 [voltas] P = 25 [kW] cos = 0,8 a) b) c) TRANSFORMADORES MODELO REAL R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V2 V1 I1 I2 E1 E2 a I0 Ic Im Logo: Um trafo real, de núcleo de ferro, é representado na figura abaixo Embora hermeticamente acoplado pelo núcleo de ferro, uma pequena porção de fluxo disperso é produzida nos enrolamentos primário e secundário 1 e 2, respectivamente, além do fluxo mútuo, M. R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V2 V1 I1 I2 E1 E2 a I0 Ic Im Transformador opera segundo o princípio da indução mútua entre duas ou mais bobinas indutivamente acoplados, ou seja, os circuitos não são ligados fisicamente Transformador real . O fluxo disperso do primário, 1, produz uma reatância indutiva primária X1. O fluxo disperso do secundário, 2, produz uma reatância indutiva secundária, X2. Além disto, o enrolamento primário e secundário são constituídos de condutores de cobre, que têm certa resistência. A resistência interna do enrolamento primário e secundário é representada por R1 e R2, respectivamente. R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V2 V1 I1 I2 E1 E2 a I0 Ic Im Portanto no Trafo real são consideradas: Circuito equivalente de um transformador monofásico real Perdas no núcleo (histerese e correntes parasitas Dispersão de fluxo; Dispersão de fluxo Perdas ôhmicas nos enrolamentos Corrente de magnetização R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V2 V1 I1 I2 E1 E2 a I0 Ic Im Portanto são consideradas: X1, X2: reatância de dispersão, [Ω] (representam as perdas de fluxo) Rc: resistência de magnetização, [Ω] ( perdas no ferro Xm: reatância de magnetização, [Ω] (núcleo) V1 , V2 : Tensão terminal no primário e secundário E1 , E2 : Tensão induzida no primário e secundário R1, R2: resistência das bobinas, [Ω] (representam as perdas Joule, cobre) R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V2 V1 I1 I2 E1 E2 a I0 Ic Im I1 , I2 : Corrente no primário e secundário a Relação de espiras Exercício 11 A corrente sem carga de um transformador é 5A com um fator de potência de 0,3 quando 230 V, 50 Hz é fornecido. O número de espiras no enrolamento primário é 200. Calcule o valor máximo do fluxo no núcleo, a perda do núcleo e corrente de magnetização. Dados: a) I0 = 5 [A] cos = 0,3 V1= 230 [V] f = 50 [Hz] N1= 200 [espira] Logo: Exercício 12 A corrente sem carga de um transformador é 15A com um fator de potência de 0,2 quando conectado a uma fonte de 460 V a 50 Hz. Se o enrolamento primário tem 550 espiras, calcule: a) A componente de magnetização da corrente sem carga. b) A perda de ferro. c) O valor máximo do fluxo no núcleo. Dados: a) I0 = 15 [A] cos = 0,2 V1= 460 [V] f = 50 [Hz] N1= 550 [espira] ou Logo: Exercício 13 A corrente sem carga de um transformador é 4A com um fator de potência de 0,25 quando 250 V é fornecido a 50 Hz. O número de voltas no enrolamento primário é 200. Calcule: a) O R.M.S. do fluxo no núcleo (suponha o fluxo senoidal). b) Perda de núcleo. c) A corrente de magnetização. Dados: a) I0 = 4,0 [A] cos = 0,25 V1= 250 [V] f = 50 [Hz] N1= 200 [espira] Logo: Exercício 14 O primário do transformador tem uma corrente de 1A com fator de potência de 0,4, quando está conectado a uma rede de 200V, 50 Hz e o secundário está em aberto. O número de espiras no primário é o dobro do secundário. Quando uma carga que consome 50A com um fator de potência de 0,8 é conectada ao secundário calcula a corrente no primário . Dados: a) I0 = 1,0 [A] cos 0= 0,40 I2= 50 [A] cos 2= 0,80 V1= 200 [V] f = 50 [Hz] N1= 2 x N2 a=2 Exercício 15 O número de espiras dos enrolamentos primário e secundário de um trafo monofásico são 350 e 38, respectivamente. Se o enrolamento primário estiver conectado a uma fonte de 2,2 kV, 50 Hz, determine: a) A tensão secundária sem carga. b) A corrente primária quando a corrente secundária é 200A com um fator de potência de 0,8 atrasado, se a corrente sem carga é 5A com um fator de potência 0,25 atrasado. c) O fator de potência da corrente primária. Dados: b) N1= 350 [espiras] N2= 38 [espiras] V1= 2,2 [kV] f = 50 [Hz] I2= 200 [A] cos 2= 0,80 I0 = 5,0 [A] cos 0= 0,25 a) c) (atrasado) Logo: Exercício 16 Um transformador monofásico (400/200)V está alimentando uma carga de 25 A com um fator de potência de 0,866 em atraso. A vazio, a corrente e o fator de potência são 2A e 0,208, respectivamente. Calcule a corrente da fonte de alimentação Dados: a) V1= 400 [V] V2= 200 [V] cos 0= 0,40 I2= 25 [A] cos 2= 0,866 I0 = 2,0 [A] cos 0= 0,208 Logo: Exercício 17 O transformador consome 10A a vazio com um fator de potência de 0,1. A relação de transformação é de 4: 1. Se uma carga for aplicada ao secundário com uma correntre de 200A e um fator de potência de 0,8. Encontre a corrente primária e o fator de potência (as quedas de tensão interna do transformador podem ser ignoradas). Dados: a) I0 = 10,0 [A] cos 0= 0,1 a=4:1 I2= 200 [A] cos 2= 0,8 (atrasado) Logo:Exercício 18 Um transformador monofásico é alimentado com 1600 V no lado