Universidade Federal do Rio de Janeiro

Laboratrio de Converso

Eletromecnica de Energia

Relatrio 3

Breno Zaidan Martinelli DRE:112041989

Daniel Leandro Argolo DRE:112104617

Daniel Rodriguez Lagreca DRE: 112082742

Guilherme Moreira DRE:109096350

1. Introduo Uma vez vislumbrados os aspectos construtivos dos transformadores, necessrio verificar todos seus aspectos fsicos, isto , verificar se o transformador est em condies de ser utilizado para a devida finalidade. Entre estas condies, podem ser citadas as condies de isolamento do transformador, que podem ser afetadas por agentes externos como deformaes na carcaa e poeira ou devido a envelhecimento do material isolante, sobrecargas e sobrecorrentes. As condies de continuidade so fundamentais para que o transformado opere corretamente. O recozimento do material condutor um tpico exemplo de problema de continuidade encontrado nos transformadores. Devido a caracterstica do sistema de transmisso de transmitir energia em um sistema trifsico, transformadores trifsicos so requeridos para adequar o nvel de tenso da energia transmitida. Na grande maioria das situaes, transformadores trifsicos so devidamente construdos para este tipo de utilizao, porm bancos de transformadores monofsicos podem ser associados para que se obtenha o mesmo sistema desejado. A associao de transformadores monofsicos deve ser estudada e realizada de forma cautelosa pois cada transformador apresenta caractersticas prprias de relao de transformao e polaridade. A utilizao de transformadores com caractersticas improprias para determinadas cargas podem gerar muitos problemas: mal funcionamento da carga e desgaste precoce do transformador (perda financeira). Para evitar que transformadores sejam utilizados indevidamente diversas prticas e testes so realizados para constatar as condies de uso. O experimento 3 consiste na realizao de todas estas prticas de verificao de um transformador, da inspeo visual a ligao trifsica de transformadores monofsicos.

2. Aspectos tericos As condies de um transformador so um fator muito importante para o funcionamento do mesmo. A Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) normaliza todas as condies dos transformadores de potncia na norma NBR 5356. Esta norma define as caractersticas gerais de transformadores de potncia assim como determina todas as caractersticas de um transformador que pode ser utilizado na transmisso e distribuio de energia eltrica. Quando construdo, todo transformador deve apresentar isolamento entre seus componentes. Um problema de isolamento em um transformador pode comprometer gravemente o funcionamento deste, devido as altas correntes que podem surgir, gerando superaquecimento do transformador e at o recozimento do rotor. Um transformador deve apresentar certos tipos de isolamento:

1) Isolamento entre as espiras de uma prpria bobina (verniz isolante), para permitir que a relao de espiras seja refletida na relao de tenso; 2) Isolamento entre enrolamentos concntricos, para impedir conexo eltrica entre o enrolamento primrio e secundrio; 3) Isolamento entre enrolamento entre enrolamentos e ncleo, para evitar fuga de corrente;

4) Isolamento entre as prprias chapas do ncleo, para diminuir o efeito de corrente parasitas.

Os isolamentos citados acima podem ser localizados na Figura 1.

Os primeiros indcios de falha no isolamento podem ser detectados por inspeo visual, com a identificao de pontos onde a carcaa do transformador possa estar amassada ou ento deteriorada devido a alguma condio de operao.

Existem equipamentos que podem verificar se h algum tipo de falha nesse isolamento. Caso haja uma fala de isolamento entre o enrolamento do primrio e do secundrio, um testador de continuidade (normalmente inserido em um multmetro) emitir o som indicando que h conexo eltrica entre estes dois terminais que, teoricamente, deveriam esta isolados. Outro aparelho como o Megger propriamente construdo para o teste de isolamento, como o isolamento entre enrolamento e ncleo e isolamento de terra. A Figura 2 mostra esquerda o modelo utilizado em laboratrio, o Megger patenteado em 1898 e direita o modelo mais recente do Megger.

