Enviado por italoeluezer

Relatório 3 - Arnaldo e Italo

Propaganda
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE CONVERSÃO DE ENERGIA
RELATÓRIO 3
VERIFICAÇÃO DA RELAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO POR
COMPARAÇÃO DAS CORRENTES
PROFESSOR: MSc. MÁRCIO WLADIMIR SANTANA
ALUNOS: ARNALDO RAFAEL CÂMARA ARAÚJO
ÍTALO ELUEZER RODRIGUES VICENTE
NEPOMUCENO, 29 DE AGOSTO DE 2018.
Sumário
1.
Introdução ..................................................................................................................3
2.
Objetivo ......................................................................................................................5
3.
Materiais e Métodos ...................................................................................................5
4.
Metodologia ...............................................................................................................5
5.
Resultados e Discussões .............................................................................................6
6.
Conclusão .................................................................................................................10
Referências ......................................................................................................................10
2
1. Introdução
Um transformador é um dispositivo destinado a transmitir energia elétrica ou potência
elétrica de um circuito a outro, induzindo tensões, correntes e/ou de modificar os valores
das impedâncias elétricas de um circuito elétrico.
Inventado em 1831 por Michael Faraday, os transformadores são dispositivos que
funcionam através da indução de corrente de acordo com os princípios do eletromagnetismo,
ou seja, ele funciona baseado nos princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday-NeumannLenz e da Lei de Lenz, onde se afirma que é possível criar uma corrente elétrica em um circuito
uma vez que esse seja submetido a um campo magnético variável, e é por necessitar dessa
variação no fluxo magnético que os transformadores só funcionam em corrente alternada.
Estrutura
Figura 1 – Imagem transformador de baixa potencia
Um transformador é formado basicamente de:
Enrolamento - O enrolamento de um transformador é formado de várias bobinas que em geral
são feitas de cobre eletrolítico e recebem uma camada de verniz sintético como isolante.
Núcleo - esse em geral é feito de um material ferromagnético e o responsável por transferir a
corrente induzida no enrolamento primário para o enrolamento secundário.
Esses dois componentes do transformador são conhecidos como parte ativa, os demais
componentes do transformador fazem parte dos acessórios complementares.
No caso dos transformadores de dois enrolamentos, é comum se denominá-los como
enrolamento primário e secundário, existem transformadores de três enrolamentos sendo que o
terceiro é chamado de terciário. Há também os transformadores que possuem apenas um
enrolamento, ou seja, o enrolamento primário possui um conexão com o enrolamento
secundário, de modo que não há isolação entre eles, esses transformadores são chamados
de autotransformadores.
Um transformador trifásico possui internamente 3 transformadores que podem ser
ligados de diferentes modos. Ligando os enrolamentos primários em triângulo e os
enrolamentos secundários em estrela, ficamos com um conjunto em que o primário recebe
corrente trifásica e no secundário temos três fases e neutro (sendo o neutro o centro da estrela).
Temos assim desta forma tensões simples e tensões compostas. No caso da distribuição de
energia elétrica temos 400 volts entre fases, temos 3 situações dessas (entre as fases R e S ; S e
T ; R e T) e temos 230 volts entre qualquer uma das fases e o neutro.
3
Princípios básicos
Figura 2 – Constituição de um transformador
O transformador é baseado em dois princípios: o primeiro, descrito via lei de BiotSavart, afirma que corrente elétrica produz campo magnético (eletromagnetismo); o segundo,
descrito via lei da indução de Faraday, implica que um campo magnético variável no interior
