Relatório 3 - Laboratório de Conversão I

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ - UNIFEI
ISEE - INSTITUTO DE SISTEMAS ELÉTRICOS E ENERGIA
CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA I - ELE506
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA -
BACHARELADO
MARCOS ALEXANDRE DOMICIANO PEREIRA - 2022012208
TALES RENATO DE LIMA ANTÔNIO - 2022006640
WELLINGTON RENAN ANANIAS - 2022006677
EXPERIÊNCIA 03 - TRANSFORMADOR III
ITAJUBÁ - MG
2024
MARCOS ALEXANDRE DOMICIANO PEREIRA - 2022012208
TALES RENATO DE LIMA ANTÔNIO - 2022006640
WELLINGTON RENAN ANANIAS - 2022006677
EXPERIÊNCIA 03 - TRANSFORMADOR III
Relatório apresentado ao
professor Ricardo Elias Caetano,
como requisito para composição
da nota do relatório na disciplina
Laboratório de Conversão I.
ITAJUBÁ - MG
2024
1
SUMÁRIO
1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA......................................................................................... 3
1.1. Regulação de Tensão (RT)............................................................................................ 3
1.2. Eficiência (η).................................................................................................................4
2. OBJETIVOS...........................................................................................................................5
3. INSTRUMENTOS E EQUIPAMENTOS..............................................................................5
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL................................................................................. 7
5. CONCLUSÕES....................................................................................................................20
6. BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................21
2
RESUMO
Neste relatório, foi conduzido um estudo abordando os conceitos relacionados aos
transformadores reais. Para realizar o experimento, utilizamos cabos e chapas metálicas para
estabelecer as configurações necessárias, multímetros para medir corrente e tensão, um
wattímetro para medir a potência do circuito, além de um transformador monofásico. O
objetivo central do experimento foi realizar cálculos e montagens referentes a um circuito
com uma carga resistiva, enquanto o outro foi carregado com uma carga capacitiva. Este
experimento envolveu a coleta de dados de corrente, tensão e perdas em ambas as
configurações, permitindo a dedução de parâmetros relacionados aos circuitos do sistema,
como eficiência e regulação de tensão. Através desse processo, foi possível comparar os
resultados experimentais com os valores calculados teoricamente, encontrando coerência,
embora se reconheça a presença de pequenas discrepâncias devido a possíveis erros inerentes
nos equipamentos e ferramentas utilizadas.
3
1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Enquanto os transformadores ideais são frequentemente utilizados em análises
teóricas, os transformadores reais enfrentam desafios adicionais devido a fatores como perdas
de energia nos enrolamentos e no núcleo, impedância do transformador e variações na carga.
Esses elementos impactam diretamente na capacidade do transformador de manter uma
tensão de saída estável em diferentes condições operacionais, tornando a regulação de tensão
um aspecto crítico a ser considerado na concepção e operação de sistemas elétricos.
Nesse sentido, este trabalho busca analisar os transformadores reais em carga e suas
características de desempenho, a regulação de tensão (ℜ) e o rendimento (η).
1.1. Regulação de Tensão (RT)
A regulação de tensão em transformadores desempenha um papel crucial na
manutenção da estabilidade e confiabilidade dos sistemas elétricos de potência. Visto que,
este parâmetro, refere-se à capacidade do transformador de manter a tensão de saída dentro
de limites especificados, independentemente das variações na carga.
A RT é a variação de tensão nos terminais do secundário quando se compara as
condições em vazio e a plena carga com a tensão nos terminais do primário constante, sendo
a medida de estabilidade do transformador, definida para o circuito equivalente com as
grandezas referenciadas ao secundário.
Este parâmetro pode ser calculado da seguinte forma:
ℜ[%] =
𝑉
2𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜
−𝑉
2𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝑉
2𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
· 100
Onde,
é a tensão secundária em vazio;𝑉
2𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜
= 𝑉
20
=
𝑉
1
𝑎 = 𝑉'
1
é a tensão secundária em carga do transformador.𝑉
2𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
= 𝑉
2𝐶
= 𝑉
2
4
Em resumo, a regulação de tensão refere-se à capacidade do transformador de
controlar a tensão de saída em relação à tensão de entrada, de modo que a tensão na carga
permaneça estável mesmo quando a demanda por energia varia. Isso é crucial porque
variações excessivas na tensão podem causar danos aos equipamentos elétricos sensíveis e
afetar adversamente o desempenho de sistemas elétricos.
