Transformadores: Funcionamento e Ensaios

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TRANSFORMADORES
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TRANSFORMADORES
Um transformador é um dispositivo que converte, por meio da ação de um campo magnético, a energia elétrica CA de uma dada frequência e nível de tensão em energia elétrica CA de mesma frequência, mas outro nível de tensão. Ele consiste em duas ou mais bobinas de fio enroladas em torno de um núcleo ferromagnético 
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Os enrolamento apresentam aquecimento, portanto existe uma potência dissipada no próprio equipamento, portanto, a eficiência de um Trafo é sempre menor que 100%, ou seja, a potência de saída e sempre menor que a potência de entrada.
TRANSFORMADOR REAL
O fluxo magnético não fica totalmente confinado no núcleo, existe um fluxo disperso.
As bobinas tem resistência, implicando em perdas ôhmicas.
TRANSFORMADOR REAL
1. Perdas no cobre (I²R). As perdas no cobre são as perdas devido ao aquecimento resistivo nos enrolamentos primário e secundário do transformador. Elas são proporcionais ao quadrado da corrente nos enrolamentos.
2. Perdas por corrente parasita. As perdas por corrente parasita são perdas devidas ao aquecimento resistivo no núcleo do transformador. Elas são proporcionais ao quadrado da tensão aplicada ao transformador.
3. Perdas por histerese. As perdas por histerese estão associadas à alteração da configuração dos domínios magnéticos no núcleo durante cada semiciclo, elas são uma função não linear, complexa, da tensão aplicada ao transformador.
4. Fluxo de dispersão. Os fluxos DP e DS que escapam do núcleo e passam através de apenas um dos enrolamentos do transformador são fluxos de dispersão. Esses fluxos que se dispersaram produzem uma indutância de dispersão nas bobinas primária e secundária. Seus efeitos devem ser levados em consideração.
TRANSFORMADOR REAL
TRANSFORMADOR REAL
RP e RS = Perdas no cobre dos enrolamentos.
Xp e Xs= O fluxo de dispersão será modelado por um indutor primário e outro secundário.
RC =(histerese e perdas no núcleo).
XM= (corrente de magnetização).
TRANSFORMADOR REAL
(a) Modelo de transformador referido ao nível de tensão do primário. (b) Modelo de transformador referido ao nível de tensão do secundário.
ENSAIO A VAZIO
Toda a corrente de entrada deve circular através do ramo de excitação do transformador. Os elementos em série RP e XP são pequenos demais, em comparação com RC e XM, para causar uma queda de tensão significativa, de modo que essencialmente toda a tensão de entrada sofre queda no ramo de excitação.
TRANSFORMADOR REAL
ENSAIO A VAZIO
TRANSFORMADOR REAL
ENSAIO A VAZIO
Este ensaio é feito com o secundário aberto (ou a vazio), então liga-se o primário a sua tensão nominal. Como não há carga no secundário, a corrente no secundário é nula, e a corrente no primário é mínima, suficiente apenas para magnetizar o núcleo. 
Se o trafo for usado com alguma outra tensão, diferente da nominal, então o ensaio dever ser feito com aquela tensão e não com a nominal.
TRANSFORMADOR REAL
ENSAIO A VAZIO
Como a impedância do ramo de excitação, Zø, é bem elevada, normalmente a queda de tensão na impedância de dispersão do primário, causada pela corrente de excitação, é desprezível, e a tensão aplicada ao primário Vca é quase igual a FEM Eca induzida pelo fluxo resultante no núcleo.
TRANSFORMADOR REAL
ENSAIO A VAZIO
TRANSFORMADOR REAL
A partir das três medidas acima, a resistência e a reatância de magnetização (referidas ao primário) pode ser obtidas a partir de:
ENSAIO CURTO-CIRCUITO
 Utilizado para encontrar a impedância equivalente em série Req + jXeq.
TRANSFORMADOR REAL
ENSAIO CURTO-CIRCUITO
Como a impedância Zø do ramo de excitação é muito maior do que a impedância de dispersão do secundário (R2 + jXl2), a impedância de curto-circuito pode ser aproximada por:
TRANSFORMADOR REAL
ENSAIO CURTO-CIRCUITO
É possível determinar a impedância total em série, referida ao lado de alta tensão, usando essa técnica, mas não há uma maneira fácil de dividir a impedância em série nas suas componentes primária e secundária. Felizmente, tal separação não é necessária à solução de problemas comuns.
TRANSFORMADOR REAL
Regulação de tensão
A regulação de tensão é a variação de tensão nos terminais do secundário quando se passa da condição sem carga para carga total. É expressa normalmente como uma porcentagem da tensão a plena carga.
Obrigado!
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