Laboratório de Conversão de Energia

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ASSUNTO Nº 8 – TRANSFORMADORES
8.1 – PROVA DE CIRCUITO ABERTO (perdas no ferro)
8.2 – PROVA DE CURTO CIRCUITO – PERDAS NO COBRE
5.1 – PROVA DE CIRCUITO ABERTO
O transformador deve estar em vazio (sem carga no secundário), e aplica-se ao lado de baixa tensão
(que atuará como primário), a sua tensão nominal.
Haverá uma corrente de excitação e a potência consumida pelo trafo será para suprir as perdas no
cobre e as perdas no ferro do transformador.
Perdas no cobre Æ R 1 I e2
Perdas por histerese magnética
Pfe = k .V12
Perdas no ferro Æ
Perdas por correntes parasitas (Correntes de Foucault)
Diagrama fasorial em vazio
Grandezas
V1
− E1
Ie
Im
θe
V1 = - E 1
Ip
ref.
We
V1 I e
We = potência absorvida pelo
trafo
Componente de V1 que anula E1
Ie
Corrente de excitação
Im
Corrente de magnetização
Ip
Corrente de perdas
θe
Ângulo de excitação
cos θ e
Fator de potência em vazio
V1
V2
Relação de transformação.
Tensões medidas em vazio.
a=
cos θ e =
Tensão nominal aplicada ao
primário
I m = I e sen θ e
I p = I e cos θ e
2
DIAGRAMA ELÉTRICO – TRANSFORMADOR GE
(notar as indicações das polaridades instantâneas)
2A
A1
2A
A2
Ie
110V
We
V1
V2
1
10
4
13
V1
REGULADOR
DE VOLTAGEM
V2
5
14
9
18
PRIMÁRIO EM 110
VOLTS
SECUNDÁRIO
EM 220 VOLTS
TABELA DE RESULTADOS
V1
VALORES LIDOS
Ie
We
V2
A
VALORES CALCULADOS
Im
Ip
go
cosθ e
AVALIAÇÃO DE R1:
AVALIAÇÃO DE R1 I e2 :
bo
Ω
W
ASSUNTO Nº 8.2 – PROVA DE CURTO CIRCUITO – (perdas no cobre)
1. As perdas no ferro do transformador monofásico foram obtidas no ensaio nº 5, com o
transformador:
• operando em vazio,
• tensão nominal aplicada ao lado de baixa tensão
• secundário (lado de alta tensão) em aberto.
As perdas no ferro são proporcionais ao valor da tensão aplicada Æ
2
Pfe = kV1
O ensaio de curto circuito se caracteriza por:
• lado de alta tensão como primário ( nosso caso – montado para 220 V)
• lado de baixa tensão como secundário, e ligado em curto circuito (nosso caso – montado
para 210 V)
• tensão aplicada ao primário, desde zero volts, até um valor VCC – (tensão de curto
circuito), que propicie corrente nominal ao primário; (nossos casos – 4,54 A para trafo
EQUACIONAL e 9,09 A para trafo GE)
• A tensão VCC esperada é da ordem de 5% da tensão nominal do lado de alta tensão,
então:
3
2
(0,05V1nom )2 = 0,0025
perdas no ferro sob tensão de curto circuito k1 (VCC )
=
=
perdas no ferro sob tensão no min al
k1 (V1nom ) 2
(V1nom )2
perdas no ferro sob tensão de curto circuito = 0,0025 . perdas no ferro sob tensão nominal
ou as perdas no ferro sob tensão de curto circuito são 400 vezes menores do que perdas no
ferro sob tensão nominal, e portanto as perdas no ferro na prova de curto circuito podem
ser desprezadas.
•
Icc
Usando o diagrama simplificado do trafo refletido ao primário associado ao diagrama
elétrico montado teremos:
R01
jX01
W CC
ICC
5 ou 10 A
A
curto
circuito
Vcc
Z 01 =
VCC
=
I CC
W
regulador
de
voltagem
R 01 =
V
VCC
WCC
=
2
I CC
2
2
=
X 01 = Z 01
− R 01
MONTAGENS E RESULTADOS
TRANSFORMADOR GE
10 A
A1
10 A
baixa
tensão
A2
A1
W1
V1
V2
10
1
13
4
14
5
18
9
V1
REGULADOR
DE VOLTAGEM
20 V
PRIMÁRIO EM 220
VOLTS
SECUNDÁRIO
EM 22O VOLTS,
EM CURTO
TABELA E CALCULOS
VCC
ICC
WCC
Z01
R01
X01