AULA 5 TRANSFORMADOR

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FATEC SP LABORATÓRIO DE ELETRO II
EXPERIÊNCIA 5 - TRANSFORMADOR MONOFÁSICO
1. OBJETIVO 
O objetivo desta experiência consiste na verificação prática das relações fundamentais de um transformador monofásico didático analisado nas condições em vazio e em carga e avaliação de seu rendimento em diversas situações de carga.
2. INTRODUÇÃO 
O transformador pode ser definido como sendo uma máquina elétrica estacionária que converte energia elétrica em energia elétrica. 
Existem vários tipos de transformadores, temos os transformadores utilizados nos sistemas de geração e transmissão de energia seja para elevar a tensão nas estações geradoras seja abaixando a tensão, próximo aos centros de consumo teremos os transformadores das redes de distribuição que, nos centros urbanos abaixam a tensão para que a energia possa ser utilizada pelos consumidores
Temos também transformadores usados em fontes de alimentação de receptores de rádio e TV, em instrumentos de medida, regulando e estabilizando a tensão (Auto Transformadores). 
Nos sistemas de comunicação os transformadores são utilizados em linhas telefônicas, em circuitos de controle e em circuitos de áudio, vídeo e rádio frequência. 
Em sua forma mais simples podemos dizer que o transformador monofásico é constituído por duas bobinas enroladas sobre um núcleo magnético. (figura 1).
O núcleo magnético é constituído por um agrupamento de chapas de aço silício 
de forma a permitir, com a menor perda possível a passagem do fluxo magnético.
O enrolamento (bobina) que irá receber a energia será chamado de “primário” e o enrolamento onde se irá retirar a energia transformada será chamado de “secundário”.
Vamos considerar para efeito de análise um transformador com o enrolamento primário de N1 espiras e um enrolamento secundário de N2 espiras (conforme figura 2).
Vamos supor também que este transformador é ideal de tal forma que as resistências elétricas dos enrolamentos são desprezíveis, todo fluxo magnético φ(t) está confinado ao núcleo e se concatena com ambos os enrolamentos, as perdas no núcleo são desprezíveis e que uma corrente de excitação praticamente desprezível é necessária para estabelecer o fluxo magnético (transformador monofásico ideal).
Quando uma tensão variável v1(t) á aplicada aos terminais do primário um fluxo φ(t) deve ser estabelecida no núcleo tal que a força contra eletromotriz e1(t) iguale a tensão imposta v1(t) tendo em vista que a resistência do enrolamento é desprezível, então:
Como o fluxo magnético no núcleo também se concatena com o enrolamento secundário aparecerá neste enrolamento uma força eletromotriz induzida e2(t), igual a tensão v2(t) nos terminais do secundário tal que:
Imediatamente, podemos escrever:
Assim um transformador ideal transforma as tensões na relação direta ao número de espiras dos respectivos enrolamentos.
Considerando agora uma carga ao secundário, conforme figura 3, então, uma corrente i2(t) de um fluxo φ2(t) oposto a φ(t) estão presentes no secundário. A menos que este fluxo φ(t) seja compensado o fluxo total no núcleo será completamente modificado, modificando-se também o equilíbrio entre a tensão aplicada e força contra eletromotriz no primário.
Deve ocorrer no primário um aumento de corrente i1(t) necessário a produzir um fluxo adicional compensador de tal forma que:
É desta forma então que o primário “toma conhecimento” da presença de uma corrente elétrica no secundário, quando neste ligamos uma carga.
Por outro lado, a potência complexa absorvida por uma carga se altera quando a alimentação desta carga for feita por meio de um transformador. 
3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1 Determinação do número de espiras das diversas bobinas.
a) Método
Utilizando a bobina auxiliar, enrolada com cabinho # 0,5mm² sobre uma das pernas do transformador, com número de espiras conhecido Na = 10 espiras.
Se fixarmos a tensão nessa bobina, onde passa o mesmo fluxo magnético que nas demais, e se medirmos com o voltímetro AC a tensão que aparece nas outras bobinas, poderemos através da relação fundamental do transformador em vazio determinar o número de espiras das demais bobinas.
bobina
b) Circuito e procedimentos
b.1) Montar no simulador o circuito da figura abaixo.
Simulador
b.2) Ajustar a tensão de entrada até que o voltímetro indique Vaux = 5 V.
b.3) Com o outro voltímetro AC medir as tensões V1-2, V3-4, V5-6 e V7-8, mantendo a alimentação nos terminais 1-2.
	V1-2
	V3-4
	V5-6
	V7-8
	