1

2

3

Figura 1 Esquema de transformador com indicaes de pontos de isolamento

4

Como a maioria dos transformadores so lacrados, a inspeo visual torna-se

pouco conclusiva e a utilizao dos equipamentos de teste a aconselhvel. Outro problema da construo em um invlucro fechado a dificuldade de saber

o arranjo de enrolamento do transformador, mesmo com um diagrama de placa explicando o arranjo dos enrolamentos, um teste de continuidade dos enrolamentos necessrio. Um ohmmetro pode ser utilizado para a realizao do teste ou ento um testador de continuidade. O ohmmetro mostrar uma resistncia pequena e finita quando seus terminais estiverem conectando pontos de uma mesma bobina e mostrar circuito aberto (resistncia infinita) quando conectados em pontos isolados. O testador de continuidade emitir um sinal sonoro avisando que h continuidade entre os pontos testados. Este teste permite alm da identificao dos terminais externos dos enrolamentos, identificar a existncias de tapes intermedirios.

Outro dado contido em placa a relao de transformao entre o primrio e o

secundrio assim como a relao dos tapes. Com o mtodo do voltmetro, utiliza-se dois voltmetros, o primeiro monitora o valor de uma tenso reduzida que deve ser aplicada no terminal primrio e o segundo monitora os terminais secundrios, verificando a relao de transformao e a relao dos tapes.

Uma outra informao que deveria ser fornecida pelo fabricante, na teoria, a

identificao dos terminais do transformador. O fabricante deveria marcar, de acordo com a norma vigente, as entradas e as sadas dos transformadores, inclusive identificando as suas polaridades. Porm, na prtica, isso no acontece. Por esse motivo, faz-se necessria a realizao de testes de polaridade nos transformadores. Os mtodos de teste de polaridade mais usuais so:

1. Mtodo da corrente alternada:

Para a realizao desse teste, necessria a utilizao de uma fonte de corrente

alternada. No necessria a utilizao dos valores nominais do transformador, a tenso da fonte s precisa ser alta o suficiente para obtermos uma medio clara. O passo a passo para realizao do teste est descrito a seguir:

Figura 2- Megger de 1989 e Megger atual.

1) Identificados os terminais de alta e de baixa tenso do transformador, so ligados entre si dois terminais adjacentes do mesmo, sendo um de alta e um de baixa tenso.

2) Depois disso, a fonte alternada conectada nos terminais de alta tenso. 3) Utilizando um voltmetro, mede-se a tenso VIN nos terminais de alta tenso

(na fonte) e a tenso V nos dois terminais livres. 4) VINV A polaridade do transformador subtrativa.

Figura 3 Esquema de ligao do Mtodo da corrente alternada

Isso ocorre porque, vide a figura acima, no primeiro caso no qual temos polaridade aditiva, realizando os passos descritos acima, a tenso V medida a soma da tenso de entrada V1=VIN com a tenso V2 induzida no secundrio, o que fornece um valor maior que a tenso de entrada. J no segundo caso, onde temos polaridade subtrativa, a tenso V medida novamente a soma das tenses VIN e V2, porm, nesse caso, as tenses so opostas. Logo, a tenso V medida menor que a tenso de entrada.

2. Mtodo do golpe indutivo com corrente contnua

Como descrito no prprio nome, o mtodo do golpe indutivo utiliza uma fonte

de tenso CC conectada nos terminais de alta tenso e verifica-se o transitrio gerado no primrio e no secundrio do transformador na ligao e no desligamento da fonte. O passo a passo est descrito abaixo:

1) Primeiro, deve-se conectar a fonte de tenso contnua no enrolamento de

alta tenso. Novamente, no h necessidade do uso de uma tenso elevada, a tenso utilizada deve ser segura para o usurio e para o transformador.

2) Conecta-se um voltmetro CC nos terminais de alta tenso de forma a obter uma deflexo positiva do mesmo (o que vai depender de como a fonte foi conectada). A conexo deve ser firme e objetiva, evitando fascas no equipamento. Isso visa a segurana do equipamento e do operador.

