UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA ELÉTRICA
Arquimedes de Castro Gama Gama Daniel Simião Nunes Oliveira Denise Costa de Araújo Layse Ribeiro Mascarenas Nilo de Oliveira Dantas Neto
3º Relatório E!"aio #ara Deter$i!a%&o 'o Re!'i$e!to e re()la%&o
!ua"eiro #$%&
Ar*)i$e'e" 'e Ca"tro Ga$a Da!iel Si$i&o N)!e" Oli+eira De!i"e Co"ta 'e Ara,-o La."e Ri/eiro Ma"0are!1a" Nilo 'e Oli+eira Da!ta" Neto
3º Relatório E!"aio #ara Deter$i!a%&o 'o Re!'i$e!to e re()la%&o
Relat'rio a(resentado ) disci(lina de laborat'rio de M*quinas +l,tricas ministrada (elo -ro./ Dr/ +d0ardo -alomino/
!ua"eiro #$%&
S)$2rio % Resumo ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 1 # Objetivo ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 1 2 3ntrodu4ão ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 1 1 -rocedimentos e5(erimentais //////////////////////////////////////////////////////////////////////// 6 & Resultados +5(erimentais ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 7 6 An*lise do 8rans.ormador ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 7 6/% Re(resenta4ão Gr*.ica de Rendimento ///////////////////////////////////////////////// 7 6/# Re(resenta4ão Gr*.ica de Re0ula4ão de 8ensão ///////////////////////////////// 9 6/2 Classi.ica4ão do 8rans.ormador ///////////////////////////////////////////////////////////// 9 6/1 Curva Di*ria :i(ot,tica /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ; 6/& Rendimento Di*rio em +ner0ia de um 8rans.ormador ////////////////////////// %$ 6/6 Re0ula4ão (elo M,todo Anal
4
Re")$o
A prática realizada no laboratório de máquinas elétricas tem como objetivo a verificação do desempenho de um transformador, através da mensuração do rendimento e regulação de tensão do mesmo. ssas duas grandezas são de e!trema import"ncia para transformadores de pot#ncia e distribuição. $alavras chave% transformador, regulação de tensão, rendimento&
4 O/-eti+o +ste ensaio tem como objetivo (rinci(al veri.icar o rendimento e re0ula4ão de tensão de um trans.ormador a('s uma s,rie de varia4>es de uma car0a conectado nos terminais do secund*rio/
3 I!tro')%&o Rendimento Os trans.ormadores? como qualquer outra m*quina el,trica ou dis(ositivo de trans.orma4ão de ener0ia? (ossuem (erdas de tal .orma que somente entre0a@se a sa
η=
watts saída watts entrada
(1)
O rendimento observado (ara um trans.ormador est* intimamente li0ado a a(lica4ão (ara o qual o mesmo .oi (rojetado/ -ara o caso (resente? o trans.ormador utili"ado , de distribui4ão? onde são (rojetados (ara o(erar sob condi4>es de .requ=ncia e tensão e.ica" constante/ Desta .orma? o rendimento e a re0ula4ão de tensão (ossuem uma im(ortncia .undamental (ara os (resentes trans.ormadores/ De .orma 0eral? (ara trans.ormadores reais? os rendimentos encontrados são muito altos? de .orma que os valores medidos sejam muito (r'5imos su(erando@se assim a classe de (recisão dos instrumentos de medida/ Nesses casos? utili"a@se um (rocesso 5
indireto (ara obten4ão do rendimento/ A e5(ressão que (ermite o c*lculo do rendimento (elo (rocesso indireto , a se0uinte η=
V 2 I 2 cos ϕ V 2 I 2 cos ϕ + R2 I 2
2+
1,2 P o
(2)
Re0ula4ão de 8ensão 8rans.ormadores de (ot=ncia e de distribui4ão .ornecem com muita .requ=ncia (ot=ncia as car0as (rojetadas (ara o(erar com tens>es constantes? inde(endentemente do re0ime de corrente ser leve ou (esado/ Ou seja? quanto maior a car0a li0ada a rede? maior ser* a demanda de corrente/ +ssa corrente elevada .ornecida (or um trans.ormador de ener0ia el,trica? não (ode (rovocar uma queda de tensão maior do que %$E sob a car0a/ -ara evitar essa queda de tensão? ocasionado (elo aumento da car0a na rede el,trica? em(re0a@se um trans.ormador de distribui4ão (rojetado com uma (equena im(edncia de dis(ersão/ A re0ula4ão de tensão , a .erramenta utili"ada (ara identi.icar essa caracter
E2 −V 2 V 2
(3)
Onde ' , a tensão a va"io e ( ' , a tensão com car0a nominal/ Rendimento em ener0ia As concession*rias de ener0ia utili"am esse m,todo (ara calcular o rendimento de trans.ormadores quanto a sua ener0ia di*ria/ O rendimento , considerado em n intervalos de tem(o de (ot=ncia constante/ A e5(ressão que descreve o m,todo re.erido , mostrada abai5o/
Sendo?
