ensaio a vazio e curto
TRANSCRIPT
Departamento de Engenharia Eltrica
Converso de Energia IAula 2.3 Transformadores e Autotransformadores
Prof. Joo Amrico Vilela
BibliografiaFITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Mquinas Eltricas: com Introduo Eletrnica De Potncia. 6 Edio, Bookman, 2006. Captulo 2 Transformadores KOSOW, I. Mquinas Eltricas e Transformadores. Editora Globo. 1986. Captulo13 Transformadores
TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de Mquinas Eltricas. LTC, 1999. Captulo 2 Transformadores
Bim, Edson. Mquinas Eltricas e Acionamento. Editora Elsevier, 2009. Captulo 2 Transformadores
Converso de Energia I
Circuito equivalente do transformadorAfim de simplificar os clculos vamos referenciar tenses, correntes, reatncias a um dos lados do transformador, retirando a relao de espiras do calculo.
Relembrando algumas relaes de transformao:
EP N P = = kT ES N SConverso de Energia I
IP NS 1 = = kT IS NP
Z P = kT Z S
2
Circuito equivalente do transformadorCircuito equivalente do transformador com parmetros referidos ao primrio.
Essa construo conveniente quando comportamento do primrio do transformador.
se
deseja
analisar
o
Para analisar o comportamento do secundrio do transformador conveniente referencias os parmetros do transformador ao secundrio.
Converso de Energia I
Circuito equivalente do transformadorPara o estudo do transformador real num sistema de potncia que envolve valores expressivos em magnitude de corrente e tenso, podemos fazer algumas simplificaes sem que alteremos significativamente os resultados.
A corrente de magnetizao e de perdas no ncleo (Iv) muito pequena, podendo ser desprezvel a queda de tenso que provoca no circuito primrio. Podemos esto deslocar o ramo magnetizante para a esquerda do circuito primrio.
Converso de Energia I
Circuito equivalente do transformadorSe a corrente de carga for muito maior que a corrente do ramo magnetizante, podemos desprezar a corrente (Iv). Assim, o ramo paralelo poder ser eliminado sem que tenhamos grandes influncias nos resultados.
Converso de Energia I
Circuito equivalente do transformadorCom o circuito srie podemos agrupar as resistncias e reatncias num s termo, ficando: Onde:
R1 = r1 + r2
X R1 = X L1 + X L 2
Diagrama fasorial do circuito srie equivalente modificado.
Converso de Energia I
ExerccioUm transformador monofsico abaixador 1,2 [kVA] tem a vazio as tenses 120/12 [V], frequncia de 60 [Hz], 0,1 [] de resistncia prpria e 1,5 [] de reatncia prpria no primrio e 0,001 [] de resistncia prpria e 0,014 [] de reatncia prpria no secundrio. Para uma carga com fator de potncia 0,85 indutivo, operando com corrente nominal no secundrio, a tenso terminal atingiu 11 [V]. Desprezando o circuito magnetizante calcule: a) Calcular o valor da tenso V1 utilizando-se do circuito equivalente modificado, com parmetros referidos ao secundrio.
R I X I V = 0 V1 2 2 R2 2 2
Converso de Energia I
Ensaio de curto-circuito e de circuito abertoDois ensaios servem para determinar as constantes do circuito equivalente e as perdas do transformador. Esses ensaios consistem em medir a tenso, a corrente e a potncia de entrada no primrio, inicialmente com o secundrio curto-circuitado, e depois com o secundrio em circuito aberto. Ensaio de curto-circuito Com o secundrio curto-circuitado e circulando a corrente nominal do transformador, a queda de tenso devido a impedncia do secundrio equivale a tenso E2. Para os transformadores de potncia essa queda fica em torno de 1 a 6% da tenso nominal.
Converso de Energia I
Ensaio de curto-circuito e de circuito abertoEnsaio de curto-circuito A baixa tenso de alimentao provoca uma baixa densidade de fluxo no ncleo, assim a corrente de excitao e as perdas no ncleo so desprezveis.
A reatncia e resistncia equivalentes referidas ao primrio so aproximadamente iguais resistncia e reatncia de curto-circuito.
Converso de Energia I
Ensaio de curto-circuito e de circuito abertoProcedimento do ensaio de curto-circuito Ajusta-se a tenso primria para fornecer a corrente nominal para o transformador. Normalmente toma-se o lado de alta tenso como primrio.