3) Em seguida, transfere-se cada terminal de medio do voltmetro para o terminal de tenso diretamente oposto.

4) Desliga-se a chave C (a fonte desconectada) e observa-se a deflexo do ponteiro no voltmetro.

5) Se a deflexo for no mesmo sentido anterior Polaridade aditiva, marca-se X1 e X2 em frente a H2 e H1, respectivamente. Se a deflexo for no sentido contrrio Polaridade subtrativa, marca-se X1 e X2 em frente a H1 e H2, respectivamente.

Figura 4- Esquema de ligao do mtodo do golpe indutivo

Esse teste possvel porque, embora a tenso aplicada no primrio seja contnua, ao desligarmos a fonte temos uma variao rpida de tenso em sentido contrrio da fonte conectada. Essa variao induz uma tenso no secundrio que, no caso de um transformador de polaridade subtrativa, possui o mesmo sentido da variao de tenso no primrio (contrrio fonte CC). Por isso a deflexo inversa no secundrio. No caso aditivo a tenso induzida no secundrio possui sentido contrrio variao de tenso no primrio (mesmo sentido da fonte CC), por isso, a deflexo no mesmo sentido anterior.

3. Mtodo da comparao com um transformador padro

O mtodo em questo consiste na comparao do transformador a ser estudado

com um transformador que j temos certeza da polaridade dos terminais e que tenha a mesma relao de transformao. O passo a passo do teste descrito abaixo:

1) Primeiro, deve-se ligar em paralelo os enrolamentos de tenso superior dos

dois transformadores. Os terminais que devem ser ligados entre si devem ter marcao igual.

2) Liga-se um dos terminais de sada do transformador padro a um dos terminais de sada do transformador desconhecido.

3) Aplica-se uma tenso AC moderada nos terminais de entrada dos dois transformadores.

4) Mede-se a tenso entre os terminais de sada que sobraram (1 em cada transformador).

5) Se o valor medido for aproximadamente nulo os dois transformadores tem a mesma polaridade.

Para que a energia seja transmitida adequadamente, isto , quando necessria uma grande potncia, so necessrios transformadores trifsicos. Na maioria dos casos de sistemas de transmisso como em subestaes tem transformadores trifsicos dedicados para aquela aplicao. A Figura mostra um transformador trifsico de grande porte (10MW) de uma subestao nos Estados Unidos, podemos ver que alm dos tubos de circulao ele conta com ventilao forada sendo provavelmente do tipo em leo com refrigerao forada de leo e de ar (classe FOA)

Figura 5 Esquema de ligao do mtodo do transformador padro

Figura 6 Esquema de ligao do mtodo do transformador padro

Figura 7 Transformador de 10MW de uma subestao nos Estados Unidos

Para casos onde a potncia menor, a associao de transformadores monofsicos para formar um transformador trifsico se torna interessante, apesar de um banco de transformadores monofsicos ser mais caro que um nico transformador trifsico porm apresenta flexibilidade de operao vantajosa em alguns casos. Se ocorrer um problema que implica inutilizao de um transformador, sua substituio rpida e menos custosa que a substituio de um transformador trifsico e, dependendo ainda do tipo de conexo utilizado, o suprimento de energia pode ser parcialmente garantido com apenas dois transformadores. Isto no ocorre com um transformador trifsico, pois ele deve ser paralisado para a manuteno.

Existem quatro casos diferentes de associao de transformadores monofsicos, onde cada um tem suas vantagens e desvantagens:

1) Conexo Estrela-Estrela (Y-Y):

Est a conexo mais simples e provavelmente a mais problemticas entre as quatro. As tenses de linha do primrio e do secundrio relacionam-se pela prpria relao de transformao do transformador (N1/N2), as tenses de fase so 3 vezes menores que as tenses de linha.