6
5 6ro0e'i$e!to" E7#eri$e!tai"
-ara a reali"a4ão do ensaio .oi utili"ado um trans.ormador mono.*sico com as se0uintes caracter
Folt
A .i0ura % mostrada abai5o re(resenta o esquema utili"ado na monta0em dos equi(amentos (ara a reali"a4ão do terceiro ensaio o Hatt
As duas car0as resistivas .oram conectadas em (aralelo no terminal secund*rio do trans.ormador bai5a tensãoB? e em se0uida .oi a(licada uma tensão de entrada no (rim*rio/ Lo0o a('s? .oram observados as medidas a.eridas (elo transdutor de corrente (ara tensão e (elo volt
8 Re")lta'o" e7#eri$e!tai" A tensão nominal .oi a(licada no enrolamento (rim*rio alta tensãoB do trans.ormador e .oi a.erido o valor de corrente e tensão tanto no (rim*rio quanto no secund*rioB (ara cada varia4ão das car0as conectadas em (aralelo no enrolamento secund*rio bai5a tensãoB/ Os valores das tens>es? correntes? (ot=ncias? rendimentos e re0ula4>es obtidos durante o ensaio? (odem ser observados na tabela % mostrada abai5o/
8abela % J Dados obtidos no ensaio F% ##$ F ##%?6 F ##$?1 F ##$?6 F ##$?9 F
3% $?#67 A $?#7# A $?1%% A $?&;& A $?7#1 A
-% &9?71 6$?#9 ;$?&6 %2%?%; %&;?;&
F# &6?;# F 1;?&6 F 1;?#9 F 19?79 F 19?%6 F
3# AB %?$61 A %?&2$ A %?7$6 A #?&$6 A 2?$#2 A
-# 6$?&6 7&?2$ 91?$7 %##?#1 %1&?&;
ɳ E
9&?7$ 99?#1 9;?#7 ;#?26 ;2?&%
Re0E #1?%1 %#?97 %#?29 %%?19 %$?21
K 17?2& %6?9& %6?%$ %%?1$ ;?7&
9 A!2li"e 'o Tra!":or$a'or 9; Re#re"e!ta%&o Gr2:i0a 'e Re!'i$e!to Com (osse dos rendimentos obtidos atrav,s da e5(ressão da .orma indireta? onde .oram necess*rios os (armetros encontrados no ensaio de curto circuito - o1?;; ? R#2?$6 K e 3 cc%?%6 AB? (ode@se tra4ar um 0r*.ico ɳ E 5 3 #B (ara o trans.ormador utili"ado no ensaio/ O 0r*.ico (ode ser visuali"ado na .i0ura # abai5o/
8
9;4 Re#re"e!ta%&o Gr2:i0a 'e Re()la%&o 'e Te!"&o Atrav,s da tensão a va"io + $ 12?%9 FB obtida no se0undo ensaio? (ode@se obter todos os valores corres(ondentes de re0ula4ão de tensão (ara cada varia4ão de car0a/ Desta .orma? com base nos dados da tabela %? uma re(resenta4ão 0r*.ica do ti(o ɳ E 5 3 #B (ode ser visuali"ada (ela .i0ura 2/
9;3 Cla""i:i0a%&o 'o Tra!":or$a'or Analisando a re(resenta4ão 0r*.ica a(resentada na .i0ura # (ara rendimento ɳ E 5 3 #B? observa@se que o re.erido trans.ormador utili"ado no ensaio , de distribui4ão? visto que seu rendimento redu" ) medida que a corrente no secund*rio diminui? ou seja? ) medida que a car0a aumenta seu rendimento redu"/ Caso .osse um trans.ormador de .or4a? os rendimentos seriam de ordens 0randes/
