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transformadores
Tipologia: Trabalhos
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Departamento de Rádio Curso: Engenharia Electrónica e Telecomunicações
Cadeira : Electrónica de Potência I Turma : 4R/12 – Diurno Tema : Transformadores
Discentes : Docente :
Paulo Pedro Ubisse Engº. Hélio Gove
Vânia Helena A. Brito
Maputo, Março de 2015
3 Transformadores Transformador é o aparelho electromagnéctico estáctico (isto é, sem peças moveis) por meio do qual a corrente alternada de uma tensão é transformada em corrente alternada da mesma frequência , mas de outra tensão.
3.1 Constituição do transformador O transformador, consciste de um núcleo magnéctico fechado em torno do qual existem pelo menos, dois enrolamentos. Núcleo: feitos de material ferromagnéctico de chapas de aço-silicio laminado, empilhadas e prensadas, (no geral usam-se chapas de aço-silício, por diminuírem a perda por Corrente de Foucault ou correntes parasitas). Apresentam permeabilidades magnécticas elevadas e são responsaveis por transferir a corrente induzida no enrolamento primário para o secundário. Enrolamentos: feitos de material condutor, normalmente cobre electrolítico são envernizados com uma camada de verniz sintéctico e isolados do núcleo.
Um transformador pode ser de dois enrolamentos, onde é comum denominá-los como enrolamento primário e enrolamento secundário, de três enrolamentos sendo que o terceiro é chamado de terciário.
Há também transformadores que possuem apenas um enrolamento, no qual o enrolamento primário possui um conexão com o enrolamento secundário, de modo que não há isolação entre eles, esses são chamados de autotransformadores.
3.2 Principio de funcionamento O principio de funcionamento de um transformador é baseado nas leis de Faraday e Lenz, as leis do eletromagnectismo e da indução eletromagnéctica, respectivamente.
A lei de Lenz, afirma que corrente elétrica produz campo magnéctico (electromagnetismo), e a lei da indução de Faraday, implica que um campo magnéctico variável no interior de uma bobina ou enrolamento de fio induz uma tensão eléctrica nas extremidades desse enrolamento (indução eletromagnética).
Fig.1. Esquema de um transformador.
Quando o enrolamento primário for ligado a um gerador de tensão alternada, será produzido um fluxo magnéctico variável , cuja amplitude dependerá da tensão e número de espiras do primário. O fluxo mútuo concatenar-se-á com o outro enrolamento, o secundário, e induzirá uma tensão cujo valor dependerá do número de espiras do secundário.
Deste modo pode-se dizer que o principio de funcionamento dos transformadores baseiam-se na criação de uma corrente induzida no secundário, a partir da variação de fluxo gerada pelo primário.
3.3 Tipos de transformadores Existem outras utilizações para os transformadores, que serão mencionadas adiante, tais como isolamento eléctrico e medição de correntes.
3.4 Transformador ideal Um transformador é dito ideal quando o acoplamento entre suas bobinas é perfeito, ou seja, todas concatenam o mesmo fluxo magnéctico (não possui perdas de qualquer natureza, seja nos enrolamentos, no núcleo).
Fig.2. Transformador ideal.
3.4.1 Características do transformadores ideal Não há dispersão de fluxo; A permeabilidade magnética do núcleo ferromagnético é alta ou, no caso ideal, infinita; As resistência ôhmicas dos enrolamentos não são consideradas (ou seja são nulas); As perdas no ferro (núcleo) são ignoradas.
3.5 Transformador real Um transformador é dito ideal quando o fluxo magnéctico não é completamente concatenado.
Fig.3. Transformador real.
3.5.1 Características dos transformadores real Há dispersão de fluxo magnéctico; Existem perdas tanto no fio do enrolamento (pela resistência natural do cobre), quanto no núcleo magnético; A potência obtida no secundário é menor que a potência aplicada.
3.6 Relação de transformação A tensão de entrada e de saída são proporcionais ao número de espiras em cada bobina. Sendo:
Por esta proporcionalidade concluí-se que um transformador reduz a tensão se o número de espiras do secundário for menor que o número de espiras do primário e vice-versa.