Fornecendo a corrente nominal para o transformador tem-se V CC (no voltmetro) tenso de curto circuito, ICC (no ampermetro) corrente de curtocircuito e PCC (no Wattmetro) potncia de curto-circuito.
Converso de Energia I
Ensaio de curto-circuito e de circuito abertoProcedimento do ensaio de curto-circuito Com os resultador do ensaio possvel calcular a impedncia, resistncia e reatncia de curto-circuito.
Z CC
VCC = I CC
RCC
PCC = 2 I CC
X CC =
Z CC RCC
2
2
Como as perdas no ncleo so desprezveis devido a baixa tenso, podemos assumir que a indutncia calculada acima a indutncia de disperso total e resistncia total. Para calculo das indutncias e resistncias individuais podemos que r1 = r2 = RCC/2 e x1 = x2 = XCC/2 quando todas as impedncias esto referidas ao mesmo lado.
Converso de Energia I
Ensaio de curto-circuito e de circuito abertoEnsaio de circuito aberto Com a tenso nominal no primrio e o secundrio aberto, a corrente no primrio a corrente de excitao do ncleo mais a corrente necessria para suprir as perdas no ncleo. Como a corrente muito menor que a nominal a queda de tenso na indutncia de disperso desprezvel.
Converso de Energia I
Ensaio de curto-circuito e de circuito abertoProcedimento do ensaio de circuito aberto Ajusta-se a corrente primria para fornecer a corrente nominal para o transformador. Normalmente toma-se o lado de baixa tenso como primrio.
Fornecendo a corrente nominal para o transformador tem-se V CA (no voltmetro) tenso de circuito aberto, ICA (no ampermetro) corrente de circuito aberto e PCA (no Wattmetro) potncia de circuito aberto.
Converso de Energia I
Ensaio de curto-circuito e de circuito abertoProcedimento do ensaio de circuito aberto Com os resultador do ensaio possvel calcular a impedncia, resistncia e reatncia de curto-circuito.
RCA
VCA = PCA
2
X CA
VCA = I
I CA = I + I HF
2
2
2
Como as perdas na bobina so desprezveis devido a baixa tenso, podemos assumir que a indutncia calculada acima a indutncia do ncleo.
Converso de Energia I
ExerccioCom os instrumentos colocados no lado de alta tenso e o lado de baixa tenso em curto, as leituras do ensaio de curto-circuito para o transformador de 50kVA, 2.400:240 [V] so 48 [V], 20,8 [A] e 617 [W]. De um ensaio de circuito aberto, em que foi alimentado o lado de baixa tenso, resultam leituras nos instrumentos neste lado de 240 [V], 5,41 [A] e 186 [W]. Determine o circuito equivalente completo desse transformador.
Converso de Energia I
ExerccioCom os instrumentos colocados no lado de alta tenso e o lado de baixa tenso em curto, as leituras do ensaio de curto-circuito para o transformador de 50kVA, 2.400:240 [V] so 48 [V], 20,8 [A] e 617 [W]. De um ensaio de circuito aberto, em que foi alimentado o lado de baixa tenso, resultam leituras nos instrumentos neste lado de 240 [V], 5,41 [A] e 186 [W]. Determine o circuito equivalente completo desse transformador. Do ensaio de curto-circuito obtemos (referidos ao lado de alta tenso):
Z CC
VCC 48 = = = 2,31 I CC 20,8
RCC
PCC 617 = = = 1,42 2 2 20,8 I CC
X CC =
Z CC RCC =
2
2
2,312 1,42 2 = 1,82
Converso de Energia I
ExerccioCom os instrumentos colocados no lado de alta tenso e o lado de baixa tenso em curto, as leituras do ensaio de curto-circuito para o transformador de 50kVA, 2.400:240 [V] so 48 [V], 20,8 [A] e 617 [W]. De um ensaio de circuito aberto, em que foi alimentado o lado de baixa tenso, resultam leituras nos instrumentos neste lado de 240 [V], 5,41 [A] e 186 [W]. Determine o circuito equivalente completo desse transformador. Do ensaio de circuito aberto obtemos (referidos ao lado de baixa tenso):
RCA
VCA 2402 = = = 309,68 PCA 186
2
I HF
VCA 240 = = = 0,775 A RCA 309,68
I =
I CA I HF =
2
2
5,412 0,7752 = 5,354 A
Converso de Energia I