primário e tem uma relação de transformação de 8:1, por sua vez, o transformador alimenta uma carga de 20 kW com um fator de potência de 0,8 (indutivo) e consome uma corrente 2 A operando a vazio com um fator de potência de 0,2 (indutivo). Calcule a magnitude e a fase da corrente no lado do primário. Dados: V1= 1600 [V] a=4:1 P =20 k[W] cos 2= 0,8 I0 = 2,0 [A] cos 0= 0,1 (atrasado) Exercício 19 Um transformador (2200/200) V conduz 1A no lado de alta tensão sem carga com um fator de potência de 0,385 em atraso. a) Calcule as perdas no ferro. Se uma carga de 50A com um fator de potência atrasado de 0,8 for colocada no secundário do transformador, b) Calcule a corrente no primário e seu fator de potência. Dados: V1= 2200 [V] V2= 200 [V] I0 = 1,0 [A] cos 0= 0,385 I2 = 50 [A] cos 2= 0,8 a) (atrasado) b) Exercício 20 Um transformador V (400/200) alimenta uma carga de 50A com um fator de potência de 0,866 em atraso. A corrente sem carga é 2A com um fator de potência de 0,208 atrasado. Calcule a magnitude e a fase da corrente da corrente primária e o fator de potência Dados: V1= 400 [V] V2= 200 [V] I2 = 50 [A] cos 2= 0,866 I0 = 2,0 [A] cos 0= 0,208 (atrasado) CIRCUITO REFERIDO PARA O PRIMÁRIO Circuito referido para o primário Circuito referido para o primário (2) (1) Da figura e das reações dos transformadores temos que: Levando (3) e (4) em (1), vem: (3) (4) Temos que: CIRCUITO REFLETIDO PARA O SECUNDÁRIO Circuito referido para o secundário Circuito referido para o secundário (2) (1) Da figura e das reações dos transformadores temos que: Levando (3) e (4) em (1), vem: (3) (4) Temos que: EXERCÍCIOS REFLEXÃO DE IMPEDANCIAS DOS TRANSFORMADORES Exercício 21 O circuito equivalente de um transformador de 8000/240 Volts possui os seguintes valores Rc= 160 K, Xm= 38,5 K, R1= 20 , X1= 100 , R2= 16,56 m, X2= 81,72 m. Determinar: a) Os parâmetro refletidos para o lado do primário; b) Os parâmetro refletidos para o para o lado do secundário Dados: V1= 8000 [V] V2= 240 [V] Rc = 50 [Ω] Xm = 38,5 [Ω] R1 = 20 [Ω] X1 = 100 [Ω] R2 = 16,56 [mΩ] Xm = 81,72[mΩ] a) Continuação: Exercício 21 O circuito equivalente de um transformador de 8000/240 Volts possui os seguintes valores Rc= 160 K, Xm= 38,5 K, R1= 20 , X1= 100 , R2= 16,56 m, X2= 81,72 m. Determinar: a) Os parâmetro refletidos para o primário; b) Os parâmetro refletidos para o para o secundário Dados: V1= 8000 [V] V2= 240 [V] Rc = 50 [Ω] Xm = 38,5 [Ω] R1 = 20 [Ω] X1 = 100 [Ω] R2 = 16,56 [mΩ] Xm = 81,72[mΩ] b) Parado aki Exercício 22 Um transformador monofásico de 60 Hz tem uma tensão nominal de placa de 7,97kV:266V a qual se baseia na relação de espiras de seus enrolamentos. O fabricante calcula que a indutância de dispersão do primário (7,97kV) seja 165mH e a indutância de magnetização do primário seja 135H. Para uma tensão primária de 7970V a 60Hz, calcule a respectiva tensão do secundário em circuito aberto. Dados: V1= 8000 [V] V2= 240 [V] Rc = 50 [Ω] Xm = 38,5 [Ω] R1 = 20 [Ω] X1 = 100 [Ω] R2 = 16,56 [mΩ] Xm = 81,72[mΩ] b) Exercício 22 O circuito equivalente de um transformador de 8000/240 Volts possui os seguintes valores Rc= 160 K, Xm= 38,5 K, R1= 20 , X1= 100 , R2= 16,56 m, X2= 81,72 m. Determinar: a) Os parâmetro refletidos para o primário; b) Os parâmetro refletidos para o para o secundário Dados: V1= 8000 [V] V2= 240 [V] Rc = 50 [Ω] Xm = 38,5 [Ω] R1 = 20 [Ω] X1 = 100 [Ω] R2 = 16,56 [mΩ] Xm = 81,72[mΩ] b) Exercício 22 O circuito equivalente de um transformador de 8000/240 Volts possui os seguintes valores Rc= 160 K, Xm= 38,5 K, R1= 20 , X1= 100 , R2= 16,56 m, X2= 81,72 m. Determinar: a) Os parâmetro refletidos para o primário; b) Os parâmetro refletidos para o para o secundário Dados: V1= 8000 [V] V2= 240 [V] Rc = 50 [Ω] Xm = 38,5 [Ω] R1 = 20 [Ω] X1 = 100 [Ω] R2 = 16,56 [mΩ] Xm = 81,72[mΩ] b) Exercício 22 Um transformador de potencial de 7970:120 Volts e 60 Hz tem os seguintes parâmetros, vistos do enrolamento de alta tensão (primário): X1= 1721 X’2= 1897 X1m= 782 k R1= 1378 R’2= 1602 Supondo que o secundário esteja em aberto e que o primário esteja conectado a uma fonte de 7,97kV, calcule o módulo e o ângulo de fase (em relação a fonte de alta tensão) da tensão nos terminais do secundário. Calcule o modulo e o ângulo de fase da tensão do secundário se uma carga resistiva de 1kΩ for conectada aos terminais do secundário. c) Repita a parte b) se a carga for trocada por uma reatancia de 1kΩ. Dados: V1= 7920 [V] V2= 140 [V] Rc = 50 [Ω] Xm = 38,5 [Ω] R1 = 20 [Ω] X1 = 100 [Ω] R2 = 16,56 [mΩ] Xm = 81,72[mΩ] Exercício 22 O circuito equivalente de um transformador de 8000/240 Volts possui os seguintes valores Rc= 160 K, Xm= 38,5 K, R1= 20 , X1= 100 , R2= 16,56 m, X2= 81,72 m. Determinar: a) Os parâmetro refletidos para o primário; b) Os parâmetro refletidos para o para o secundário Dados: V1= 8000 [V] V2= 240 [V] Rc = 50 [Ω] Xm = 38,5 [Ω] R1 = 20 [Ω] X1 = 100 [Ω] R2 = 16,56 [mΩ] Xm = 81,72[mΩ] b) TESTES EM TRANSFORMADORES Testes em transformadores Os ensaios