Máquinas I - Transformadores

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MEC – SETEC 
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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ 
MÁQUINAS ELÉTRICAS I 
TRANSFORMADORES 
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MÁQUINAS ELÉTRICAS I 
Máquinas 
CA 
Máquinas Rotativas Máquinas Estáticas 
Transformadores 
Operação 
Motora 
Operação 
Geradora 
Máquinas Síncronas 
Máquinas Assíncronas 
Máquinas Elétricas 
Máquinas 
CC 
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TRANSFORMADORES 
 
• Equipamentos que convertem energia elétrica CA em um 
nível para energia elétrica CA em outro nível, através da ação 
de um campo magnético 
 
 
• Consistem de duas ou mais bobinas enroladas em um 
mesmo núcleo ferromagnético. Estas bobinas não estão, em 
geral, fisicamente conectadas 
 
 
• Um dos enrolamentos é conectado à fonte CA 
(ENROLAMENTO PRIMÁRIO), e o outro é conectado às 
cargas (ENROLAMENTO SECUNDÁRIO) 
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TRANSFORMADORES 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 
Transformadores 
de Força 
Elevador 
Abaixador 
Transformadores 
Especiais 
Autotransformador 
De Corrente (TC) 
De Potencial (TP) 
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TRANSFORMADORES 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 
Núcleo Envolvido Núcleo Envolvente 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Estrutura Física e Simbologia 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Relações de Tensão e Corrente 
 
 
 
 
 
  Relação de espiras 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Relações de Potência 
 
 
 
 
 
  
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Relações de Potência 
 
• A potência que entra é igual a que sai 
 
• Não existem perdas no transformador ideal 
 
• Não possui perdas por histerese, por correntes parasitas ou 
no cobre 
 
• Não há fluxo de dispersão, todo o fluxo no núcleo de ferro 
atravessa igualmente as bobinas 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Reflexão de Impedância 
 
• Definição de Impedância 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Reflexão de Impedância 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Análise de Circuitos Contendo Transformadores Ideais 
 
• Substituir a porção do circuito com um dos lados do 
transformador por um circuito equivalente com as mesmas 
características terminais 
 
• O novo circuito pode, então, ser resolvido através de seus 
valores de tensão e corrente, sendo estes os valores exatos 
do lado que não foi substituído pelo circuito equivalente 
 
• A relação de espiras é usada para determinar as tensões e 
correntes originais do outro lado, em um processo conhecido 
como reflexão do primário para o secundário do transformador 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Análise de Circuitos Contendo Transformadores Ideais 
 
• Exemplo 
 a) Sistema de potência SEM transformadores. Qual será a 
tensão na carga? Quais serão as perdas na linha? 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Análise de Circuitos Contendo Transformadores Ideais 
 
• Exemplo 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Análise de Circuitos Contendo Transformadores Ideais 
 
• Exemplo 
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TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Análise de Circuitos Contendo Transformadores Ideais 
 
• Exemplo 
 b) Sistema de potência COM transformadores. Qual será a 
tensão na carga? Quais serão as perdas na linha? 
TRANSFORMADORES 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Análise de Circuitos Contendo Transformadores Ideais 
 
• Exemplo 
 Eliminando T2: 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Análise de Circuitos Contendo Transformadores Ideais 
 
• Exemplo 
 Eliminando T1: 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Análise de Circuitos Contendo Transformadores Ideais 
 
• Exemplo 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR IDEAL 
 
Análise de Circuitos Contendo Transformadores Ideais 
 
• Exemplo 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Teoria de Operação 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Teoria de Operação 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Teoria de Operação 
0 
0 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Corrente de Magnetização em Transformadores Reais 
 
• Quando o primário de um transformador é conectado a uma 
fonte CA, corrente circula por ele mesmo quando o 
secundário está aberto 
 
• Corrente de magnetização (im), necessária para produzir fluxo 
magnético no núcleo do transformador 
 
• Corrente de perdas no núcleo (ih+e), responsável pelas perdas 
por histerese e correntes parasitas no núcleo 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Corrente de Magnetização em Transformadores Reais 
 
 
 
 
 + 
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TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Corrente de Magnetização em Transformadores Reais 
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TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Relação de Correntes em Transformadores Reais 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Simplificações para Converter um Transformador Real em Ideal 
 
 
• Seu núcleo não deve apresentar correntes de histerese e 
parasitas 
 
• A curva de magnetização deve apresentar o formato da curva 
do slide anterior 
 
• O fluxo de dispersão deve ser igual a zero 
 
• A resistência dos enrolamentos deve ser igual a zero 
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TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Circuito Equivalente de Transformadores Reais 
 
Inclusão de: 
 
• Perdas no cobre dos enrolamentos (I2R) 
 
• Perdas por correntes parasitas no núcleo 
 
• Perdas por histerese no núcleo 
 
• Fluxo de dispersão nas bobinas do primário e secundário 
 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Circuito Equivalente – Modelo Exato 
Perdas 
no cobre 
Perdas devidas ao 
fluxo de dispersão 
Perdas devidas 
à corrente Ih+e 
Perdas devidas 
à corrente Im 
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TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Circuito Equivalente - Modelos refletidos ao primário e secundário 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Circuitos Equivalentes Aproximados 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Circuitos Equivalentes Aproximados 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Determinação de Parâmetros 
 
 
Os valores de indutâncias e resistências do modelo do 
transformador são determinados através de dois testes: 
 
• Teste de circuito aberto 
 
• Teste de curto-circuito 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Teste de Circuito Aberto 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Teste de Curto-Circuito 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Regulação de Tensão 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Regulação de Tensão 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Regulação de Tensão 
Situação 1 (operação com FP em atraso) 
Regulação de tensão (VR) >> 0 
Situação 2 (operação com FP unitário) 
Regulação de tensão (VR) > 0 
Situação 3 (operação com FP em avanço) 
Regulação de tensão (VR) < 0 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Regulação de Tensão 
 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Eficiência 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Eficiência 
 
Três tipos de perdas elétricas: 
 
• Perdas no cobre (I2R)  Resistência série no circuito equivalente 
 
• Perdas por histerese  Resistor RC no circuito equivalente 
 
• Perdas por correntes parasitas  Resistor RC no circuito equivalente 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Eficiência 
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TRANSFORMADORES 
TRANSFORMADOR REAL MONOFÁSICO 
 
Taps em Transformadores 
 
 
• Permitem pequenas mudanças na relação de espiras do 
transformador 
 
• Permitem ajustar variações de tensões locais 
 
• Transformadores normais não podem ter seus Taps ajustados 
sob carga 
 
• Nestes casos, é utilizado um transformador especial 
denominado de regulador de tensão