m01 aula 01 transformador
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-
TRANSFORMADOR
Prof. Jos Batista
-
O TRANSFORMADOR DE POTNCIA
-
Definio
um dispositivo destinado a transmitir energia
eltrica ou potncia eltrica de um circuito a outro,
transformando tenses e correntes.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Pot%C3%AAnciahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica -
Fotos
-
Fluxo magntico
E1E2
+
-
-
+
I1 I2
c
Bc = c Hc
Comprimento mdio do circuito magntico
rea transversal do ncleo
N1 N2
d1
d2
-
O transformador ideal
E1
+
-
E2
+
-
I1
S1
I2
S2
N1 N2
at = N1/N2
at : 1
Os enrolamentos tm resistncia zero
A permeabilidade do ncleo, c infinita
No h fluxo disperso
No h perdas no ncleo
-
Lei de Faraday
Aplicando a Lei de Faraday a cada enrolamento:
dt
tdNte
)()(
Supondo fluxo senoidal em estado estacionrio com frequnciaconstante e representando a fem e o fluxo pelos seus fasores:
c
c
jNE
jNE
jNE
)(
)(
:idealador transformpara
)(
22
11
-
Relao de transformao
Transformador ideal
21
2
1
2
1 EaEaN
N
E
Ett
Dividindo as duas equaes anteriores:
2
*
22
*
22
*
111 SIEa
IEaIES
t
t
A potncia que entra no enrolamento 1 :
-
Transformador ideal
I2
Ligando uma impedncia nos terminais do enrolamento 2 do transformador:
E1
+
-
E2
+
-
I1
N1 N2
Z2
2
22
I
EZ
Desde os terminais 12 a impedncia se mede como:
2
2
2
2
2
2
1
1'
2 ./
ZaaI
Ea
aI
Ea
I
EZ tt
t
t
t
21
2
1
2
1 EaEaN
N
E
Ett
-
Exerccio
A capacidade nominal de um transformador monofsico
20kVA, 480/120V, 60Hz. Uma fonte conectada no
enrolamento de 480V alimenta uma carga conectada no
enrolamento de 120V. A carga absorve 15kVA com fator de
potncia 0,8 atrasado, quando a tenso aplicada na carga
de 118V. Supondo que o transformador ideal, calcular:
a) A tenso aplicada pela fonte;
b) A impedncia da carga;
c) A impedncia da carga referenciada ao lado de 480V;
d) A potncia ativa e reativa fornecida pela fonte.
-
Indutncia de Disperso
N1
i
1
N2d
Parte do fluxo gerado pela
bobina 1 (1) no circula pelo
ncleo e portanto no enlaa
com o secundrio. Este fluxo dse chama de fluxo de disperso
Este fluxo de disperso se modela no equivalente eltrico como
uma bobina, que recebe o denominao de indutor de disperso
Ld
V
1
V
2
N1 N2i1 i2
Lm
iLm
iT
Transformador Ideal
Ld
-
Indutncia de Disperso
Na maioria das aplicaes procura-se minimizar o indutor de disperso. Para
minimizar este indutor necessrio que os enrolamentos estejam bem
acoplados, ou seja, que os enrolamentos estejam o mais prximo possvel um
do outro.
Alta LdBaixa Ld
Pode-se tambm intercalar os
enrolamentos (interleaving)
-
Indutncia de Disperso
Para avaliar Ld necessrio fazer algumas simplificaes
Suponhamos que os
enrolamentos sejam
homogneos
N2i2N2i2
Enrolamento secundarioN2 espiras
Corrente i2
Enrolamento
primario
N1/2 espiras /camada
2 camadas
N1 espiras no total
Corrente i1
-
SaturaoTenses lineares
Tenses no-lineares
-
Saturao
-
Saturao
O Circuito Equivalente do Transformador pode ser modificado para incluir os
efeitos no-lineares da caracterstica do ncleo. Esta modificao pode ser
conseguida pela substituio do indutor magnetizante na figura com uma
impedncia no-linear. A caracterstica fluxo-corrente desta impedncia
escolhida de acordo com a caracterstica magntica do ncleo do
transformador.
