CVR_5 (1)

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<p>Universidade Federal do Triângulo Mineiro</p><p>Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas</p><p>Engenharia Elétrica</p><p>Experimento 5: Determinação das relações de</p><p>um autotransformador</p><p>Gregório Resende</p><p>Rafaela Borges</p><p>Victor Leoni</p><p>Vinicius de Lucca</p><p>2024</p><p>Uberaba – MG</p><p>1- Introdução teórica</p><p>Este relatório apresenta a análise das relações de um autotransformador, um</p><p>componente essencial em sistemas de distribuição de energia elétrica. Descoberto pelo</p><p>engenheiro Nikola Tesla em 1891, o autotransformador tem desempenhado um papel</p><p>significativo em sistemas elétricos de alta potência desde então. Diferentemente dos</p><p>transformadores convencionais, o autotransformador possui apenas um enrolamento, no qual</p><p>uma parte é designada como enrolamento primário e a outra parte como enrolamento</p><p>secundário. Essa singularidade confere ao autotransformador diversas vantagens.</p><p>A relação de transformação em um autotransformador é determinada pela proporção</p><p>das espiras compartilhadas e das espiras exclusivas do enrolamento primário ou secundário.</p><p>Essa característica possibilita uma ampla gama de aplicações em sistemas de distribuição de</p><p>energia elétrica, bem como em equipamentos utilizados cotidianamente. Apesar de sua</p><p>importância, o autotransformador apresenta desvantagens que necessitam consideração.</p><p>Uma delas é a falta de isolamento completo entre as partes do circuito elétrico, uma</p><p>vez que o uso de apenas um enrolamento conectado fisicamente os lados de alta e baixa</p><p>tensão. Outra desvantagem é a limitação na faixa de variação da relação de transformação,</p><p>pois, devido a considerações de projeto ou segurança, a relação de transformação do</p><p>autotransformador pode atingir no máximo 3:1. A Figura 1 esquematiza os pontos e os</p><p>elementos de um autotransformador para melhor compreensão.</p><p>Figura 1: Esquematização de um auto transformador</p><p>Fonte: https://tamurabrasil.com/conteudo/2023/02/28/o-que-e-um-autotransformador/</p><p>https://tamurabrasil.com/conteudo/2023/02/28/o-que-e-um-autotransformador/</p><p>A relação de transformação é dada pela equação 1:</p><p>(1)𝑉2 = (𝑁2 − 𝑁1) * 𝑉1</p><p>Onde: V1 é a tensão do lado de Alta tensão;</p><p>V2 é a tensão do lado de Baixa tensão;</p><p>N1 é o número de espiras utilizadas no lado de alta tensão;</p><p>N2 é o número de espiras utilizadas no lado de baixa tensão.</p><p>E a corrente do autotransformador pode ser encontrada pela equação 2:</p><p>(2)𝐼1𝑣 = (𝑉1 − 𝑉2)</p><p>𝑉1 = 𝐼2 * 𝑁2</p><p>𝑁1</p><p>Onde: I1 é a corrente no lado de alta tensão;</p><p>I2 é a corrente no lado de baixa tensão.</p><p>2- Roteiro utilizado</p><p>O objetivo central do roteiro consistiu na execução da prática, visando a determinação</p><p>das relações entre um transformador, seus enrolamentos e as polaridades associadas. Os</p><p>materiais utilizados compreenderam:</p><p>● Um módulo de alimentação DL10281;</p><p>● Dois multímetros;</p><p>● Um wattímetro;</p><p>● Um autotransformador monofásico 110/220V.</p><p>O desenvolvimento da prática ocorreu em três etapas distintas. Na primeira etapa, foi</p><p>conduzido o teste de continuidade nos enrolamentos do autotransformador, por meio do</p><p>multímetro, com o propósito de determinar a resistência de cada enrolamento.</p><p>Na segunda etapa, o módulo de alimentação, ilustrado na Figura 2’, foi ajustado na</p><p>posição “c” (0-48V/5A~), e a alimentação foi aplicada ao lado de Alta Tensão (220V) do</p><p>autotransformador. Com o multímetro conectado ao lado de Baixa Tensão, a tensão de saída</p><p>foi quantificada.</p><p>Num segundo momento desta etapa, a alimentação foi alterada para o lado de Baixa</p><p>Tensão, e o multímetro foi conectado ao lado de Alta Tensão para determinação da tensão</p><p>correspondente.