elétricos têm como principal objetivo identificar quaisquer problemas que possam acometer os equipamentos elétricos Os parâmetros do circuito equivalente são determinados, ou pelos dados do projeto, ou pelos dados de teste. Os dois testes mais comuns são os seguintes: Testes de circuito aberto (a vazio) Testes em curto-circuito ENSAIO A VAZIO OU DE CIRCUITO ABERTO - TENSÃO NOMINAL Esquema de montagem Ensaio a vazio ou de circuito aberto Tensão nominal O ensaio a vazio em trafos serve para determinar diversos parâmetros em relação ao funcionamento do equipamento, e evita que ele apresente qualquer problema durante seu uso Perdas no núcleo [PH + PF] Impedância do ramo magnetização: (ZM=Rc // jXm) Corrente a vazio [Io] Relação de transformação (a) No ensaio a vazio determina-se: Como é realizado 0 ensaio a vazio? Um lado do transformador é alimentado e outro fica em aberto Supondo a alimentação pelo primário (tensão e frequência nominal), utilizar o circuito referido ao primário Aplica-se tensão nominal no lado da baixa tensão (primário do trafo) No secundário do trafo em aberto não há circulação de corrente A corrente do primário tem valor muito baixo sendo responsável apenas pela magnetização do núcleo do transformador Dessa maneira, podemos desprezar as perdas joule dos enrolamentos e as dispersões de fluxos, sendo somente consideradas as perdas no núcleo Neste ensaio são medidas as grandezas no lado em que a tensão foi aplicada: Vo – Tensão nominal aplicada (V); Po – Potência consumida – perdas no núcleo (W); Io – Corrente a vazio (A). A tensão no outro lado deve ser medida também para determinação da relação de espiras A impedância equivalente no ramo paralelo (RC // jXM) A vazio: Não há queda de tensão na impedância em série (R2 e X2) Podemos desprezar os parâmetros em série (R1 e X1) e Que a impedância equivalente em série (R1 +jX1) Podemos desprezar os parâmetros em série (R2 e X2) O circuito equivalentepara o transformador em vazio fica A partir das grandezas medidas ( I0, V0 e P0), são calculados os seguintes valores: Dessa forma, obtêm-se: Rc [Ω] e Xm [Ω] referidos a baixa tensão Potência a vazio e perdas do núcleo A perda de potência a vazio é igual ao valor da leitura medida no Wattímetro As perdas no núcleo poderão ser calculadas através da seguinte equação : Estas perdas são usualmente pequenas e podem ser desprezadas em muitos casos. As perdas do núcleo são obtidas subtraindo-se da potência a vazio das perdas ôhmicas no primário Ensaio a vazio - CUIDADOS !!! Usualmente, é interessante aplicar a tensão de teste ao enrolamento que tiver uma tensão nominal igual àquela da fonte de potência disponível Nos transformadores elevadores de tensão, isto significa que a tensão de circuito aberto do segundo enrolamento será maior do que a tensão aplicada, algumas vezes até muito elevada Cuidados então devem ser tomados para isolar os terminais deste enrolamento, tanto para segurança do pessoal que executa o teste, quanto para prevenir que estes terminais não se fechem por meio de outros circuitos elétricos, instrumentos, terra, etc. ENSAIO EM CURTO CIRCUITO - CORRENTE NOMINAL Esquema de montagem Ensaio em curto circuito- Corrente nominal Neste ensaio, são colocados em curto-circuito os terminais da baixa tensão. A tensão aplicada no primário que, agora, é o lado de alta tensão (AT), deve ser de valor tal que circule corrente nominal na baixa tensão. Como a tensão aplicada no primário é muito baixa, as perdas no núcleo e a reatância de magnetização são desprezadas. Perdas no cobre Queda de tensão interna Impedância, resistência e reatância percentuais No ensaio em curto circuito determina-se: Um lado do transformador é alimentado e outro fica em curto circuito A alimentação é feita com a tensão partindo do zero até atingir a corrente nominal Como é realizado 0 ensaio em curto circuito? Este aumento de tensão aplicada deve ser vagarosamente, pois a corrente cresce rapidamente, sendo esta tensão aplicada um valor baixo Vcc – Tensão aplicada na alta tensão para circular corrente nominal na baixa tensão (V) Icc – Corrente nominal (A) Pcc – Potência consumida – perdas no cobre (W) Supondo a alimentação pelo primário, utilizar o circuito referido ao primário Neste ensaio quando atinge a corrente nominal são medidas as grandezas no lado em que a tensão foi aplicada: Em curto circuito: A tensão terminal secundária Podemos desprezar os parâmetros referentes ao núcleo (Rc e Xm) A corrente que circula pelas impedâncias (RC e XM) é muito menor que a corrente que circula pelas impedâncias em série (R1, X1, R2, e X2) O circuito equivalente para o transformador em curto circuito fica: A partir das grandezas medidas ( Icc, Vcc e Pcc), são calculados os seguintes valores: Temos que: Fazendo as seguintes aproximações temos: Observar que tais parâmetros são referidos para o lado de Alta Tensão Observações A escolha do enrolamento a ser curto circuitado é normalmente determinado pelos equipamentos de medição