=3

3=

12

= (1)

:

1 2

Este tipo de ligao tem dois problemas marcantes:

a) O desequilbrio de cargas gera grandes desequilbrios de tenso nas fases do transformador

b) As tenses de terceiras harmnicas podem se tornar elevadas

Para amenizar os efeitos destes problemas, a realizao do aterramento do neutro do primrio e do secundrio permite que a componentes aditivas de terceira harmnica sigam para o neutro assim como os eventuais desequilbrios de carga retornem pelo neutro do secundrio. 2) Ligao Estrela-Delta (Y-)

Assim como em todos os transformadores, as tenses de FASE do primrio e secundrio nesta configurao se relacionam pela relao de transformao, todavia, no banco Y- a tenso de linha do secundrio igual a tenso de fase, ento temos as seguintes relaes:

=12

=

3

=

= 3 (2)

:

1 2 Este tipo de ligao no apresenta problema com os componentes de terceiro harmnico, pois estes circulam dentro do delta. O cuidado que deve-se ser tomado com este tipo de ligao o fato do deslocamento de fase das tenses do secundrio em relao com o primrio. Este fato pode gerar correntes de curto circuito quando transformadores deste tipo so ligados em paralelo e tenses que no esto em fase.

Figura 8 Circuito da ligao Estrela-Estrela

3) Ligao Delta-Estrela (-Y)

Apresenta as mesmas vantagens, desvantagens e caractersticas da ligao Estrela-Delta. A relao de transformao neste caso dado por:

=12

=

3

=

=

3 (3)

:

1 2

Figura 9 Circuito da ligao Estrela-Delta

Figura 10 Circuito da ligao Delta-Estrela

4) Ligao Delta-Delta(- )

Nesta ligao = e = e todas as grandezas de tenso do

secundrio se relacionam com a do primrio atravs da relao de transformao.

=

=12

= (4)

:

1 2

Figura 11 Circuito da ligao Delta-Delta

Como mostrado nas Figuras 8 a 11, existe uma grande importncia nas polaridades

dos enrolamentos como citados anteriormente, pois a ligao errada pode gerara um sistema desbalanceado ou at curtos circuitos nos casos de transformadores em paralelo. Podemos ver um exemplo de associao de bancos de transformadores monofsicos utilizados no sistema de distribuio como mostrado na Figura 12.

Figura 12 Banco de transformadores monofsicos

Quando um cliente adquire um transformador a NBR 5356 (seo 11.1) lhe d o direito de realizar todos os ensaios do transformador na prpria fbrica do fabricante, salvo os casos que se acorda o contrrio.

3. Material Utilizado

Transformador abaixador [Patrimnio 44421]

Transformador elevador [Patrimnio 44418]

Autotransformador Varivel (Variac) [Patrimnio 388193]

Megger

Voltmetro CC de zero central

Wattmetro

Disjuntor trifsico

Multmetro digital

4. Descrio e anlise do experimento Nesta seo sero descritos os procedimentos experimentais na ordem em que foram realizados, bem como suas anlises no mesmo tpico.

4.1 Verificao dos instrumentos em bancada

Inicialmente, o grupo verificou as condies fsicas e funcionais dos instrumentos usados na experincia. Na bancada estavam presentes os equipamentos listados abaixo. Analisamos visualmente os transformadores da bancada em busca de defeitos que pudessem causar mau funcionamento dos equipamentos. Alm disso, desenhamos a vista principal de cada um, nomeando cada um de seus terminais para facilitar referenci-los nos procedimentos futuros. A nomeao escolhida pode ser visualizada nas imagens a seguir. Transformador abaixador, 1kVA, 110V/50-60-70-80-90-100%, patrimnio 44421

Figura 13 Transformador 44421

X7

H1 H2

X10

X6

X5

X8

X9

X0

Sendo impossvel um exame interno do transformador, avaliamos apenas os aspectos da carcaa. Esta apresentou amassados leves, sendo o pior no canto inferior esquerdo da face frontal.

