Relato´rio Transformador Monofásico a vazio

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A compreensão do transformador é essencial para o estudo da conversão eletromecânica de energia. Embora a conversão de energia envolva a troca de energia entre um sistema elétrico e um mecânico – ao passo que o transformador envolve troca de energia entre dois ou mais sistemas elétricos –, o dispositivo de acoplamento nos dois casos é o campo magnético, e o seu comportamento é fundamentalmente o mesmo. Como resultado, temos que muitas das equações e conclusões pertinentes da teoria do transformador têm aplicabilidade também na análise de máquinas CA e alguns aspectos de máquinas CC. Por exemplo, o circuito equivalente de motores de indução monofásicos e trifásicos são da mesma forma daqueles do transformador [...] Além de servir como uma introdução adequada ao estudo da conversão eletromecânica de energia, a compreensão da teoria do transformador é importante por si mesma, por causa das múltiplas funções que o transformador desempenha em áreas importantes da engenharia elétrica. (DEL TORO, 2011, p.44).

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2. Fundamentação Teórica

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Princípio de funcionamento de transformadores

O principio de funcionamento de um transformador é baseado nas leis de Faraday e Lenz, as leis do eletromagnetismo e da indução eletromagnética, respectivamente.

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Relações de potência, tensão, corrente e impedâncias em transformadores.

Observa-se que em um transformador monofásico a vazio, toda potência no primário do transformador sem carga é consumida totalmente pelo núcleo do transformador para a manutenção do clico de histerese e as correntes de Foucault, o núcleo é laminado para minimizar esses efeitos, principalmente os indesejáveis. A perda no enrolamento é muito pequena em relação ao núcleo com o transformador a vazio, pois a corrente é pequena, sendo assim desconsiderado. O enrolamento primário não consome potencia ativa (WATT) e sim reativa indutiva (VAr). Em analises práticas considera-se que a potencia de entrada vai toda para o transformador

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Esquemas equivalentes de transformadores

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Funções e aplicações do transformador

Para que os requisitos de tensão para transmissão, distribuição e consumo de energia elétrica sejam satisfeitos, é necessário algum equipamento capaz de manipular esta grandeza. É aqui que entra a figura do transformador de potência.

O transformador é um equipamento que apresenta elevada eficiência, chegando a quase 100%. Isso significa que o nível de energia elétrica transformada em outra forma de energia, geralmente térmica, é extremamente baixa, tornando-o um dos equipamentos mais eficientes já produzidos pelo ser-humano.

Aplicações do transformador

- Transformador abaixador: são utilizados em transmissão e sub-transmissão, para abaixar os níveis de tensão e permitir a transmissão e distribuição em centros urbanos e comunidades rurais, visto que os níveis de tensão aplicados são extremamente nocivos aos seres humanos;

- Transformador elevador: utilizados na geração, de modo a elevar a tensão a níveis onde a transmissão de energia é economicamente viável;

- Transformador de interligação: usado para interconectar circuitos sem que haja problemas relacionados ao casamento de impedâncias. Isso é possível, visto que o transformador interconecta os dois ramais magneticamente, porém não há conexão elétrica entre os ramais. Também pode ser utilizado para rotacionar fases, quando especificado para tal.

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Métodos e análise de resultados

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Funcionamento em vazio

Foi implementado o esquema de ligações de um transformados monofásico (sem carga), medindo:

- Tensão do primário

- Corrente do primário

- Potencia ativa absorvida do primário

- Potência reativa absorvida do primário

- Fator de potência do primário

- Tensão do secundário

- Esquema elétrico

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Figura 2 Esquema elétrico do transformador a vazio

- Medições

Através de uma fonte de tensão regulável, aumentou-se gradualmente a tensão primária (de 20 em 20V), de zero até a tensão nominal (220V). Registrou-se os valores de V1, I1, P1, Q1, cos ϕ1 e V2, de acordo com a tabela a baixo:[pic 6][pic 7]

- Relação de transformação

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[pic 9]

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Conclui-se que o transformador é abaixador monofásico e obedece a ordem de 2:1.

[pic 11][pic 12]

- No ensaio do transformador sem carga, o wattímetro indicou a presença de carga do circuito, a razão da existência de potência no circuito do transformador é a potência que entra no enrolamento primário significa que tem algo consumindo essa potência, qualquer potência que aparecer no wattímetro, ela está indo para o núcleo, por isso essa potência é chamada perda no núcleo toda potência no primário do transformador sem carga é consumida totalmente pelo núcleo do transformador para a manutenção do clico de histerese e as correntes de Foucault, o núcleo é laminado para minimizar esses efeitos, principalmente os indesejáveis. A perda no enrolamento é muito pequena em relação ao núcleo com o transformador a vazio, pois a corrente é pequena, sendo assim desconsiderado. O enrolamento primário não consome potencia ativa (WATT) e sim reativa indutiva (VAr). Em analises práticas considera-se que a potencia de entrada