</p><p>Figura 2: módulo de alimentação DL10281</p><p>Fonte: Dos autores 2024</p><p>Na terceira fase do procedimento, uma carga resistiva foi adicionada ao lado de Alta</p><p>Tensão, e o módulo de alimentação foi configurado na posição “b” (42V/10A), fornecendo</p><p>energia ao lado de Baixa Tensão. Utilizando o wattímetro, foram calculadas as potências de</p><p>entrada e saída do autotransformador, juntamente com a determinação de sua eficiência e as</p><p>estimativas das perdas envolvidas.</p><p>3- Resultados Obtidos</p><p>Etapa 1</p><p>Nesta etapa foi realizado o teste de continuidade nos enrolamentos do</p><p>autotransformador com o intuito de se obter os valores de resistência em cada um deles. Os</p><p>valores obtidos foram de 9,2 e 10,2.</p><p>Etapa 2.1</p><p>Ao concluir a etapa 1, o módulo de alimentação foi configurado para a posição "c",</p><p>alimentando o lado de Alta Tensão (AT) do autotransformador com 220V. Nesse contexto,</p><p>foram registrados valores na Baixa Tensão (BT) para diferentes entradas na AT. Os valores</p><p>observados juntamente com as entradas correspondentes estão disponíveis na Tabela 1.</p><p>Tabela 1: Valores de Baixa Tensão</p><p>Alta Tensão Baixa Tensão</p><p>10 V 5,9 V</p><p>15 V 8,8 V</p><p>20 V 11,8 V</p><p>25 V 14,3 V</p><p>30 V 17,2 V</p><p>40 V 23,1 V</p><p>45 V 26 V</p><p>Fonte: Dos autores 2024</p><p>Etapa 2.2</p><p>Posteriormente repetiu-se o mesmo processo para o lado de Alta Tensão. Os resultados</p><p>e entradas podem ser vistos na Tabela 2.</p><p>Tabela 2: Valores de Alta Tensão</p><p>Baixa Tensão Alta Tensão</p><p>10 V 17,9 V</p><p>15 V 26,7 V</p><p>20 V 35,6 V</p><p>25 V 44,1 V</p><p>30 V 53,5 V</p><p>40 V 71,3 V</p><p>45 V 80,2 V</p><p>Fonte: Dos autores 2024</p><p>Etapa 3</p><p>Ao introduzir uma carga resistiva no lado de Alta Tensão e configurar o módulo de</p><p>alimentação para a posição "b", utilizou-se um wattímetro para calcular os valores</p><p>apresentados na Tabela 3..</p><p>Tabela 3:Potências de entrada e saída do autotransformador, eficiência e perdas para uma carga resistiva.</p><p>Baixa tensão (V) Alta tensão (V) Potência de entrada</p><p>(W)</p><p>Potência de carga</p><p>(W)</p><p>Rendimento (%)</p><p>48,5 84,6 9 7 78</p><p>48,2 79 32 29 91</p><p>Fonte: Dos autores 2024</p><p>4- Conclusão</p><p>A quinta prática laboratorial de conversão eletromecânica de energia foi concluída</p><p>com êxito, com o objetivo de explorar autotransformadores, determinar suas relações e</p><p>analisar seu desempenho. Inicialmente, realizou-se o teste de continuidade nos enrolamentos</p><p>do autotransformador, obtendo os valores de resistência em cada enrolamento. Os resultados,</p><p>consistentes com as expectativas e discussões em sala de aula, forneceram dados técnicos</p><p>relevantes sobre a integridade dos enrolamentos.</p><p>Em seguida, a relação entre a alta e baixa tensão do autotransformador foi investigada,</p><p>alternando a alimentação nos lados de alta e baixa tensão e medindo os valores</p><p>correspondentes. Esses dados permitiram a obtenção de informações técnicas sobre a relação</p><p>de transformação do autotransformador.</p><p>Na última etapa, uma carga resistiva foi introduzida no lado de alta tensão, e as</p><p>potências foram medidas com um wattímetro. Os resultados, registrados na tabela, não apenas</p><p>contribuíram para a análise técnica do desempenho do autotransformador, mas também</p><p>forneceram dados úteis sobre eficiência e perdas.</p><p>Ao concluir todas as etapas do roteiro com resultados satisfatórios e dados técnicos,</p><p>podemos afirmar que a prática foi realizada de acordo com as diretrizes estabelecidas,</p><p>proporcionando uma compreensão mais aprofundada dos autotransformadores. O</p><p>conhecimento técnico adquirido é crucial para estudantes de engenharia elétrica, pois os</p><p>autotransformadores desempenham um papel vital em sistemas elétricos. Assim, esta prática é</p><p>essencial para a formação acadêmica, destacando a importância do entendimento técnico dos</p><p>autotransformadores e transformadores.</p><p>5- Referências bibliográficas</p><p>[1] CHAPMAN, Stephen J. Fundamentos de Máquinas Elétricas. 5ª ed. 2013.</p><p>[2] Roteiro fornecido em aula, Professor Dr David Jorge Calhau.</p>