Figura 14 Pequeno amassado na carcaa

Transformador elevador, 1kVA, 110V/2x110V, patrimnio 44418

Figura 15- Transformador 44418

No apresentou choques ou avarias mecnicas. Em algumas pequenas regies, a tinta isolante vermelha dos enrolamentos e ncleo estava descascada e a carcaa corroda. Os enrolamentos estavam bem protegidos, porm apareciam expostos ao ambiente na regio entre os fios dos bornes e os enrolamentos propriamente ditos. Variac, 1800W, 220V/0-220-240V, patrimnio 388193

H1 H2

X1

X2 X3

X4

Figura 16 Autotransformador Varivel

Tambm impossvel de examinar internamente. Apresentou leves amassados e uma deformidade acentuada no canto superior esquerdo da face frontal.

Figura 17- Forte amassado na carcaa do Variac

Multmetro digital Conferimos que o fusvel do multmetro estava em bom estado. Megger Voltmetro CC de zero central Wattmetro Disjuntor trifsico Ambos o voltmetro e wattmetro no foram usados durante a experincia.

4.2 Teste de continuidade dos transformadores Aps verificar as condies fsicas dos equipamentos, realizamos o teste de continuidade nos dois transformadores. O teste foi realizado com auxlio da funo de teste de continuidade do multmetro, que apitava sempre que as ponteiras eram conectadas terminais de um mesmo enrolamento, ou seja, a um caminho de baixa resistncia eltrica sem isolamento. Tanto com a chave na posio de teste de continuidade quanto como ohmmetro, o multmetro forneceu valores imprecisos de resistncia que variavam para uma mesma medio. Provavelmente a bateria interna do medidor estava fraca ou a escala do multmetro no era pequena o suficiente para as baixas resistncias dos enrolamentos. Por isso, no foram anotados os valores medidos. Os resultados obtidos com o teste foram apresentados nas tabelas abaixo. Com essas informaes, podemos descobrir a quantidade de enrolamentos de cada transformador e se os enrolamentos possuem tapes ou no.

Conclumos assim que o trafo 44418 possui trs enrolamentos sem derivaes, enquanto o trafo 44421 possui dois enrolamentos, tendo o enrolamento de sada seis tapes. Os enrolamentos de cada transformador esto representados na figura a seguir.

Figura 18- Esquema de enrolamentos do Trafo 44418 e de tapes do 44421

Trafo 44421

Terminais Continuidade

1 2 Sim

0 5 Sim

0 6 Sim

0 7 Sim

0 8 Sim

0 9 Sim

0 10 Sim

0 1 No

Trafo 44418

Terminais Continuidade

1 2 Sim

1 2 Sim

3 4 Sim

1 3 No

2 1 No

2 4 No

4.3 Teste de isolamento dos transformadores

Com o auxlio do Megger, testamos o isolamento entre as partes constituintes de cada transformador. O Megger um megmetro e sua finalidade a mesma de um ohmmetro. Porm, enquanto o ohmmetro usa valores pequenos de tenso provenientes de bateria interna, o Megger capaz de produzir uma ddp de 500V, sendo assim mais eficiente para medir isolamento em mquinas. Conectando o Megger em alguns terminais, observamos que o transformador 44418 no apresentou curto entre o enrolamento de entrada e os enrolamentos de sada. Alm disso, o mesmo no apresentou curto entre os terminais e a parte externa dos enrolamentos, entre os enrolamentos, carcaa e ncleo e tambm entre diferentes pontos do ncleo, ou seja, entre suas lminas. Os pontos usados para medio foram aqueles onde a tinta estava descascada ou carcaa corroda, que eram os mais propensos a falhas. Como o transformador 44421 fechado, seu procedimento foi mais simples. Foi possvel apenas verificar o isolamento entre o enrolamento de entrada e os tapes do enrolamento de sada e entre os enrolamentos e a carcaa externa, tambm no se observando nenhum curto.