9
9;5 C)r+a Di2ria Hi#ot
8abela # J Dados (ara reali"a4ão do rendimento di*rio em ener0ia 3ntervalos
:s
-cc
-o
+#
$$@$1
1
#2?$9
1?;;
;1&?#
$1@%$
6
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1
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#$@#1
1
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1?;;
%99?61
8otal
#1
&&2?;#
@
1%$6
-ara uma melor observa4ão? as car0as utili"adas (ara a re(resenta4ão 0r*.ica .oram as mesmas utili"adas no ensaio/ Cada intervalo de tem(o corres(onde ) utili"a4ão de uma car0a em es(eci.ico/ Sendo assim? o 0r*.ico em questão (ode ser visuali"ado na .i0ura 1/
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9;8 Re!'i$e!to Di2rio e$ E!er(ia 'e )$ Tra!":or$a'or O rendimento di*rio (ara o trans.ormador em questão (ode ser obtida atrav,s da e5(ressão 1B com & intervalos de tem(oB
ɳ =
4106,04 4106 + 553,92 + 4,99∗1,2∗24
ɳ E 9&?19E
Ou seja? o rendimento di*rio (ara uma varia4ão de car0a em & (er
9;9 Re()la%&o #elo Mes/
Reg . =
I 2 R2 I 2 n I 2n V 2 n
100 cos θ c +
I 2 X 2 I 2n I 2n V 2 n
100 senθc
&B
A(licando as correntes e (armetros na e5(ressão acima? ce0a@se nos dados a(resentados na tabela 2 mostrada abai5o/ 8abela 2 J Re0ula4>es de tens>es (elo m,todo anal
Re0EB
%?$6 1
%%?71
%?&2 $
%6?9;
%?7$ 6
%9?91
#?&$ 6
#7?67
11
2?$# 2
22?29
> Co!0l)"&o Atrav,s do ensaio reali"ado no laborat'rio de m*quinas? veri.icou@se a e5trema im(ortncia na determina4ão do rendimento e re0ula4ão de tensão (ara a an*lise de um trans.ormador/ Com os rendimentos obtidos? constatou@se que o trans.ormador utili"ado (ara o ensaio ##$ F no (rim*rio e 19 F no secund*rioB (ossui um rendimento m,dio de ;2?&7 E? ou seja? o rans.ormador (ossui a(enas 6?12E de (erdas e desta maneira est* dentro das es(eci.ica4>es es(eradas (ela teoria/ +m rela4ão a re0ula4ão de tensão? es(erava@se um valor bai5o de varia4ão de tensão nos terminais do secund*rio? (or,m a m,dia encontrada .oi de a(ro5imadamente %1?#1 E/ 3sso si0ni.ica que o trans.ormador ensaiado (ossui uma 0rande varia4ão de tensão ao alternar entre os estados de va"io e (lena car0a/ Dessa .orma? temos que os dados a(resentados (ara a re0ula4ão de tensão .o0em do es(erado (ara o ensaio (raticado no laborat'rio de m*quinas el,tricas/
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? Re:er@!0ia" i/lio(r2:i0a"
D+L 8ORO? Ficent? Fundamentos de Máquinas Elétricas )*ivros +écnicos e ient-ficos ditora.
OSO? 3/ L/ M2*)i!a" el
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