Se considerarmos que toda a energia é conservada, a potência no primário deverá ser exactamente igual à potência no secundário, assim:
Onde:
N1= número de espiras no enrolamento primário.
N2= número de espiras no enrolamento secundário.
V1= tensão no primário.
V2= tensão no secundário.
I1= corrente no primário.
I2= corrente no secundário.
3.8.1 Ensaio em curto-circuito Este ensaio é realizado para a determinação dos elementos série do modelo do transformador.
Consiste em manter os terminais do secundário em curto-circuito e, em seguida, aplicar no primário uma tensão que provoque a circulação de corrente nominal no secundário. Deve-se atentar para a tensão aplicada, já que uma tensão elevada demais provocará uma elevada corrente no enrolamento em curto, queimando o transformador.
Fig.4. Circuito equivalente para o ensaio a curto-circuito.
Para a realização deste ensaio, são necessários um voltímetro (V), um amperímetro (A) e um wattímetro (W), montados conforme ilustrado na figura 4.1.
Fig.4.1. Montagem dos instrumentos para o ensaio em curto-circuito.
Ajusta-se a fonte de tensão até obter-se corrente nominal no enrolamento secundário e , em seguida, toma-se nota da correspondente tensão aplicada Vsc. Neste situação, anota-se também, a leitura da potência Psc, feita no wattímetro (W).
Feitas as leituras tem-se que:
De outra maneira, pode-se determinar o factor de potência (FP)
Sendo: .
Para determinar a resistência e a reactância de cada um dos enrolamentos, pode-se assumir que:
R 1 = R’ 2 = 0.5 Req, X 1 = X’ 2 = 0.5 Xeq.
3.8.2 Ensaio em aberto O ensaio de circuito aberto é realizado aplicando-se tensão nominal ao enrolamento primário enquanto abertos os terminais secundários.
Fig.5. Circuito equivalente para o ensaio em aberto.
Admitância equivalente Yeq, pode ser obtida somando directamente as admitâncias Gm e Bm :
O factor de potência e o respectivo angulo é dado por:
3.9 Rendimento O rendimento do transformador é a razão entre a potência activa entregue `a carga e a potência activa total entregue ao transformador pela fonte. Assim pode-se calcular o rendimento:
Onde “perdas [kW]”, deve contemplar as perdas do transformador em vazio e sob carga.
4 Simbologia Tabela de alguns símbolos comumente usados em diagramas eléctricos electrónicos.
5 Conclusão Findo o trabalho é possível concluir que os transformadores são equipamentos essenciais para qualquer sistema eléctrico onde seja necessário a interligação de subsistemas com diferentes níveis de tensão. Por sua importância , é necessário que a aplicação destes equipamentos sejam feitas de forma correcta, minimizando ou eliminando, assim perdas financeiras e riscos às instalações e à vida humana.
7 Bibliografia http://www.sigmatransformadores.com.br/o-transformador/ http://www.infoescola.com/eletricidade/transformadores/ https://www.youtube.com/watch?v=GObV4MMO0io http://www.weg.net/br/Produtos-e-Servicos/Geracao-Transmissao-e-Distribuicao-de- Energia/Transformadores http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/InducaoMagnetica/transformad ores.php https://www.google.co.mz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=10&cad=rja&u act=8&sqi=2&ved=0CEoQFjAJ&url=http%3A%2F%2Fwww.sofisica.com.br%2Fconteu dos%2FEletromagnetismo%2FInducaoMagnetica%2Ftransformadores.php&ei=lG8AVY ujNdHPaMHBgKAN&usg=AFQjCNGHMV_ijCM7b1kfNB7LLPHGQgSusA&sig2=bY _VUu6WasEdqVck5jNsyQ&bvm=bv.87611401,d.d2s http://minerva.ufpel.edu.br/~egcneves/biblioteca/caderno_elet/cap_08.pdf https://www.youtube.com/watch?v=PKcFkkdddhk https://www.youtube.com/watch?v=gIx1nd_yL-E