1.2. Eficiência (η)
O rendimento de um transformador é uma medida da eficiência com que converte a
energia elétrica de um nível de tensão para outro, e é expresso como a relação entre a
potência de saída e a potência de entrada, levando em consideração as perdas no
transformador.
O rendimento de um transformador pode ser afetado por diversos fatores, sendo as
perdas no núcleo e nos enrolamentos as principais. As perdas no núcleo são causadas
principalmente pela histerese magnética e pelas correntes parasitas induzidas, enquanto as
perdas nos enrolamentos são devidas à resistência elétrica dos fios e às correntes parasitas.
Além das perdas, outro fator importante a ser considerado é a regulação de tensão do
transformador. Enquanto transformadores com melhor regulação de tensão podem manter a
tensão de saída mais próxima da tensão nominal, reduzindo assim as perdas devido a tensões
mais altas ou mais baixas, transformadores com regulação inferior podem apresentar
rendimentos comprometidos.
Para avaliar o rendimento de um transformador, é comum utilizar a curva de
eficiência, que mostra como o rendimento varia com a carga. A partir dessa curva, é possível
determinar o ponto de operação ideal para maximizar o rendimento do transformador em uma
determinada carga.
A eficiência pode ser calculada por:
η[%] =
𝑃
𝑈
𝑃
𝐸
=
𝑃
𝑆
𝑃
𝑠
+𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠 =
𝑉
2
·𝐼
2
·𝑐𝑜𝑠φ
𝑉
2
·𝐼
2
·𝑐𝑜𝑠φ+𝑃
𝐹𝐸
+𝑃
𝐶𝑈
· 100
Em resumo, compreender o rendimento dos transformadores é essencial para garantir
a eficiência energética dos sistemas elétricos. Minimizar as perdas, otimizar a regulação de
tensão e operar os transformadores em sua capacidade nominal são estratégias-chave para
5
melhorar o rendimento e reduzir os custos operacionais associados à transmissão e
distribuição de energia elétrica.
2. OBJETIVOS
Este relatório teve como objetivo explorar os conceitos de regulação de tensão (ℜ) e
rendimento (η), abordados na disciplina de Conversão Eletromecânica de Energia I, através
de cálculos e montagens de circuitos com carga capacitiva e resistiva, visando obter valores
de corrente e tensão, e compreender como a carga conectada ao secundário do transformador
modifica a regulação de tensão e o rendimento do mesmo.
3. INSTRUMENTOS E EQUIPAMENTOS
Os equipamentos utilizados na realização deste experimento foram:
● Regulador de Tensão
○ Fases: trifásico
○ Corrente Máxima: 11 A
○ Potência: 4,5 kV · A
○ Input: 220 V/60
○ Output: 110 V/60
● Multímetro Minipa ET - 2110 Tensão AC:
○ Gama: 60,00 V
○ Resolução: 0,01 V
○ Precisão: 1,0% + 3, (45 Hz a 1 kHz)
● Multímetro Minipa ET - 2110 Tensão AC:
○ Gama: 600,0 V
○ Resolução: 0,1 V
○ Precisão: 1,0% + 3, (45 Hz a 1 kHz)
● Multímetro Minipa ET - 2110 Corrente AC:
6
○ Gama: 6,000 A
○ Resolução: 0,001 A
○ Precisão: 1,5% + 5, (45 Hz a 1 kHz)
● Multímetro Minipa ET - 2110 Corrente AC:
○ Gama: 600,0 mA
○ Resolução: 0,1 mA
○ Precisão: 1,2% + 5, (45 Hz a 1 kHz)
● Multímetro Minipa ET - 2110 Corrente AC:
○ Gama: 60,00 mA
○ Resolução: 0,01 mA
○ Precisão: 1,2% + 5, (45 Hz a 1 kHz)
● Varivolt JNG TDGC2-1:
○ Tensão Nominal de Entrada: 127 V
○ Potência Nominal: 0,5kVA
○ Tensão de Saída: 0 ~ 140 V
○ Corrente Nominal de Saída: 4 A
● Varivolt JNG TDGC2-1:
○ Tensão Nominal de Entrada: 220 V
