SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL DEPARTAMENTO REGIONAL DE MATO GROSSO UNIDADE DE ENSINO - SINOP
AIRES PREILIPPER ALESSANDRA BARBOSA CLAIR RODRIGUES JACKSON ALVES JEFFERSON TREUHERZ
TRANSFORMADORES: Princípios e Necessidades
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Sinop-MT 2010
AIRES PREILIPPER ALESSANDRA BARBOSA CLAIR RODRIGUES JACKSON ALVES JEFFERSON TREUHERZ
TRANSFORMADORES: Princípios e Necessidades
Projeto Integrador apresentado ao Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial - SENAI – MT unidade de Sinop, como avaliação parcial da disciplina eletrotécnico do curso Técnico em Eletrotécnico . Orientador (a): Prof. ª Graziela
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Sinop-MT 2010
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO.........................................................................................................................6 1 NECESSIDADE DA TRANSFORMAÇÃO DAS CORRENTES ALTERNADAS 7 1.1 TRANSFORMADOR ABAIXADOR E ELEVADOR............................................ 7 1.2 PRINCIPIO DO FUNCIONAMENTO DO TRANSFORMADOR..................... 8 1.3 PRINCIPIO DE CONSTRUÇÃO DO TRANSFORMADOR TRIFÁSICO.......8 1.4 TIPOS DE ENROLAMENTOS............................................................................ 9 1.5 RESFRIAMENTO DOS TRANFORMADORES................................................ 9 1.6 RENDIMENTO DO TRANSFORMADOR....................................................... 10 BIBLIOGRAFIA......................................................................................................11
INTRODUÇÃO
O transformador é um dispositivo que permite rebaixar ou elevar os valores de tensão ou corrente CA de um circuito. São compostos basicamente de bobinado primário, bobinado secundário e núcleo de ferro silicioso laminado. O princípio de funcionamento baseia-se no fato de que uma tensão elétrica alternada cria um campo magnético variável no bobinado primário. Este campo induz no bobinado secundário uma tensão induzida proporcional a este campo. Os bobinados primários e secundários não possuem ligação elétrica entre si. Um transformador para funcionar adequadamente necessita da variação do campo magnético, portanto só funcionam em circuitos de CA. O núcleo laminado permite um melhor acoplamento magnético com pequenas perdas por aquecimento.
1 NECESSIDADE DA TRANSFORMAÇÃO DAS CORRENTES ALTERNADAS
As exigências técnicas e econômicas impõem a construção de grandes usinas elétricas, em geral situadas muito longe dos centros de aproveitamento, pois devem utilizar a energia hidráulica dos lagos e rios das montanhas. Surge assim a necessidade do transporte da energia elétrica por meio das linhas de comprimento notável. Por motivos econômicos e de construção, as seções dos condutores destas linhas devem ser mantidas dentro de determinados limites, o que torna necessária a limitação da intensidade das correntes nas mesmas. assim sendo, as linhas deverão ser construídas para funcionar com, uma tensão elevada, que em certos casos atinge a centenas de milhares de volts. Estas realizações são possíveis em virtude da corrente alternada poder ser transformada facilmente de alta para baixa tensão e vice-versa, por meio de uma máquina estática, de construção simples e rendimento elevado, que é o transformador. Os geradores instalados nas usinas geram a energia elétrica com a tensão de aproximadamente 6000 volts. Para efetuar-se o transporte desta energia, eleva-se a tensão a um valor necessário para utilização. Podem então ser escolhidas as três tensões, isto é, de geração, de transporte e de distribuição, com plena liberdade, dando-se a cada uma o valor que se apresenta mais conveniente. Naturalmente, nestas transformações o valor da intensidade de corrente sofrerá a transformação inversa à de tensão, pois o produto das mesmas, isto é, a potência elétrica, deve ficar inalterada.
1.1 TRANSFORMADOR ABAIXADOR E ELEVADOR
Os transformadores abaixadores são aqueles que reduzem a tensão de entrada em relação à de saída. Ou seja, recebem certo valor de tensão no primário e transformam para um valor maior no secundário.
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Este tipo de transformador é utilizado na maioria das fontes de alimentação dos aparelhos eletroeletrônicos, pois recebem a tensão da rede domiciliar e transformam em valores menores para alimentar os componentes eletrônicos. A relação de transformação destes transformadores é da forma: 50:1; 100:1; etc. Os transformadores de elevação são aqueles que aumentam o valor da tensão de entrada em reação à de saída. Ou seja, recebem certo valor de tensão no primário e transformam para um valor menor no secundário. Este tipo de transformador é muito utilizado no circuito horizontal dos televisores, normalmente denominados de flyback. A relação de transformação destes transformadores é da forma: 1:50; 1:100; 1:1000; etc.