4.4 Verificao da relao de tenso nos tapes do transformador Aps confirmarmos a existncia dos seis terminais de derivao no enrolamento de sada do transformador 44421, realizamos um teste para aferir se as relaes de tenso de sada de cada terminal estavam de acordo com o informado pelo fabricante na placa do transformador. O teste consistiu em aplicar a tenso nominal no enrolamento de entrada do transformador e medir a tenso de sada em cada um dos tapes. A tenso da bancada foi conectada ao disjuntor, protegendo os equipamentos usados na experincia, e a sada deste alimentao do variac. A tenso de sada do variac alimentou os terminais de entrada do transformador, sendo assim regulada para a tenso nominal do equipamento. Por fim, como no sabamos qual terminal secundrio correspondia ao incio do enrolamento, supomos que a informao fornecida pelo fabricante era correta e usamos o terminal 0 como referncia. A imagem a seguir mostra o circuito montado para o teste.

Figura 19 Circuito montado para realizao do teste do voltmetro para relao de transformao

O resultado das medies pode ser visualizado na tabela abaixo.

Levando em conta que a tenso fornecida pelo variac oscilava entre 219V e 222V, bastante razovel concluir que a relao de tenso dos tapes do trafo condiz com a informada pelo fabricante, com uma tolerncia sempre abaixo de 1%. Alm disso, podemos tambm afirmar que o terminal 0 um dos extremos do enrolamento de sada.

4.5 Determinao da polaridade do transformador Para aferir a polaridade entre os terminais de entrada e sada do transformador 44421, utilizamos o mtodo da corrente alternada. Este consiste em aplicar uma baixa tenso de entrada ao trafo, curto-circuitar um dos terminais de entrada a um de sada e medir a tenso entre os demais terminais de entrada e sada.

Terminal Tenso (V) Relao de tenso (%)

Sada do variac ~220 (219 222) 100

5 110,8 50,36

6 133,3 60,59

7 155,1 70,5

8 177,5 80,68

9 199,6 90,73

10 221,8 100,82

Aproveitamos o circuito montado para a medio da relao de tenso dos tapes. Regulamos a sada do variac para aproximadamente metade da tenso nominal do trafo, evitando assim a possibilidade de submeter o transformador a tenses muito acima da nominal. Ligamos em curto os terminais 2 e 0. Com o multmetro, medimos a tenso entre 1 e 10. A imagem a seguir mostra o circuito montado para o teste.

Figura 20 Circuito montado para realizao do teste de polaridade

O resultado das medies pode ser visualizado na tabela abaixo.

Valores medidos

Tenso de entrada ~110

Tenso entre 1 e 10 0,024

O mtodo da corrente alternada mede a ddp entre o enrolamento de entrada e o de sada. Como a tenso medida entre os terminais livres foi aproximadamente zero, podemos concluir que no havia ddp entre os terminais, ou seja, a tenso de entrada e de sada estavam em fase. Logo, as bobinas possuem mesmo sentido de enrolamento e a polaridade entre os enrolamentos subtrativa. A imagem abaixo ilustra os enrolamentos do transformador 44421.

Figura 21 Indicao da polaridade dos enrolamentos do Trafo 44421

4.6 Banco de transformadores Ligao Y-Y

Tendo conhecimento da polaridade do transformador 44421, coletamos a mesma informao sobre os transformadores 44422 e 44424 dos grupos responsveis pelos respectivos equipamentos. Segundo eles, o trafo 44422 possui polaridade aditiva e o 44424, subtrativa. Com isso, juntos, montamos um banco trifsico de transformadores Y-Y. Como solicitado, usamos como primrio o tape de 50% da sada dos transformadores e como secundrio suas entradas, construindo assim um transformador trifsico elevador com relao de tenso de 1:2. Por conveno, escolhemos como ponto neutro os terminais dos enrolamentos para onde a tenso induzida aponta, ou seja, os terminais que recebem o smbolo para indicar sua polaridade. A tabela abaixo informa os terminais curto-circuitados de neutro para o enrolamento primrio e secundrio e os terminais de fase do banco.