-
Saturao
-
Saturao
-
SaturaoA caracterstica do ncleo, corrente x fluxo, mostrando as
condies simtricas de saturao. A linha tracejada mostra as
inclinaes aproximadas e ponto de inflexo na caracterstica do
ncleo.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Power_Transfo
rmer_Over-Excitation.gif
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Simulao Traar a curva de saturao
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Por unidade PU
No sistema por unidade as quantidades so expressas
como fraes decimais dos chamados valores de base
adequadamente escolhidos.
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Bases
Normalmente para se definir as bases de um sistema se
utiliza a potncia trifsica base e a tenso de linha base.
Em geral, define-se:
Sbase (em MVA) e Vbase (em kV)
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Placa de transformador
23
-
Por unidade PU
A soluo de um sistema interconectado com diferentes nveis de tenso implica em uma trabalhosa converso dos valores de impedncia para um nico nvel de tenso. No entanto, em sistema eltrico de potncia se utiliza o sistema por unidade onde as vrias grandezas fsicas como potncia, tenso, corrente, impedncias so descritas como fraes decimais de grandezas base. Desta forma os diferentes nveis de tenso so eliminados e a rede eltrica composta de geradores, transformadores, linha de diferentes nveis de tenso se reduzem a simples impedncias.
Uma das vantagens que os valores dos parmetros das mquinas e dos transformadores ocorrem dentro de um intervalo numrico estreito, quando expressos com base em seus valores nominais.
Sistema adimensional
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Por unidade PU Por que?
-
Por unidade PU
Grandezas como tenso, corrente, potncia e impedncia,
podem ser transformadas na forma por unidade:
-
O valor por unidade de qualquer grandeza
definido por para monofsico:
O valor por unidade de qualquer grandeza definido por :
-
O valor por unidade de qualquer grandeza
definido por para trifsico:
-
O valor por unidade de qualquer grandeza
definido por para trifsico:
-
Exerccio
Para o circuito monofsico da figura, utilizando como
valores base 75kVA e 7967/220V, calcule a tenso e a
corrente da fonte em pu.
75kVA7.97kV/220V
Z=10%
-
Exerccio
Para o circuito trifsico da figura, utilizando como
valores base 75kVA e 13800/380/220V, calcule a tenso
e a corrente da fonte em pu.
75kVA13.8kV/380/220V
Z=10%
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TRANSFORMADORES
Equipamentos de transformador
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REFRIGERAO TRANSFORMADORES
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REFRIGERAO TRANSFORMADORES
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TRANSFORMADORES
Ventiladores
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TRANSFORMADORES
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TRANSFORMADORES
Termmetros de top de leo e imagem trmica.
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TRANSFORMADORES
Rele de gs (Buchholz).
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TRANSFORMADORES
Vlvula de alivio de presso.
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TRANSFORMADORES
Rele de presso sbita.
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TRANSFORMADORES
Indicador de nvel de leo.
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TRANSFORMADORES
Tanque de expanso
Somente com leo
Conservador com bolda de borracha.
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TRANSFORMADORES
leo de Transformador
leo
Novo
leo
Envelhecido
leo
Velho
O leo mineral isolante utilizado
em transformadores est
continuamente se deteriorando
devido s reaes de oxidao. A
presena de compostos metlicos,
oxignio, alto teor de gua e calor
excessivo (sobrecarga) podem
acelerar esse processo. O
fenmeno faz com que o leo
mude a sua cor caracterstica
(amarelo plida) e, em um estgio
mais avanado, provoque a
formao de compostos cidos e
oxidao (precipitao de borra).
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TRANSFORMADORES
Secador de ar (Desumidificador de ar)
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TRANSFORMADORES
Abarreira de fogo
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TRANSFORMADORES
Comutador de TAP
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TRANSFORMADORES
Comutador de TAP
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TRANSFORMADORES
Comutador de TAP
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TRANSFORMADORES
Comutador de TAP
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TRANSFORMADORES - TERMOVCUO
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