Portifólio 1 Máquinas Elétricas

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ENSINO PRESENCIAL 
Engenharia mecâtronica – 4°semestre
reginaldo da silva quintania - 203612014
Portfólio 01 Máquinas Elétricas
Transformadores
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Guarulhos
2015
Reginaldo da silva quintania
portfólio 01 máquinas elétricas
Transformadores
Trabalho apresentado ao Curso Engenharia Mecâtronica da Faculdade ENIAC para a disciplina 
Máquinas Elétricas
Prof. Esp. Marcos José Pinson
Guarulhos
2015
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Respostas
Exercícios da pagina 56
1) Descreva o funcionamento do transformador.
O transformador é um conversor de energia eletromagnética,
Consiste de duas ou mais bobinas de múltiplas espiras enroladas no mesmo núcleo magnético, isoladas deste. Uma tensão variável aplicada à bobina de entrada (primário) provoca o fluxo de uma corrente variável, criando assim um fluxo magnético variável no núcleo. Devido a este é induzida uma tensão na bobina de saída
(ou secundário). Não existe conexão elétrica entre a entrada e a saída do transformador.
2) Por que o transformador não funciona se alimentado com tensão continua?
O funcionamento do transformador com corrente alternada gera um
fluxo magnético variável que é responsável pela corrente induzida. Com a corrente continua não existe esse fluxo magnético variável.
3) Por que o núcleo dos transformadores não é de ferro maciço?
O núcleo de ferro maciço possui uma resistência elétrica pequena e isso eleva o efeito provocado por correntes parasitas, causando perda de rendimento e aquecimento.
4) Qual a finalidade dos ensaios a vazio e em curto circuito?
O ensaio em vazio determina as perdas no ferro e através dele conseguimos calcular os parâmetros magnéticos para a construção do circuito equivalente do transformador.
Com o ensaio em curto-circuito determinamos a perda no cobre dos enrolamentos, o valor da resistência, a impedância e a reatância indutiva do enrolamento primário e do secundário com cálculos e auxílio da leitura dos instrumentos, além do fator de potência dos enrolamentos.
5) O que influencia a densidade de corrente do fme e qual componente do transformador será afetado por essa escolha?
A temperatura, umidade e grau de limpeza do ambiente, são os fatores que mais influenciam. O componente afetado pela escolha do FME será o núcleo do transformador, que poderá sobreaquecer, e danificar os fios esmaltados,colocando as bobinas em curto circuito.
6) Projete um transformador com as seguintes especificações: potencia do secundário 100 VA, primário 220 V e secundário 24V.
Potência no primário e secundário
Ps= Us. Is = 24 ∗ 4,2 = Ps = 100,8W e Ss = 100,8VA
Pp = Ps ∗1,1 = Pp = 100,8 ∗ 1,1 = Pp = 110,9W e Sp=110,9V
Seção Líquida
SL= √Sp = √110,9 = SL=10,53cm2
Seção Bruta
Sb =SL+20% = Sb=12,63cm2
Núcleo do Transformador
Adicionando um cosφ <= 1 (0,9 neste caso) pode ser selecionada a chapa a ser usada.
Sp=110,9/ cosφ Sp=110,9/0,9 = 123,22VA 
Conforme Tabela terá que ser usado uma linha de potência 150VA, chapa nº4
Seleção da Chapa Conforme tabela
Espessura das chapas = 13 / 3,5 = 3,71 cm
Numero de chapas = 3,71 / 0,03556=104,33 Aprox. 105 chapas
Numero de espiras (Primário e Secundário)
Np=Up ∗100000000/4,44∗60∗SL∗B
Np=220∗100000000/4,44 ∗60∗10.53∗10000
Np=785 espiras
Up/Us = Np/Ns
220/24 = 785/Ns
Ns= 86 espiras
Corrente do Primário
Ip=Pp/Up = Ip= 110,9/220 = Ip=0,504A
Seção do Fio do Primário (densidade 6A/mm2)
Sprim.= Ip/D = Sprim.= 0,504/6 = Sprim.=0,084mm2 (28AWG)
Corrente do Secundário
Is=Ps/Us = Is= 100,8/24 = Is= 4,2A
Seção do Fio do Secundário (densidade 6A/mm2)
Ssec.=Is/D = Ssec.=4,2/6 = Ssec.=0,7mm2 (18AWG)
Área das bobinas:
Área primária = (diâmetro do fio)2 ∗ 𝑁p = (0,0321)2 ∗ 785
Área primária = 0,81𝑐𝑚2
Área secundaria = (diâmetro do fio)2 ∗ 𝑁s = (0,102)2 ∗ 86
Área secundária = 0,90𝑐𝑚2
Área total = Área primaria + Área secundária = 0,81 + 0,90
Área total = 1,71𝑐𝑚2
7) No ensaio de um transformador monofasico (220/110V-2A) foram coletados os seguintes dados: Uo = 220 V. Po = 20 W, Io = 160mA, Ucc = 6,2 V, Icc = 2A e Pcc = 10 W. Determine os parâmetros do circuito equivalente do transformador, o fator de potencia em vazio e no ensaio de curto-circuito.
