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Transformadores Conversão de Energia 1 Transformadores 01) Um transformador de 50 kVA, 60 Hz, 2400:240 V, é utilizado na conexão entre uma linha de transmissão e um sistema de distribuição. Considere o transformador ideal e determine: a) Que impedância de carga conectada nos terminais de baixa tensão corresponderá a carga máxima? Resp. Z= 1,15 . b) Qual o valor desta impedância referenciada ao lado de alta tensão do transformador? Resp. Z’= 115 . c) Qual é a corrente nos enrolamentos de alta tensão ? Resp. I= 20,8 A. 02) Um sistema monofásico de potência contem um gerador de 480V e 60 Hz, alimentando uma carga de impedância ZC= 4 +j3 , através de uma linha de transmissão de impedância ZL= 0,18 + j0,24 . Pergunta-se: a) Qual a tensão nos terminais da carga ? Resp. VC= 453,8 Volts Quanto vale as perdas na linha de transmissão ? Resp. PL= 1482,73 Watts Qual é o rendimento do sistema ? Resp. = 95,59 % b) Suponha-se que um transformador elevador de relação 1:10 seja colocado nos terminais do gerador e que um transformador abaixador de relação 10:1 seja colocado nos terminais da carga. Calcule: A tensão nos terminais da carga ? Resp. VC= 479,7 Volts A perda de potência na linha de transmissão ? Resp. PL= 16,57 Watts E o rendimento do sistema ? Resp. = 99,95 % Transformadores Conversão de Energia 2 03) O circuito equivalente de um transformador de 8000/240 Volts possui os seguintes valores RP= 160 K, Xm= 38,5 K, R1= 20 , X1= 100 , R’2= 18,4 , X’2= 90,8 . Determinar: a) A corrente a vazio ? Resp. Io = 213 mA b) A corrente de curto circuito ? Resp. Icc = 41,15 A c) A corrente com uma carga Rc’= 200 ? Resp. Ic = 26,24 A 4) Um transformador monofásico de 20 kVA, 60 Hz, 8000:240 V, foi ensaiado com os instrumentos localizados no primário e os seguintes dados foram obtidos: Tipo de Ensaio Tensão (V) Corrente (A) Potência Ativa (W) Circuito Aberto 8000 0,214 400 Curto-Circuito 489 2,5 240 a) Determine os parâmetros do circuito equivalente do trafo referente ao primário e faça o desenho. Resp. RP ==160 K, Xm = 8,45 K, Rcc= 38,4 , Xcc= 191,79 b) Referir o circuito equivalente para o secundário 05) Um transformador de 60 Hz, tendo um enrolamento primário com 480 espiras, consome a vazio 80 W de potência, com uma corrente de 1,4 A e uma tensão de entrada de 120 V. Se a resistência do enrolamento primário é 0,25 . Determine: a) Perda do núcleo? Resp. Pn= 79,51 W b) O fator de potência a Vazio Resp. cos = 0,476 c) O máximo fluxo no núcleo ( despreze as quedas na resistência e na reatância do primário) ? Resp. m= 0,94 Wb Transformadores Conversão de Energia 3 6) Um transformador de 15 kVA, 60 Hz, 2300:230 V, foi testado para determinar os componentes do ramo de excitação, a impedância em serie e a regulação de tensão. Os seguintes dados dos testes foram obtidos no lado primário do transformador: Tipo de Ensaio Tensão (V) Corrente (A) Potência Ativa (W) Circuito Aberto 2300,00 0,21 50,00 Curto-Circuito 47,00 6,00 160,00 (a) A partir dos resultados dos ensaios, determine o circuito elétrico equivalente para o referido transformador colocando o ramo de excitação e os demais elementos referenciados ao lado de alta tensão. Considere que R1=R’2 e X1=X’2; (b) Determine o circuito elétrico equivalente para do transformador referenciado para o lado de alta baixa. (c) Calcule a regulação de tensão a plena carga para um fator de potencia de 0.8 indutivo, fator de potencia 1.0 e fator de potencia de 0.8 capacitivo. (d) Trace o diagrama fasorial para as condições do item c) (e) Qual é a eficiência do transformador operando a plena carga com fator de potencia 0,8 indutivo ?? 7) Uma carga monofásica é suprida através de um alimentador de 33,0 kV (tensão nominal), cuja impedância é (105,0 +j.360,0) , conectado a um transformador de 33000/2400 V, 60Hz, cuja impedância equivalente é (0,26+j.1,08) , referenciada ao lado de baixa tensão. Despreze o ramo de excitação no circuito equivalente para o transformador. A carga solicita 180,0 kW com fator de potência 0,85 capacitivo, na tensão de 2250 V. (a) Calcular a tensão no alimentador no lado do gerador. (b) Calcular as potências ativas e reativas de entrada no alimentador do lado do gerador. (c) Quais as perdas no sistema de alimentação (alimentador + transformador)? (d) Nestas condições de operação, qual o rendimento do transformador? Transformadores Conversão de Energia 4 8) Um transformador de 1000VA - 230/115-V foi testado para determinar seu circuito equivalente. Os resultados dos testes são mostrados abaixo: Tabela 01 – Resultados dos ensaios de circuito aberto e curto circuito. Tipo de Ensaio Tensão (V) Corrente (A) Potência Ativa (W) Circuito aberto 230.00 0.45 30.00 Curto circuito 13.20 6.00 20.11 a) Determine o circuito elétrico equivalente (valores de R1, R2 X1, X2, Xm e Rf) para o referido transformador colocando o ramo de excitação e os demais elementos referenciados ao lado de baixa tensão. Considere que R1=R’2 e X1=X’2 ; b) Calcule a regulação de tensão deste transformador para: 1) Fator de potencia 0.8 indutivo; 2) Fator de potencia 1.0; 3) Fator de potencia 0.8 capacitivo' c) Determine a eficiência deste transformador' d) Determine a corrente nos enrolamentos de alta tensão quando o trafo esta operando com 50% de carga e fator de potencia 0.75 capacitivo ? Calcule a regulação de tensão e trace um diagrama fasorial para esta situação ? 9) Um transformador monofásico de 20 KVA, 2200:220 V, 60 Hz, tem os seguintes parâmetros no circuito equivalente referenciado ao lado de alta tensão: R1= 2,51 , X1= 10,9 , R’2= 3,11 , X’2= 10,9 , Xm= 25100 . O transformador está fornecendo 15 KVA em 220 Volts com fator de potência 0,85 reativo. Determine a diferença de potencial nos terminais de alta tensão do transformador.
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