INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
DO RIO GRANDE DO NORTE
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO E INDÚSTRIA
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
Natal, 14 de Junho de 2010
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Guias e Dicas
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Encontrar documentos
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Videoaulas
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Quiz
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Transformadores Trifásicos, Notas de estudo de Cultura
Breve explicação das especifidades dos transformadores, tipos de ligações e aplicação.
Tipologia: Notas de estudo
Antes de 2010
1 / 14
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Documentos relacionados
Pré-visualização parcial do texto
Baixe Transformadores Trifásicos e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity!
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
DO RIO GRANDE DO NORTE
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO E INDÚSTRIA
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
Natal, 14 de Junho de 2010
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do RN Campus Natal Zona Norte Bruno Palhano da Costa Idelcácio Paulino de Macedo Junior Leandro Alves de Farias
Natal, 14 de Junho de 2010
Trabalho produzido para obtenção de conceito referente ao conteúdo da unidade da disciplina de Máquinas e Automação Elétrica, sob a orientação do Profº. Rafael Prado.
Transformadores de Potência
Os transformadores de potência visam essencialmente a elevação ou redução da tensão de transporte, distribuição e de consumo em redes de energia elétrica. As vantagens da utilização de transformadores elevadores e redutores de tensão nas redes de transporte e distribuição de energia elétrica são basicamente duas: redução das perdas por efeito Joule, e redução da secção, do peso e do custo das linhas de transporte. A sua utilização se faz necessária a partir de altos valores de demanda, já que torna-se muito mais viável, nas questões relacionadas com as perdas por efeito de Joule nos enrolamentos e no núcleo (estas últimas associadas às correntes de Foucault); e com o rendimento,assim como naturalmente com os sistemas mecânicos de arrefecimento (a seco, em banho de óleo, forçado ou não, etc.), tanto que, segundo a ABNT 5440, a sua aplicação já é indicada para alimentação de sistemas a partir de demandas superiores a 15 KVA. Uma segunda classe de aplicações dos transformadores de potência é a conversão do número de fases da tensão. Por exemplo, a montagem criteriosa dos enrolamentos no núcleo permite efetuar as conversões entre redes de transporte trifásicas e de consumo monofásicas ou bifásicas, entre redes trifásicas e hexafásicas ou dodecafásicas, etc. No contexto histórico, a sua utilização começou a ser explorada no final do século XVIII, por volta de 1891. E desde então, forma surgindo diversos tipos de transformadores, para determinadas aplicações, que são os transformadores dos tipos Y-Y, Y-∆, ∆-∆ e ∆-Y, simbologias estas que fazem referência aos tipos de ligações internas(conexões) dos das entradas e saída(primário e secundário) dos transformadores, como mostra a figura 1 abaixo.
Figura 1
Os modos conforme as conexões são acompladas, assim como os seus respectivos funcionamentos, serão abordados a seguir. Funcionamento das conexões e sua linhas, em relação à tensão, corrente e suas respectivas defasagens Como mostrado anteriormente, existem 2 tipos de conexões que nas quais os transformadores podem possuir. Logo, será mostrado abaixo, a forma com que cada tipo de conexão se comporta, relacionando-a as caracteristicas de tensões e correntes de fase e de linha.
- Conexão Y A conexão do tipo Y(estrela) é formada por 3 bobinas, nas quais possuem um tipo de disposição em que possuem um ponto em comum, que é usado como neutro para aterramento e equipotencialização do sistema trifásico, ou seja, para permitir o equilibrio do sistema, como mostra a figura 1.a ao lado. Dentre suas caracteristicas físicas, a corrente de linha é numericamente igual a corrente de fase, já que a corrente que percorre a linha só “caminha” por uma bobina, logo, a corrente de linha é numericamente igual a corrente de fase neste tipo de conexão. No entanto, como pode-se ver na figura 1.b abaixo, o valor númerico entre as bobinas difere em relação a diferença de potêncial entre as linhas, já que o sistema elétrico herda o comportamento senóidal e vetorial, logo a diferença entre as linhas é numericamente superior em √3, valor este que será comprovado e explicado mais abaixo.