44421 44422 44424

Neutro primrio 10 0 10

Fase primrio 5 5 5

Neutro secundrio 2 2 2

Fase secundrio 1 1 1

Em seguida, ligamos os terminais de uma tomada trifsica 110V fase-fase da bancada s entradas do disjuntor. As sadas do disjuntor foram ligadas aos terminais de fase do primrio. Infelizmente, devido a um engano no possumos foto do circuito montado em questo. Com auxlio do multmetro, medimos as tenses fase-neutro e fase-fase do primrio e secundrio de cada trafo do banco, comeando pelo primrio. Inicialmente, obtemos os resultados a seguir.

44421 44422 44424

Tenses primrias fase-neutro 55 63,8 63,8

Imediatamente percebemos que havia um erro no circuito, pois as tenses de entrada da tomada no deveriam estar desbalanceadas. Percebemos que o efeito observado se devia falta do neutro em comum entre a fonte e o banco trifsico. A ligao Y-Y no comumente usada porque, quando ambos os neutros no so comuns, as componentes harmnicas da corrente de excitao geram distoro nas tenses do transformador. Mesmo com os neutros aterrados, o circuito susceptvel a deslocamento do neutro. Tendo em mente esta consequncia, conectamos os neutros primrio e secundrio ao neutro da bancada e continuamos com a medio das tenses do circuito. Os valores obtidos so apresentados na tabela abaixo.

44421 44422 44424

Tenses primrias fase-neutro 63,8 63,8 63,8

fase-fase 110,7 110,7 109,8

Tenses secundarias fase-neutro 127,2 126,9 127,2

fase-fase 127,0 220,8 127,3

Na tabela acima, as tenses fase-fase so sempre em relao a fase esquerda, ou seja, a tenso fase-fase do trafo 44421 a tenso entre as fases 44421 e 44424, a tenso fase-fase do trafo 44422 a tenso entre as fases 44422 e 44421 e a tenso fase-fase do trafo 44424 a tenso entre as fases 44424 e 44422. Novamente, percebemos que as tenses de linha de sada esto desbalanceadas. Como as tenses secundrias fase-neutro apresentaram valores condizentes com a relao de transformao dos trafos, conclumos que o erro estava na polaridade de um dos enrolamentos secundrios. A aplicao de uma polaridade invertida em um banco de transformadores cria um circuito desequilibrado causando deslocamento do neutro. Analisando a tabela, percebe-se que a nica tenso fase-fase com valor prximo do esperado em uma ligao Y-Y a tenso entre a fase 44422 e 44421. Assim, bastante razovel que o erro na polaridade estivesse no terminal secundrio do trafo 44424. Trocamos o terminal de neutro pelo de fase desse trafo. A nova tabela dos terminais do banco apresentada abaixo.

44421 44422 44424

Neutro secundrio 2 2 1

Fase secundrio 1 1 2

Aps a correo da polaridade invertida, realizamos novamente as medies das tenses do banco. Os resultados obtidos so apresentados a seguir.

44421 44422 44424

Tenses primrias fase-neutro 63,8 63,8 63,8

fase-fase 110,7 110,7 109,8

Tenses secundarias fase-neutro 126,8 126,9 126,9

fase-fase 220,5 220,6 219

Enfim, obtivemos os valores esperados para um banco trifsico Y-Y com relao de tenso de 1:2.

4.7 Banco de transformadores Ligao -Y Repetimos o procedimento anterior, porm montando dessa vez um banco

trifsico -Y. Assim, a relao de transformao do banco deve ser de 1: 23. Construmos o primrio do banco ligando um terminal de um enrolamento ao terminal de polaridade oposta de outro enrolamento e mantivemos o secundrio do circuito anterior intacto. A imagem abaixo mostra o circuito em questo.

Figura 22- Montagem do banco trifsico

Sabemos que a ligao em delta no possui neutro e as tenses de linha e de fase so iguais. Esse tipo de banco muito usado para elevar tenses em linhas de transmisso ou distribuio. Medimos com o multmetro as tenses do banco trifsico, obtendo os seguintes resultados.

