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Transformadores
1 INTRODUÇÃO
Transformador é um dispositivo que transfere potência através de bobinas acopladas indutivamente.
Indução magnética descoberta em 1830 em trabalhos independentes por:
Joseph Henry (EUA) e Michael Faraday (Inglaterra)
- Transformadores são essenciais num sistema de transmissão em CA ou CC
- Fazem a adequação dos valores de corrente e de isolamento
- São parte integrante de retificadores e inversores
- São utilizados na proteção: medição de corrente em alta tensão (TC´s)
História do Transformador
Primeiro transformador, 1885:
Miksa Déri (Hungria), Ottó Bláthy (Hungria), Károly Zipernowsky(Hungria)
http://edisontechcenter.org/Transformers.html
História do Transformador
Primeiro transformador usado comercialmente, 1886, William Stanley (USA), Westinghouse
Eletrificação de Great Barrington, Massachusetts
http://edisontechcenter.org/Transformers.html
História do Transformador
1891, Transformador trifásico (núcleo circular)
Siemens and Halske company
5.7 kVA 1000/100 V
1891, Transformador trifásico, Oerlikon
8 kV e 25 kV transmissão de Lauffen am Neckar
a Frankfurt, na Alemanha, 175 km
http://edisontechcenter.org/Transformers.html
Transformadores numa rede real
Comparação: Modelos de transformador para fluxo e curto
Bom Jardim - Anarede Bom Jardim - Anafas
Ilha Solteira - Anarede Ilha Solteira - Anafas
2 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
2.1 Circuitos magnéticos
O transformador é um circuito magnético.
S
N
R
R
I
F NI
Exemplo mínimo de circuito magnético
Circuitos magnéticos são análogos a circuitos elétricos.
Comparação circuito magnético x circuito elétrico
S
E
I
R
F NI
R
V RI R
E^ : Força eletromotriz ou tensão interna (V)
I : corrente (A)
R : resistência R
S
()
: resistividade (m)
S : seção transversal (m
2 )
: comprimento (m)
F NI^ : Força magnetomotriz (Aesp)
: fluxo magnético (Wb)
R : relutância R^
S
(Aesp/Wb)
: permeabilidade magnética (H/m)
S : seção transversal (m
2 )
: comprimento do circuito (m)
Hipóteses:
- Núcleo com relutância nula ( (^) )
- Bobinas com resistência nula ( 0 )
Equação do transformador ideal:
N I 1 1 (^) N I 2 2 0 ou N I 1 1 (^) N I 2 2 ou
1 2
2 1
I N
I N
Pela lei de Faraday:
1 1
d e N dt
: tensão induzida no primário
2 2
d e N dt
: tensão induzida no secundário
Como a relutância é considerada nula, não há fluxo de dispersão pelo ar, então o fluxo é o mesmo
no primário e no secundário.
Dividindo as duas tensões:
1 1
2 2
e N
e N
Relação de transformação:
1
2
N
a N
A relação
1 2
2 1
I N
I N
pode ser obtida por conservação de potência:
1 2 1 2 1 2 1 1 2 2 2 1 2 1
I V I N
P P V I V I
I V I N
Transformador ideal em carga:
a : 1 i 1
v 1
i 2
Z v 2
2 1 1 2 2 2
1 1 (^2 1 1 1 )
V V V
I V I
Z a aZ
V V
I aI aI I aZ (^) a Z
Para o cálculo da corrente no primário pode ser usada a impedância:
2 Z a Z
Usando conservação de potência chega-se à mesma relação:
2 2 2 2 1 2 1 1 1 , 2 , 2
V V V V V
V
Z Z a Z (^) a Z
Folha de dados - transformador de força 30/37,5 MVA - parte 1.
http://ecatalog.weg.net/tec_cat/tech_transf_ficha.asp
Folha de dados - transformador de força 30/37,5 MVA - parte 2, desenho.
http://ecatalog.weg.net/tec_cat/tech_transf_ficha.asp
Os transformadores de força (ou potência) costumam ter tanque de aço com sistemas de
refrigeração a óleo, que também funcionam como isolante das espiras das bobinas.
Folha de dados - transformador a seco 3 MVA.
http://ecatalog.weg.net/tec_cat/tech_transf_ficha.asp
Transformador de distribuição
Transformador de distribuição 300 kVA.
http://ecatalog.weg.net/tec_cat/tech_transf_ficha.asp
