CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA I -- Prof. Ronaldo Soares EXERCÍCIOS SOBRE SOBRE FUNDAMENTOS DE TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES IDEAIS Exercício 1: Um transformador tem a seguinte característica: 220/110 V. Sendo alimentado no lado de 200v, responda as seguintes questões: a) o transformador é redutor ou elevador? b) Sendo a bobina referente às 110V com 200 espiras, indique o número de espiras da bobina do primário. c) Calcule a sua relação de transformação.
Resp.: redutor; 100V; 2:1 Exercício 2: Ao aplicar-se 220 V a 500 espiras do primário de um transformador, obteve-se no secundário 150 V. Calcule: a) o número de espiras do secundário b) A tensão que se obteria no secundário se os mesmos 220 V fossem aplicados no primário, mas apenas a 400 das suas espiras. c) A tensão que se obteria no secundário se os mesmos 220 V fossem aplicados no primário, mas agora a 600 espiras.
Resp.: 341esp.; 187,6V; 125V. Exercício 3: Pretende-se construir um transformador que eleve a tensão da rede de 220 V (50 Hz) para 400V. Cálculos efetuados permitiram-nos selecionar para secção do núcleo o valor de S= 15 cm2. O transformador deve trabalhar com uma indução máxima (Bm) de 1,3 Tesla. Calcule: a) número de espiras que deve ter o primário. Bm b) numero de espiras que deve ter o secundário. c) A intensidade da corrente em vazio, sabendo que 1,3 o comprimento médio do núcleo vale 45 cm. d) o fluxo no núcleo (valor eficaz).
Resp.: 509 esp; 924 esp.; 0,707 A; 13,8 . 10-4 Wb
800
H
Exercício 4: Um determinado transformador ideal com N1= 600 espiras e N 2 = 500 espiras, tem tensão da rede de 220V. Pretende-se obter no secundário do transformador, dois níveis de tensão (U2 e U'2). Calcule: a) O valor de U2 para N2 total. b) A posição do Tap no secundário (número de espiras) que permite obter U' = 8 V.
Resp.: 183,3V; 22 espiras. Exercício 5: Projetando-se um trafo ideal monofásico para funcionar em 220V/15V, 60Hz, com 40 espiras no secundário. Calcule: a) A relação de transformação. b) O valor máximo do fluxo. c) O valor máximo da indução, se a secção do núcleo for de 10 cm2 .
Resp.: 14,67 Ω; 1,4 . 10 -3 Wb; 1,407 T Exercício 6: uma intensidade de 5 A, sob uma tensão de 130 V. A tensão no primário é de 220 V. a) Calcule as potências aparente, ativa e reativa no secundário. b) Calcule a impedância da carga. c) Calcule a intensidade no primário. d) Calcule o fator de potência no primário. e) Sabendo que a intensidade nominal no primário é de 5 A, calcule: i) A intensidade nominal no secundário. ii) A potência nominal do transformador. iii) A impedância nominal da carga. Resp.: 650VA; 455W;464,2 Var; 26 ∟45,57º Ω ;2,95 A; FP = 0,7;8,46 A; A; 1100VA; 15,36 Ω.
respectivamente 4000 espiras e 700 espiras. A Exercício 7: Um transformador tem no primário e no secundário respectivamente tensão no primário é de 1500 V. A carga nominal Zc é de 30 W com um fator de potência de 0,6. Calcule: a) A relação de transformação. b) A tensão no secundário. c) As intensidades de correntes no secundário e no primário. d) A Potência nominal do transformador. e) A potência ativa consumida.
Resp.: 5,71; 262,5V; 33 mA e 190,5 mA; 50VA; 30 W. Exercício 8: Suponha um transformador que alimenta uma carga Zc= 20 Ω, consumindo 100 W (cos (cos φ=0,8). O primário tem1000 espiras e o secundário 300 espiras. Calcule: a) A tensão aplicada à carga. b) A relação de transformação. c) A intensidade de corrente no primário. d) A potência ativa absorvida à rede
Resp.: 50V; 3,33 ; 0,75A ; 100W Exercício 9: 0 enrolamento secundário de um transformador ideal tem120 espiras e fornece uma corrente de 5 A a 24 V.Pretendemos rebobinar o secundário de modo a obter nele uma tensão de 36 V, mantendo constante a sua potência nominal. a) Calcule a sua potência nominal. b) Qual deverá ser o número de espiras do novo enrolamento? c) Qual a intensidade nominal do secundário (novo enrolamento)?