○ Potência Nominal: 1 kVA
○ Tensão de Saída: 0 ~ 250 V
○ Corrente Nominal de Saída: 4 A
● Wattímetro Lutron Electronic DW-6060
○ Tensão Nominal de Entrada: 600 ACV
○ Potência Nominal: 2000 W
○ Resolução: 1 W
○ Precisão: 1% + 1d, (45 Hz a 65 Hz)
● Banco de Resistores
○ Corrente Máxima: 9,1 A
○ Resistência: 146 Ω
○ Tensão: 220 V AC
○ Potência: 16 kW
● Banco de Capacitores
○ Capacitância: 10 µF
7
○ Tensão: 220 V AC
● Chapas de metal para a ligação em série e paralelo no transformador
● Cabos para ligação entre os equipamentos
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4.1 Dados básicos do Transformador
Para todos os experimentos deste relatório, foi utilizado o mesmo transformador, o
qual é mostrado na Figura 1, e logo abaixo suas características para cada uma das 8 bobinas.
Figura 1: Arranjo das bobinas e indicações de polaridade do transformador.
VNom = 110 V
INom = 1,13 A
N = 65 espiras
A Figura 2 expressa a numeração das bobinas do transformador (números seguidos de
um apóstrofo indica que é o terminal que não possui o ponto). Logo em seguida, na Figura 3,
é apresentado o arranjo das bobinas do transformador, que foram conectadas (com auxílio de
chapas metálicas e fios) para ser um transformador elevador.
8
Figura 2: Arranjo das bobinas do transformador.
Figura 3: Diagrama das interligações das bobinas do transformador.
4.2 Ensaio com carga Resistiva e Capacitiva
Agora serão realizados os ensaios com o transformador tendo uma carga resistiva e
logo após capacitiva (não será realizado ensaio com carga indutiva). Para isso, foi utilizado o
esquema de ligação da Figura 4, onde expressa a ligação dos instrumentos (Wattímetro,
Amperimetro e Voltimetro) que foram utilizados para complementar as Tabelas 1, 2, 3 e 4.
Não é expresso na Figura 4, mas foi utilizado também um Voltímetro em paralelo com a fonte
(Varivolt), a fim de manter a tensão de alimentação V1 do transformador sempre em 110 V
para cada uma das cargas.
Figura 4: Montagem para os ensaios com carga resistiva e capacitiva.
9
4.2.1 Procedimento de Medição de Potência em CA
O instrumento de medição de potência foi zerado e sua escala de medição foi
determinada previamente para 2000 W, e foi introduzido ao circuito conforme mostrado
acima na figura 4. Essa etapa serve para aferir a potência ativa que é dissipada na carga
conectada ao secundário do transformador.
4.2.2 Carga Resistiva
A)
Segue-se o diagrama da caixa de resistores utilizados para a realização do referido
experimento:
Figura 5: Diagrama da caixa de resistores utilizados no experimento.
10
Inicialmente, foi realizada a montagem conforme apresentado na Figura 4, nesse caso,
utilizando o banco de resistores, que foi utilizado como carga secundária do transformador.
Para isso, note que a cada passo, o número de resistores foi sendo aumentado, inicialmente
foi realizado sem nenhum resistor a fim de aferir a tensão em vazio que aparece nos terminais
do secundário. Após isso, a quantidade de resistores foi variando de 1 até 6 resistores, e os
valores adquiridos nas medições foram colocados na Tabela 1 (colunas P1, V2 e I2), junto
com os outros dados da tabela que serão descritos logo abaixo da tabela.
Tabela 1 - Ensaio de regulação (ℜ) e rendimento (η) com carga resistiva no
transformador.
