Conversão Eletromecânica de Energia 8 final

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CONVERSÃO 
ELETROMECÂNICA DE ENERGIA 
 
 
Dr. Eng.- Reinel Beltrán Aguedo 
 
 
 
 
reinel.beltran@ufrpe.br Sala de professores – 509A 
 
mailto:reinel.beltran@ufrpe.br
AUTOTRANSFORMADOR 
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.efacec.pt/PresentationLayer/ResourcesUser/fotos/transformadores/Autotransformador525_kV.jpg&imgrefurl=http://www.efacec.pt/PresentationLayer/efacec_competencias_00.aspx?idioma=4&area=2&local=46&usg=__89bjkNjOL2upt7HRqgWFOf4AKwM=&h=675&w=900&sz=551&hl=pt-BR&start=15&um=1&itbs=1&tbnid=-O40hGRqXqn3qM:&tbnh=110&tbnw=146&prev=/images?q=autotransformador&um=1&hl=pt-BR&sa=X&tbs=isch:1
http://www.inducomp.com.br/produto_detalhe.asp?cid=97
• O transformador possui a função de transformar uma tensão elétrica 
para uma mais baixa ou mais alta. 
• Para uma tensão mais elevada na saída, pode-se então utilizar o 
princípio da ligação em série de fontes de tensão. 
• Enrolamentos de entrada e saída são considerados fontes de tensão, 
a tensão de saída pode ser obtida ligando em série os enrolamentos. 
• O transformador montado desta forma é chamado de 
Autotransformador. 
Autotransformador 
Autotransformador 
Autotransformador: Transformador ligado de um modo especial. 
Características: 
• Reatâncias de dispersão mais baixas 
• Perdas mais baixas 
• Corrente de excitação menor 
• Custam menos que os transformadores de dois enrolamentos, quando 
a relação de transformação não difere muito de 1:1. 
Desvantagem: Ligação direta metálica entre os lados de alta e baixa 
tensões. 
Onde são usados? De preferência quando as tensões são aumentadas ou 
abaixadas apenas por um pequeno valor. 
Exemplos: 
1. Compensação de quedas de tensão em certos pontos da rede de 
distribuição elétrica. 
2. Transformadores reguladores em redes de alta tensão e de 
transformação de tensão ultra-alta, desde 220 KV até 750 KV. 
3. Pequenos autotransformadores usados como potenciômetros rotativos, 
operam como transformadores com núcleo toroidal de saída variável. 
4. Partida para lâmpadas de sódio. 
5. Transformadores de partida para motores. 
Autotransformador 
Devido à condução galvânica entre o lado de entrada e saída do 
autotransformador, é excluído em certas. 
É proibido usar o autotransformador como: 
• Transformador de isolamento de segurança. 
• Transformador de isolamento. 
• Transformador separador de tensão reduzida. 
• Transformadores de campainhas e brinquedos. 
• Transformador de instrumentação. 
Autotransformador 
Transformador de 
2 enrolamentos 
Autotransformador 
Autotransformador 
O transformador 2400:240V 50-kVA do 
exemplo 2.6 é conectado como 
autotransformador. No qual ab é o 
enrolamento de 240 V e bc de 2400 V. 
(Considera-se que o enrolamento de 240 V 
possui isolação suficiente para suportar a 
tensão de 2640 V). 
Exemplo 2.7 (Fitzgerald) 
a) Calcule a tensão VH e VL do lado de alta e baixa tensão, respectivamente, 
para as conexões como autotransformador. 
b) Calcule a nova potência kVA como autotransformador. 
c) Calcule o rendimento. 
a) Enrolamento de 2400 V bc é ligado ao circuito de 
baixa, VL=2400 V. 
Quando Vbc = 2400 V, Vab=240 V em fase com Vbc 
será induzida no enrolamento ab (sendo 
desprezadas as quedas de tensão na impedância 
de dispersão). A tensão no lado de alta será: 
b) Correntes nominais: 
 Enrolamento de 240 V: 50000 VA / 240 V = 208 A. 
 Enrolamento de 2400 V: 50000 VA / 2400 V = 20.8 A. 
 Potência aparente nominal como autotransformador é: 
208 A 
20.8 A 
228.8 A 
c) Quando ligado como autotransformador, as perdas são as mesmas 
como mostrado no exemplo 2.6, ou seja, 803 W. Mas a saída como um 
autotransformador a fator de potência de 0.8 é: 
(0.8)(550.000) = 440.000 W 
 
