Corrente em Vazio e Corrente Transitória (INRUSH)

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Corrente em Vazio e Corrente Transitória (INRUSH)
Objetivo
	O objetivo desta prática é visualizar a forma de onda da corrente em vazio do transformador e da corrente transitória, também chamada de corrente INRUSH do transformador.
2- Introdução Teórica
Considere-se o transformador mostrado na figura 1, com o circuito de secundário aberto e uma tensão alternada “V” aplicada aos terminais do primário. Uma pequena corrente de regime i(, chamada “corrente de excitação”, circula no primário e estabelece um fluxo alternado no circuito magnético. Este fluxo induz uma f.e.m. (e​1) no primário.
Figura 1
Pela Lei de Lenz “e1” é uma f.c.e.m, que junto com a queda de tensão na resistência de primário r1, deve contrabalançar a tensão aplicada “V”, assim: V = r1 i( + e1 
Se a queda de tensão na resistência for desprezível, a f.c.e.m. será igual à tensão aplicada. Nestas condições, se uma tensão senoidal for aplicada a um enrolamento, deverá estabelecer-se um fluxo no núcleo variando senoidalmente.
As propriedades magnéticas do núcleo determinam a corrente de excitação. Ela deve ajustar-se de modo a produzir a f.m.m. exigida para criar o fluxo requerido. Devido às propriedades magnéticas não lineares do ferro, a forma de onda da corrente de excitação difere da forma de onda de fluxo. A curva da corrente de excitação em função do tempo pode ser determinada graficamente a partir das características magnéticas do núcleo, na forma ilustrada na figura 2.
Figura 2
As ondas de tensão e1 e fluxo ( são senoidais e são mostradas na figura 2-a. O ciclo fluxo-f.m.m. no núcleo é mostrado na figura 2-b. Os valores da f.m.m. correspondentes aos vários valores do fluxo podem ser determinados deste ciclo de histerese. Por exemplo, no instante t’ o fluxo instantâneo é (’, e está aumentando; o valor correspondente da f.m.m. é F’, lido na parte relativa a fluxo crescente no ciclo de histerese. O valor correspondente i(’ da corrente de excitação é marcado em correspondência ao instante t’ na figura 2-a. No instante t” o fluxo também tem o valor instantâneo (’, mas está diminuindo, e os valores correspondentes de f.m.m. e corrente são F” e i(”. Deste modo é possível desenhar a curva completa da corrente de excitação i( mostrada na figura 2-a.
	Se a corrente de excitação dor analisada por série de Fourier, verifica-se que ela se compõe de uma fundamental e uma família de harmônicas ímpares. A fundamental pode, por sua vez, ser separada em duas componentes, uma em fase com a f.c.e.m. e outra atrasada em 90o em relação à f.c.e.m.. A componente em fase corresponde à potência absorvida pela histerese e perdas por correntes de Foucault no núcleo é chamada a componente de perdas no núcleo, da corrente de excitação. Quando esta componente é subtraída da corrente de excitação total, a diferença é chamada corrente de magnetização. Esta compreende uma componente fundamental atrasada em 90o em relação a f.c.e.m., e mais todas as harmônicas, cuja principal é a terceira pois usualmente é cerca de 40% de i(. É a componente responsável pela deformação da onda.
3- Preparação
	3.1- Equipamento
Será utilizado um transformador monofásico, para a visualização da forma de onda da corrente em vazio do transformador. Portanto é necessário o seguinte equipamento:
1 Transformador monofásico;
1 Varivolt monofásico;
1 Osciloscópio com memória;
1 Amperímetro;
1 Voltímetro.
3.2- Material
1 Reostato;
Fios para ligação;
Ponteiras para osciloscópio.
3.3- Segurança
Ligar o transformador em vazio pelo lado da baixa tensão;
Observar as escalas do amperímetro e do voltímetro para verificar se estão adequadas aos valores de corrente e tensão;
Aumentar a tensão no varivolt gradativamente até a nominal;
Verificar a tensão de alimentação dos equipamentos;
Cuidado ao manusear os fios para não provocar nenhum curto-circuito.
4- Experiência Prática
	4.1- Es	quema de Ligação
	4.2- Obtenção da Corrente em Vazio
Ligue o osciloscópio de acordo com as instruções abaixo:
sinal em real com sweep time de 1;
position para fora;
input AC;
pen speed em 10;
triggering – INT;
clock – INT;
pen para fora.
4.3- Obtenção da Corrente Transitória (INRUSH)
Para registrar a corrente transitória aperte a tecla START no osciloscópio, a lâmpada WRITE se acenderá, ligue o circuito do trafo (chave em ON). Coloque em MEMORY e a forma de onda da corrente transitória poderá ser observada.
5- Discussões
Podemos observar que em excitações mais baixas, a forma de onda da corrente em vazio é praticamente uma senóide e em excitações mais altas ela é completamente distorcida, praticamente um harmônico como pode ser observado nas figuras abaixo:
�
�
Podemos observar também que a corrente transitório é representada por um pico de corrente muito grande e que depende do instante em que o trafo é energizado, ou seja, em que parte do ciclo ocorrerá a energização. Por isso, como está demonstrado na figura abaixo, o pico de corrente pode se dar negativo, positivo, grande, pequeno e com uma mínima possibilidade de repetição da forma de onda, já que não sabemos o instante de energização.
6- Conclusão
	A corrente a vazio é um parâmetro importante, pois define a energia consumida pelo trafo quando opera sem carga e ainda fornece a energia necessária para a magnetização do seu circuito magnético. A forma de onda da corrente em vazio também indica o nível de saturação do núcleo magnético do trafo. Já a corrente transitória (de inrush) pode ser qualificada como um fator na qualidade de fabricação de um determinado transformador. A corrente transitória pode inviabilizar a aplicação de um determinado esquema de proteção do circuito elétrico ao qual pertence o trafo.
7- Referências Bibliográficas
Apostila de Laboratório de Transformadores
Tratado sobre Transformadores de Potência
Apostila de Conversão de Energia
Laboratório de Transformadores
_1086718944/ole-[42, 4D, 76, 24, 05, 00, 00, 00]
_1086720170/ole-[42, 4D, B6, 8E, 06, 00, 00, 00]
_1086718477/ole-[42, 4D, B6, 21, 04, 00, 00, 00]