Número de
Resistores P1 (W) V2(V) I2(A) Req(Ω) P2(W) η (%) ℜ (%)
0 (7 ± 1)
(219,9 ±
2,3 )
0 ∞ 0 0 -
1 (302 ±
4)
(209,2 ±
2,2 )
(1,368 ±
0,026)
(152,92 ±
3,32)
(286,18 ±
4,20)
94,76 5,11
2 (540 ±
5)
(193,8 ±
2,0 )
(2,541 ±
0,043)
(76,26 ±
1,51)
(492,44 ±
7,18)
91,16 13,47
3 (700 ± 7)
(176,9 ±
1,9 )
(3,477 ±
0,057)
(50,87 ±
0,99)
(615,08 ±
8,98)
87,87 24,31
4 (795 ± 8)
(160,3 ±
1,7 )
(4,230 ±
0,068)
(37,89 ±
0,73)
(678,06 ±
9,91)
85,29 37,18
5 (848 ± 9)
(145,5 ±
1,8 )
(4,820 ±
0,077)
(30,18 ±
0,61)
(701,31 ±
18,02)
82,70 51,13
6 (872 ±
9)
(132,5 ±
1,4 )
(5,270 ±
0,084)
(25,14 ±
0,48)
(698,27 ±
17,95)
80,08 65,96
Para serem obtidos os valores com a finalidade de preencher os valores da tabela
acima foram realizados uma série de cálculos teóricos. Primeiramente foi calculada a
resistência equivalente a partir da corrente e da tensão obtidas, após isso foi calculada a
potência P2 a partir da resistência equivalente e da corrente I2, sendo assim possível de se
calcular o rendimento e depois disso a regulação de tensão. Abaixo estão as fórmulas
utilizadas para cada um dos cálculos citados acima:
11
eq𝑅 = 
𝑉
2
𝐼
2
2𝑃 = 𝐼
2
2 · 𝑅
𝑒𝑞
η = 
𝑃
2
𝑃
1
· 100
ℜ =
𝑉
2 𝑉𝑎𝑧𝑖𝑜 
− 𝑉
2𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎
𝑉
2𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎
· 100
B)
Após isso, realizou-se um seguinte procedimento teórico, dessa vez com o uso de 4
resistores de 146 Ω colocados em paralelo, foram calculadas a regulação de tensão teórica e o
rendimento teórico por meio do circuito equivalente referido ao lado da baixa tensão. Sendo
assim, foi preciso alimentar a alta tensão com 440 V, para que consequentemente fosse obtido
220 V no lado da baixa tensão.
Ademais, para se dar prosseguimento com o cálculo teórico, é necessário retornar ao
experimento anterior e resgatar seus dados relacionados aos ensaios a vazio e de
curto-circuito para o mesmo transformador. Sendo esses dados a resistência, 8 reatâncias
equivalentes referidas ao lado de baixa, e a perda ocasionada no ferro. Segue-se abaixo o
circuito simplificado do lado de baixa tensão solicitado:
Figura 6 - Circuito simplificado referido ao lado de baixa tensão.
12
Por meio do circuito apresentado logo acima foi possível se obter a tensão sobre a
carga , sendo utilizado da seguinte fórmula para sua obtenção:𝑅
𝑒𝑞
= 36, 5 [Ω]
∠-10,13𝑉
2
 =
𝑅
𝑒𝑞
𝑅
𝑒𝑞
+𝑍
𝑒𝑞
· 220 = 36,5
36,5+1,56+𝑗6,8 · 220 = 207, 69 [𝑉]
Tendo obtido o valor da tensão é possível calcular a corrente , e, logo após isso é𝐼
2
possível se calcular o rendimento ( ) e a regulação de tensão ( ) seguindo-se as fórmulasη ℜ
abaixo:
𝐼
2
= 
𝑉
2
𝑅
𝑒𝑞
= 5, 69 [𝐴]
η = 
𝑉
2
·𝐼
2
·𝑐𝑜𝑠(θ)
𝑉
2
·𝐼
2
·𝑐𝑜𝑠(θ) + 𝑃𝐹𝐸 + 𝑃𝐶𝑈 
Analisando-se as perdas obtidas durante o experimento anterior referentes ao ferro
quando submetido a uma tensão de 110 V, tem-se que foi obtido uma perda de .𝑃𝐹𝐸 = 7 𝑊
Já para as perdas no cobre, é necessário multiplicar a resistência equivalente referida ao lado
de baixa tensão pela corrente referida no mesmo lado.
