INSTITUTO POLITÉCNICO DE VISEU
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA
LME - Laboratório de Máquinas Eléctricas
1.4 - Resposta em carga U2 = f (I2), com U1 = constante e com vários tipos de
carga (óhmica, indutiva e capacitiva).
Determinação da tensão de curto-circuito UK (tensão de impedância) e a
tensão de curto-circuito relativa uk.
Objectivos específicos
* Compreender a resposta da tensão de saída para um transformador em carga;
* Ser capaz de compreender e explicar o efeito dos vários tipos de carga na tensão de saída;
* Ser capaz de explicar a tensão de curto-circuito e a tensão de curto-circuito relativa;
* Compreender a influência da tensão de curto-circuito na resposta em carga;
* Ser capaz de explicar o triângulo de Potier;
* Ser capaz de explicar os termos " tensão inflexível, tensão flexível, o perigo do curto-circuito e a
demonstração do curto-circuito";
* Ficar familiarizado com as possibilidades que influenciam a tensão de curto-circuito;
* Ser capaz de nomear os exemplos típicos de aplicação para transformadores e as suas tensões
de impedância relativas aproximadas;
Equipamento necessário
→ 1 Fonte de alimentação monofásica variável
→ 1 Transformador monofásico de isolamento
→ 1 reóstato
→ 1 caixa de cargas resistivas
→ 1 caixa de cargas indutivas
→ 1 caixa de carga capacitivas
→ Aparelhos de medida
Esquema do circuito
Fonte de alimentação
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Resposta a uma carga nos enrolamentos de saída N2 e N23 do transformador monofásico de
isolamento T2 com U1 = 100 V (Constante) e depois com U1 = 220 V (Constante).
Procedimento
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ligue o circuito de acordo com os esquemas da página anterior.
Depois do professor ter verificado e aprovado o circuito, colocá-lo em funcionamento
Ligue a fonte de alimentação e ajuste a tensão da fonte de acordo com os dados da tabela
que se segue e mantenha esse valor para todas as medições. (corrija na fonte, em caso de
necessidade, de modo a manter o valor de tensão de entrada constante ao longo
das medições)
Meça e anote na tabela as tensões de entrada e de saída do transformador,
utilizando sempre o mesmo aparelho para evitar possíveis erros de medida.
Meça as tensões em vazio U2 e U23 (P3), sem a resistência de carga R1
Ligue a resistência de carga R1, acerte as correntes de carga I2, I23 (P4) na resistência, de
acordo com os valores da tabela que se segue, e determine as respectivas tensões de saída
U2 e U23 (P3), assim como a corrente absorvida I1 (P2).
Transformador monofásico de isolamento
Tensão de entrada
U1=100 V (constante) U1=220 V (constante)
I2 [A]
U2 [V]
I1 [A]
U2 [V]
I1 [A]
Em Vazio
Com carga
óhmica R1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
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Transformador monofásico de isolamento
Tensão de entrada
U1=100 V (constante) U1=220 V (constante)
I23 [A]
U23 [V]
I1 [A]
U23 [V]
I1 [A]
Em Vazio
Com carga
óhmica R1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
Desenho do gráfico
Desenhe o gráfico das tensões
de saída em função das
correntes de carga I2 e I23.
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
U2, U23 [V] 120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
I2, I23 [A]
3
4
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Análise do gráfico
1. Observe e descreva o andamento das curvas características das duas relações de
transformação.
2. Calcule a regulação ε - redução da tensão de saída, em relação à correspondente tensão
em vazio, em percentagem - para uma corrente de saída de 1,4 A.
ε % = ∆U % =
U1 = 100 V:
U20 =
U2
=
∆U2 =
U230 =
U23 =
∆U23 =
U0 −U
• 100%
U nom
U1=220 V:
U20 =
U2
=
∆U2 =
U230 =
U23 =
∆U23 =
⎛I ⎞
⎛N ⎞
3. Compare a razão de correntes ⎜⎜ 2 ⎟⎟ com a razão de espiras ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ; Compare a razão de
⎝ I1 ⎠
⎝ N2 ⎠
⎛U ⎞
⎛N ⎞
tensões ⎜⎜ 1 ⎟⎟ com a razão de espiras ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ; Explique estes resultados.
⎝U2 ⎠
⎝ N2 ⎠
4. Analise a adequabilidade do transformador para fornecer uma tensão constante em
todas as situações de carga.
Resposta com carga indutiva
Esquema do circuito
Fonte de alimentação
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Procedimento
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ligue o circuito de acordo com os esquemas da página anterior.
Depois do professor ter verificado e aprovado o circuito, colocá-lo em funcionamento
Ligue a fonte de alimentação e ajuste a tensão da fonte de acordo com os dados da tabela
que se segue e mantenha esse valor para todas as medições. (corrija na fonte, em caso de
necessidade, de modo a manter o valor de tensão de entrada constante ao longo
das medições)
Meça e anote na tabela as tensões de entrada e de saída do transformador,
utilizando sempre o mesmo aparelho para evitar possíveis erros de medida.
