transformadores de potência

TEMA DA AULA
TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA
PROFESSOR: RONIMACK TRAJANO DE SOUZA
TRANSFORMADORES - PERDAS EM VAZIO
Potência absorvida pelo transformador quando alimentado em
tensão e frequência nominais, estando os enrolamentos secundário e
terciários em aberto.
O fluxo principal estabelecido no circuito magnético é acompanhado
dos efeitos conhecidos por histerese e correntes parasitas de
Foucault.
As perdas em vazio refere-se as perdas no núcleo de ferro, originadas
pelas correntes parasitas ou de Foucault e pela histerese magnética.
Para que as correntes de Foucault sejam reduzidas, utilizam-se
chapas de ferro-silício de pequena espessura, separadas por uma fina
camada de material isolantes.
TRANSFORMADORES - PERDAS CORRENTE DE FOUCAULT
Quando um corpo metálico é submetido a uma variação de fluxo
magnético, gera-se uma força eletromotriz que produz a circulação de
correntes elétricas no seu interior, provocando perda de potência.
As perdas por correntes de Foucault, de forma simplificada, referida a
1 kg de lâmina de ferro-silício são dadas por:
Sendo:
Pcf - perdas por correntes de Foucault em W/kg de núcleo ;
Bm - indução (valor máximo) no núcleo em gauss;
F - freqüência em Hz;
E - Espessura da chapa em mm;
K - coeficiente de Steimmetz (depende do material) ;
TRANSFORMADORES - PERDAS POR HISTERESE
O fluxo principal estabelecido no circuito magnético é acompanhado
dos efeitos conhecidos por histerese e correntes parasitas de
Foucault.
Considerando que o fluxo magnético na condição de carga ou à vazio
é praticamente o mesmo, as perdas por histerese são dadas por:
Sendo:
Phm - perdas por histerese em Watt por quilograma de núcleo;
K - coeficiente de Steimmetz (depende do material) ;
Bm - indução (valor máximo) no núcleo em gauss;
F - freqüência em Hz.
TRANSFORMADORES - PERDAS EM CARGA
Corresponde a potência ativa absorvida na frequência e correntes
nominais, estando os terminais secundários em curto-circuito.
As perdas em cargas são causadas pela resistência ôhmica das
bobinas, denominadas perdas no cobre. Elas são desprezíveis para o
transformador em vazio e máxima para o transformador em carga,
sendo assim expressas para 1 kg de fio de cobre:
Sendo:
Pcu - perdas no cobre em W/kg;
D - densidade de corrente em A/mm², tomada como média das
densidades de corrente dos enrolamentos primário e secundário.
TRANSFORMADORES - PERDAS TOTAIS
As perdas totais do transformador em qualquer regime de carga pode
ser expresso por:
Sendo:
Pt – perdas totais no transformador, em W;
Fc - fator de carga
Pfe - perdas totais no ferro, em W, dado por:
Sendo:
Pcfn - perdas por correntes de Foucault em W;
Phmm - perdas por histerese em Watt;
TRANSFORMADORES - RENDIMENTO
O rendimento de um equipamento pode ser definido como a relação
entre as potências de saída e entrada. No caso de transformadores, o
rendimento é a relação entre a potência elétrica fornecida pelo
secundário e a potência absorvida pelo primário.
Sendo:
PS - potência absorvida pelo secundário;
PP - potência absorvida pelo primário;
TRANSFORMADORES - RENDIMENTO
O rendimento do transformador é máximo quando as perdas no
cobre são iguais às perdas no ferro e que o valor da corrente para
esse rendimento é menor que o valor da corrente nominal.
É evidente que em circuito aberto (em vazio) e em curto-circuito o
rendimento é nulo, visto que em ambos os casos não há carga ligada
ao secundário do transformador. Em circuito aberto não há potência
útil porque não há corrente, e em curto-circuito não há potência útil,
tendo em vista que a carga é apenas o núcleo e os enrolamento dos
transformador.