Tabela 2 - Ensaio de regulação (ℜ) e rendimento (η) com carga resistiva no transformador.
Número de resistores P1 (W) V2 (V) I2 (A) eq ( )𝑅 Ω P2 (W) (%)η (%)ℜ
4 1224,89 207, 69 5,69 36,5 1163,33 94,97 5,92
13
Além disso, observa-se na tabela 1 que à medida que a carga diminui, a tensão V2
também diminui, resultando em um aumento na discrepância desse valor em comparação
com a tensão a vazio. Dessa forma, há um aumento na regulação de tensão. Portanto, a
regulação de tensão está intrinsecamente ligada à carga aplicada nos terminais do secundário.
C)
Gráfico 1 - Curvas de regulação (V2 x I2) experimental e teórica para a carga resistiva.
Analisando o gráfico acima é perceptível que a regulação de tensão medida
experimentalmente foi maior do que a prevista teoricamente. Isso se deve ao fato de que a
corrente teórica I2 é maior do que a medida de forma experimental para cada carga resistiva
utilizada. Portanto, os valores teóricos de tensão são superiores aos experimentais, e se
aproximam mais do valor da tensão nominal, por outro lado, os valores experimentais tendem
a se afastar da tensão nominal.
14
Tabela 3 - Comparação entre ℜ e η medidos com os calculados pelo circuito
equivalente com carga resistiva.
4 Resistores Experimental Calculado a partir do
Circuito equivalente
ℜ (%) 37,18 94,97
η (%) 85,29 5,92
D)
Analisando a tabela acima, fica evidente que a regulação varia em cada linha, uma vez
que está intrinsecamente relacionada à referência de tensão utilizada no circuito,seja ela a
baixa tensão do secundário ou a alta tensão do primário, para calcular os parâmetros
mencionados.
4.2.1 Carga Capacitiva
E)
Segue-se a seguir o diagrama esquemático da caixa de capacitâncias utilizados
durante o experimento:
Figura 7: Diagrama esquemático da caixa de capacitâncias.
15
Agora, utilizando o mesmo arranjo do circuito do ensaio anterior, mudaremos a carga
resistiva para uma carga capacitiva. O procedimento para a aquisição dos dados foi realizado
de forma muito similar ao ensaio anterior, só que agora a carga é puramente capacitiva. Para
tal, foi aferida primeiro a tensão V2 em vazio nos terminais do transformador, e logo após,
variamos o número de capacitores conectados de 1 até 5. O fator de potência utilizando a
carga capacitiva foi definido como 0,04. Os valores obtidos (P1, V2, I2) com os instrumentos
foram colocados na Tabela 3, juntamente com os outros valores que serão calculados logo
abaixo da tabela.
Tabela 4 - Ensaio de regulação (ℜ) e rendimento (η) com carga capacitiva no
transformador.
