Departamento de Engenharia Elétrica
Conversão de Energia I
Aula 2.7
Transformadores
Prof. Clodomiro Vila
Bibliografia
FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Máquinas Elétricas:
com Introdução à Eletrônica De Potência. 6ª Edição, Bookman, 2006.
Capítulo 2 – Transformadores
KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores.
Editora Globo. 1986.
Capítulo13 – Transformadores
TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de
Máquinas Elétricas. LTC, 1999.
Capítulo 2 – Transformadores
Bim, Edson. Máquinas Elétricas e Acionamento.
Editora Elsevier, 2009.
Capítulo 2 – Transformadores
Oliveira, José Carlos de. Transformadores:
teoria e ensaios. Editora Edgard Blucher, 1984.
Conversão de Energia I
Operação de transformadores em paralelo
Dois transformadores operam em paralelo, quando recebem energia de um
mesmo barramento, entregando-a em um barramento comum.
Vantagens do paralelismo:
- Menor custo inicial;
- Transformador operando próximo do rendimento máximo;
- Facilidade de manutenção e maior confiabilidade no abastecimento.
Conversão de Energia I
Condições para o Paralelismo
:
•
•
•
•
Necessidade de relações de transformações muito próximas
Ter a mesma polaridade
Possuir o mesmo grupo de defasamento angular
Apresentar mesma relação entre resistência e reatância equivalentes.
•
Se pudéssemos garantir que as características dos dois transformadores fossem exatamente
as mesmas não haveria problema algum, desde que os enrolamentos fossem conectados em
fase. Se fossem ligados com as fases invertidas haveria uma sobrecarga e os dois queimariam.
Como na prática, sempre existem diferenças, a conexão em paralelo não é muito conveniente
pelas perdas que podem ocorrer. Assim, antes de efetuar este tipo de ligação recomenda-se
que se faça um estudo técnico e econômico muito minucioso.
Operação de transformadores em paralelo
Necessidade de relações de transformações muito próximas
Os dois transformadores deve ter a mesma relação de transformação.
Essa corrente não tem nenhuma
utilidade e é responsável por um sobre
aquecimento do transformador, pois
circulando pelas resistências dos
enrolamentos dissipa potência pelo
efeito Joule.
Conversão de Energia I
Operação de transformadores em paralelo
Necessidade de relações de transformações muito próximas
Considerando Zeq_a e Zeq_b as impedâncias
transformadores referida ao secundário.
equivalentes
dos
Caso a relação de transformação dos dois transformadores não forem
iguais haverá uma diferença de tensão no secundário dos transformadores,
que provocará uma corrente circulante entre os transformadores.
Λ
I circ
Conversão de Energia I
Λ
E 2_ a − E 2_b
=
Z eq _ a + Z eq _ b
Polaridade dos enrolamentos
Operação de transformadores em paralelo
Polaridade dos enrolamentos
A marcação das polaridades dos terminais de um transformador monofásico
indica a relação entre os “sentidos” momentâneos das FEM induzidas nos
enrolamentos primário e secundário.
Conversão de Energia I
Operação de transformadores em paralelo
Polaridade dos enrolamentos
Operação de transformadores em paralelo/Polaridade dos enrolamentos
A ABNT convencionou marcar os terminais do lado de tensão superior com a letra H
e tensão inferior coma a letra X. O índice 1 para o início do enrolamento (ou polo +)
e o índice 2 para o término do enrolamento (ou polo -).
Polaridade subtrativa
Conversão de Energia I
Polaridade aditiva
Operação de transformadores em paralelo
Teste para determinação da polaridade
Determinação pela aplicação da corrente alternada.
Se V ≤ V1 os terminais curto-circuitados são correspondentes, polaridade
subtrativa.
Se V> V1 os terminais curto-circuitados não são correspondentes,
polaridade aditiva.
Conversão de Energia I
Exercício
Como os dois transformadores devem ser ligados para operarem em
paralelo?.
Conversão de Energia I
Ensaio em Vazio de Transformadores Trifásicos
• Em um ensaio em vazio, como o próprio nome diz, o
transformador é ensaiado sem carga.