disponíveis para uso no teste. Cuidados devem ser tomados registrando-se qual enrolamento está curto circuitado, porque isto indicará o enrolamento de referência para se expressar os componentes de impedância obtidas por este teste A potência medida pelo wattímetro (Pcc) corresponde aproximadamente à potência dissipada nos enrolamentos. A tensão medida pelo voltímetro (Vcc) corresponde aproximadamente à queda de tensão interna. Exercício 30 Testes de circuito à vazio e curto-circuito foram executados em um transformador de 10kVA, 220/110 V, 60 Hz. Ambos os testes foram feitos com os instrumentos no lado de A.T., e os seguintes dados foram: Teste à Vazio: 500 W 220 V 3,16 A Teste de Curto-Circuito: 400 W 65 V 10 A Determine os parâmetros do circuito aproximado referido para: a) Primário b) Secundário Teste à Vazio: Teste de Curto-Circuito Teste à Vazio: O fator de potência durante o teste de circuito aberto é: Teste à Vazio: V0=220 V I0= 3,16 A P0=500 W (Indutivo) A corrente de perda no ferro (Ic): A corrente de magnetização (Im): Cálculo de Rc e Xm : Teste de curto circuito O fator de potência durante o teste de curto circuito Teste em curto Vcc=65 V Icc= 10 A Pcc=400 W (Indutivo) Temos que: Exercício 31 Um transformador monofásico de 20 kVA, 60 Hz, 8000/240 V, foi ensaiado com os instrumentos localizados no primário e os seguintes dados foram obtidos: Teste à Vazio: Teste de Curto-Circuito Tipo de Ensaio Tensão (V) Corrente (A) Potência Ativa (W) Circuito Aberto 8000 0,214 400 Curto-Circuito 489 2,5 240 a) Determine os parâmetros do circuito equivalente do transformador referente ao primário e faça o desenho b) Determine o circuito elétrico equivalente para do transformador referenciado para o lado do secundário e faça o desenho Teste à Vazio: O fator de potência durante o teste de circuito aberto é: Teste à Vazio: V0=8000 V I0= 0,214 A P0=400 W (Indutivo) A corrente de perda no ferro (Ic): A corrente de magnetização (Im): Cálculo de Rc e Xm : Teste de curto circuito O fator de potência durante o teste de curto circuito Teste em curto Vcc=489 V Icc= 2,5A Pcc=240 W (Indutivo) Temos que: Parâmetros refletidos para o secundário Parâmetros para o lado de baixa tensão: Exercício 32 Um transformador de 15 kVA, 60 Hz, 2300:230 V, foi testado para determinar os componentes do ramo de excitação, a impedância em serie e a regulação de tensão. Os seguintes dados dos testes foram obtidos no lado primário do transformador: Teste a Vazio Teste de Curto-Circuito Tipo de Ensaio Tensão (V) Corrente (A) Potência Ativa (W) Circuito Aberto 2300,00 0,21 50,00 Curto-Circuito 47,00 6,00 160,00 a) A partir dos resultados dos ensaios, determine o circuito elétrico equivalente para o referido transformador colocando o ramo de excitação e os demais elementos referenciados ao lado de alta tensão. Considere que R1=R’2 e X1=X’2; b) Determine o circuito elétrico equivalente para do transformador referenciado para o lado de baixa tensão. PERDAS NOS TRNASFORMADORES PERDAS NOS TRNASFORMADORES PERDAS NOS TRNASFORMADORES Perdas no ferro ou núcleo Perdas no cobre ou ôhmicas Perdas de dispersão Perdas dielétricas Perdas por histerese Perdas Elétricas em Transformadores Perdas no circuito elétrico Perdas RI² devidas à corrente de carga Perdas RI² devidas à corrente de excitação Perdas por correntes parasitas devidas ao fluxo de dispersão Perdas no circuito magnético Perdas por histerese no núcleo Perdas por correntes parasitas de Foucault, no núcleo Perdas por dispersão das correntes parasitas no núcleo por meio dos grampos, parafusos, etc. Perdas no circuito elétrico Perdas RI² devidas à corrente de carga Como reduzir essas perdas? Aumentar fator de potência das cargas Aumentar a seção transversal dos condutores dos enrolamentos (trafos maiores) Reduzir o comprimento dos condutores Perdas RI² devidas à corrente de excitação Podem ser desprezadas por serem muito pequenas. Em geral, a corrente de excitação é cerca de 5% da corrente nominal do transformador Perdas por correntes parasitasdevidas ao fluxo de dispersão São perdas de difícil cálculo e que normalmente são adicionadas como um percentual fixo nas perdas devidas à corrente de carga A determinação deste percentual é experimental e varia conforme o tipo do transformador Em geral essas perdas são proporcionais ao fluxo de dispersão, à massa do cobre e ao quadrado da dimensão de cada condutor pelos quais passa o fluxo de dispersão O único fator que pode ser alterado para tentar reduzir as perdas é a dimensão dos condutores. Então, pode-se reduzir a dimensão, subdividindo os condutores e isolando-os uns dos outros. Perdas no circuito elétrico Perdas por correntes parasitas devidas ao fluxo de dispersão São perdas de difícil cálculo e que normalmente são adicionadas como um percentual fixo nas perdas devidas à corrente de carga A determinação deste percentual é experimental e varia conforme o tipo do transformador Em geral essas perdas são proporcionais ao fluxo de dispersão, à