Eficiência: 
Alta eficiência, se comparado com o transformador, pois as perdas são 
aquelas na transformação de somente 50 kVA. 
Eficiência do 
transformador 
Transformadores em 
Circuitos Trifásicos 
• Transformadores de múltiplos enrolamentos: Transformadores com 3 ou 
mais enrolamentos. 
• Muitos empregados para interligar 3 ou mais circuitos, que podem ter 
tensões diferentes. 
• Os bancos trifásicos usam-se para interligar dois sistemas de 
transmissão de tensões diferentes, têm comumente um terceiro 
conjunto de enrolamentos (terciário) para prover tensão auxiliar na 
subestação, ou para suprir um sistema de distribuição local. 
Transformadores em circuitos trifásicos 
Transformadores em circuitos trifásicos 
Primário: Parte esquerda. Secundário: Parte direita. a=N1/N2 
1
3
YZ Z 
Relação entre impedâncias 
ligadas em delta e estrela 
• Y- usualmente é mais conveniente para ir de uma alta voltagem a 
uma média ou baixa. O neutro é provido para terra do lado de alta 
voltagem. 
Transformadores em circuitos trifásicos 
-Y: usualmente é mais conveniente para elevar a voltagem. 
 
Transformadores em circuitos trifásicos 
-: Um transformador pode ser desligado para reparações e 
manutenções, enquanto os outros dois continuam a função do 
banco trifásico, com a eficiência em 58%. 
Transformadores em circuitos trifásicos 
Y-Y: Não é muito usual seu emprego pelo fenômeno da 
corrente de excitação (os terceiros harmônicos produzem uma 
distorção apreciável da voltagem). 
Transformadores em circuitos trifásicos 
Transformadores em circuitos trifásicos 
Transformadores em circuitos trifásicos 
Três transformadores monofásicos, 50-kVA estão conectados em Y-, 
formando um banco trifásico de 150-kVA abaixador. A impedância do 
alimentador no lado de alta é 0.15 + j1.00 /fase - Estrela. A tensão no 
início do alimentador é 4160 V linha-linha. No secundário, o 
transformador é ligado à carga por outro alimentador de 0.0005 + j0.0020 
/fase - Estrela. 
Encontre a tensão de linha na carga quando a mesma consome uma 
corrente nominal com fator de potência fp = 0.80 indutivo em 240-V. A 
impedância do lado de alta do transformador é 1.42 + j1.82 /fase -
Estrela. 
Exemplo 2.8 
Alimentador 1 Alimentador 2 Transformador Y- 
4160 V 
Os cálculos serão feitos na base do circuito equivalente linha neutro, 
com todas as impedâncias referidas à tensão de 2400 V (trafo Y). 
Dado no problema: 
Impedância do alimentador do lado 
de baixa referido ao lado da alta. 
Circuito equivalente linha-neutro, com todas as impedâncias 
referidas a tensão de 2400-V. 
fp = 0.80 indutivo 
+ 
Em alta: 2400 V 
carga,240
carga,240
carga,240
240
2329
4160
134
134 3 233
V linha neutro
V linha neutro linha neutro
V linha linha
V
V V
V V

 

 
  
 

 
Os três transformadores do exemplo 2.8 são religados em - através 
de um alimentador em 2400 V (linha-linha), que possui uma reatância 
de j0.8 /fase. O alimentador está conectado ao secundário de um 
transformador trifásico Y-, de 500-kVA, 24-kV:2400-V (linha-linha). A 
impedância série do transformador é 0.17+j0.92 /fase referida ao 
lado de 2400-V. A tensão aplicada ao primário do transformador é 
24.0-kV linha a linha. 
Um curto-circuito trifásico ocorre nos terminais de 240-V dos 
transformadores no lado de recepção do alimentador. Calcule a 
corrente permanente de curto-circuito no alimentador nas linhas de 
fase de 2400-V. 
Tarefa