• Os objetivos do teste em vazio do transformador trifásico são:
– Determinar as perdas no núcleo por histerese e Foulcault (perdas no
ferro);
– Determinar a corrente em vazio Io;
– Determinar a relação de transformação de placa (KT) e a relação do
número de espiras (KN)
– Determinar os parâmetros do ramo de excitação (ou
magnetizante): A impedância de excitação.
Lembre-se que a notação H1, H2 e H3 referem-se aos terminais da alta tensão e que X1,
X2 e X3 referem-se aos terminais da baixa tensão. Veja que os terminais H1, H2 e H3 estão em vazio (sem carga) neste ensaio.
Ensaio em Vazio de Transformadores Trifásicos:
MONTAGEM
Lembre-se que a notação H1, H2 e H3 referem-se aos terminais da alta tensão e
que X1, X2 e X3 referem-se aos terminais da baixa tensão. Veja que os terminais
H1, H2 e H3 estão em vazio (sem carga) neste ensaio.
Sabemos que W0 = W02 + W01, mas fique atento ao valor lido nos wattímetros e conserve o sinal positivo ou negativo medido.
Ensaio em Vazio de Transformadores
Trifásicos: Levantamento de Dados
Sabemos que as perdas totais em vazio será W0 = W02 + W01.
Considere o valor lido nos wattímetros e conserve o sinal positivo ou negativo
medido!.
Ensaio em Vazio de Transformadores
Trifásicos: Calculo de parâmetros
Para os cálculos, deve-se obedecer o
tipo de conexão (Delta ou estrela) do
enrolamento de baixa tensão!.
Ensaio em Vazio de Transformadores Trifásicos: Calculo de parâmetros
Para circuito equivalente paralelo ou impedância de excitação::
Ensaio em CC de Transformadores Trifásicos
• Em um ensaio em curto-circuito, o transformador é
submetido a curto-circuito trifásico, e aumenta-se a
tensão gradativamente até atingir a corrente nominal.
• Logo, este ensaio simula transformador com carga
máxima.
• Os objetivos do ensaio em curto-circuito do
transformador trifásico são:
• Determinar as perdas no cobre (nos condutores que
compõem as bobinas).
• Determinar a impedância, resistência e reatância do
enrolamento.
• Determinar a queda de tensão interna.
Ensaio em CC de Transformadores Trifásicos:
MONTAGEM
Sabemos que W0 = W02 + W01, mas fique atento ao valor lido nos wattímetros e conserve o sinal positivo ou negativo medido.
Ensaio de CC de Transformadores
Trifásicos: Levantamento de Dados
•Após calculada a corrente nominal do transformador, aumente a
tensão gradativamente, e anote tensão e corrente até atingir a corrente
nominal.
•Neste estágio os valores medidos são muito importantes, todo
cuidado deve ser tomado durante a leitura de tensões, correntes e
potências.
Ensaio em Vazio de Transformadores Trifásicos:
Calculo de parâmetros
Para os cálculos deve se obedecer a conexão do enrolamento de baixa tensão!.
Ensaio em Vazio de Transformadores Trifásicos:
Calculo de parâmetros
EXEMPLO 1
• A tabela abaixo apresenta os dados colhidos em ensaios de curto circuito
(CC) e em vazio (CA), realizado em um transformador de distribuição
trifásico de 200 kVA, 4.600 (Tensão de linha)/230(Tensão de linha)/ V com
suas fases ligadas em estrela (lado de Alta) e em triangulo ( lado de Baixa).
Ensaio
Alimentação
Tensão
aplicada
Corrente
absorvida
Potencia
absorvida
CC
Alta tensao
206,6 V
25,10 A
2.720 W
CA
Baixa tensão
230 V
12,60 A
892 W
• A) Desenhe o circuito equivalente monofásico (L) e trifásico,
1respectivamente, referidos ao lado de alta tensão
• B) A tensão (de linha) a ser aplicada aos terminais de alta, afim de que o
transformador forneça 200 kVA sob 230 V a uma carga de fator potência
0,8 indutivo. A corrente magnetizante e as perdas no núcleo serão
desprezadas.
• C) A Regulação e a eficiência para a condição de trabalho especificado em
• (B).