massa do cobre e ao quadrado da dimensão de cada condutor pelos quais passa o fluxo de dispersão O único fator que pode ser alterado para tentar reduzir as perdas é a dimensão dos condutores. Então, pode-se reduzir a dimensão, subdividindo os condutores e isolando-os uns dos outros. Perdas no Circuito Magnético Perdas por histerese no núcleo Ciclo de histerese Perdas no Circuito Magnético Perdas por histerese no núcleo Ciclo de histerese Perdas no Circuito Magnético Perdas por correntes parasitas de Foucault no núcleo São correntes que circulam no material ferromagnético, provocando aquecimento. Portanto, representam energia não transferida para a carga do transformador. RENDIMENTO NOS TRANSFORMADORES Os rendimentos dos transformadores diferem dos 100% desejáveis devido às perdas que ocorrem no seu interior, as quais são subdivididas em perdas no ferro e perdas nos enrolamentos. Considerando a existência dessas perdas, tem-se, para os transformadores, uma diferença entre a potência de entrada (Pentrada) e de saída (Psaída). Os rendimentos dos transformadores Portanto, a relação entre a potência de entrada P1 [fonte] e a de saída P2 [carga] define o rendimento do transformador, ou seja Os rendimentos dos transformadores diferem dos 100% desejáveis devido às perdas que ocorrem no seu interior, as quais são subdivididas em perdas no ferro e perdas nos enrolamentos Considerando a existência dessas perdas, tem-se, para os transformadores, uma diferença entre a potência de entrada (Pentrada) e de saída (Psaída) Os rendimentos dos transformadores Portanto, a relação entre a potência de entrada P1 [fonte] e a de saída P2 [carga] define o rendimento do transformador, ou seja O rendimento também pode ser calculado com os valores obtidos nos ensaios: Onde: Temos que: Logo: e Sendo que Po e PCC são obtidos através dos ensaios a vazio e em curto circuito RENDIMENTO EM FUNÇÃO DA CARGA Vamos determinar para qual valor de carga [I2] o transformador tem máximo rendimento Onde: Re2 = resistência dos enrolamentos referida para o lado da carga Re2 = R2 + R`1 Teremos o máximo rendimento quando: REGULAÇÃO DE TENSÃO NOS TRANSFORMADORES Um dos critérios de desempenho de um transformador projetado para suprir potência com tensão aproximadamente constante para uma carga é o de regulação de tensão Regulação de tensão do transformador Tal critério indica o grau de constância da tensão de saída quando a carga é variada A regulação de tensão do transformador é definida como sendo a variação da tensão do secundário em condições de carga e em vazio, tomada como porcentagem da tensão a plena carga, com tensão do primário mantida constante, ou seja: A tensão do secundário quando o transformador está em vazio é: Quando uma carga é conectada ao secundário, a tensão terminal é dada por: A tensão no secundário pode aumentar ou diminuir, dependendo da característica da carga Regulação de tensão do transformador A variação da tensão ocorre devido à queda de tensão (V=I Zeq) associada à impedância interna do transformador Para muitos tipos de carga, grandes variações de tensão são indesejáveis. Portanto, os transformadores são projetados de forma a apresentar em pequenos valores de Zeq O termo regulação de tensão é usado para caracterizar a variação de tensão do transformador como carregamento A regulação de tensão pode também ser calculada para o circuito refletido ao primário, ou seja: Portanto: Para efeitos de análise e projeto, considera-se que a tensão sob carga V’2,carga é igual à tensão nominal de placa do transformador (carga) Em vazio: Diagrama fasorial A magnitude de V1 será máxima quando V estiver em fase com V’2, ou seja: Um transformador cuja impedância equivalente é dada por: Seja uma carga dada por: Considerando V2’ como referência, temos: Obs: V1 deve ser ajustada em função da carga para que V2 sob carga opere no valor nominal (ou que V2 seja constante) Regulação de tensão alta significa maiores variações de tensão quando o carregamento do transformador aumenta A regulação máxima ocorre quando o ângulo do fator de potência da carga é o mesmo da impedância equivalente do transformador e com corrente atrasada em relação à tensão Conhecendo-se a carga a ser atendida ( ), o transformador pode ser projetado ( ) de forma a respeitar um critério de regulação máxima de, por exemplo, 5% A regulação de tensão de um transformador depende de sua impedância interna e das características da carga. Observações:- A tensão primária deve ser ajustada de acordo com a carga para que se tenha tensão nominal no secundário A Regulação de tensão positiva significa que se tensão nominal for aplicada ao primário a tensão efetiva na carga será menor que a nominal (carga indutiva) A Regulação de tensão negativa significa que se tensão nominal for aplicada ao primário a tensão efetiva na carga será maior que a nominal(carga capacitiva) Exercício: i2 i1 v1 N1 e1 e2 v2 N2 ~ + - + - ZL carga m Exercício: Um transformador possui 1000 e 500 