Meça as tensões em vazio U2 e U23 (P3), sem a indutância de carga L1
Ligue a indutância de carga L1, acerte as correntes de carga I2, I23 (P4) na indutância, de
acordo com os valores das tabelas que se seguem, e determine as respectivas tensões de
saída U2 e U23 (P3), assim como a corrente absorvida I1 (P2).
Transformador monofásico de isolamento
Tensão de entrada U1=220 V (constante)
L1 [H]
I2 [mA]
U2 [V]
I1 [mA]
Em Vazio
0
18
16,8
14,4
Com carga
12
indutiva L1
10,8
8,4
6
4,8
2,4
1,2
0,8
0,4
0,2
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Transformador monofásico de isolamento
Tensão de entrada U1=220 V (constante)
L1 [H]
I2 [mA]
U2 [V]
I1 [mA]
Em Vazio
0
18
16,8
14,4
Com carga
12
indutiva L1
10,8
8,4
6
4,8
2,4
1,2
0,8
0,4
Resposta com carga capacitiva
Esquema do circuito
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Procedimento
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ligue o circuito de acordo com os esquemas da página anterior.
Depois do professor ter verificado e aprovado o circuito, colocá-lo em funcionamento
Ligue a fonte de alimentação e ajuste a tensão da fonte de acordo com os dados da
tabela que se segue e mantenha esse valor para todas as medições. (corrija na fonte,
em caso de necessidade, de modo a manter o valor de tensão de entrada
constante ao longo das medições)
Meça e anote na tabela as tensões de entrada e de saída do transformador, utilizando
sempre o mesmo aparelho para evitar possíveis erros de medida.
Meça as tensões em vazio U2 e U23 (P3), sem a capacitância de carga C1
Ligue a capacitância de carga C1, acerte as correntes de carga I2, I23 (P4) na capacitância,
de acordo com os valores das tabelas que se seguem, e determine as respectivas tensões de
saída U2 e U23 (P3), assim como a corrente absorvida I1 (P2).
Transformador monofásico de isolamento
Tensão de entrada U1=220 V (constante)
I2 [mA]
U2 [V]
I1 [mA]
C1 [µF]
Em Vazio
0
1
2
3
Com carga
4
capacitiva C1
5
6
8
10
12
14
16
18
20
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Transformador monofásico de isolamento
Tensão de entrada U1=220 V (constante)
I23 [mA]
U23 [V]
C1 [µF]
Em Vazio
Com carga
capacitiva C1
I1 [mA]
0
1
2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
Desenho do gráfico
230
Desenhe o gráfico das
tensões de saída em função
das correntes de carga I2 e
I23, para as cargas resistiva,
indutiva e capacitiva.
220
210
200
190
180
170
U2, U23 [V]
160
150
140
130
120
110
100
90
80
0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1 1, 1, 1, 1, 1,
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5
I2, I23 [A]
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Análise do gráfico
1. Observe e descreva o andamento das curvas características para os três tipos de carga.
2. Calcule a regulação ε - redução da tensão de saída, em relação à correspondente tensão
em vazio, em percentagem - para uma corrente de saída de 1,4 A.
U − U2
∆U% = 20
• 100%
U20
n=1,9
n=0,95
Carga óhmica
Carga indutiva
Carga capacitiva
U20
=
U20
=
U20
=
U2
=
U2
=
U2
=
∆U% =
∆U% =
U20
=
U20
=
U20
=
U2
=
U2
=
U2
=
∆U% =
∆U% =
∆U% =
∆U% =
Fonte de alimentação
Medida da tensão de curto-circuito Uk
[Tensão de curto-circuito]
Esquema do circuito
Tenha em atenção a colocação de uma
resistência de 100Ω a limitar a corrente no
circuito.
Resistência de
100Ω
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Procedimento
1.
2.
Ligue o circuito de acordo com os esquemas da página anterior.
Depois do professor ter verificado e aprovado o circuito, colocá-lo em funcionamento
3.
Ligue a fonte de alimentação e ajuste a tensão da fonte começando em zero até à
corrente nominal (I1N=1,5 A) circular no enrolamento de entrada.
4.
Meça e anote na tabela a corrente e a tensão de entrada do transformador.
Transformador monofásico de isolamento
I1N [A]
Uk [V]
Curto-circuito
1,5
N2
1,5
N23
Calcule as tensões de curto-circuito relativas para as duas relações de transformação do
transformador.
n=1,9
uK =
n=0,95
UK
• 100%
U1N
uk=
uk=
Quais as impedâncias internas de curto-circuito que podem ser calculadas?
n=1,9
ZK =
ZK=
n=0,95
UK
IK
ZK=