Como pode perceber, as tensões de cada bobina são numericamente iguais, no entanto, sofrem uma defasagem de 120º entre si (característica do sistema trifásico). Porém, como a tensão entre linhas corresponde a diferença de potêncial entre a tensão
Figura 1.a
Figura 1.b
outras duas bobinas, e neste tipo de sistema não existe o neutro, devendo ser utilizado em sistemas equilibrados para o seus melhor funcionamento, a figura 2.a ao lado mostra seus aspectos. Dentre suas caracteristicas físicas, que diferem em ambos parâmetros do sistema do tipo ∆ , a tensão de linha é numericamente igual a tensão de fase, já que os pontos que correspondem a tensão de linha neste tipo de rede, correspondem aos pontos das bobinas do transformador, como um sistema paralelo entre cargas e bobinas; no entanto, como pode-se ver na figura 1.a acima, a corrente que percorre a linha é dividida entre 2 bobinas, ou de forma mais concreta, decompõem-se em outros 2 vetores corrente elétrica. E seguindo a mesma regra em relação a defasagem e soma vetorial de vetores para as tensões para o tipo de sistema Y, o valor númerico das correntes elétricas de linha correspomdera a √3 vezes o valor das correntes de fase, e no sistema ∆, as tensões terão comportamento senoidal, enquanto que as correntes irão responder a este tipo de comportamento, ou seja, as correntes de linha também terão comportamento senóidal e será √3 vezes maior que as correntes de fase, de fato, desde que o sistema esteja equilibrado.
Tipos de Transformadores trifásicos
Após explicar o funcionamento do que chamamos de conexão, ou lado dos transformadores, será mostrado as especificações do sistema trifásico dos transformadores dos tipos Y-Y, Y-∆, ∆-∆ e ∆-Y; e as relações de defasagem entre a entrada e a saída, porém, como forma de torna mais agradável a explicação, foi considerado que a relação entre o número de espiras é igual a 1, ou seja, se α=1, então e α=N 1 /N 2 , então N 1 = N 2 , e que as bobinas estão sendo organizadas de modo que as tensões de fase estejam em comum, ou seja, defasagem igual a 0º, e que as “imaginárias” cargas que estão sendo utilizadas são inteiramente ativas.
- Transformador Y-Y
Ao lado, através da figura 3.a, pode- se observar o tipo de acoplamento entre os bobinados no transformador do tipo Y-Y,
em que foi explicado anteriormente, a respeito do tipo de conexão Y, a relação de tensão entre linha e fase é de √3., logo para ambos os lados do transformador esta relação será válida. No entanto, existirá uma defasagem de 30º entre a tensão de linha e fase da cada lado do transformador, enquanto que as correntes de linha ou de fase, já que são numericamente e vetorialmente iguais, acompanharão o sinal senoidal das tensões de linha ou de fase respectivamente, já que as cargas consideradas são do tipos unicamente resistivas no lado secundário. As figuras 3.b e 3.c, abaixo fazem uma demonstração da defasagem entre tensão de linha e de fase, correntes de linha ou fase e as suas relações numéricas em termos de valor.
• Transformador Y-∆
Ao lado, através da figura 4.a, pode-se observar o tipo de acoplamento entre os bobinados no transformador do tipo Y-∆, cujos tipos de conexão foram explicados anteriormente. A relação de tensão linha e fase no lado primário será de √3, e no lado secundário, esta relação Figura 4.a
1º e 2º VF – Verde VL - Vermelho
1º e 2º IF – Verde IL – Vermelho
Obs.: O gráfico reflete a cor laranja devido a mistura das 2 cores, verde e vermelho!
Figura 3.b
Figura 3.c
existente para as tensões de linha e de fase. Em relação as defasagens, no lado primário existirá uma defasagem de 30º entre a corrente de linha e fase; e as tensões de linha e de fase estarão com uma defasagem de 0º já que são numericamente e vetorialmente iguais; enquanto que no lado secundário a relação de tensão linha e de fase será de √3, onde existirá uma defasagem de 30º entre a tensão de linha e fase e as correntes de linha e de fase estarão com uma defasagem de 0º, já que são numericamente e vetorialmente iguais. As figuras 5.b e 5.c abaixo fazem demonstração da defasagem entre tensão de linha e de fase no lado primário, e correntes de linha e fase no lado secundário.