Resp.: 120 VA; 180 espiras; espiras; 3,33 A. Exercício 10: Para uma rede fonte alternada de 110V, vamos criar um transformador ideal para fornecer 3 níveis de tensões diferentes, possuindo desta maneira 1 enrolamento no primário e três enrolamentos no secundário conforme figura abaixo. Calcule o número necessário de espiras em cada secundário.
NA = ? esp
Np =400 esp
NB =? esp
NC= ? esp
22 V
275 V
45 V
Resp.: 80; 1000; 164 Exercício 11: Um transformador ideal com 2.400 espiras no primário e 600 espiras no secundário drena 3 A de uma fonte de alimentação de 440 V , ligada no primário. Sabe-se que o fator de potência da carga é de 0,85. Calcule a tensão e a corrente no secundário e as potências aparente, ativa e reativa do transformador.
Resp.: 110V; 12 A; 1320VA ; 1122W ; 695VAr Exercício 12: Determine as correntes no primário e secundário de um transformador ideal de potência nominal S=37, 5 5 kVA, relação de transformação N1/N2 = 8250/250 espiras e tensão no primário V1=7,6 kV.
Resp.: 4,93 A ; 162,83A Exercício 13: Uma carga com potência ativa de 50 kW , fator de potência igual a 0,75 indutiva e tensão de 240 V , deve ser ligado a uma rede primária de tensão igual a 13,2 kV . Determine: a. As correntes no primário e secundário do transformador; b. A potência do transformador; c. A potência reativa da carga. Resp.: 5,05 A; 277,77 A ; 66666VA; 44095 VAr Exercício 14: Um transformador para lâmpada dicróica reduz a tensão de 127 V para 12 V . Se houver 25 espiras no secundário, qual o número de espiras no primário e a relação de espiras
Resp.: 265 espiras ; 10,58 Exercício 15: Calcule a tensão nas velas de ignição ligadas ao secundário de uma bobina com 60espiras no primário e 36.000 espiras no secundário, se o primário está ligado a um alternador de 12 V
Resp.: 7200V
Exercício 16: Uma carga de 10 solicita uma corrente de 20A do lado de AT de um transformador cuja relação relação de espiras é de 1/8. Calcule: a) A tensão secundária b) A tensão primária c) A corrente primária d) A capacidade em VA do transformador e) A relação de transformação quando o utilizamos como abaixador
Resp.: 200V ; 25V ; 160 A ; 4000VA ; 8 Exercício 17: Um transformador de 100kVA, 60 Hz, 2200/220 V é projetado para operar com uma densidade de fluxo máxima de 1T e uma tensão induzida de 15 volts por espira.
Determine o número de espiras do: a) enrolamento de AT b) enrolamento de BT c) Qual é a área da seção reta do núcleo? Resp.: 147 esp; 15 esp ; 0,056 m2 Exercício 18: Um transformador monofásico de dois enrolamentos possui as seguintes características: 20 kVA,480/120 V e 60 Hz. Uma fonte de alimentação é conectada no lado de alta, enquanto uma impedância de carga é ligada no lado de baixa. Sabe-se que a carga absorve 15 kW com um fator de potência de 0.8 atrasado quando a tensão na carga é de 118 V. Assumindo o transformador como ideal, calcule: a) A tensão no enrolamento de 480 V; b) A impedância da carga; c) A impedância da carga referida ao lado de alta; d) A potência real e reativa fornecida pela fonte de alimentação.
Resp.: 472V; 0,74Ω 0,74Ω ; 11,88 Ω ; 18750 VA ; 11250 VAr Exercício 19: Faça um esboço do circuito elétrico equivalente do trafo ideal e forneça as principais características do transformador ideal.
Resp.: Exercício 20: (UFPR) Sabe-se que em um transformador não há, necessariamente, ligação elétrica entre o condutor
do enrolamento primário e o do secundário. Entretanto, a energia elétrica é transmitida do primário para o secundário. A partir destes fatos e dos c onhecimentos sobre eletromagnetismo, é correto afirmar que:
a) a corrente elétrica do enrolamento secundário não influi no funcionamento do primário. b) o transformador só funciona com corrente elétrica variável. c) é a variação do fluxo do campo magnético nos enrolamentos que permite a transmissão da energia elétrica. d) a diferença de potencial nos terminais do enrolamento secundário é sempre menor que a diferença de potencial nos
terminais do primário. e) a corrente elétrica é sempre a mesma nos enrolamentos primário e secundário
Resp.:
