Relatório (4) Ensaio em Curto Circuito de um Transformador Trifásico

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Relatório 4
Ensaio em Curto-Circuito de um Transformador Trifásico
Alunos: Murilo Rossi 
 Leonardo Pereira
 Lane Silva
 Beatriz Moura
SUMÁRIO
Objetivo.......................................................................... 3
Introdução...................................................................... 3
Preparação de Ensaio.................................................. 4
Análise de Segurança................................................... 6
Cálculo e Análise de Resultados................................. 6
Questões........................................................................ 7
Conclusão.................................................................... 11
Bibliografia.................................................................. 13
Objetivos
Determinar as perdas no cobre;
Determinar a impedância, resistência e reatância percentuais;
Determinar a queda de tensão interna.
Introdução
O ensaio curto-circuito é usado para obter a impedância equivalente em série Req + j Xeq . O curto-circuito é aplicado ao secundário do transformador e a tensão reduzida ao primário.
Como a impedância equivalente em série é baixa, uma tensão da ordem de 10% a 15% costuma ser suficiente para fazer circular a corrente nominal.
Circuito equivalente:
O ensaio permite a determinação das perdas por efeito Joule nos enrolamentos do transformador, cujo conhecimento é também de total importância, já que os valores destas perdas limitados por normas nacionais e internacionais
Preparação de Ensaio
Materiais utilizados
1 transformador trifásico;
3 amperímetros com escala apropriada;
2 voltímetros com escala apropriada;
2 wattímetros com escala apropriada;
1 varivolt trifásico;
Cabos de ligação.
Montagem
De acordo com o esquema da Figura 1, o transformador foi ligado. Temos assim:
	Potencia Nominal (KVA)
	In (A)
	AT (V)
	BT (V)
	Freq (Hz)
	Ligação (AT)
	Ligação (BT)
	1,5
	7,872
	110
	55
	60
	Δ(Paralelo)
	Y(Paralelo)
Para a freqüência de 60 Hz e diversas tensões de alimentação, registrou-se As correntes nas três fases:
	Vcc (V)
	Icc1 (A)
	Icc2 (A)
	Icc3 (A)
	Icc (A)
	1,092
	1,56
	1,06
	2,16
	1,593
	1,769
	2,39
	1,36
	2,79
	2,18
	2,98
	3,36
	2,43
	3,86
	3,22
	3,22
	4,02
	2,41
	4,19
	3,54
	4,09
	4,65
	2,97
	4,56
	4,06
	5,99
	6,55
	4,28
	6,11
	5,65
Caso não seja possível fazer circular pelos enrolamentos do transformador, a sua corrente nominal obtenha os valores abaixo, para um valor reduzido de corrente.
	In (A)
	Icc (A)
	W1cc (W)
	W2cc (W)
	Wcc (W)
	7,872
	5,65
	30
	20
	50
	Icc (A)
	Vcc (V)
	Vccn (V)
	Wccn (W)
	5,65
	5,99
	8,346
	97,06
Sendo:
4. Análise de Segurança
Ligar o transformador curto-circuitando o lado da alta 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 obtermos corrente nominal; 
Verificar a tensão de alimentação dos equipamentos; 
Cuidado ao manusear os fios para não provocar nenhum curto-circuito.
5. Cálculos e análise dos resultados
Com o objetivo de obter os parâmetros dos enrolamentos do transformador tanto do primário como do secunsário, foi realizado o ensaio de curto circuito. As medidas foram retiradas do lado de alta tensão (AT), pois nesse ensaio deve se colocar a corrente nominal, sendo no lado de AT os valores reduzidos, e então é simulado um curto circuito no lado de baixa tensão (BT). 
O transformador usado tem os seguintes dados de placa:
	Potência Nominal (
	Corrente Nominal (
	Tensão
(AT)
	Tensão
(BT)
	Frequência
(Hz)
	Ligação
(AT)
	Ligação 
(BT)
	1,5KVA
	7,873 A
	110V
	55V
	60
	
	
Durante o ensaio foi aumentando a tensão de curto circuito (Vcc) gradativamente, respeitando as escalas dos equipamentos utilizados. Chegandos aos seguintes valores:
	Vcc (V)
	Icc1 (A)
	Icc2 (A)
	Icc3 (A)
	Icc (A)
	1,092
	1,56
	1,06
	2,16
	1,593
	1,769
	2,39
	1,36
	2,79
	2,18
	2,98
	3,36
	2,43
	3,86
	3,22
	3,22
	4,02
	2,41
	4,19
	3,54
	4,09
	4,65
	2,97
	4,56
	4,06
	5,99
	6,55
	4,28
	6,11
	5,65
Não foi possível aplicar a corrente nominal devido a escala de corrente do wattimetro ser menor do que a corrente nominal no primário. Logo foi realizado correções nos valores encontrados de Vcc, Wcc e Icc.
	In (A)
	Icc (A)
	W1cc (W)
	W2cc (W)
	Wcc (W)
	