de uma bobina ou enrolamento de fio induz uma tensão elétrica nas extremidades desse
enrolamento (indução eletromagnética). A tensão induzida é diretamente proporcional à taxa
temporal de variação do fluxo magnético no circuito. A alteração na corrente presente na
bobina do circuito primário altera o fluxo magnético nesse circuito e também na bobina do
circuito secundário, esta última montada de forma a encontrar-se sob influência direta do campo
magnético gerado no circuito primário. A mudança no fluxo magnético na bobina secundária
induz uma tensão elétrica na bobina secundária.
Transformador ideal
Um 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 em vazio
Considerando, um transformador ideal, sendo o fluxo total, Ø , o mesmo em ambas as
bobinas, já que se desprezam os fluxos dispersos e o núcleo tem μ→ ∞, as forças eletromotrizes,
𝑒1 e 𝑒2 ,induzidas nessas bobinas (adotando a convenção receptor).
Transformador com carga
𝑎=
𝑉1
𝑉2
=
𝑁1
𝑁2
=
𝐼2
𝐼1
(1)
Sendo a denominada relação de espiras ou relação de transformação. Esta é a
primeira propriedade do transformador que é a de transferir ou refletir as tensões de um lado
para outro segundo uma constante a.
Convencionando-se N1 como a espira acoplada à DDP do circuito (primário) tem-se:
para N1 > N2 um abaixador de tensão e para N1 < N2 um elevador de tensão.
4
2. Objetivo
Obtenção da relação de transformação de um transformador monofásico com o
secundário interligado a uma carga, por meio da comparação das correntes do primário e do
secundário.
3. Materiais e Métodos
•
1 Transformador monofásico;
•
2 Voltímetros analógicos;
•
2 Amperímetro analógico;
•
Dispositivo com cargas resistivas em paralelo;
•
Cabos para ligação.
4. Metodologia
O circuito abaixo foi montado em laboratório para a realização da prática. Conforme é
ilustrado na Figura 1.
Figura 3 – Circuito da prática 3.
Foi aplicado no primário do transformador uma tensão variando de 25 à 190 volts,
decrementando 25 volts a partir do valor inicial e limitando em 190 volts o maior valor, após
cada decremento foi observado os valores indicados no voltímetro 1 e 2 e no amperímetro 1 e
2, as primeiras medições foram obtidas ligando o transformador como elevador de tensão, e
posteriormente foi realizado as mesmas medições, porém com o transformador ligado como
abaixador de tensão. Todos os valores observados tanto para o transformador configurado para
elevador de tensão como o transformador configurado para abaixador de tensão foram tratados
em tabelas e gráficos a fim de analisar com mais detalhes na seção de Resultados e Discussões.
5
5. Resultados e Discussões
Com os valores medidos e com os cálculos realizados utilizando a formula (1) da seção
Introdução (página 4), foi possível preencher as tabelas abaixo e os consecutivos gráficos foram
gerados a partir dos valores das tabelas.
• A tabela e o gráfico seguinte são para o uso do transformador como
elevador, com todos os valores medidos.
V1 (volts)
25
50
75
100
125
150
175
190
V2 (volts)
27,5
56
85
112,5
138
171
196
215
I1 (mA)
250
500
625
725
825
920
1000
1050
a
I2 (mA)
150
300
510
600
660
750
810
850
0,6
0,6
0,816
0,827586207
0,8
0,815217391
0,81
0,80952381
Tabela 1 – Valores obtidos experimentalmente no laboratório.
O gráfico da Figura 4 exibe o comportamento de I1 x I2.
I1 X I2
900
800
700
I2 (mA)
600
500
400
300
200
100
0
0
200
400
600
800
1000
1200
I1 (mA)
Figura 4 – Gráfico da corrente no primário (I1) versus corrente no secundário (I2).
O gráfico e tabela anterior são compostos a partir dos valores experimentais medidos
em laboratório, em seguida será a presentado a tabela e gráfico com o valor de I2 calculado a
partir dos valores de I1, V1 e V2 medidos.
6
• A tabela e o gráfico seguinte são para o uso do transformador como
elevador, com o I2 calculado.
V1 (volts)
25
50
75
100
125
150
175
190
V2 (volts)
27,5
56
85
112,5
138
171
196
215
I1 (mA)
250
500
625
725
825
920
1000
1050
a
I2 (mA)
227,27
446,43
551,47
644,44
747,28
807,02
892,86
927,91
0,91
0,89
0,88