espiras nos enrolamentos de alta e baixa tensão. Utilizando o transformador como elevador de tensão pede-se determinar a tensão no secundário quando se aplica no primário uma tensão de 220V. N1 = 500 espiras N2 = 1000 espiras V1 = 220 V O circuito equivalente para o transformador em curto circuito fica: A partir das grandezas medidas ( Icc, Vcc e Pcc), são calculados os seguintes valores: Dessa forma, obtêm-se: Rcc [Ω] e Xcc [Ω] referidos a baixa tensão R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V2 V1 I1 I2 E1 E2 a I0 Ic Im R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V1 . E2 . E1 . I1 . I2 . I0 . Ic Im I0 V0 W0 W0 I2 . ’ + - + - + - Rc jXm N1 N2 V1 . E2 . E1 . I0 . Ic Im I0 V0 W0 W0 ’ + - + - + - I2=0 . I2=0 . I1 . V2 V2 R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V1 . E2 . E1 . I1 . I2 . I0 . Ic Im Icc Vcc Pcc Pcc I2 . ’ + - - + - ’ ’ + R1 jX1 R2 jX2 V1 . I1 . Icc Vcc Pcc Pcc I2 . ’ + - ’ ’ V2 . ’ V1 . I1 . + - R1 jX1 R2 jX2 ’ ’ + I1=I2 . ’ - R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V1 . V2 . E2 . E1 . I1 . I2 . R1 jX1R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V1 . V2 . E2 . E1 . I1 . ’ ’ I2 . ’ z1 z2 ’ I2 . V2 . ’ R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V1 . V2 . E2 . E1 . I1 . I2 . R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm V1 . I1 . ’ ’ I2 . ’ z1 z2 ’ V2 . ’ R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V1 . V2 . E2 . E1 . I1 . I2 . R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V1 . E2 . E1 . I1 . I2 . V2 . V1 . I1 . ’ ’ z1 ’ ’ ’ ’ ’ z2 R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V1 . V2 . E2 . E1 . I1 . I2 . R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm V1 . I1 . I2 . V2 . ’ ’ z1 ’ ’ ’ ’ ’ z2 R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm V1 . I1 . ’ ’ I2 . ’ z1 z2 ’ V2 . ’ N1 N2 V2 . E2 . E1 . I2 . ’ I2 . V2 . ’ Z2 N1 N2 V2 . E2 . E1 . I2 . ’ I2 . V2 . ’ Z2 N1 N2 V2 . E2 . E1 . I2 . ’ I2 . V2 . ’ Req jXeq I1 . V1 . R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 I1 . I2 . V1 . V2 . E1 E2 N1 N2 V1 . E2 . E1 . ’ I1 . V1 . I1 . ’ R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm V1 . I1 . I2 . V2 . ’ ’ z1 ’ ’ ’ ’ ’ z2 comutação 162 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues Comutação incorreta Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues 163 164 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues 164 Transformador ideal 165 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues Transformador ideal é o transformador onde: 1 - Não há energia acumulada no campo magnético ( as perdas no ferro são nulas) 2- Não há indutância 3- O fio não apresenta resistência (perdas no cobre é nula) 4) O coeficiente de acoplamento entre as bobinas é unitário. No transformador ideal a potência de entrada é igual a potência de saída. Ao enrolamento onde aplicamos a fonte de tensão chamamos de PRIMÁRIO e o enrolamento onde ligamos a carga chamamos de SECUNDÁRIO. Normalmente representamos o número de espiras do primário por N1 e o número de espiras do secundário por N2. 165 Transformador ideal Não possui fluxo de dispersão A tensão no primário é igual a tensão no secundário As perdas no núcleo ou no ferro são constituídas por duas parcelas, sendo or duas parcelas, sendo a primeira devido ao fenômeno de histerese e a outra, correspondente às correntes parasitas que circulam no núcleo, também denominada perda por Foucault. Estas perdas são pertinentes aos dispositivos eletromagnéticos que envolvem fluxos variáveis no tempo para sua operação. Admitindo-se a freqüência de operação constante, as perdas no núcleo dos transformadores dependem unicamente da tensão de alimentação. Considerando-se que a tensão varia dentro de limites estreitos e controlados é comum admitir-se as perdas no núcleo como sendo constantes ao longo de toda a vida útil do transformador. Por esta razão as perdas no núcleo são denominadas simplesmente como perdas constantes. É importante considerar essas perdas com atenção, pois têm uma influência importante na elevação da temperatura, na eficiência e na capacidade dos dispositivos eletromagnéticos. As perdas por histerese ocorrem no núcleo magnético dos transformadores que estão naturalmente associadas ao processo de histerese. A seguir será apresentada a expressão que fornece estas perdas em função da tensão de alimentação do transformador [1]. Transformador ideal Transformador ideal é um transformado imaginário que : 167 2. Todo o fluxo deve estar confinado ao núcleo e enlaçar os dois enrolamentos Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues 4. A permeabilidade do núcleo deve ser tão alta que uma quantidade desprezível de fmm é necessária para estabelecer o fluxo. 1. As resistências dos enrolamentos devem ser desprezíveis 3. As perdas no núcleo devem ser desprezíveis A transformador ideal é um transformador imaginário que tem - - sem perda de ferro no núcleo - sem fluxo de vazamento Em outras palavras, um transformador ideal dá potência de saída exatamente igual à potência de entrada. o eficiência de um transformador de idéia é 100%. Na verdade, é impossível ter esse transformador na prática, mas modelo ideal de transformador facilita os problemas. 