1.2 PRINCIPIO DO FUNCIONAMENTO DO TRANSFORMADOR
O funcionamento do transformador baseia-se nos fenômenos de Mútua indução entre dois circuitos eletricamente isolados, mas magneticamente ligados. Para poder facilmente entender o princípio do funcionamento do transformador, é necessário analisa um transformador ideal, no qual sejam nulas as resistências elétricas dos enrolamentos, as perdas no ferro e as dispersões magnéticas. Considera-se antes o funcionamento a vazio e depois com carga: o primeiro caso verifica-se quando se aplica ao enrolamento primário uma tensão v 1 deixando o enrolamento secundário aberto; o segundo caso verifica-se quando o enrolamento secundário é efetivamente utilizado para alimentar um determinado circuito.
1.3 PRINCIPIO DE CONSTRUÇÃO DO TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
Para a transformação dos sistemas trifásicos podem-se empregar três transformadores monofásicos distintos e iguais entre si. Os três enrolamentos primários destes transformadores serão alimentados pela linha trifásica primaria através de agrupamento em estrela ou triangulo. Dos três enrolamentos secundários que são também agrupados em estrela ou triangulo, sai à linha trifásica secundaria. Em qualquer dos casos a relação de transformação é
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considerada como a relação entre a tensão de linha primaria V 1 e a tensão de linha secundaria V2. O emprego de transformadores monofásicos para sistemas trifásicos é limitado a casos especiais. Comumente, pela transformação dos sistemas trifásicos, empregam-se transformadores trifásicos, os quais são obtidos da reunião sobre o mesmo núcleo trifásico dos três transformadores monofásicos antes considerados.
1.4 TIPOS DE ENROLAMENTOS
Qualquer que seja o tipo de construção do transformador, os dois enrolamentos de alta tensão (A.T.) e baixa tensão (B. T.) da mesma fase são em geral colocados sobre a mesma coluna. nos transformadores monofásicos de colunas, é possível dispor o enrolamento de A.T. sobre uma coluna e o enrolamento B. T. sobre outra. Este critério, porem, não é aplicado pelo fato de dar origem a disposições magnéticas notáveis, pois uma grande parte do fluxo gerado pelo enrolamento primário se fecha no ar sem chegar a conectar-se com o secundário. Nos transformadores industriais há varias maneiras de se disporem as bobinas a fim de diminuir a dispersão magnética. Conforme a posição relativa em que são dispostas as bobinas A. T. e B. T., obtem-se os dois tipos de enrolamentos que são de bobinas bobinas alternadas
concêntricas
ou tubulares e de
ou de discos.
1.5 RESFRIAMENTO DOS TRANFORMADORES
A imobilidade das partes componentes dos transformadores prejudica a dispersão de calor, que resulta das perdas no cobre e no ferro. Esta imobilidade, porém, permite o emprego de um meio refrigerante liquido que é mais eficaz que o ar, o que é feito imergindo-se todo o transformador em uma caixa cheia de um líquido apropriado. O líquido mais conveniente e universalmente empregado é o óleo mineral. O qual, além de apresentar uma elevada capacidade térmica e um excelente coeficiente de transmissão
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do calor, é também um ótimo isolante, que apresenta uma rigidez dielétrica quase cinco vezes maior que o ar. Um transformador imerso no óleo requer, portanto, uma superfície de resfriamento menor do que a que seria necessária, se o meio refrigerante fosse o ar. O poder isolante de óleo permite reduzir consideravelmente o volume do transformador. Par que o óleo possa cumprir sua tarefa de isolante deve ser isento de umidade e deve poder penetrar facilmente entre as bobinas a fim de impregnar os separadores.
1.6 RENDIMENTO DO TRANSFORMADOR
O rendimento de um transformador é definido como a relação entre a potencia elétrica W2 fornecida pelo secundário e a potência elétrica W 1 correspondente absorvida pelo primário. µ=
W2 W1
=
WF Wa
=
WF WF + W j + Wf
Istoé, indicando-se a potência absorvida como sendo a potência fornecida mais a potência perdida (efeito joule e perdas no ferro).
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BIBLIOGRAFIA
MARTIGNONI, Alfonso. Transformadores, oito ed. São Paulo: Globo, 1991.
