Exp_5CEE_Projete_um_transformador_monofasico

Projeto de um transformador monofásico.
.1 Seção Geométrica do Núcleo (Sgn).
Sgn = a . b
a → largura da coluna central em cm;
b → espessura do núcleo em cm.
a = ______________cm
b = ______________cm
Sgn = _______________cm2
[cm2]
.2 Seção Magnética do Núcleo (Smn),
Smn = Sgn . Fu [cm2]
Sgn → Seção Geométrica do Núcleo;
Fu → Fator de utilização. Número que varia entre 0,8 e 0,9, dependendo do estado
de conservação das chapas.
Sgn = ______________________cm2
Fu = ________________
Smn = _____________________cm2
3 Potência do Núcleo ou Potência do Primário (S1).
S1 = (Smn)2 [VA]
Smn → Seção magnética do núcleo (cm2)
Smn = ______________________cm2
S1 = ____________________VA
4 Potência do Secundário (S2).
A potência do secundário é inferior a potência do primário, devido às perdas
internas no transformador.
S2 =
S
1 [VA]
1,10
S1 → Potência do Primário (VA);
S1 = ____________________VA
S2 = ____________________VA
1,10 → constante provenientes das perdas internas no transformador.
5 Corrente do Primário (I1).
S
I1 = 1 [A]
V
1
S1 → Potência do primário (VA);
V1 → Tensão do primário (V).
Observação: Quando o enrolamento primário possuir mais de uma tensão,
devemos calcular a corrente correspondente a cada tensão.
Exemplo: se o transformador for o abaixo.
Teremos:
I1 =
S1
220
e
S1 = _________________VA
V1 = _________________V
I1 = __________________A
I1 =
S
1
127
6 Corrente do Secundário (I2)
I2 =
S2
V2
[A]
S2 → Potência do secundário (VA);
V2 → Tensão do secundário (V).
Observação: Quando o enrolamento secundário possuir mais de uma tensão,
devemos calcular a corrente correspondente a cada tensão.
Exemplo: se o transformador for o anteriormente usado, teremos.
S
I2 =
2
12
S
e
I2=
2
24
S2 = ____________________VA
V2 = ____________________V
I2 = _____________________A
7 Seção do Fio do Enrolamento Primário (S1c).
I
S1c = 1
d
[mm2]
I1 → Corrente do enrolamento primário (A);
d → Densidade de corrente (A/mm2), escolher-se-á um valor entre os limites de 3
a 6 A/mm2.
S1c → Seção calculada do enrolamento primário (mm2);
S1r → Seção real do enrolamento primário, obtida mediante consulta a tabela de
fios anexa (procurar o valor mais próximo).
Observação: Quando o enrolamento primário possuir mais de uma tensão, logo,
mais de uma corrente, devemos calcular as diversas seções existentes no enrolamento.
Exemplo: se considerarmos o transformador usado anteriormente, teremos.
I
S1c = 1
d
I1= __________________A
d = __________________A/mm2
S1c = __________________ mm2
S1r = __________________mm2
8 Seção do Fio do Enrolamento Secundário (S2c).
I
S2c = 2 [mm2]
d
I2 → Corrente do enrolamento secundário (A);
d → Densidade de corrente (A/mm2), escolher-se-á um valor entre os limites de 3
a 6 A/mm2.
S2c → Seção calculada do enrolamento secundário (mm2);
S2r → Seção real do enrolamento secundário, obtida mediante consulta a tabela de
fios anexa (procurar o valor mais próximo).
I2 = ____________________A
d = ____________________A/mm2
S2c = ___________________mm2
S2r = ___________________mm2
9 Densidade Real de Corrente do Primário (dr1).
dr1 =
I
1
S
1r
[A/mm2]
I1 → Corrente do enrolamento primário (A);
S1r → Seção real do fio do enrolamento primário (mm2);
dr1 → Densidade real (A/mm2) e deve ficar entre os limites de 3 a 6 A/mm2.
Observação: Quando o enrolamento primário possuir mais de um valor de tensão,
logo, mais de um valor de corrente devemos calcular todas as densidades
correspondentes, tendo então.
dr1=
I
1
S
1r
I1 = ___________________A
S1r = __________________mm2
dr1 = __________________A/mm2
.10 Densidade Real de Corrente do Secundário (dr2).