1. As resistências dos enrolamentos devem ser desprezíveis 167 TRANSFORMADORES Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues REAL comutação 169 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues A transformador ideal é um transformador imaginário que tem - sem perdas de cobre (sem resistência de enrolamento) - sem perda de ferro no núcleo - sem fluxo de vazamento Em outras palavras, um transformador ideal dá potência de saída exatamente igual à potência de entrada. o eficiência de um transformador de idéia é 100%. Na verdade, é impossível ter esse transformador na prática, mas modelo ideal de transformador facilita os problemas. 169 comutação 170 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues R1 jX1 R2 jX2 Rc jXm N1 N2 V2 V1 I1 I2 comutação 171 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues comutação 172 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues 172 comutação 173 Prof. Dsc. Elenilton T. Domingues image3.gif image4.png image5.jpeg image6.jpg image7.png image8.png image9.jpg image10.png image11.png image12.png image13.png image14.png image15.png image16.png image17.png image18.png image19.png image20.png image21.png image22.png image23.png image31.png image32.png image33.png image34.png image35.png image36.png image37.png image38.png image39.png image24.png image25.png image26.png image27.png image28.png image29.png image30.png image47.png image40.png image41.png image42.png image43.png image44.png image45.png image46.png image48.jpeg image49.png image50.png image51.wmf 11 22 EN a EN == image52.png oleObject1.bin image53.wmf 11 22 VN a VN == image54.wmf 12 21 NI a NI == image55.wmf 11 VE = image56.wmf 22 VE = image57.wmf 112 221 VNI a VNI === oleObject5.bin oleObject6.bin oleObject2.bin oleObject3.bin oleObject4.bin image58.png image59.png image60.png image61.png image62.png image63.png image64.png image65.wmf ABC ZZZ == &&& image66.wmf ABBCCA ZZZ == &&& oleObject8.bin image67.png image68.png image69.png oleObject7.bin image70.png image71.png image72.png image73.png image74.png image75.png image76.png image77.png image78.wmf 3 Lf VV = image79.wmf 3 L f V V = image80.png oleObject9.bin oleObject10.bin image81.wmf , , 3 3 LY L V V RTa V V a D === image82.wmf 3 V image83.wmf 3 a V oleObject11.bin oleObject12.bin image84.png oleObject13.bin image85.wmf 3 Lf II = image86.wmf LF II = image87.wmf , , 1 3 3 LY L I I I aIa D == image88.wmf 3 aI image91.png image92.png oleObject16.bin oleObject17.bin oleObject14.bin oleObject15.bin image90.png image89.png image93.wmf , , 3 3 L LY I I aI Ia D == image94.wmf , , 3 3 L LY V Va RT V V a D === oleObject18.bin image95.png oleObject19.bin image96.png image97.wmf , , LY LY V RTa V == image98.wmf , , L L V RTa V D D == image99.wmf , , 1 LY LY I Ia = image100.wmf , , 1 L L I Ia D D = oleObject22.bin oleObject23.bin oleObject20.bin image101.png image102.png oleObject21.bin image103.png image104.png image105.png image106.png image107.wmf 1 2 N a N = image108.wmf a62,72 = image109.wmf L F,Y V 13800V7.967,43 V 33 === image110.wmf L L,F, V 13.800 VV127,03 V a362,723 DD ==== image111.wmf L,Y V13.800 V = oleObject26.bin oleObject27.bin oleObject28.bin oleObject24.bin oleObject25.bin image112.wmf a108,64 = image113.wmf L F,Y V 13.800 V127,02V a108,64 === image114.wmf L L, 3V 313800 V220 V a108,64 D ´ === image115.wmf L,YF, VV13.800 V D == oleObject31.bin oleObject32.bin oleObject33.bin oleObject29.bin oleObject30.bin image116.png image117.png image118.png image119.png image120.wmf m p k f f » image121.wmf 22 1122 0 perdas PRIRI === image122.wmf mp ff » oleObject34.bin oleObject35.bin oleObject36.bin image123.wmf 121122 . . SSVIVI === image124.wmf 0 Núcleo » image125.wmf Núcleo m =¥ image126.wmf PrimárioSecundário FPFP = oleObject40.bin oleObject37.bin oleObject38.bin oleObject39.bin image127.wmf 12 VV Ð=Ð image128.wmf 11 EV = image129.wmf 22 EV = image130.wmf m I0 » oleObject44.bin oleObject41.bin oleObject42.bin oleObject43.bin image131.wmf 111 - d veN dt f == image140.wmf 21 VV image139.wmf 21 VV > && oleObject48.bin oleObject49.bin oleObject50.bin oleObject51.bin oleObject52.bin oleObject53.bin oleObject54.bin oleObject45.bin oleObject46.bin oleObject47.bin image141.wmf 12 21 1 = IN INa = & & image142.wmf 1122 0 NiNi -= image143.wmf 0 A m Â== l image144.wmf 1122 NiNi f -= image145.wmf 1122 NiNi = image146.wmf 12 21 1 = iN iNa = oleObject58.bin oleObject59.bin oleObject60.bin oleObject55.bin oleObject56.bin oleObject57.bin image147.wmf 12 21 1 = IN INa = & & image148.wmf 11 22 = a VN VN = & & image149.wmf 121 212 = a VIN VIN == && && image150.wmf 121122 SSVIVI ==´=´ oleObject64.bin oleObject61.bin oleObject62.bin oleObject63.bin image151.wmf 350 a 35 = image152.wmf a10 = image153.wmf 