Número de
Capacitores P1 (W) V2(V) I2(A) Xeq(Ω) P2(W) η (%) ℜ (%)
0 (7 ± 1)
(220,1 ±
2,3)
0 ∞
0
0 -
1 (8 ± 1)
(231,2 ±
3,3)
(0,444 ±
0,008)
(520.72 ±
11,97)
(4,106 ±
0,094)
51,32 -4,80
2 (11 ± 1)
(244,2 ±
2,5)
(0,927 ±
0,015)
(263,43 ±
5,04)
(9,055 ±
0,173)
82,31 -9,86
3 (19 ± 1)
(258,5 ±
2,7)
(1,454 ±
0,023)
(177,78 ±
3,37)
(15,034 ±
0,285)
79,12 -14,85
4 (33 ± 1)
(276,5 ±
2,9)
(2,086 ±
0,032)
(132,55 ±
2,46)
(23,071 ±
0,429)
69,91 -20,39
5 (54 ± 2)
(295,1 ±
3,1)
(2,780 ±
0,043)
(106,15 ±
1,98)
(32,815 ±
0,614)
60,76 -25,41
6 (86 ± 3)
(315,3 ±
3,3)
(3,552 ±
0,054)
(88,77 ±
1,64)
(44,798 ±
0,827)
52,09 -30,19
Analogamente a forma que calculamos a tabela dos resistores, as fórmulas utilizadas
para a realização da tabela foram:
16
𝑋
𝑒𝑞
=
𝑉
2
𝐼
2
𝑃
2
= 𝐼
2
· 𝑉
2
· 𝐹𝑃
η = 
𝑃
2
𝑃
1
· 100
ℜ =
𝑉
2 𝑉𝑎𝑧𝑖𝑜 
− 𝑉
2𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎
𝑉
2𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎
· 100
F)
Após essa etapa, procedemos com a análise teórica da corrente para o conjunto de 4
capacitores do banco. Utilizamos novamente os dados do experimento anterior e empregamos
o modelo T do transformador, considerando as resistências e reatâncias referidas à baixa
tensão. O esquema correspondente é apresentado a seguir:
Figura 8: Circuito equivalente referido ao lado de Baixa Tensão.
As variáveis utilizadas no modelo esquemático estão exemplificadas a seguir:
𝑉'
1
= 𝑉
1
· 𝑎 = 220 [𝑉]
𝑅'
1
= 𝑅
2
= 0, 78 [Ω]
𝑋'
1
= 𝑋
2
= 3, 40 [Ω]
𝑅
𝑃
= 1719 [Ω]
𝑋
𝑀
= 1358 [Ω]
𝐶 = 20 [µ𝐹]
𝑋
𝐶
= 1
2·π·𝑓·𝐶 = 132, 63 [Ω]
Para o cálculo teórico da tabela foi feita a associação série do ramo secundário e,
assim, calculada a corrente I’2:
𝑋'
𝐶
=
𝑋
𝐶
𝑎2 = 33, 16 [Ω]
17
𝐼'
2
=
𝑉'
2
𝑍
𝑒𝑞
= 110∠0
(−𝑗33,16+ 0,78 + 𝑗3,4) = 3, 69∠88, 5° [𝐴]
Então, prosseguimos com o cálculo da queda de tensão VC, utilizando a seguinte
abordagem:
𝑉'
𝐶
= 𝐼'
2
· 𝑗𝑋
𝑒𝑞
= 122, 52∠ − 1, 5° [𝑉]
𝑉
𝐶
= 𝑉'
𝐶
· 𝑎 = 245, 05∠ − 1, 5° [𝑉]
ℜ (%) =
𝑉
20 
− 𝑉
2
𝑉
2
* 100 = 110 − 122,52
122,52 * 100 =− 10, 218 
η (%) = 𝑃2
𝑃1 * 100 = 26, 07 [%] 
Os valores calculados teoricamente são apresentados na tabela abaixo:
Tabela 5 - Ensaio Teórico de regulação (ℜ) e rendimento (η) com carga capacitiva no
transformador.
Número de capacitores P1 (W) V2 (V) I2 (A) eq ( )𝑋 Ω P2 (W) (%)η (%)ℜ
4 69,55 245, 05 1,845 132,82 18,08 26,07 -10,218
Tabela 6 - Comparação entre ℜ e η medidos com os calculados pelo circuito
equivalente com carga resistiva.
4 Capacitores Experimental
Calculado a
partir do Circuito
equivalente
ℜ (%) -20,39 -10,218
η (%) 69,91 26,07
G)
Gráfico 2 - Curvas de regulação (V2 x I2) experimental e teórica para a carga capacitiva.