	5,65
	30
	20
	50
	Icc (A)
	Vcc (V)
	Vccn (V)
	Wccn (W)
	5,65
	5,99
	
	
Com esses valores de corrente nominal , tensão de curto circuito nominal e perdas por efeito joule nos enrolamentos do primário e secundário nominal do transformador, é possivel obter os parâmetros do mesmo. Tais cálculos estão aprensentados nas questões 3, 4 e 5 desse relátorio.
6. Questões
1. Construa a curva característica de curto-circuito Vcc = f(Icc)
2. Faça um comentário sobre a curva obtida. Qual a sua aplicação no ensaio em curto-circuito?
A curva característica de um ensaio de curto-circuito obtida se aproxima de uma curva linear, como esperado para esse tipo de ensaio. A aplicação dela é que com os valores contidos na curva, podemos calcular a tensão nominal e a potência nominal.
3. Calcule a porcentagem da tensão primária de curto circuito, relativamente à tensão primária nominal:
	
	
	
	
	
	
4. Calcule o valor da impedância Z, da resistência R e da reatância X percentuais, efetuando as devidas correções para 75 °C.
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Temperatura Ambiente = 25°C
5.Determine para o transformador ensaiado, as perdas adicionais e as perdas nos enrolamentos.
	
	
	
	
	
	
	
	
Os parâmetros do ramo magnetizantes obtidos na ultima prática foram : 
Com esses valores do ramo magnetizante, porém com a tensão aplicada no secundário de curto circuito, pode calcular qual o valor de durante o ensaio de curto circuito.
Essas grandezas acima foram calculas no lado de baixa tensão, as mesma deve ser referidas para o lado de alta tensão onde o ensaio C.C esta foi realizado. A relação de transformação pode ser obtida :
Como as perdas a vazio são basicamente as localizadas na resistência Rmp, já é possível obter seu valor:
Considerando 
6. Compare as perdas nos enrolamentos com as a vazio e tire conclusões sobre o transformador sob teste.
As perdas no ensaio a vazio não chegaram nem a 5% das perdas por efeito joule nos enrolamentos, por esse motivo costuma ser considerada a simplificação do circuito desprezando o ramo magnetizante.
7. Enumere as vantagens e desvantagens de um transformador que tenha um valor muito alto de V1cc.
No ensaio de curto-circuito um dos lados do transformador, podendo ser qualquer um dos dois lados no entanto normalmente é feito curto-circuitando-se o lado de baixa tensão, sendo assim um valor de tensão é aplicado no outro lado do transformador. O valor de tensão a ser aplicado a tensão de curto, não poderá ser a tensão nominal e sim um valor igual a queda de tensão interna do transformador, quando percorrido por uma corrente nominal. O conhecimento da queda de tensão interna é de vital importância para as concessionárias, já que indicam a capacidade do transformador de manter tensão constante para diversos valores de carga. Logo um alto valor dessa tensão é vantajoso para trabalhar perto da tensão nominal, já a desvantagem é ter uma corrente de curto circuito elevado.
8. Segundo a ABNT, quais são os valores normais de V1cc. 
Tensão (ou impedância) percentual de curto-circuito: O ensaio deve ser executado conforme descrito na NBR 5356-1. Deve ser destacada claramente nos relatórios de ensaios a temperatura de referência (75 ou 85 °C). Em porcentagem atensão de cc normal é de 3 a 5% da tensão nominal.
9. Analisar a diferença dos resultados desprezando-se ou não as perdas adicionais.
A perda medida no wattímetro envolve tanto as nos enrolamentos de cobre quando outras perdas adicionais como a nas ferragens, entre outras diversas. Assim, para o cálculo preciso das perdas no cobre, dever-se-ia usar apenas as perdas envolvidas no mesmo.
 
10. Durante o ensaio em curto, o que acontece com a indução no núcleo do transformador? Por quê?
A indução no núcleo durante o ensaio em curto é bem menor que o valor nominal, isso ocorre, pois o valor da tensão aplicado também é inferior à nominal, assim como a frequência, e devido à linearidade desses parâmetros, a indução também possui o valor reduzido.
7. CONCLUSÃO:
Os ensaios de transformadores são divididos 3 tipos de ensaio, rotina tipo e especiais o ensaio de curto circuito se encaixa no ensaio de rotina e neste ensaio e pode-se determinar as perdas internas, a resistência , reatância e impedância percentual , e as queda de tensão interna. Sendo assim é perceptível a importância deste ensaio considerando que este ensaio é utilizado nas concessionárias para verificar as condições do transformador.
Para a realização deste experimento é necessário seguir as normas que descrevem como o ensaio deve ser realizado de forma a analisar os resultados o mais corretos possíveis.
Verificado os valores encontrados nos cálculos podemos dizer que o valor se encontra entre os valores normais de perdas e quedas internas entre as outras várias a serem encontradas. É nítido que deve -se atentar os ricos que se deve tomar na realização do ensaio como também entender de forma prática o funcionamento de um transformador é assim como acrescentar os principais problemas que podem existem nos transformadores.
8. Bibliografia
Apostila teórica: Transformadores de Potência
Apostila prática: Tranformadores
Norma ABNT NBR5440