- Transformador ∆-∆
Ao lado, através da figura 6.a, pode-se observar o tipo de acoplamento entre os bobinados no transformador do tipo ∆-∆, em que foi explicado anteriormente, a respeito do tipo de
Figura 6.a
Figura 5.b
VF – Verde VL – Vermelho 2º IF – Verde IL – Vermelho Figura 5.c
IF – Verde IL – Vermelho 2º VF – Verde VL – Vermelho Obs.: O gráfico reflete a cor laranja devido a mistura das 2 cores, verde e vermelho!
conexão ∆. A relação de corrente de linha e fase é de √3, logo, para ambos os lados do transformador esta relação será válida. No entanto, existirá uma defasagem de 30º entre as correntes de linha e fase da cada lado do transformador, enquanto que as tensões de linha ou de fase, já que são numericamente e vetorialmente iguais, já que as cargas consideradas são do tipos unicamente resistivas no lado secundário, assim como a alimentação é ideal. As figuras 6.b e 6.c abaixo fazem demonstração da defasagem entre correntes de linha e de fase, e tensão de linha ou fase.
Aplicações Gerais dos Transformadores
Os transformadores trifásicos são requisitados e aplicados de acordo com a necessidade, de forma que proporcione além da segurança, economia em seu sistema de implantação, evitando gastos desnecessários. Os do tipo Y-∆, são utilizados em estações elevadoras logo após as usinas de geração de energia e
1º e 2º IF – Verde IL – Vermelho
Figura 6.b
Figura 6.c
1º e 2º VF – Verde VL – Vermelho Obs.: O gráfico reflete a cor laranja devido a mistura das 2 cores, verde e vermelho!
Conclusão
As máquinas eletricas em geral possuem cada uma as suas especificidades, o que não difere dos transformadores. Estes possuem uma gama de aplicações específicas, que devem ser exploradas para o melhor aproveitamento possivel de recursos, sejam estes em pequenos, médios ou grandes equipamentos, estabelecimentos, empresas,..., indústrias. Sendo que à tempos ele já se fazem presentes no nosso dia-a-dia, tanto que até mesmo outros tipos de fontes energéticas foram adaptadas para conversão de seu tipo de energia primária na que mais se faz presente nos tempos modernos, a energia elétrica, e os transformadores sempre sendo aplicados, já que aliados a alta confiabilidade, possuem o maior rendimento entre as máquinas elétricas existentes, beirando os 99% nos dias de hoje. Logo, diante de todas as suas aplicações e a sua necessidade inévitável no mundo, os transformadores ganham destaque e mostram quanto o mundo atual se faz dependente do mesmo, como forma de economia em transmissão, eficiência em transmissão e elevação e rebaixamento de caracteristicas físicas. Podemos então, afirmar que os Transformdores são máquinas que permanecerá no auge por um indeterminado tempo, e por que não para sempre.
Referências
GUSSOW, Milton. Eletricidade Básica. 2ª Edição, Makron Books, 2004. JORDÃO, Rubens Guedes. Transformadores. Editora Edgard Blücher LTDA, 2002. MICHELIS, Leandro. Universidade do Estado de Santa Catarina. Disponível em: http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/michels/materiais/EPO1___Estudo_dig itido___Transformadores.pdf>. Acesso em: maio. 2010. DIAS, Victor da Fonte. Sebenta Multimédia,1996/1997. Disponível em: http://www.ufrgs.br/eng04030/aulas/teoria/cap_13/tiaptran.htm>. Acesso em: maio.
SILVA, Fabrício Luiz. Universidade Federal de Juiz de Fora, 2004. Disponível em: http://www.ufjf.br/ppee/files/2008/12/211035.pdf>. Acesso em: maio. 2010. GUEDES, Manoel Vaz. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 2007. Disponível em: http://paginas.fe.up.pt/histel/RH-transptrif.pdf >. Acesso em: maio.
CAMARGO, Ivan. 2007. Disponível em: http://www.dsee.fee.unicamp.br/~sato/ET515/node59.html>. Acesso em: maio. 2010.