Transformador

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Transformadores
O transformador é um equipamento elétrico formado por bobinas isoladas eletricamente
em torno de um núcleo comum. A bobina que recebe energia de uma fonte ca é chamada
de primário. A bobina que fornece energia para uma carga ca é chamada de secundário.
Todo o processo de transferência de energia de uma bobina para outra é feito através do
núcleo, usando o acoplamento dasbobinas (acoplamento magnético).
Fig.1.1 – Bobinas Primária e Secundária
2.1- Relação de Tensão e Corrente
a) A tensão nas bobinas de um transformador é diretamente proporcional ao número de
espiras das bobinas.
f =fm senvt , aplicando em dt
d
e N
f
1 1 = obtemos e N t m w f cosw 1 1 = . analogamente
e N t m w f cosw 2 2 =
Ns
Np
Vs
Vp
e
e = =
2
1 ,
Ns
Np
a =
Vp - tensão primária,V.
Vs - tensão secundária, V.
Np - Número de espiras do primário.
Ns - Número de espiras do secundário.
a – relação de transformação.
b) A corrente que passa nas bobinas de um transformador é inversamente proporcional à
tensão nas bobinas.
Ip
Is
Vs
Vp
Ns
Np
= =
Ip - corrente primária, A
Is - corrente secundária, A .
Transformadores
2
2.2- Razão de Impedância
É transferida umaquantidade máxima de potência de um circuito para outro quando
a impedância dos dois circuitos for a mesma ou quando estiverem “casados”. Se os dois
circuitos tiverem impedâncias diferentes, deve ser usado um transformador de acoplamento
como um dispositivo “casador” de impedância entre os dois circuitos. A razão de espiras
estabelece a relação correta entre a razão das impedâncias dosenrolamentos do primário
e do secundário. Esta relação é expressa através da equação:
S
P
S
P
Z
Z
N
N 2 = ( )
Zp – Impedância do primária, W
Zs – Impedância do secundária, W
Np - Número de espiras do primário
Ns - Número de espiras do secundário
2.3- Equação da FEM de um Transformador
1 m
1 m
1 4,44fN
2
N
E = f = v f ,
p
= v
2
f
E1 – Tensão eficaz, induzida no primário, em Volts.f - Freqüência em Hz.
N1 - Número de espiras do primário.
fm – Fluxo magnético em Wb.
2.4- Perdas do Transformador
Um transformador real apresenta as seguintes perdas:
a) perdas no núcleo, as quais incluem as perdas por histerese e corrente de
Foucault;
b) perdas resistivas ( I 2R ) nos enrolamentos primário e secundário.
100%
P
P
100%
Poteˆncia de entrada
Poteˆncia de saída
Ef
1= ´ = 2 ´
100%
Poteˆncia de saída P P
Poteˆncia de saída
100%
Poteˆncia de entrada
Poteˆncia de entrada P P
Ef
Cu Fe
Cu Fe ´
+ +
= - - ´ =
( ) Ef
V I FP
V I FP P P Cu Fe
= × ×
× × + +
2 2 ´
2 2
100%
Transformadores
3
onde: Ef ® eficiência (ou rendimento h ), %
P1 ® potência de entrada no primário, W
P2 ® potência de saída no secundário, W
PCu ® perda no cobre ouenrolamentos, W
PFe ® perda no ferro ou núcleo, W
FP ® fator de potência da carga
2.5- Circuitos Equivalentes de Transformadores Reais
Transformadores
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Fig.1.2 – Circuitos Equivalentes do Transformador
A regulação de tensão de um transformador é a variação na tensão terminal do
secundário, entre circuito aberto e em plena carga, e é usualmente expressa como
percentagem do valor da tensão em plenacarga.
(%) ( ) *100%
arg
arg
SC a
SVazio SC a
V
V V
R
-
=
2.6- Testes em Transformadores
Os parâmetros do circuito equivalente são determinados, ou pelos dados de projeto,
ou pelos dados de teste. Os dois testes mais comuns são os seguintes:
2.6.1- Teste de Circuito Aberto (Teste a Vazio)
A principal razão para executar-se o teste de circuito aberto (a vazio) é medirem-se
as perdasdo núcleo à tensão nominal. Os parâmetros do ramo de magnetização (Rc e Xm)
do circuito equivalente do transformador, também podem ser obtidos das medições
realizadas no teste de circuito aberto.
As ligações típicas são mostradas na Fig. abaixo para um transformador de dois
enrolamentos, com tensão nominal aplicada aos terminais de baixa tensão X1-X2, e com
os terminais de alta tensão,...
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