18
A partir do gráfico, nota-se que a variação da tensão no secundário do transformador
no durante o experimento é mais acentuada do que o previsto teoricamente, mesmo com a
consideração do modelo completo. Isso ocorre devido à carga no laboratório não ser
puramente capacitiva, o que resulta em um aumento do fator de potência da carga e,
consequentemente, uma melhoria no rendimento.
Pode-se inferir que a regulação não só é influenciada pela carga alimentada pelo
transformador, mas também pelo fator de potência dessa carga.
H)
A partir da análise gráfica, é evidente que a variação da tensão no secundário do
transformador feita em laboratório é mais abrupta do que as previsões teóricas, mesmo
quando utilizado de um modelo completo do circuito. Este fenômeno é atribuído à natureza
não puramente capacitiva da carga durante o experimento, o que resulta em um aumento no
fator de potência da carga e, consequentemente, uma melhoria no rendimento. Podemos
inferir que a regulação está intimamente ligada à carga alimentada pelo transformador e, além
disso, o fator de potência dessa carga também desempenha um papel significativo na
regulação e no rendimento do transformador.
I)
19
Gráfico 3 - Curvas de regulação (V2 x I2) experimental e teórica para a carga resistiva e
capacitiva.
A partir desse gráfico, percebemos que a regulação da tensão na entrada do
transformador está diretamente relacionada ao tipo de carga que está sendo alimentada, e não
só isso, mas também ao fator de potência dessa carga. Em resumo, cargas com baixo fator de
potência podem causar aumentos significativos na tensão da linha, especialmente em
situações de alta corrente. Isso pode levar a uma regulação de tensão inadequada, resultando
em uma saída de tensão maior do que a desejada, o que afeta o desempenho dos dispositivos
conectados ao transformador.
Ademais, cargas com um fator de potência próximo de 1 contribuem para a redução
das perdas de energia nos componentes do transformador, como o cobre e o ferro,
melhorando assim sua eficiência. Isso ocorre desde que a regulação de tensão seja adequada
para operar o transformador o mais próximo possível de sua capacidade nominal projetada.
20
5. CONCLUSÕES
Por meio dos experimentos realizados no laboratório, alcançamos com sucesso os
objetivos estabelecidos: aplicar cargas específicas no secundário do transformador para
observar suas consequências na tensão e corrente da carga, a fim de calcular o rendimento e a
eficiência do dispositivo.
Notamos que, em alguns pontos, os valores obtidos experimentalmente divergiram
dos valores teóricos. Essas discrepâncias podem ser atribuídas à construção do transformador
e às perdas associadas a ele. É importante ressaltar que, por se tratar de um transformador
didático, seu design não prioriza a eficiência. Portanto, é esperado que ocorram perdas
significativas de eficiência ao aumentar a carga no secundário. Observamos também um
aumento notável na regulação do transformador, indicando uma queda considerável na tensão
do secundário quando uma carga é aplicada, especialmente em cargas resistivas. Essa queda
está diretamente relacionada à eficiência do transformador.
Apesar das variações observadas, dentro de uma margem tolerável de erro,
conseguimos calcular com sucesso o rendimento e a regulação do transformador, utilizando
tanto tabelas quanto gráficos. Esses resultados corroboram com os conceitos teóricos
discutidos em sala de aula, proporcionando uma compreensão mais profunda do
comportamento do transformador.
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6. BIBLIOGRAFIA
FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY, C.; UMANS, S. D. Electric machinery. Boston Etc.:
Mcgraw-Hill, Cop, 2014.
FLUKE. Multímetro digital True-RMS Fluke 115. Disponível em:
. Acesso
em: 21 abr. 2024.
LUTRON ELECTRONIC. DIGITAL WATT METER. Disponível em:
. Acesso em: 22 abr. 2024.
JNG. Variador de tensão Modelos TDGC e TSGC. Disponível em:
. Acesso em: 21 abr.2024.
MINIPA. MULTÍMETRO DIGITAL Digital Multimeter ET-2077/ ET-2232. Disponível
em: . Acesso em:
21 abr. 2024.
TORO, V. D.; DE ANDRADE MARTINS, O. Fundamentos De Máquinas Elétricas. Rio
de Janeiro: LTC, 1994.