Conversão de Energia I

Aula 2.7

Departamento de Engenharia Elétrica

Aula 2.7

Transformadores

Prof. Clodomiro Vila

Bibliografia

FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Máquinas Elétricas:com Introdução à Eletrônica De Potência. 6ª Edição, Bookman, 2006.Capítulo 2 – Transformadores

KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores. Editora Globo. 1986.

Capítulo13 – Transformadores

TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de Máquinas Elétricas. LTC, 1999. Capítulo 2 – Transformadores

Conversão de Energia I

Capítulo 2 – Transformadores

Bim, Edson. Máquinas Elétricas e Acionamento. Editora Elsevier, 2009.

Capítulo 2 – Transformadores

Oliveira, José Carlos de. Transformadores: teoria e ensaios. Editora Edgard Blucher, 1984.

Operação de transformadores em paralelo

Dois transformadores operam em paralelo, quando recebem energia de ummesmo barramento, entregando-a em um barramento comum.

Conversão de Energia I

Vantagens do paralelismo:

- Menor custo inicial;

- Transformador operando próximo do rendimento máximo;

- Facilidade de manutenção e maior confiabilidade no abastecimento.

Condições para o Paralelismo:

• Necessidade de relações de transformações muito próximas

• Ter a mesma polaridade

• Possuir o mesmo grupo de defasamento angular

• Apresentar mesma relação entre resistência e reatância equivalentes.

• Se pudéssemos garantir que as características dos dois transformadores fossem exatamente• Se pudéssemos garantir que as características dos dois transformadores fossem exatamente

as mesmas não haveria problema algum, desde que os enrolamentos fossem conectados em

fase. Se fossem ligados com as fases invertidas haveria uma sobrecarga e os dois queimariam.

Como na prática, sempre existem diferenças, a conexão em paralelo não é muito conveniente

pelas perdas que podem ocorrer. Assim, antes de efetuar este tipo de ligação recomenda-se

que se faça um estudo técnico e econômico muito minucioso.

Operação de transformadores em paralelo

Os dois transformadores deve ter a mesma relação de transformação.

Necessidade de relações de transformações muito próximas

Conversão de Energia I

Essa corrente não tem nenhumautilidade e é responsável por um sobreaquecimento do transformador, poiscirculando pelas resistências dosenrolamentos dissipa potência peloefeito Joule.

Operação de transformadores em paralelo

Necessidade de relações de transformações muito próximas

Considerando Zeq_a e Zeq_b as impedâncias equivalentes dostransformadores referida ao secundário.

Conversão de Energia I

Caso a relação de transformação dos dois transformadores não foremiguais haverá uma diferença de tensão no secundário dos transformadores,que provocará uma corrente circulante entre os transformadores.

beqaeq

ba

circZZ

EEI

__

_2_2

+

−=

ΛΛ

Polaridade dos enrolamentos

A marcação das polaridades dos terminais de um transformador monofásicoindica a relação entre os “sentidos” momentâneos das FEM induzidas nosenrolamentos primário e secundário.

Polaridade dos enrolamentos

Operação de transformadores em paralelo

Conversão de Energia I

Polaridade dos enrolamentos

Operação de transformadores em paralelo

A ABNT convencionou marcar os terminais do lado de tensão superior com a letra H

e tensão inferior coma a letra X. O índice 1 para o início do enrolamento (ou polo +)

e o índice 2 para o término do enrolamento (ou polo -).

Operação de transformadores em paralelo/Polaridade dos enrolamentos

Conversão de Energia I

Polaridade subtrativa Polaridade aditiva

Teste para determinação da polaridade

Determinação pela aplicação da corrente alternada.

Operação de transformadores em paralelo

Conversão de Energia I

Se V> V1 os terminais curto-circuitados não são correspondentes,polaridade aditiva.

Se V ≤ V1 os terminais curto-circuitados são correspondentes, polaridadesubtrativa.

Exercício

Como os dois transformadores devem ser ligados para operarem emparalelo?.

Conversão de Energia I

Ensaio em Vazio de Transformadores Trifásicos

• Em um ensaio em vazio, como o próprio nome diz, o

transformador é ensaiado sem carga.

