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2014 AEDB CURSO DE ENGENHARIA ROT 13 TÍTULO: OS TRANSFORMADORES ELEVADORES E ABAIXADORES DE TENSÃO OBJETIVOS GERAIS Ao término desta atividade o aluno deverá ser capaz de: Descrever o funcionamento de um transformador elevador ou abaixador de tensão Utilizar conhecimentos sobre a lei de Oersted Utilizar conhecimentos sobre a lei Faraday Utilizar conhecimentos sobre a lei de Lenz Utilizar as equações e as relações existentes entre as tensões, correntes induzidas e números de espiras existentes entre o primário e secundário de um transformador ideal Reconhecer as limitações das relações apresentadas MATERIAL NECESSÁRIO 1 transformador desmontável constando -1 bobina de 600 espiras -1 bobina de 300 espiras - 1 bobina de 6 espiras -1 núcleo laminado -1 mesa com junção para espiras 2 lâmpadas de 25W/110V com soquete, extensão e pino banana 1 lâmpada de 12 V com soquete, extensão e pino banana 1 lâmpada de 2,5 volts com soquete 1 chave liga-desliga conexões de fio com pino banana 1 fonte estabilizada 1 voltímetro 600 V FUNDAMENTOS TEÓRICOS O transformador é um equipamento que, basicamente, se constitui de uma bobina, chamada primário, por onde circula uma corrente elétrica variável i, capaz de provocar, no seu interior, uma indução magnética B, também variável e, a partir desta, ampliada e canalizada em grande parte por uma substância ferromagnética, denominada núcleo, induz numa segunda bobina, chamada secundário, uma corrente elétrica. A corrente i, induzida pela variação do fluxo de indução magnética B no interior do secundário, é denominada corrente induzida ou corrente eletromagnética, o fenômeno ocorrido é chamado de indução eletromagnética, a diferença de potencial responsável pela corrente induzida é conhecida por força eletromotriz induzida e o fluxo de indução magnética que gerou a corrente induzida no secundário passa a se chamar fluxo de indução eletromagnética. A indução eletromagnética é governada pelas leis de Faraday e Lenz Lei da indução, de LENZ: “O sentido da corrente induzida é aquele que produz um fluxo de indução magnética que se opõe à variação do fluxo eletromagnético que lhe deu origem” Lei da indução, de FARADAY: “A f.e.m. induzida média, num condutor fechado, é diretamente proporcional à rapidez negativa da variação do fluxo de indução magnético que o atravessa” A unidade de é o weber (Wb) ; a unidade de é o volt (V) e a do tempo é o segundo (s). ANDAMENTO DAS ATIVIDADES A armadura em “U”, introduzida no interior da bobina é feita de chapa de aço, material ferromagnético, cuja propriedade magnética é possuir uma permeabilidade magnética bastante alta. Esta propriedade justifica a introdução de núcleos de materiais derivados do ferro no interior das bobinas, quando existir interesse na obtenção de induções magnéticas elevadas. Por outro lado, o material ferromagnético se comporta, por analogia, ao movimento das cargas elétricas frente a um condutor cuja condutividade elétrica é grande, ou seja, é mais fácil para as linhas de indução magnéticas se concentrarem nas zonas onde a permeabilidade magnética for maior. Desta maneira podemos concentrar o fluxo de indução magnética, ao mesmo tempo em que elevamos o valor da indução magnética B. Montar o conjunto conforme a figura abaixo, fonte com 6 Vcc desligada e o miliamperímetro afastado do transformador. Observando o miliamperímetro de zero central, ligue a chave inversora, aguarde o repouso do ponteiro e torne a desligar a chave intermediária. Justifique o ocorrido em termos das leis de Faraday e Lenz_________________________________________________________________________________ Ligue o sistema invertendo a polaridade, aguarde o repouso do ponteiro e torne a desligar a chave intermediária. Justifique o ocorrido em termos das leis de Faraday e Lenz__________________________ Segundo suas observações, como deve ser a corrente elétrica no primário do transformador, para que o processo de indução eletromagnética aconteça?______________________________________________ 300 600 Faça as ligações como acima, utilizando a tensão 20 Vac nos terminais de saída posteriores da fonte estabilizada. Medindo as tensões, responda: qual o valor de d.d.p. medidas no primário e secundário do transformador: No primário:___________volts No secundário:___________volts Indique o número de espiras no primário e no secundário deste transformador. Primário:______________espiras Secundário:______________espiras Este transformador pode ser classificado como elevador ou abaixador de tensão? Justifique:___________ Conecte a lâmpada de 6 V aos bornes da bobina do secundário, ligue a chave geral e descreva o observado:____________________________________________________________________________ Justifique o fato de a lâmpada permanecer acesa mesmo não ligando e desligando o secundário do transformador._________________________________________________________________________ Cite uma vantagem do emprego da corrente alternada:_________________________________________ Se o nosso transformador fosse ideal, isto é, não ocorressem perdas de fluxo magnético, o seu rendimento seria 1 (100%) e teríamos a seguinte igualdade: WP=WS ou seja VP . IP = VS . IS Isto nos leva à seguinte relação: IS/IP = VP/VS = NP/NS ou seja, as correntes são inversamente proporcionais e as tensões são diretamente proporcionais aos números de espiras. O que é corrente de magnetização?________________________________________________________ Com o transformador a vazio, meça a d.d.p. de entrada e o valor de corrente que circula no primário (corrente de magnetização)_______________________________________________________________ Qual a potência de consumo deste transformador, mesmo com o secundário vazio?__________________ _____________________________________________________________________________________ Este transformador pode ser considerado ideal? Justifique sua resposta____________________________ _____________________________________________________________________________________ Teste de regulação A maioria das cargas ligadas ao secundário de um transformador é projetada para operar com tensão essencialmente constante. No entanto, à medida que elas crescem, a tensão nos terminais do transformador varia devido a uma queda de tensão na sua impedância interna. Compare as d.d.p. medidas a vazio (sem carga) e com carga no secundário do transformador: Vvazio=________volts Vcarga=___________volts Teste de polaridade Conectar um terminal do primário a um terminal do secundário, alimentar a bobina AT e medir a ddp nos demais terminais do primário e secundário. O valor medido foi __________volts. Se resultar menor que a maior ddp, as bobinas estão em fase (polaridade aditiva), se resultar maior, estão em oposição de fase (polaridade subtrativa).
