Larissa Mota de Souza Apresentar a definição de transformador e sua importância Apresentar seu princípio de funcionamento Apresentar modelo de transformador ideal Apresentar modelo de transformador real Apresentar circuitos equivalentes para um transformador real de potencia Maq. Elétricas = E. Mecânica ↔ E. Elétrica Gerador - Energia Mecânica → Energia Elétrica Motor - Energia Elétrica → Energia Mecânica Transformador Converte energia elétrica CA de um nível de tensão em energia elétrica CA de outro nível de tensão. Adequar os níveis de tensão em sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Isolar eletricamente sistemas de controle e eletrônicos do circuito de potência principal (toda a energia é transferida somente através do campo magnético). Realizar casamento de impedância de forma a maximizar a transferência de potência. Evitar que a corrente contínua de um circuito elétrico seja transferida para o outro circuito elétrico. Realizar medidas de tensão e corrente. Um transformador pode fornecer isolação entre linhas de distribuição e dispositivos de medição. O transformador é um dispositivo elétrico que apresenta uma relação próxima com as máquinas elétricas. São estudados juntamente com os geradores e motores, porque os transformadores funcionam com base nos mesmos princípios, ou seja, dependem da ação de um CAMPO MAGNÉTICO para que ocorram MUDANÇAS NO NÍVEL DE TENSÃO. Um transformador MONOFÁSICO SIMPLES (também conhecido como Trafo) pode ser dividido em três principais partes: ❶ Enrolamento Primário ❷ Enrolamento Secundário ❸ Núcleo O princípio de funcionamento está baseado nas LEIS DE FARADAY E LENZ (Indução Eletromagnética). LEI DE FARADAY Em todo condutor enquanto sujeito a uma variação de fluxo magnético é estabelecida uma força eletromotriz (tensão) induzida. LEI DE LENZ O sentido da corrente induzida é tal que origina um fluxo magnético induzido, que se opõe à variação do fluxo magnético indutor. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO Quando uma bobina é conectada a uma fonte de CA, um campo magnético variável surge ao seu redor. Se outra bobina for aproximada da primeira, o campo magnético variável gerado na primeira bobina corta as espiras da segunda bobina. Se aplicarmos uma tensão U1 ALTERNADA ao PRIMÁRIO, circulará por este enrolamento uma CORRENTE alternada, que por sua vez dará condições ao surgimento de um MAGNÉTICO também alternado (φm ). FLUXO A maior parte deste FLUXO ficará confinado ao núcleo, uma vez que é este o caminho de menor relutância. Este FLUXO dará origem a uma FORÇAELETROMOTRIZ induzida (f.e.m) E1 no primário e E2 no secundário (Lei de Faraday) proporcionais ao NÚMERO DE ESPIRAS enrolamentos, N1 e N2. dos respectivos 1. Todo o fluxo deve estar confinado ao núcleo e enlaçar os dois enrolamentos; 2. As resistências dos enrolamentos devem ser desprezíveis; 3. As perdas no núcleo devem ser desprezíveis; 4. A permeabilidade do núcleo deve ser tão alta que uma quantidade desprezível de fmm é necessária para estabelecer o fluxo. Das Leis do Eletromagnetismo Então, 𝑉 = 10−8 . 