RELATÓRIO DE TRANSFORMADORES ENSAIOS DE CURTO E POLARIDADE
nominal, aplicada aos terminais do mesmo. Na Fig. 2 é possível verificar a configuração deste tipo de ensaio.
Departamento de Eletromecânica e Sistemas de Potência – DESP Centro de Tecnologia Universidade Federal de Santa Maria - UFSM
André Miguel Nicolini 2920279 -
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1. INTRODUÇÃO O presente documento foi elaborado com o intuito de registrar e aplicar conhecimentos adquiridos durante a atividade prática realizada na disciplina de transformadores, bem como utilizar estes conhecimentos para melhor a assimilação do conteúdo estudada nas etapas teóricas da disciplina. disciplina. Este documento contém informações sobre ensaios de curto circuito e de polaridade em transformadores, a fim de verificar a resposta e os fenômenos que regem a função de transformação. 2. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
2.1. ENSAIO DE CURTO CIRCUITO
O ensaio de curto circuito é realizado com o objetivo de determinar a impedância e resistência equivalentes do transformador. As resistência e impedâncias série estão demonstradas no circuito equivalente do transformador da Fig. 1.
Fig. 1 – Circuito equivalente do transformador.
Considerando o fato de que as impedâncias equivalentes em série apresentam valores pouco significativos, é possível, nesta configuração de ensaio, obter a corrente nominal do equipamento com um nível de tensão entre 10% a 15% da
Fig. 2 – Configuração do ensaio de curto circuito.
Utiliza-se um equipamento capaz de variar sua tensão de entrada, entre 0% a 100% e entregar esta porcentagem na saída. Comumente, em aulas e testes práticos, é utilizado um variac, variando a tensão sobre os terminais do enrolamento primário ou secundário, e, aferindo a corrente que atravessa este, é possível ajustar a tensão aplicada ao enrolamento até que seja obtida a corrente nominal sobre o enrolamento. A potência de curto circuito (Pcc) medida pelo wattímetro representa as perdas devido a resistência que o condutor aplica sobre a corrente passante, assim ocorrendo até mesmo o aquecimento da bobina. A corrente e a tensão medidas são, respectivamente, respectivamente, a corrente de curto circuito Icc e a tensão de curto circuito Vcc. 2.1.1. REQ, XEQ E ZEQ Utilizando-se os valores medidos com o ensaio de curto circuito é possível determinar a impedância equivalente (Zeq) interna e também a resistência (Req) e a reatância (Xeq) interna.
√
(1) (2) (3)
2.2. ENSAIOS DE POLARIDADE Este tipo de ensaio é realizado para determinar se o sentido de enrolamento entre primário e secundário são iguais ou opostos. É possível também verificar o sentido de enrolamento entre dois transformadores;
2.2.1. UM TRANSFORMADOR
2.3. DOIS TRANSFORMADORES
Fig. 3 – Configuração para ensaio de polaridade com um transformador. [6]
A Fig. 3 demonstra um ensaio de polaridade entre dois enrolamentos de um mesmo transformador. Com um dos terminais do enrolamento primário curto circuitado com um dos terminais do secundário e, aplicando-se tensão (V1) entre os dois terminais do primário, basta verificar, com um voltímetro, a tensão de entrada e a tensão entre os dois terminais que não foram curto circuitados (V). Desta forma, é possível definir se a polaridade dos enrolamentos é aditiva ou subtrativa, como demonstrado em (4).
Subtrativa Aditiva
Fig. 5 – Configuração para ensaio de polaridade com dois transformadores.
A Fig. 5 demonstra um ensaio de polaridade entre dois transformadores. Conecta-se os dois transformadores em paralelo, ou seja, H1 do primeiro transformador com o H1 do segundo transformador, seguindo igualmente com os outros terminais, conforme Fig.5. Aplicando uma tensão reduzida V1 entre os terminais H1 e H2 basta medir a tensão (V) entre X1 e X2 Desta forma, é possível definir se os transformadores tem mesma polaridade ou não, como mostrado em (6).
(4)
V≈0 V≠0
Caso as polaridades sejam aditivas, pode-se interpretar um sistema semelhante ao apresentado na Fig. 4-a, onde é mantido o sentido de enrolamento entre primário e secundário. Caso contrário, se o sentido for invertido, obtém-se um sistema semelhante ao da Fig. 4-b.