ExerccioCom os instrumentos colocados no lado de alta tenso e o lado de baixa tenso em curto, as leituras do ensaio de curto-circuito para o transformador de 50kVA, 2.400:240 [V] so 48 [V], 20,8 [A] e 617 [W]. De um ensaio de circuito aberto, em que foi alimentado o lado de baixa tenso, resultam leituras nos instrumentos neste lado de 240 [V], 5,41 [A] e 186 [W]. Determine o circuito equivalente completo desse transformador. Do ensaio de circuito aberto obtemos (referidos ao lado de baixa tenso):
X CA
VCA 240 = = = 44,83 I 5,3542
X CA = X CA kT = 44,83 102 = 4483 RCA = RCA kT = 309,68 102 = 309682
Converso de Energia I
ExerccioCom os instrumentos colocados no lado de alta tenso e o lado de baixa tenso em curto, as leituras do ensaio de curto-circuito para o transformador de 50kVA, 2.400:240 [V] so 48 [V], 20,8 [A] e 617 [W]. De um ensaio de circuito aberto, em que foi alimentado o lado de baixa tenso, resultam leituras nos instrumentos neste lado de 240 [V], 5,41 [A] e 186 [W]. Determine o circuito equivalente completo desse transformador. Circuito equivalente referido ao lado de alta tenso
Converso de Energia I
ExerccioCom os instrumentos colocados no lado de alta tenso e o lado de baixa tenso em curto, as leituras do ensaio de curto-circuito para o transformador de 50kVA, 2.400:240 [V] so 48 [V], 20,8 [A] e 617 [W]. De um ensaio de circuito aberto, em que foi alimentado o lado de baixa tenso, resultam leituras nos instrumentos neste lado de 240 [V], 5,41 [A] e 186 [W]. Determine o circuito equivalente completo desse transformador. Do ensaio de curto-circuito obtemos (referidos ao lado de alta tenso):
X CC 1,82 X CC = = = 1,82 10 2 2 102 kT RCC 1,42 RCC = = = 1,42 10 2 2 102 kT
Converso de Energia I
ExerccioCom os instrumentos colocados no lado de alta tenso e o lado de baixa tenso em curto, as leituras do ensaio de curto-circuito para o transformador de 50kVA, 2.400:240 [V] so 48 [V], 20,8 [A] e 617 [W]. De um ensaio de circuito aberto, em que foi alimentado o lado de baixa tenso, resultam leituras nos instrumentos neste lado de 240 [V], 5,41 [A] e 186 [W]. Determine o circuito equivalente completo desse transformador. Circuito equivalente referido ao lado de baixa tenso
Converso de Energia I
ExerccioOs ensaios de um transformador monofsico de 10 [kVA], 2200/220 [V], 60 [Hz] foram realizado e os resultados so apresentados abaixo:Ensaio de circuito aberto(ensaio do lado de alta tenso)
Ensaio de curto-circuito(ensaio do lado de baixa tenso)
Voltmetro Ampermetro Wattmetro
220 V 2,5 A 100 W
150 V 4,55 A 215 W
a) Obtenha os parmetros do circuito equivalente referido ao lado de baixa tenso e ao lado de alta tenso; b) Determine a corrente de excitao como porcentagem da corrente nominal; ( I = 5,5% ) c) Determine o fator de potncia do circuito quando operando sem carga e no ensaio de curto-circuito. (Fp = 0,182 ; Fp = 0,315 )
Converso de Energia I
ExerccioOs ensaios de um transformador monofsico de 50 [kVA], 2.400/120 [V], 60 [Hz] foram realizado e os resultados so apresentados na tabela abaixo:
a) Um engenheiro aps fazer o ensaio de um transformador determinou o circuito equivalente referido ao lado de baixa tenso, apresentado na figura do prximo slide. Com o tempo alguns resultados do ensaio apagaram, determine os valores que esto faltando na tabela acima atravs do circuito equivalente. (ICA = 9,67 A ; PCC = 813 W ) b) Atravs dos resultados dos ensaios determine a reatncia de disperso equivalente referida ao lado de baixa tenso, o valor est faltando na figura do prximo slide. ( Xeq_BT = 0,01 )
Converso de Energia I
ExerccioOs ensaios de um transformador monofsico de 50 [kVA], 2.400/120 [V], 60 [Hz] foram realizado e os resultados so apresentados na tabela abaixo:
Converso de Energia I