IRm = IO * cos(f)
IRm = 160 * 0,57 = 91,2 mA
Imag = IO * sem(f)
Imag = 160 * 0,825 = Imag= 132 mA
Zm = VO / IO = Zm= 220 / 160 = Zm= 1,375 KΩ
Rm = VO² / IRm = Rm= 220 / 91,2 =Rm= 2,41 Ω
Xmag = VO / Imag = Xmag= 220 / 132 = Xmag= 1,66Ω
Qvar = VO² / Xmag = Qvar= 220² / 1,67 = Qvar= 29 Va
Ensaio em curto Circuito
Rcc = Pcc / Icc² = Rcc 10 / 2² = Rcc= 2,5Ω
Zcc = Ucc /Icc = Zcc= 6,2 / 2 =Zcc= 3,1Ω
Xcc = √𝑍𝑐𝑐² − 𝑅𝑐𝑐² = Xcc=√3,1²-2,5 ² = Xcc= 1,83Ω
Cos(f)= Pcc/Ucc∗Icc = Cos(f)=10/6.2∗2 = Cos(f)=0,806
Exercícios da pagina 74
1) Cite algumas aplicações de transformador trifásico.
São mais utilizados em indústrias, usinas hidrelétricas, substações e sistemade distribuição.
2) Utilize as tabelas de classe de proteção e defina que tipo de proteção possui um transformador com IP 62.
Letras IP:
Relação contra contato e contra a entrada de corpos sólidos estranhos e água.
Primeiro digito 6:
Proteção contra ingresso de poeira (a prova de poeira).
Completa proteção contra contato.
Segundo digito 2:
Proteção contra gotas de água caindo perpendicular de qualquer ângulo até 15°.
O aparelho (invólucro) inclinado ate 15° de sua posição normal, não deve sofrer qualquer efeito prejudicial.
Significa que este transformador em grau de sólidos estranhos é totalmente protegido contra poeira e que em grau de penetração de água é protegido contra queda de gotas d’água caindo verticalmente com invólucro inclinado em até 15°.
3) Para que serve o óleo no transformador?
O óleo serve para refrigeração e ajuda no isolamento entre as espiras do transformador.
4) Quais os testes de rotina que devem ser realizados em um transformador trifásico?
Ensaios físicos resistência elétrica dos enrolamentos, relação de tensão, resistência de isolamento, polaridade, deslocamento angular e sequencia de fase, perdas em vazio e corrente de excitação, perdas em carga e Impedância de curto circuito.
Ensaios químicos, para que seja efetuada a eficiência do óleo no
transformador.
5) Descreva brevemente o ensaio de polarização por CA.
O ensaio por polarização tem como objetivo organizar as bobinas do transformador trifásico de modo que possam ser executadas as ligações previstas, mantendo o equilíbrio entre as tensões e correntes do primário e do secundário. 
Consiste em alimentar um dos enrolamentos com tensão reduzida e ligar os outros enrolamentos em série Para obter a soma das tensões de cada enrolamento. É necessária a marcação dos terminais a cada etapa.
6) Qual o valor de tensão de fase no secundário de um transformador fechado em estrela se medirmos 127V de tensão de linha no secundário?
VF = VL / √3 = 127/1.73 = 73.4 V
A tensão de fase no secundário é 73.4 V
7) Qual as condições para que seja possível ligar dois transformadores trifásicos em paralelo?
Igualdade de tensão e relação de transformação, igualdade de desfasamento dos diagramas vectoriais do secundário em relação ao primário,iIgualdade de sequencia, igualdade de tensões de curto circuito, uma relação de potencia compatível.
8) Descreva o ensaio por golpe indutivo?
E mais simples de ser realizado, mas exige um instrumento não convencional para indicar o sentido da corrente do golpe, o galvanômetro. Além disso, são necessário uma fonte de corrente continua e um botão de pulso em série para comandar o pulsode tensão aplicado no primário.
Conclusão:
Os transformadores são utilizados em vários equipamentos do nosso cotidiano, como, por exemplo, nas instalações elétricas e também em equipamentos que utilizam como princípio de funcionamento a eletricidade. É importante, tanto para a segurança quanto para o bom funcionamento (eficiência) dos aparelhos elétricos, devido a tensão que sai da usina geradora de energia elétrica e que chega até as residências sejam relativamente baixas.