m01 aula 01 transformador

TRANSFORMADOR

Prof. Jos Batista

O TRANSFORMADOR DE POTNCIA

Definio

um dispositivo destinado a transmitir energia

eltrica ou potncia eltrica de um circuito a outro,

transformando tenses e correntes.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Pot%C3%AAnciahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica

Fluxo magntico

E1E2

+

-

-

+

I1 I2

c

Bc = c Hc

Comprimento mdio do circuito magntico

rea transversal do ncleo

N1 N2

d1

d2

O transformador ideal

E1

+

-

E2

+

-

I1

S1

I2

S2

N1 N2

at = N1/N2

at : 1

Os enrolamentos tm resistncia zero

A permeabilidade do ncleo, c infinita

No h fluxo disperso

No h perdas no ncleo

Lei de Faraday

Aplicando a Lei de Faraday a cada enrolamento:

dt

tdNte

)()(

Supondo fluxo senoidal em estado estacionrio com frequnciaconstante e representando a fem e o fluxo pelos seus fasores:

c

c

jNE

jNE

jNE

)(

)(

:idealador transformpara

)(

22

11

Relao de transformao

Transformador ideal

21

2

1

2

1 EaEaN

N

E

Ett

Dividindo as duas equaes anteriores:

2

*

22

*

22

*

111 SIEa

IEaIES

t

t

A potncia que entra no enrolamento 1 :

Transformador ideal

I2

Ligando uma impedncia nos terminais do enrolamento 2 do transformador:

E1

+

-

E2

+

-

I1

N1 N2

Z2

2

22

I

EZ

Desde os terminais 12 a impedncia se mede como:

2

2

2

2

2

2

1

1'

2 ./

ZaaI

Ea

aI

Ea

I

EZ tt

t

t

t

21

2

1

2

1 EaEaN

N

E

Ett

Exerccio

A capacidade nominal de um transformador monofsico

20kVA, 480/120V, 60Hz. Uma fonte conectada no

enrolamento de 480V alimenta uma carga conectada no

enrolamento de 120V. A carga absorve 15kVA com fator de

potncia 0,8 atrasado, quando a tenso aplicada na carga

de 118V. Supondo que o transformador ideal, calcular:

a) A tenso aplicada pela fonte;

b) A impedncia da carga;

c) A impedncia da carga referenciada ao lado de 480V;

d) A potncia ativa e reativa fornecida pela fonte.

Indutncia de Disperso

N1

i

1

N2d

Parte do fluxo gerado pela

bobina 1 (1) no circula pelo

ncleo e portanto no enlaa

com o secundrio. Este fluxo dse chama de fluxo de disperso

Este fluxo de disperso se modela no equivalente eltrico como

uma bobina, que recebe o denominao de indutor de disperso

Ld

V

1

V

2

N1 N2i1 i2

Lm

iLm

iT

Transformador Ideal

Ld


Na maioria das aplicaes procura-se minimizar o indutor de disperso. Para

minimizar este indutor necessrio que os enrolamentos estejam bem

acoplados, ou seja, que os enrolamentos estejam o mais prximo possvel um

do outro.

Alta LdBaixa Ld

Pode-se tambm intercalar os

enrolamentos (interleaving)


Para avaliar Ld necessrio fazer algumas simplificaes

Suponhamos que os

enrolamentos sejam

homogneos

N2i2N2i2

Enrolamento secundarioN2 espiras

Corrente i2

Enrolamento

primario

N1/2 espiras /camada

2 camadas

N1 espiras no total

Corrente i1

SaturaoTenses lineares

Tenses no-lineares

Saturao

Saturao

O Circuito Equivalente do Transformador pode ser modificado para incluir os

efeitos no-lineares da caracterstica do ncleo. Esta modificao pode ser

conseguida pela substituio do indutor magnetizante na figura com uma

impedncia no-linear. A caracterstica fluxo-corrente desta impedncia

escolhida de acordo com a caracterstica magntica do ncleo do

transformador.

Saturao

SaturaoA caracterstica do ncleo, corrente x fluxo, mostrando as

condies simtricas de saturao. A linha tracejada mostra as

inclinaes aproximadas e ponto de inflexo na caracterstica do

ncleo.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Power_Transfo

rmer_Over-Excitation.gif

Simulao Traar a curva de saturao

Por unidade PU

No sistema por unidade as quantidades so expressas

como fraes decimais dos chamados valores de base

adequadamente escolhidos.

Bases

Normalmente para se definir as bases de um sistema se

utiliza a potncia trifsica base e a tenso de linha base.

Em geral, define-se:

Sbase (em MVA) e Vbase (em kV)

Placa de transformador

23

Por unidade PU

A soluo de um sistema interconectado com diferentes nveis de tenso implica em uma trabalhosa converso dos valores de impedncia para um nico nvel de tenso. No entanto, em sistema eltrico de potncia se utiliza o sistema por unidade onde as vrias grandezas fsicas como potncia, tenso, corrente, impedncias so descritas como fraes decimais de grandezas base. Desta forma os diferentes nveis de tenso so eliminados e a rede eltrica composta de geradores, transformadores, linha de diferentes nveis de tenso se reduzem a simples impedncias.

Uma das vantagens que os valores dos parmetros das mquinas e dos transformadores ocorrem dentro de um intervalo numrico estreito, quando expressos com base em seus valores nominais.

Sistema adimensional

Por unidade PU Por que?

Por unidade PU

Grandezas como tenso, corrente, potncia e impedncia,

podem ser transformadas na forma por unidade:

O valor por unidade de qualquer grandeza

definido por para monofsico:

O valor por unidade de qualquer grandeza definido por :

O valor por unidade de qualquer grandeza

definido por para trifsico:

Exerccio

Para o circuito monofsico da figura, utilizando como

valores base 75kVA e 7967/220V, calcule a tenso e a

corrente da fonte em pu.

75kVA7.97kV/220V

Z=10%

Exerccio

Para o circuito trifsico da figura, utilizando como

valores base 75kVA e 13800/380/220V, calcule a tenso

e a corrente da fonte em pu.

75kVA13.8kV/380/220V

Z=10%

TRANSFORMADORES

Equipamentos de transformador

REFRIGERAO TRANSFORMADORES

TRANSFORMADORES

Ventiladores

TRANSFORMADORES

TRANSFORMADORES

Termmetros de top de leo e imagem trmica.

TRANSFORMADORES

Rele de gs (Buchholz).

TRANSFORMADORES

Vlvula de alivio de presso.

TRANSFORMADORES

Rele de presso sbita.

TRANSFORMADORES

Indicador de nvel de leo.

TRANSFORMADORES

Tanque de expanso

Somente com leo

Conservador com bolda de borracha.

TRANSFORMADORES

leo de Transformador

leo

Novo

leo

Envelhecido

leo

Velho

O leo mineral isolante utilizado

em transformadores est

continuamente se deteriorando

devido s reaes de oxidao. A

presena de compostos metlicos,

oxignio, alto teor de gua e calor

excessivo (sobrecarga) podem

acelerar esse processo. O

fenmeno faz com que o leo

mude a sua cor caracterstica

(amarelo plida) e, em um estgio

mais avanado, provoque a

formao de compostos cidos e

oxidao (precipitao de borra).

TRANSFORMADORES

Secador de ar (Desumidificador de ar)

TRANSFORMADORES

Abarreira de fogo

TRANSFORMADORES

Comutador de TAP

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