• Os objetivos do teste em vazio do transformador trifásico são:

– Determinar as perdas no núcleo por histerese e Foulcault (perdas no

ferro);ferro);

– Determinar a corrente em vazio Io;

– Determinar a relação de transformação de placa (KT) e a relação do

número de espiras (KN)

– Determinar os parâmetros do ramo de excitação (ou

magnetizante): A impedância de excitação.

Ensaio em Vazio de Transformadores Trifásicos:

MONTAGEM

Lembre-se que a notação H1, H2 e H3 referem-se aos terminais da alta tensão e que X1,

X2 e X3 referem-se aos terminais da baixa tensão. Veja que os terminais H1, H2 e H3 estão em vazio (sem carga) neste ensaio.

Lembre-se que a notação H1, H2 e H3 referem-se aos terminais da alta tensão e

que X1, X2 e X3 referem-se aos terminais da baixa tensão. Veja que os terminais

H1, H2 e H3 estão em vazio (sem carga) neste ensaio.

Ensaio em Vazio de Transformadores

Trifásicos: Levantamento de Dados

Sabemos que W0 = W02 + W01, mas fique atento ao valor lido nos wattímetros e conserve o sinal positivo ou negativo medido.

Sabemos que as perdas totais em vazio será W0 = W02 + W01.

Considere o valor lido nos wattímetros e conserve o sinal positivo ou negativo

medido!.

Ensaio em Vazio de Transformadores

Trifásicos: Calculo de parâmetros

Para os cálculos, deve-se obedecer otipo de conexão (Delta ou estrela) doenrolamento de baixa tensão!.

Ensaio em Vazio de Transformadores Trifásicos: Calculo de parâmetros

Para circuito equivalente paralelo ou impedância de excitação::Para circuito equivalente paralelo ou impedância de excitação::

• Em um ensaio em curto-circuito, o transformador é submetido a curto-circuito trifásico, e aumenta-se a tensão gradativamente até atingir a corrente nominal.

• Logo, este ensaio simula transformador com carga máxima.

• Os objetivos do ensaio em curto-circuito do

Ensaio em CC de Transformadores Trifásicos

• Os objetivos do ensaio em curto-circuito do transformador trifásico são:

• Determinar as perdas no cobre (nos condutores que compõem as bobinas).

• Determinar a impedância, resistência e reatância do enrolamento.

• Determinar a queda de tensão interna.

Ensaio em CC de Transformadores Trifásicos:

MONTAGEM

Ensaio de CC de Transformadores

Trifásicos: Levantamento de Dados

Sabemos que W0 = W02 + W01, mas fique atento ao valor lido nos wattímetros e conserve o sinal positivo ou negativo medido.

•Após calculada a corrente nominal do transformador, aumente atensão gradativamente, e anote tensão e corrente até atingir a correntenominal.•Neste estágio os valores medidos são muito importantes, todocuidado deve ser tomado durante a leitura de tensões, correntes epotências.

Ensaio em Vazio de Transformadores Trifásicos:

Calculo de parâmetros

Para os cálculos deve se obedecer a conexão do enrolamento de baixa tensão!.

Ensaio em Vazio de Transformadores Trifásicos:

Calculo de parâmetros

EXEMPLO 1

• A tabela abaixo apresenta os dados colhidos em ensaios de curto circuito (CC) e em vazio (CA), realizado em um transformador de distribuição trifásico de 200 kVA, 4.600 (Tensão de linha)/230(Tensão de linha)/ V com suas fases ligadas em estrela (lado de Alta) e em triangulo ( lado de Baixa).

Ensaio Alimentação Tensãoaplicada

Correnteabsorvida

Potenciaabsorvida

• A) Desenhe o circuito equivalente monofásico (L) e trifásico, 1respectivamente, referidos ao lado de alta tensão

• B) A tensão (de linha) a ser aplicada aos terminais de alta, afim de que o transformador forneça 200 kVA sob 230 V a uma carga de fator potência 0,8 indutivo. A corrente magnetizante e as perdas no núcleo serão desprezadas.

• C) A Regulação e a eficiência para a condição de trabalho especificado em

• (B).

CC Alta tensao 206,6 V 25,10 A 2.720 W

CA Baixa tensão 230 V 12,60 A 892 W