Força no entreferro - udesc

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA - DEE
LABORATÓRIO DE CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE
ENERGIA
Experimento 3 – Formação de um transformador trifásico
1. OBJETIVO
Verificação experimental das diferentes conexões dos enrolamentos primários e secundários para formar
um banco trifásico.







2. MATERIAIS UTILIZADO
3 transformadores monofásicos
1 reostato trifásico
1 motor de indução trifásico
2 voltímetros
2 amperímetros
2 wattímetros
1 carga resistiva trifásica de 135Ω/𝑓𝑎𝑠𝑒
3. Parte teórica
a. Princípio de construção do transformador trifásico
Para transformação dos sistemas trifásicos podem-se empregar três transformadores monofásicos iguais
formando um banco de transformadores. Os enrolamentos primários destes transformadores são conectados na
tensão trifásica primária utilizando um agrupamento do tipo estrela (Y) ou triângulo (Δ). A partir dos três
enrolamentos trifásicos do secundário é obtida a tensão secundária trifásica.
Em um transformador trifásico a relação de transformação é considerada como a relação entre as tensões
de linha primária e secundária. O valor da tensão de linha primária e secundária irá variar conforme o
agrupamento realizado em cada um dos lados do transformador (Figura 1).
A ligação 𝑌 − Δ é comumente usada para transformar uma alta tensão em um tensão média ou baixa.
Inversamente a conexão Δ − 𝑌 é utilizada para transformar uma tensão média ou baixa em uma tensão alta. A
ligação Δ − Δ tem a vantagem de que um transformador pode ser removido para reparo ou manutenção
enquanto os dois restantes continuam a funcionar como banco trifásico, porém com a potência nominal reduzida
a 58% do valor original do banco trifásico, isto é conhecido como ligação delta aberto ou V-V.
As vantagens de transformadores trifásicos são que eles custam menos, possuem menor massa, ocupam
menos espaço e têm rendimento maior. Em contrapartida a utilização de um banco trifásico possibilita a
utilização da ligação delta aberto, ou V.
1/5
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA - DEE
LABORATÓRIO DE CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE
ENERGIA
Figura 1 – Tipos de agrupamento dos enrolamentos dos transformadores trifásicos.
b. Polaridade nos transformadores trifásicos
Nos transformadores trifásicos, além da relação entre as tensões de linha, existe a relação de fase entre as
tensões primárias e secundárias. Esta relação depende da polaridade das fases e também do esquema de ligação.
No caso dos transformadores trifásicos, existe uma característica conhecida como deslocamento angular,
como sendo a posição recíproca entre o triângulo das tensões concatenadas primárias e o triângulo das tensões
concatenadas secundárias.
2/5
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA - DEE
LABORATÓRIO DE CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE
ENERGIA
A Figura 2 mostra dois exemplos de conexão com defasamento angular 0º.
Ligação Y-Y
Ligação Δ − Δ
Figura 2 – Esquemas de ligação do transformador trifásico com defasagem angular nula.
Na Figura 3 mostra dois exemplos de conexões que apresentam defasamento angula de 30º.
Ligação Y-Δ
Ligação Δ − 𝑌
Figura 3 – Esquemas de ligação do transformador trifásico com defasagem angular de 30º.
Desejando considerar todas as combinações possíveis, mesmo as que são obtidas enrolando as fases de
cada coluna em sentido contrário, será obtido descloamentos angulares de 0, 30, 180 e 210 graus. As normas
brasileiras, entretanto estipulam que sejam utilizados unicamente os agrupamentos que proporcionam os
deslocamentos angulares de 0º e 30º. Na Figura 4 são representados os principais esquemas de ligação utilizado
em transformadores trifásicos.
3/5
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA - DEE
LABORATÓRIO DE CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE
ENERGIA
Figura 4 – Marcação dos terminais e suas ligações usuais em transformadores trifásicos.
O conhecimento do grupo do transformador é fundamental para verificar a possibilidade de
funcionamento em paralelo com outros transformadores. Para que dois transformadores alimentados pela
mesma linha primária possam ser agrupados em paralelo sobre a mesma linha secundária, é necessário que as
tensões secundárias fornecidas pelos dois transformadores sejam iguais e estejam em fase entre si.
4/5
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA - DEE
LABORATÓRIO DE CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE
ENERGIA
4. Experimento
Com as polaridades definidas no experimento nº 2, montar o banco de transformadores segundo as
ligações da Tabela I. Calcule as tensões, correntes e potências antes de ligar os transformadores. A carga
consiste numa conexão de 3 resistores em estrela (Y) de 135Ω.
Tabela I – Dados experimentais de tensão, corrente e potência com diferentes ligações.
Y-d
VL1
Vf1
IL1
P1
VL2
Vf2
IL2
P2
Teor
380
220
110
110
Exp
a)
b)
c)
d)
D-d
Teor
Exp
VL1
220
Vf1
220
IL1
P1
VL2
110
Vf2
110
IL2
P2
V-V
Teor
Exp
VL1
220
Vf1
220
IL1
P1
VL2
110
Vf2
110
IL2
P2
5. QUESTÕES
Preencher a Tabela I com os dados teóricos e experimentais. Apresente os cálculos e comente sobre as
diferenças entre os valores teóricos e experimentais.
Calcule a relação de transformação para cada uma das configurações da Tabela I, lembrando que a
relação de transformação para o transformador trifásico é a relação das tensões de linha.
Pesquisar na literatura sobre as diferenças das ligações  e VV. Qual a potência fornecida pelos dois
transformadores no caso da ligação em delta aberto?
Os terminais de alta tensão de um banco trifásico de três transformadores monofásicos são ligados a um
sistema trifásico de três fios, 13800 V (de linha). Os terminais de baixa tensão são ligados a uma carga
trifásica de três fios, com as especificações nominais de 1500 kVA e 230 V (de linha). Especificar as
características nominais de tensão, corrente e potência aparente de cada transformador (para os
enrolamentos de alta e baixa tensão) para as seguintes ligações:
a. Enrolamentos de alta tensão em Y, enrolamentos de baixa em Δ
b. Enrolamentos de alta tensão em Δ, enrolamentos de baixa em Y
c. Enrolamentos de alta tensão em Y, enrolamentos de baixa em 𝑌
d. Enrolamentos de alta tensão em Δ, enrolamentos de baixa em Δ
6.
a)
b)
c)
d)
AVALIAÇÃO
(1,0) Presença
(2,0) Experimento banco trifásico
(6,0) Questões banco trifásico.
(1,0) Relatório
5/5