0,89
0,91
0,88
0,89
0,88
Tabela 2 – Valores V1, V2 e I1 obtidos experimentalmente no laboratório e I2 calculado.
O gráfico da Figura 5 exibe o comportamento de I1 x I2.
I1 X I2
1000,00
900,00
800,00
I2 (mA)
700,00
600,00
500,00
400,00
300,00
200,00
100,00
0,00
0
200
400
600
800
1000
1200
I1 (mA)
Figura 5 – Gráfico da corrente no primário (I1) versus corrente no secundário (I2).
Os gráficos e tabelas anteriores são compostos a partir dos valores experimentais e
calculados para o transformador usado como elevador, em seguida será a presentado a tabela e
gráfico com os valores obtidos a través do circuito utilizando o transformador como abaixador.
7
• A tabela e o gráfico seguinte são para o uso do transformador como
abaixador, com todos os valores medidos.
V1 (volts)
25
50
75
100
125
150
175
190
V2 (volts)
20
42,5
65
86
106
129
150
165
I1 (mA)
280
350
420
500
550
610
675
700
a
I2 (mA)
280
370
450
570
590
650
710
740
1
1,05714
1,07143
1,14
1,07273
1,06557
1,05185
1,05714
Tabela 3 – Valores obtidos experimentalmente no laboratório.
O gráfico da Figura 6 exibe o comportamento de I1 x I2.
I1 X I2
800
700
I2 (mA)
600
500
400
300
200
100
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
I1 (mA)
Figura 6 – Gráfico da corrente no primário (I1) versus corrente no secundário (I2).
O gráfico e tabela anterior são compostos a partir dos valores experimentais medidos
em laboratório, em seguida será a presentado a tabela e gráfico com o valor de I2 calculado a
partir dos valores de I1, V1 e V2 medidos.
8
• A tabela e o gráfico seguinte são para o uso do transformador como
abaixador, com o I2 calculado.
V1 (volts)
25
50
75
100
125
150
175
190
V2 (volts)
20
42,5
65
86
106
129
150
165
I1 (mA)
280
350
420
500
550
610
675
700
a
I2 (mA)
350,00
411,76
484,62
581,40
648,58
709,30
787,50
806,06
1,25
1,18
1,15
1,16
1,18
1,16
1,17
1,15
Tabela 4 –Valores V1, V2 e I1 obtidos experimentalmente no laboratório e I2 calculado.
O gráfico da Figura 7 exibe o comportamento de I1 x I2.
I1 X I2
900,00
800,00
700,00
I2 (mA)
600,00
500,00
400,00
300,00
200,00
100,00
0,00
0
100
200
300
400
500
600
700
800
I1 (mA)
Figura 7 – Gráfico da corrente no primário (I1) versus corrente no secundário (I2).
Desta forma foram apresentados todos os resultados obtidos com medições e cálculos,
tanto para o transformador utilizado como elevador, quanto utilizado para abaixador.
9
6. Conclusão
Analisando os valores medidos e calculados e a partir da geração dos gráficos é notável
a relação e uma quase linearidade entre os valores de corrente e tensão ao variar o valor de
tensão no primário do transformador, também é confirmado experimentalmente a relação da
constante
a quando menor que 1 utilizando o transformador como elevador e maior que 1
quando está como abaixador.
Comparando o I2 medido e o I2 calculado, observa-se que é diferente para todos valores
de tensões colocadas no primário do transformador, isto se dá ao fato do I2 medido estar
conectado em série com a carga e a mesma ter sua variação de resistência devido ao efeito
Joule, aquecimento natural do componente pela circulação de correntes em seus terminais, por
isso com a variação da tensão pode se observar uma não linearidade em seu valor de corrente
I2.
Contudo, considerando o uso do transformador como abaixador ou elevador, através da
comparação das correntes no primário e secundário, é perfeitamente possível a relação de
transformação, tendo que de forma geral o comportamento das correntes e tensões com a
variação de potencial no primário, se aproxima da linearidade entre as grandezas.
10
Referências
•
https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/InducaoMagnetica/transfor
madores.php, 29/08/2018.
•
Santana, Márcio. (2018). Prática 03 – Verificação de Relação de Transformação por
comparação das correntes. Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais.
Nepomuceno, 2018.
11
Download
Random flashcards
modelos atômicos

4 Cartões gabyagdasilva

Anamnese

2 Cartões oauth2_google_3d715a2d-c2e6-4bfb-b64e-c9a45261b2b4

Criar flashcards