I
dr2 =
S
2
[A/mm2]
2r
I2 → Corrente do enrolamento secundário (A);
S2r → Seção real do fio do enrolamento secundário (mm2);
dr2 → Densidade real (A/mm2) e deve ficar entre os limites de 3 a 6 A/mm2.
I2 = ___________________A
S2r = __________________mm2
d2r = __________________A/mm2
11 Número de Espiras do Enrolamento Primário (N1)
V  108
1
N1 =
4,44  f  B  S
[espiras]
mn
V1 → Tensão do enrolamento primário (V);
f → Freqüência (60 Hz);
B → Indução magnética, valor entre 10.000 e 11.000 Gauss.
Observação: Se as chapas do núcleo forem de boa qualidade usa-se B= 11.000
Gauss, caso contrário B= 10.000 Gauss.
Se o enrolamento primário possuir outras tensões, podemos determinar o seu
número de espiras aplicando a fórmula acima ou pela relação:
V1 = ___________________V
f= 60 Hz
B = ___________________Gauss
Smn = _________________cm2
N1
=
___________________espiras
12 Número de Espiras do Enrolamento Secundário (N2).
V  108
2
N2 =
4,44  f  B  S
[espiras]
mn
V2 → Tensão do enrolamento secundário (V);
f → Freqüência (60 Hz);
B → Indução magnética (Gauss);
Smn → Seção magnética do núcleo (cm2).
V2 = __________________V
f = 60 Hz
B = ___________________Gauss
Smn = _________________cm2
N2 = _________________espiras
Tabela de Fios de Cobre para enrolamentos
Diâmetro fio Esmaltado (mm) Seção (mm2)
3,32
8,35
2,06
6,65
2,65
5,27
2,6
4,15
2,11
3,3
1,88
2,63
1,68
2,09
1,5
1,65
1,34
1,3
1,2
1,04
Diâmetro fio Esmaltado (mm) Seção (mm2)
1,07
0,818
0,96
0,65
0,86
0,515
0,77
0,407
0,69
0,322
0,61
0,255
0,55
0,204
0,48
0,159
0,44
0,126
0,39
0,102
0,35
0,0805
0,31
0,066
0,27
0,0491
0,25
0,0415
0,22
0,0314
0,20
0,0254
0,18
0,0201
0,16
0,0154
0,14
0,0132
Diâmetro fio Esmaltado (mm) Seção (mm2)
0,12
0,00951
0,112
0,00785
0,099
0,00636
0,089
0,00502
0,077
0,00385
0,068
0,00317
0,061
0,00257
0,054
0,00203
0,048
0,00158
0,044
0,00114
Verificação da Possibilidade de Execução.
Apresentaremos dois métodos de verificação com os quais determinaremos se o
transformador até então calculado pode ou não ser constituído.
27.5.1 Primeiro Método.
Verifica-se inicialmente o desenho explicativo:
27.5.1.1 Cálculo da Seção da Janela (Sj).
Sj = Lj . Hj [ mm2]
Lj → Largura da janela em mm;
Hj → Altura da janela em mm.
Lj = __________________mm
Hj = __________________mm
Sj = ___________________mm2
Seção do Isolante (Si).
Si = Esp . L(isolante) [mm2]
Esp → Espessura do isolante em mm
L(isolante) → Comprimento do isolante = 2.Hj + 2.Lj [mm]
Esp = 0,5 mm
L(isolante) = ____________________mm
Si = ___________________mm2
Seção Útil da Janela (Suj).
Suj = Sj – Si [mm2]
Sj → Seção da Janela em mm2
Si → Seção do Isolante em mm2
Sj = _________________mm2
Si = _________________mm2
Suj = _________________mm2
Seção do Cobre (SCU).
SCU = N1 . S1r + N2 . S2r [mm2]
N1 → Numero de espiras do enrolamento primário;
S1r → Seção real do enrolamento primário em mm2;
N2 → Número de espiras do enrolamento secundário;
S2r → Seção real do enrolamento secundário em mm2.
N1 = _______________espiras
S1r = ________________mm2
N2 = _______________espiras
S2r = ________________mm2
SCU = ________________mm2
Para melhor entendermos, vejamos o desenho:
Verificação Final
S
x=
Se x
S
uj
CU
 3  execução  possivel
3  execução  impossível
Suj → Seção útil da janela em mm2
SCU → Seção do Cobre em mm2
Suj = _____________________mm2
SCU = ____________________mm2
X = _____________________
Resultado: _________________________