TRANSFORMADORES - CURVAS DE RENDIMENTO
TRANSFORMADORES - REGULAÇÃO DA TENSÃO
A regulação de tensão de um transformador é a variação na tensão
terminal do secundário, entre circuito aberto e em plena carga,
considerando a tensão do primário constante, sendo usualmente
expressa como percentagem do valor da tensão em plena carga.
TRANSFORMADORES - IMPEDÂNCIA PERCENTUAL
Conhecida também como tensão nominal de curto-circuito,
representa numericamente a fração da tensão nominal no primário,
com relação a tensão nominal do primário, capaz de provocar a
circulação da corrente nominal no secundário do transformador, no
ensaio de curto-circuito.
=
∙ 100%
Sendo:
VPcc – Tensão nominal de curto-circuito, aplicada no primário;
VPn – Tensão nominal do primário;
Z – impedância percentual ou tensão nominal de curto-circuito ;
TRANSFORMADORES - GRUPOS VETORIAIS DE LIGAÇÕES
Em um sistema trifásico equilibrado, existem três formas de interligar
os enrolamentos: estrela (Y), delta (Δ ) e zigue-zague (Z). A figura
abaixo mostra os esquemas destas ligações.
TRANSFORMADORES - GRUPOS VETORIAIS DE LIGAÇÕES
Na ligação em estrela (Y), sob condições equilibradas, a soma dos
valores instantâneos das tensões e correntes e nula. Isto significa que
o potencial do nó comum é zero e ele não conduz nenhuma corrente.
Na ligação em delta (Δ), os enrolamentos são ligados dois a dois (fim
de um enrolamento com o inicio de outro) podendo ser representada
pelos lados de um triângulo. Não há neutro nesta ligação.
Na ligação em zigue-zague (Z), dois enrolamentos são ligados em
série, ligando-se três dos terminais em um ponto comum. Esse tipo
de ligação atenua os efeitos de terceira harmônica e fornece a
possibilidade de três tensões VL, VL/ e VL/3, onde VL representa a
tensão de linha fase-fase entre dois terminais de linha quaisquer.
TRANSFORMADORES - DESLOCAMENTO ANGULAR
Representa a diferença angular entre grupos de ligações de dois
enrolamentos, a partir dos fasores que representam as tensões entre
o ponto neutro e os terminais correspondentes de dois
enrolamentos.
Quando um sistema de sequência positiva de tensão é aplicado aos
terminais de tensão mais elevada, na ordem numérica desses
terminais. Considera-se que os fasores giram no sentido anti-horário.
Por exemplo, o grupo vetorial de ligações YΔ1 denota que o
enrolamento de menor tensão ligado em delta (Δ) está atrasado de
30° em relação ao enrolamento de maior tensão (Y).
TRANSFORMADORES - DESLOCAMENTO ANGULAR
Deslocamento Angular – Dyn1
- A primeira letra (maiúscula) representa o enrolamento de tensão
mais elevada, sendo utilizadas as seguintes letras D (Delta), Y (estrela)
e Z (Zig-Zag).
- A segunda letra (minúscula) representa o enrolamento de tensão
inferior, sendo utilizadas as seguintes letras d (delta), y (estrela) e z
(Zig-Zag).
- A letra n indica que o neutro é acessível.
- O número 1 indica as horas do ponteiro de um relógio, ou seja, cada
30° representa uma hora (30° / 30° = 1 hora).
TRANSFORMADORES - DESLOCAMENTO ANGULAR
TRANSFORMADORES - DESLOCAMENTO ANGULAR
TRANSFORMADOR – PARALELISMO
Tensões primárias iguais e relação de
transformação diferente.
Para a corrente de circulação em
vazio Icirc em relação a T1, temos:
TRANSFORMADOR – PARALELISMO
Tensões primárias iguais e relação de
transformação diferente.
Para a corrente de circulação em
vazio Icirc em relação a T1, temos:
TRANSFORMADORES - CORRENTE INRUSH
Os transformadores são projetados e construídos rigorosamente
segundo normas ABNT ou outras especificações brasileiras ou
internacionais solicitadas pelo cliente.
A programação da correta operação e manutenção dos equipamentos
elétricos visa proporcionar um bom desempenho do equipamento,
além de prolongar a sua vida útil.