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2013-2-APOSTILA  DO ALUNO DE TRAFO-VERSÃO 7

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= impedância do primário, 
ZS = impedância do secundário, 
Exemplo 11- Calcule a razão de espiras de um transformador usado para "casar" uma carga de 14.400 com uma carga de 400 .
Exemplo 12 - Calcule a razão de espiras de um transformador para "casar" uma carga de 20 com uma outra de 72.000 .
Exemplo 13 - A carga do secundário de um transformador abaixador com ama razão de espiras de 5: 1 é de 900 Calcule a impedância do primário.
							
PERDAS E EFICIÊNCIA DE UM TRANSFORMADOR
Os transformadores reais apresentam perdas no cobre e perdas no núcleo. A perda no cobre é representada pela potência perdida nos enrolamentos do primário e do secundário devido à resistência ôhmica dos enrolamentos. A perda no cobre dada em watts é calculada através da fórmula.
Perda no cobre = I2P RP+ I2S RS					Eq. 08
Onde:	 IP = corrente do primário, A 
IS = corrente do secundário, A
RP = resistência do enrolamento do primário,
RS = resistência do enrolamento do secundário, 
As perdas no núcleo têm origem em dois fatores: perda por histerese e perdas por correntes parasitas. A perda por histerese se refere à energia perdida pela inversão do campo magnético no núcleo à medida que a corrente alternada de magnetização aumenta e diminui e muda de sentido. A perda por correntes parasitas ou correntes de Foucault resulta das correntes induzidas que circulam no material do núcleo.
A perda no cobre dos dois enrolamentos pode ser medida por meio de um wattímetro. 0 wattímetro é inserido no circuito do primário do transformador enquanto o secundário é curto-circuitado. A tensão aplicada ao primário aumenta até que a corrente especificada para carga máxima flua através do secundário curto-circuitado. Neste ponto, o wattímetro indicará a perda total no cobre. A perda no núcleo também pode ser determinada por meio de um wattímetro colocado no circuito do primário aplicando-se a tensão especificada ao primário, com o circuito secundário aberto.
A eficiência de um transformador real é expressa da seguinte forma:
Ef = 
= 
Ef = 			
onde FP = fator de potência da carga ( Cos )
Exemplo 9 - Um transformador abaixador de 10:1 de 5 kVA tem uma especificação para a corrente do secundário com carga máxima de 50 A. Um teste de perda no cobre por meio de curto-circuito com carga máxima dá uma leitura no wattímetro de 100 W. Se a resistência do enrolamento do primário for de 0,6 , qual a resistência do enrolamento do secundário e a perda no cobre do secundário?
Exemplo10 - Um teste com circuito aberto para a avaliação da perda no núcleo do transformador de 5 kVA do Exemplo 09, fornece uma leitura no wattímetro de 70 W. Se o FP da carga for de 85 por cento, qual a eficiência do transformador com carga máxima?
TRANSFORMADOR DESCARREGADO
Se o enrolamento secundário de um transformador estiver formando um circuito aberto (Fig. 18a), a corrente do primário será muito baixa e será chamada de corrente sem carga A corrente sem carga produz o fluxo magnético e alimenta as perdas por histerese e por correntes parasitas no núcleo. Portanto, a corrente sem carga IE é formada por duas componentes: a componente da corrente de magnetização IM e a componente de perda no núcleo, IH. A corrente de magnetização IM está atrasada em relação à tensão aplicada ao primário VP de 90°, enquanto a componente de perda no núcleo IH está sempre em fase com VP (Fig. 18b). Observe também que a tensão aplicada ao primário VP e a tensão induzida no secundário VS estão representadas 180º fora de fase. Como na pratica IH é pequena comparada a IM a corrente de magnetização IM é praticamente igual à corrente total sem carga IE. IE também é chamada de corrente de excitação.
 