1 2 V a V = image154.wmf 1 2 V V a = image155.wmf 2 V220 V = image156.wmf 2 2,2 kV V 10 = oleObject67.bin oleObject68.bin oleObject69.bin oleObject70.bin oleObject65.bin oleObject66.bin image157.wmf 1254 a 20 = image158.wmf a62,7 = image159.wmf 2 V220,10 V = image160.wmf 2 13,8 kV V 62,7 = oleObject74.bin oleObject75.bin oleObject76.bin oleObject77.bin oleObject71.bin oleObject72.bin oleObject73.bin image161.wmf 1 2 N a N = image162.wmf 500 a 1000 = image163.wmf a0,5 = image164.wmf 1 2 V V a = image165.wmf 2 V440 V = image166.wmf 2 220V V 0,5 = oleObject81.bin oleObject82.bin oleObject83.bin oleObject78.bin oleObject79.bin oleObject80.bin image167.png image168.wmf 1 1 d e=N dt f image169.wmf max. =sen( ωt) ff image170.wmf [ ] 1 max. 1 dsen( ωt) e=N dt f image171.wmf 11max. e= N cos(t) wfw image172.wmf max. 1 1max. e= N wf oleObject87.bin oleObject88.bin oleObject84.bin oleObject85.bin oleObject86.bin image173.wmf 2 1m 1 N e= wf image174.wmf = 2f wp image175.wmf 2 2 1m 1 f N e= pf image176.wmf 11m e= 4,444 f N f ´´´ oleObject92.bin oleObject93.bin oleObject94.bin oleObject95.bin oleObject96.bin oleObject89.bin oleObject90.bin oleObject91.bin image177.wmf 2 2 2m N e= wf image178.wmf 2 2 2 m 2 f N e= pf image179.wmf 2 2m e= 4,444 f N f ´´´ image180.wmf 22max. e= N cos(t) wfw oleObject99.bin oleObject100.bin oleObject97.bin oleObject98.bin image181.wmf 1 m 1 V 4,44Nf f= ´´ image190.wmf 1 2 N a N = image191.wmf 12 NaN =´ image192.wmf 1 N1580 =´ image193.wmf 1 N1200 [espiras] = image194.wmf 11 22 VN VN = image195.wmf 1 N 3000 20080 = image196.wmf 1 3000 N801200 espiras 200 == image182.wmf m B A f = image183.wmf m 3000 4,44120060 f= ´´ image184.wmf m 9,378 [mWb] f= image185.wmf 3 9,37810 B 0,015 - ´ = image186.wmf 2 B0,6252 [Wb/m] = image187.wmf 11m V4,44fN =´´´f image188.wmf 1 2 V a V = image189.wmf 3000 a15 200 == oleObject104.bin oleObject105.bin oleObject106.bin oleObject107.bin oleObject108.bin oleObject109.bin oleObject110.bin oleObject111.bin oleObject112.bin oleObject113.bin oleObject114.bin oleObject115.bin oleObject116.bin oleObject101.bin oleObject102.bin oleObject103.bin image197.wmf 1 1 V N 4,44f = ´f´ image206.wmf 2 230 N 4,440,01860 = ´´ image198.wmf B A f = image199.wmf 1 N687,74 [espiras] = image200.wmf BA f=´ image201.wmf 1,20,015 f=´ image202.wmf 0,018 [Wb] f= image203.wmf 1 3300 N 4,440,01860 = ´´ image204.wmf 2 2 V N 4,44f = ´f´ image205.wmf 2 N47,93 [espiras] = oleObject120.bin oleObject121.bin oleObject122.bin oleObject123.bin oleObject124.bin oleObject125.bin oleObject126.bin oleObject117.bin oleObject118.bin oleObject119.bin image207.wmf 1 2 V a V = image216.wmf 1 40 kVA I 3300 V = image217.wmf 1 I12,12 A = image218.wmf 2 2 S I V = image219.wmf 2 40 kVA I 240 V = image220.wmf 2 I166,67 A = image221.wmf 1 2 N a N = image222.wmf 1 2 V V a= image223.wmf 3300 13,75 240 a== image224.wmf a13,75 = image208.wmf 2 N48 [espiras] = image209.wmf 2 660 N 13,75 = image210.wmf 1 m 1 V 4,44Nf f= ´´ image211.wmf 18,757 [mWb] f= image212.wmf m 3300 4,4466050 f= ´´ image213.wmf 3300 a 240 = image214.wmf 1 2 N N a = image215.wmf 1 1 S I V = oleObject130.bin oleObject131.bin oleObject132.bin oleObject133.bin oleObject134.bin oleObject135.bin oleObject136.bin oleObject137.bin oleObject138.bin oleObject139.bin oleObject140.bin oleObject141.bin oleObject142.bin oleObject143.bin oleObject144.bin oleObject127.bin oleObject128.bin oleObject129.bin image225.wmf 1 1 N V N V = image234.wmf 2 2 2 S I V = image235.wmf 2 10 kVA I 240 V = image236.wmf 2 I41,67 A = image237.wmf 2 0,00675 [Wb] A Wb 1,2 m = éù êú ëû image238.wmf A B f = image239.wmf 2 A0,004689 m = image240.wmf 2 A46,89 cm = image241.wmf 5,627 mWb f= image226.wmf 1 1900 V N V 1,5 espira = éù êú ëû image227.wmf 1 N1266,67 [espiras] = image228.wmf 2 2 N V N V = image229.wmf 2 240 V N V 1,5 espira = éù êú ëû image230.wmf 2 N160 [espiras] = image231.wmf 1900 4,441266,6760 f= ´´ image232.emf 11V4,44Nf image233.wmf 0,005627 Wb f= oleObject148.bin oleObject149.bin oleObject150.bin oleObject151.bin oleObject152.bin oleObject153.bin oleObject154.bin oleObject155.bin oleObject156.bin oleObject157.bin oleObject158.bin oleObject159.bin oleObject160.bin oleObject161.bin oleObject145.bin oleObject146.bin oleObject147.bin image242.wmf 2 N22 espiras = image243.wmf 1 1200 N 4,440,07560 = ´´ image244.wmf 1 1 V N 4,44f = ´f´ image245.wmf 1 N60 espiras = image246.wmf 2 440 N 4,440,07560 = ´´ image247.wmf 2 2 V N 4,44f = ´f´ oleObject165.bin oleObject166.bin oleObject167.bin oleObject162.bin oleObject163.bin oleObject164.bin image248.wmf 400 4,4450060 f= ´´ image257.wmf a0,4167 = image258.wmf 1 2 V a V = image259.wmf 1 2 V V a = image260.wmf 2 400 V 0,4167 = image261.wmf 2 V960 V = image249.wmf 1 1 V 4,44Nf f= ´´ image250.wmf 0,0030 Wb f= image251.wmf B A f = image252.wmf 0,0030 B 0,0075 = image253.wmf 2 B0,40 (Wb/m) = image254.wmf B0,40 T = image255.wmf 1 2 N a N = image256.wmf 500 a 1200 = oleObject171.bin oleObject172.bin oleObject173.bin oleObject174.bin