Máquinas Elétricas 1, Resumos de Máquinas Elétricas

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Máquinas Elétricas

Instrutor: Paulo Gomes

Ementa da Disciplina

 Transformadores – Visão Geral

 Tipos de Transformadores

 Transformadores de força

 Transformadores de Distribuição

 Autotransformadores

 Transformadores de Potência

 Transformadores de Corrente

 Transformadores de Pulso

 Transformadores de Áudio-Frequência

 Transformadores de Rádio-Frequência

Breve Histórico  (^) 1831 - Michael Faraday (Inglaterra,1791-1867) e Joseph Henry (EUA, 1797-1878), comprovam experimentalmente e de forma independente o conceito de eletroímãs e as propriedades da indução eletromagnética.  (^) Michael Faraday - Ilustração do experimento de Faraday (Ao introduzir o solenoide A no interior do solenoide B, se verificou o surgimento de uma corrente elétrica no solenoide B, conforme verificado pela indicação do galvanômetro C)

Breve Histórico  (^) 1834 - Reverendo Nicholas Joseph Callan (Irlanda,1799-1864) influenciado pelos conceitos de Michael Faraday, começa a trabalhar na ideia de uma bobina de indução eletromagnética. O seu experimento é apresentado em 1836.  (^) Reverendo Nicholas Joseph Callan - Bobina de Indução Callan, 1836

Trafos que conhecemos

 (^) Devemos citar os nomes de Nikola Tesla (Croácia, 1856-1943) o vencedor da "Guerra das Correntes”, que com o seu trabalho teórico e prático formam as bases para os modernos sistemas distribuição de energia em corrente alternada, impulsionando a Segunda Revolução Industrial e de Thomas Alva Edison (EUA, 1847-1931), inventor da lâmpada incandescente de filamento a vácuo, confiável e produtivamente viável em larga escala, que revolucionou os sistemas de iluminação. Suas contribuições para o desenvolvimento tecnológico e científico foram essenciais para revolução tecnológica do século XX.

Aplicação dos Transformadores  (^) Adequar os níveis de tensão em sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica.  (^) Isolar eletricamente o circuito de potência principal dos sistemas de proteção, medição e controle.  (^) Realizar casamentos de impedância, maximizando a transferência de potência entre dois circuitos.  (^) Evitar a transferência de corrente contínua de um circuito para o outro.  (^) Alimentar equipamentos de baixa tensão a partir de tomadas de média tensão (380/220/110 V).  (^) Realizar medições de tensão e corrente.

TRANSFORMADORES DE FORÇA  (^) São transformadores para geração, transmissão e distribuição de energia em concessionárias e subestações de grandes indústrias, incluindo aplicações especiais como fornos de indução, fornos a arco e retificadores.  (^) Potência: 5 MVA a 300 MVA.  (^) Tensões: as tensões mais comuns no Brasil vão de 230 kV a 500 kV. Uma exceção é uma das linhas AC da UHE Itaipu, que transmite em 750 kV.

Autotransformadores  (^) São transformadores cujos enrolamentos, além de acoplados magneticamente, são também aco-pladoseletricamente.  (^) Se o isolamento elétrico não for necessário e se, além disso, tensões variáveis forem necessárias, o auto-transformadoré o mais indicado.  (^) Por causa do acoplamento elétrico, o rendimento e a regulação do autotransformador são maiores.  (^) Um autotransformador de baixa potência bastante conhecido é o Varivolt.

Autotransformadores de Potência  (^) Autotransformadores trifásicos podem operar em potências que vão até algumas centenas de kVA. A grande vantagem é o tap variável, que per- miteo controle de tensão sob carga variável.  (^) Exemplos desse tipo de transformador encontram-se na subestação de 765/500/345 kV Tijuco Preto e na subestação de 500/345 kV de Ibiúna, ambas pertencentes a Furnas.  (^) O autotransformador da fotografia ao lado foi construído pela NingboTiananGroup, uma empresa chinesa.

Transformadores de Corrente (TCs)  (^) TCsde alta tensão são usados em subestações para medição de corrente e proteção.  (^) Também existem TCsde baixa tensão, usados para monitoramento do consumo de energia em residências e outras instalações do mesmo tipo.  (^) O primário dos TCsé geralmente um só condutor e o secundário é um bobina envolvente.  (^) Amperímetros do tipo alicate, que permitem a medição de correntes sem interrupção do circuito, também operam com base nesse princípio.

Transformadores de Pulso

 (^) Enquanto os transformadores convencionais operam com ondas senoidais, os transformadores de pulso operam com ondas descontínuas, e.g., ondas quadradas.  (^) A principal característica destes transformadores é reproduzir o mais adequadamente possível em seu secundário o sinal injetado no primário, o que requer elevada permeabilidade e indutância de dispersão reduzida, assim como capacitância entre espiras.  (^) De modo a evitar a distorção dos pulsos, estes transformadores operam somente na região linear da curva de magnetização.  (^) Os transformadores de pulso são um dos transformadores montados em placas de circuito impresso, e produzem pulsos elétricos em uma amplitude constante. São usados em vários circuitos digitais, onde a geração de pulsos é necessária em um ambiente isolado. Portanto, os transformadores de pulso isolam o primário e o secundário e distribuem os pulsos primários para o circuito secundário, geralmente portas ou drivers lógicos digitais.

Transformadores de Áudio (AF)  (^) Os transformadores de áudio operam em banda larga, em frequências que vão de 20Hz até 20kHz, e são usados para adequar a saída de alta impedância dos amplificadores de áudio com a entrada de baixa impedância dos alto falantes.  (^) Esses transformadores foram essenciais na época dos amplificadores valvulados, mas ainda são produzidos para uma série de funções, como no caso de amplificadores que devem alimentar simultaneamente dois ou mais alto falantes de impedâncias diferentes, por exemplo.

Transformadores de Alta Frequência (Toróidal) (RF)  (^) As aplicações de transformadores de RF incluem o casamento de impedâncias, o isolamento de componentes DC de sinais AC e o interfaceamento entre circuitos balanceados e circuitos desbalanceados, como no caso de amplificadores de alta frequência.  (^) O núcleo destes transformadores não pode ser o aço silício, por causa da permeabilidade reduzida deste material em frequências elevadas. Materiais como ferrite, permalloy ou SMC ( Soft MagneticComposite ) são então utilizados.  (^) Os transformadores de RF são de banda larga, como os transformadores de áudio, mas, ao contrário destes, podem operar em frequências que vão de alguns kHz até mais de 1,0 GHz.