	
	
	
b.4) De posse dos valores das tensões nas bobinas determinar: N1-2, N3-4, N5-6 e N7-8
	N1-2
	N3-4
	N5-6
	N7-8
	
	
	
	
3.2) Determinação da “polaridade” das bobinas do secundário
a) Observação 
O termo “polaridade” das bobinas é um termo usual que significa sentido de enrolamento.
Marcamos com um ponto o terminal do enrolamento por onde entra a corrente, por aplicação da regra da mão direita, se tem fluxo “saindo”.
Indicamos sempre tensão positiva no terminal marcado.
b) Circuito e procedimento
a) montar no simulador o circuito da figura abaixo
Podemos obter:
b.1) V5-8 = V5-6 + V7-8 
isto significa que os fluxos são para o mesmo lado, isto é, os fluxos se somam. Temos então bobinas com o mesmo sentido de enrolamento, ligadas em série fluxo concordante:
b.2) V5-8 = V5-6 - V7-8
isto significa que os fluxos são oposição, isto é, se subtraem. Temos então bobinas com sentidos de enrolamentos diferentes, portanto, ligadas em série em fluxo discordante.
3.3 Verificação das Relações Fundamentais do transformador monofásicos e avaliação de rendimento em diversas situações de carga.
a) Circuito e procedimentos
a) Montar no simulador o circuito abaixo (Transformador abaixador de relação. A carga será resistiva, um conjunto de lâmpadas incandescentes de 100W de potência, com tensão nominal de 220V.
Montagem no simulador
b) Medir para o primário e secundário, V, I e P nas seguintes condições:
b.1) Sem lâmpada (vazio);
b.2) ligar a primeira lâmpada, acionando a chave
b.3) Idem, para a segunda lâmpada;
b.4) Idem, para a terceira lâmpada, mantendo as duas primeiras ligadas.
Preencher a tabela
	CARGA
	Vp (V)
	Ip (A)
	Pp (kW)
	Vs (V)
	Is (A)
	Ps (kW)
	η = (Ps/Pp).
	s/ carga
	
	
	
	
	
	
	
	1 lâmpada
	
	
	
	
	
	
	
	2 lâmpadas
	
	
	
	
	
	
	
	3 lâmpadas
	
	
	
	
	
	
	
RELATÓRIO – EXPERIÊNCIA 5 - TRANSFORMADOR
	NOME
	
	Nº
	
	MODALIDADE
	
	TURNO
	
	DATA
	
1) Como é o núcleo de um transformador?
2) O que é enrolamento (ou bobina) do primário e enrolamento (ou bobina) do secundário?
3) Qual a relação de transformação de tensão em um transformador?
4) Apresentar os valores obtidos na montagem do item 3.1 b3 da parte experimental 
	V1-2
	V3-4
	V5-6
	V7-8
	
	
	
	
5) Qual a quantidade de espiras no transformador ensaiado? (item 3.1 b4 da parte experimental)
	N1-2
	N3-4
	N5-6
	N7-8
	Naux
	
	
	
	
	
7) Apresentar os valores obtidos na montagem do item 3.3 b4 da parte experimental 
	CARGA
	Vp (V)
	Ip (A)
	Pp (kW)
	Vs (V)
	Is (A)
	Ps (kW)
	η = (Ps/Pp).
	s/ carga
	
	
	
	
	
	
	
	1 lâmpada
	
	
	
	
	
	
	
	2 lâmpadas
	
	
	
	
	
	
	
	3 lâmpadas
	
	
	
	
	
	
	
7) Qual o rendimento do transformador em cada uma das situações acima? 
	s/ carga
	1 lâmpada
	2 lâmpadas
	3 lâmpadas