Polaridade igual Polaridade inversa
(6)
Este teste geralmente é usado quando é conhecida a polaridade de um dos dois transformadores, para assim poder comparar um com o outro. Utiliza-se o conhecido como padrão assim. podendo estabelecer a polaridade do outro. Caso a polaridade de nenhum dos dois for conhecida, apenas poder-se-á afirmar que o dois tem mesma polaridade ou não. OBS: Para este ensaio obrigatoriamente a relação de transformação dos dois transformadores devem ser iguais.
3. DESENVOLVIMENTO PRÁTICO Fig. 4-a [6]
Fig. 4-b [6]
3.1. DADOS DO TRANSFORMADOR O ensaio foi realizado em transformadores de dois enrolamentos com as seguintes relações de transformação: 220V/380V 4,55A/2,63A
Fig. 4-a – Enrolamentos com polaridade aditiva. Fig. 4-b – Enrolamentos com polaridade subtrativa.
OBS: Este ensaio possui uma limitação de relação de espiras de , sendo um método alternativo para este o teste do golpe indutivo com corrente contínua, o qual não será abordado neste relatório.
3.2. ENSAIO DE CURTO No ensaio de curto implementou-se o circuito da Fig. 2, variando a tensão de entrada ser atingida uma corrente próxima à nominal do lado 2
de alta do transformador. Pôde ser verificada também a medida da potência de curto circuito. Na Tabela 1, estão organizados estes dados. Pcc (W) 42,5
Vcc (V)
Icc(A)
16,8
2,62
4. CONCLUSÕES Com base nos dados recolhidos e analisados, pode-se afirmar que a atividade prática satisfez com louvor o que era esperado a partir dos estudos realizados em sala de aula. Conseguiu-se determinar as variáveis Zeq, Req e Xeq através do ensaio de curto circuito. Nos ensaios de polaridade foi possível determinar que a bobina do transformador utilizado é subtrativa e, também utilizando este transformador como padrão, definir a polaridade do outro transformador que possuíamos para o ensaio e testar a inversão das polaridades das bobinas para obter situações de polaridades subtrativas e aditivas.
Tabela 1 – Valores aferidos no ensaio de curto circuito
Em seguida, através das equações (1), (2) e (3) pode-se encontrar os valores de Zeq, Req e Xeq respectivamente.
5. BIBLIOGRAFIA
3.3. ENSAIO DE POLARIDADE 3.3.1. ENSAIO COM UM TRANSFORMADOR Utilizando-se da teoria apresentada no item 2.2.1., foram aplicados 220V de entrada (V1) e o valor de V, aferido pelo multímetro foi de 97(V). Com esses valores medidos pôde-se perceber que o transformador utilizado apresenta polaridade dos enrolamentos subtrativa.
[1]
[2]
Irving L. Kosow. Máquinas Elétricas e Transformadores. Editora Globo. Luiz Amaro Rodrigues Feio. O Transformador.
Alfonso Martignoni. [3] Transformadores. Editora Globo.
3.3.2. ENSAIO COM DOIS TRANSFORMADORES Os transformadores foram conectados em paralelo, como explicado no item 2.2.2., aplicando uma tensão de 220V, encontrou-se, em primeiro momento, uma tensão de 0V no segundo voltímetro, demonstrando que a polaridade de ambos era igual para a ligação realizada e evidenciando a subtração dos fluxos magnéticos induzidos nos núcleos, subtraindo as tensões induzidas nos terminais de saída. Este resultado permitiu a conclusão de que o terminal superior do transformador presente na Fig. 5 é equivalente ao X2 e o inferior a X1. Após, para verificar como o teste funcionaria para enrolamentos de polaridades opostas, foi trocada a conexão do lado de baixa, encontrando uma tensão, no segundo voltímetro de 241V, referente à adição dos fluxos nos núcleos dos transformadores, somando as tensões induzidas nos terminais de saída e obtendo um valor semelhante ao dobro do que seria obtido com um único transformador, 127,36V.
[4]
Gilio Aluisio Simone. Transformadores. Encadernação Brochura.
[5]
Rubens Guedes Jordão.Transformadores. Editora Edgard Blucher.
Transformadores de potência – Ensaio de rotina. [6] Universidade Estadual de Campinas, Fujio Sato.
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