 
 (a) Condição sem carga					 (b) Diagrama de fasores
Fig. 18 - Transformador com núcleo de ferro com circuito no secundário aberto
Exemplo 11 - Quando o secundário de um transformador de 120/240 V está aberto, a corrente no primário é de 0,3 A para um FP de 20 por cento. A especificação do transformador é de 4 kVA. Calcule (a) a corrente de carga máxima IP, (b) a corrente de excitação sem carga IE, (c) a corrente de perda no núcleo IH e (d) a corrente de magnetização IM (e). Determine a porcentagem de cada corrente relativamente à corrente de carga máxima. (f) Desenhe o diagrama de fasores.
NÚCLEO DO TRANSFORMADOR
O núcleo do transformador é notado com chapas de ferro-silício.
As chapas de ferro- silício comumente usadas em pequenos transformadores monofásicos estão enquadradas nas seguintes características:
espessura – de n.º 24 a n.º 26 BS;
teor de silício – 1,5% a 4,6%
máxima permeabilidade admissível – de 5.600 a 10.000 gawes.
Para pequenos transformadores, no comércio são encontradas chapas já cortadas, cujos formatos mais comuns são os seguintes: ( Fig. 20 )
 Fig. 20
Observe na figura 21, abaixo o formato de chapa EI
 Fig. 21
A tabela 01, abaixo mostra as dimensões que essas chapas podem ter: 
 Dimensões de Chapas EI
	Dimensões (cm)
	Potência
	N.º
	a
	b
	c
	d
	e
	VA
	2
	2,3
	1,3
	1,3
	3,8
	7,5
	50
	3
	3,0
	1,5
	1,3
	4,5
	9,0
	100
	4
	3,5
	1,8
	1,8
	5,3
	10,7
	150
	5
	4,0
	2,0
	2,0
	6,0
	12,0
	250
	6
	4,8
	2,5
	2,5
	7,5
	14,8
	500
	7
	6,0
	3,0
	3,0
	9,0
	18,0
	1000
NÚCLEOS MAGNÉTICOS
São peças metálicas, fabricadas em diversas formas, que constituem o circuito magnético de aparelhos e máquinas eletromagnéticas.
Os núcleos podem ser maciços ou laminados.
Os núcleos maciços são empregados para montar as bobinas nas máquinas de corrente contínua. São constituídos com ferro doce ou fundido.
Veja, na figura 22, abaixo, a sapata polar do núcleo maciço do estator de motor de corrente contínua.
 Fig. 22
Os núcleos laminados são empregados em máquinas de corrente alternada, transformadores e retores das máquinas de corrente contínua. São constituídos com chapas metálicas. O metal mais utilizado é o ferro-silício.
A espessura das lâminas varia de acordo com o tamanho e tipo de núcleo. O núcleo terá melhor qualidade quando suas lâminas forem mais finas.
As chapas, previamente cortadas com matrizes, são isoladas entre si por finas camadas de vernizes, goma-laca, papéis isolantes ou simplesmente através de oxidação.
Os núcleos são formados montando-se as chapas e unindo-se com parafusos ou rebites.
Os núcleos laminados para transformadores são constituídos de maneira que se podem montar e desmontar facilmente para colocar as bobinas. Existem diversos tipos de núcleos laminados para transformadores.
Os mais utilizados são: núcleo de coluna, núcleo encouraçado e núcleos distribuído.
O núcleo de colunas é formados por duas colunas e duas armações. Ao redor de uma coluna se aloja o bobinado primário e, na outra, o secundário. Também podem ser colocadas as duas bobinas na mesma coluna (Fig. 23)
 
 Fig. 23
 
 Fig. 23
O núcleo encouraçado é formado por três colunas e duas armações. Na coluna central, que é de maior seção, estão os bobinados. As armações e as outras colunas completam o circuito magnético ( Fig.24 )
 Fig. 24 
O núcleo distribuído é formado por três núcleos de coluna, unidos como mostra a figura abaixo. As bobinas estão sobre a ramificação central, formado por três colunas (Fig.25).
 Fig. 25
 
RESFRIAMENTO DO TRANSFORMADOR
	Transformadores a Seco
São resfriados diretamente pelo ar circundante (resfriamento a ar). Por essa razão, só são construídos, economicamente, para pequenas potências ( Fig. 26 ) Fig.26
	Transformadores a Óleo
São constituídos em caixa de chapa preta