𝜔. ∅𝑚 . 𝑁, onde 𝜔 = 2. 𝜋. 𝑓 𝑉1 = 10−8 . 2. 𝜋. 𝑓1 . ∅𝑚1 . 𝑁1 (1) 𝑉 = 10−8 . 2. 𝜋. 𝑓. ∅𝑚 . 𝑁 𝑉2 = 10−8 . 2. 𝜋. 𝑓2 . ∅𝑚2 . 𝑁2 (2) Como 𝑓1 = 𝑓2 = 𝑓 𝑒 ∅𝑚1 = ∅𝑚2 = ∅𝑚 Dividindo (1) por (2), teremos: 𝑉1 𝑁1 = 𝑉2 𝑁2 𝑉1 𝑁1 = =𝑎 𝑉2 𝑁2 𝑉1 = 𝑎. 𝑉2 𝑎 > 1 ⇒ 𝑉2 > 𝑉1 ⇒ TRANSFORMADOR ELEVADOR 𝑎 < 1 ⇒ 𝑉2 < 𝑉1 ⇒ TRANSFORMADOR ABAIXADOR Considerando uma carga no secundário, existirá uma corrente 𝐼2 no mesmo que cria uma força magneto – motriz 𝑁2 . 𝐼2 que tende a alterar o fluxo no núcleo (desmagnetizando o núcleo). Portanto, o equilíbrio entre as forças magneto – motrizes será perturbado. A segunda equação do circuito magnético de um transformador é dada por: 𝑁1 . 𝐼1 − 𝑁2 . 𝐼2 = 0 𝑁1 . 𝐼1 = 𝑁2 . 𝐼2 𝑖1 𝑁2 1 = = 𝑖2 𝑁1 𝑎 1 𝑖1 = . 𝑖2 𝑎 A potência instantânea no primário é dado por: 𝑝1 = 𝑣1 . 𝑖1 A potência instantânea no secundário é dado por: 𝑝2 = 𝑣2 . 𝑖2 𝑖2 ⇒ 𝑝1 = 𝑣1 . 𝑖1 = 𝑎𝑣2 . = 𝑣2 . 𝑖2 = 𝑝2 𝑎 O que era esperado, visto que todas as perdas foram desprezadas. Impedância vista pelo primário quando uma impedância é conectada no secundário: Impedância nos terminais do secundário: 𝑍2 = 𝑉2 𝐼2 Analogamente, no primário: 𝑍1 = 𝑉1 𝐼2 = 𝑎𝑉2 𝐼2 /𝑎 = 2 𝑉2 𝑎 . 𝐼2 = 𝑎2 . 𝑍2 = 𝑍2′ A impedância conectada ao terminal do secundário produz no primário o mesmo efeito que o produzido por uma impedância equivalente 𝑍2′ conectada aos terminais do primário. 𝑍2′ é chamada de impedância do secundário refletida ao primário. As resistências dos enrolamentos não são desprezíveis. A permeabilidade do núcleo é finita (haverá uma corrente de magnetização não nula e a relutância do núcleo é diferente de zero). Há dispersão. Há perdas no núcleo (por correntes parasitas, histerese, ruído, magneto estricção...). Definindo-se: 𝑍1 = 𝑅1 + 𝐽𝑋𝑙1 → 𝐼𝑚𝑝𝑒𝑑â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑖𝑚á𝑟𝑖𝑜 𝑍2 = 𝑅2 + 𝐽𝑋𝑙2 → 𝐼𝑚𝑝𝑒𝑑â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎 𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑á𝑟𝑖𝑜 𝐸1 = 𝑉1 − 𝑍1 . 𝐼1 𝐸2 = 𝑉2 − 𝑍2 . 𝐼2 𝐸1 𝑁1 = =𝑎 𝐸2 𝑁2 𝐸12 𝑅𝑐 = → 𝑅𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎 𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠 𝑛𝑜 𝑛ú𝑐𝑙𝑒𝑜 𝑃𝑐 𝐸12 𝑋𝑚 = → 𝑅𝑒𝑎𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑡𝑖𝑧𝑎çã𝑜 𝑄𝑚 𝑃𝑐 → 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠 𝑛𝑜 𝑛ú𝑐𝑙𝑒𝑜 𝑒𝑚 𝑊 𝑄𝑚 → 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑠á𝑟𝑖𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑧𝑖𝑟 𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑚ú𝑡𝑢𝑜 𝑒𝑚 𝑉𝐴 O modelo final é igual ao transformador ideal mais as impedâncias externas representando as perdas. Circuito equivalente T https://www.emilioabreu.com.br/maquinas-eletricas