44421 44422 44424

Tenses primrias 109,4 109,8 110,4

Tenses secundarias fase-neutro 218,7 220,5 219,8

fase-fase 377 379 380

Os resultados foram compatveis com o esperado para um banco de

transformadores trifsico com relao de tenso de 1: 23.

4.8 Diagramas fasoriais:

As tenses encontradas foram representadas abaixo em diagramas fasoriais. Visto que no tnhamos os ngulos de fase de cada medida foi considerada a situao padro de sequncia ABC.

1) Ligao Y-Y

Primrio

Figura 23

Secundrio

Figura 24

2) Ligao Y-Y como secundrio Invertido

Secundrio

Figura 25

3) Ligao -Y Primrio

Figura 26

Secundrio

Figura 27

5. Concluso

Neste experimento muitas prticas foram realizadas e muitos conhecimentos adquiridos.

Em primeiro lugar conclumos que nunca se pode confiar com certeza nos dados informados nas placas dos transformadores. No h como saber por quais condies de operao aquela mquina foi submetida at aquele momento, logo no h indcios para confiar nos dados de placa do transformador.

Testes de isolamento devem sempre ser feitos quando os transformadores forem ser utilizados, at mesmo o mesmos transformadores do laboratrio, pois estes podem ter sofrido uma sobrecorrente de uma semana para a outra. Testes de isolamento podem ser feitos entre todos os pontos possveis do transformador principalmente para verificar se este pode ser devidamente aterrado sem curto-circuitar o enrolamento.

O teste de continuidade um teste bem simples e rpido podendo ser feito em todos os experimentos como garantia da continuidade entre os tapes dos transformadores utilizados

O teste de polaridade pelo mtodo da corrente alternada mostrou-se rpido e prtico, nesta situao pudemos comprovar que realmente os transformadores podem ter construes diferentes mesmo quando aparentemente so iguais. O transformador de patrimnio 44422 utilizado nesta experincia no banco de transformadores, deveria apresentar a mesma polaridade que o utilizado por este grupo ( transformador 44421), visto que so esteticamente iguais com mesma placa e apresentando mesma proteo, porm a polaridade dos enrolamentos entre os enrolamentos do primrio e secundrio aditiva, em oposio a polaridade subtrativa do transformador 44421. Este mtodo de identificao dispensa a utilizao de um outro transformador o qual j se conhece previamente a polaridade, como o mtodo do transformador padro.

Da parte de ligao de banco de transformadores, algumas observaes poder ser feitas:

1) Assim como dito na introduo, e existncia do ATERRAMENTO DO NEUTRO imprescindvel para o funcionamento do transformador na ligao Estrela-Estrela. A falta deste neutro, mesmo sem carga gerou uma diferena de quase 10 V em uma das fases, gerando um sistema desbalanceado e imprprio para a utilizao.

2) Os transformadores devem ser ligados com as polaridades corretas. Uma incoerncia das informaes relativas ao transformador 44424 gerou o sistema desbalanceado da Figura 25.

3) Quando ligados correntemente, a teoria de associao de capacitores monofsicos para formar um transformador trifsico mostrou-se efetiva, e os resultados obtidos foram satisfatrios. No haveria nenhum problema em alimentar uma mquina trifsica em delta a partir dos terminais secundrios do banco de transformador

No h dvida que os integrantes do grupo adquiriram um novo senso crtico quanto as condies de uso e caractersticas previamente disponveis de um transformador. Preferindo sempre constatar essas caractersticas antes de usar um transformador inadequadamente.

6. Referncias

[1] S. J. Chapman, Fundamentos de Mquinas Eltricas, McGraw-Hill, Ed., 2013.

[2] A. E. Fitzgerald, J. Charles Kingsley e S. D. Umans, Mquinas Eltricas com Introduo

Eletrnica de Potncia, Bookman, Ed., 2006.

[3] S. Evershed, eyershed, Google Patents, 1898.

[4] ABNT 5356-1 Transformadores de potncia Parte 1: Generalidades, 2010.