Transformadores, Notas de estudo de Tecnologia Industrial

Baixe Transformadores e outras Notas de estudo em PDF para Tecnologia Industrial, somente na Docsity! Prof. Msc. Claiton Moro Franchi Eletrotécnica TRANSFORMADORES 1.1- DIVISÃO DOS TRANSFORMADORES Quanto a Finalidade: a)Transformadores de Corrente; b)Transformadores de Potencial; c)Transformadores de Distribuição; d)Transformadores de Força. Quanto aoTipo: a) Dois ou mais enrolamentos; b) Autotransformador Quanto ao Material do Núcleo: a) Ferromagnético; b) Núcleo de Ar. Quanto a Forma do Núcleo: a)Nuclear ou Envolvido; b)Encouraçado ou Envolvente. Quanto ao número das fases: a) Monofásico; b) Polifásico. Quanto a maneira de resfriamento: a) A seco; b) A Óleo. Prof. Msc. Claiton Moro Franchi Eletrotécnica 1.2-PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO Vimos anteriormente que a indução corresponde a geração de uma corrente elétrica a partir do deslocamento de um campo magnético próximo a um condutor, ou vice-versa. Figura 1. Quando tem-se uma corrente elétrica circulando em uma bobina, um campo magnético é gerado. Se a corrente elétrica for variável o campo magnético também será variável. Sendo assim, existe um movimento do campo magnético em relação ao condutor. Se próxima a esta bobina (primeira bobina ou bobina indutora) houver uma segunda bobina, esta também será cortada pelas linhas de força. Em conseqüência surgirá nesta segunda bobina uma tensão (figura 2 e 3). Esta tensão é conhecida por tensão induzida, e seu valor depende de: - Intensidade da tensão aplicada na bobina indutora; - Número de espiras da bobina indutora (primeira bobina); - Número de espiras da segunda bobina. Fig. 1- Indução Eletromagnética Fig. 2 – Campo magnético devido a uma corrente elétrica. Fig. 3 – Indução de uma tensão na bobina secundária devido a estar próxima de uma bobina indutora. Prof. Msc. Claiton Moro Franchi Eletrotécnica A figura a seguir ilustra um tipo de transformador utilizado em eletroeletrônica:. Fig. 5 – Símbolo do trafo No exemplo ilustrado na Fig.5, a tensão induzida no secundário pode ser determinada da seguinte maneira: Tensão no Primário = 115V Número de Espiras no Primário= 500 Número de Espiras no Secundário= 1500 Conforme se vê pelo cálculo do secundário é três vezes maior do que a tensão do primário o secundário tem três vezes mais espiras do que o primário. Na prática, a tensão do secundário é ligeiramente menor do que o valor calculado. Se uma carga for ligada ao secundário, a corrente que circula produz uma queda IR na resistência do enrolamento secundário. Por conseguinte, a tensão do secundário diminui quando é ligada uma carga. Prof. Msc. Claiton Moro Franchi Eletrotécnica Num transformador bem projetado, contudo, essa diminuição é desprezível. O projetista do transformador pode calcular essa perda e compensá-la por um pequeno aumento de espiras do secundário. Um transformador rebaixador. O secundário tem apenas um quarto do número de espiras do primário. A tensão do secundário, conseqüentemente, será igual a um quarto da tensão do primário. Ep/Es = Np/Ns 50/Es= 100/250 Es= 12,5V 1.6- RELAÇÃO DE CORRENTES: Embora um transformador possa elevar a tensão, é óbvio que ele não fornece nada sem compensação. A elevação de tensão é acompanhada de uma diminuição de corrente. A corrente do secundário será determinada pela carga e a ele ligada, mas a corrente do primário será maior do que a corrente do secundário, na mesma relação em que a tensão do secundário for maior do que a tensão do primário. Se, por exemplo, a tensão do secundário for quatro vezes maior do que a tensão do primário, a corrente do primário será quatro vezes maior do que a corrente do secundário. Um transformador que tem uma relação de tensões elevadora, terá uma relação de corrente rebaixadora. Prof. Msc. Claiton Moro Franchi Eletrotécnica No exemplo ilustrado na figura 3A, a tensão do secundário é três vezes a tensão do primário. Se uma carga ligada ao secundário drenar 20 miliampères de corrente, a corrente do primário será de 60 miliampères. Na figura 3B a tensão do secundário será um quarto da tensão do primário. Se a carga liga ao secundário drenar 200 miliampères, a corrente do primário será de um quarto deste valor, ou 50 miliampères. Matematicamente, a relação de corrente é ligada à relação de espiras da seguinte maneira: IP/IS = NS/NP Sendo: Np e Ns os números de espiras do primário e do secundário respectivamente, Ip e Is as correntes do primário e do secundário respectivamente. Na prática, a corrente do primário é ligeiramente maior do que o valor calculado, porque o primário drena uma corrente adicional para compensar as perdas no núcleo. Por esse motivo, a potência de saída do secundário (ES multiplicado por IS) é sempre menor do que a potência de entrada do primário (EP multiplicado por IP). A relação entre a potência de saída e a potência de entrada é o rendimento do transformador, geralmente expresso sob a forma de porcentagem. % Rendimento = (Pot. De Saída/Pot. De Entrada) x 100= (Es x Is / Ep x Ip) x 100 Em transformadores de núcleo de ferro o rendimento geralmente é superior 90%. Prof. Msc. Claiton Moro Franchi Eletrotécnica APÊNDICE ECONOMIA DO AUTOTRANSFORMADOR COM RELAÇÃO AO TRANSFORMADOR Suponhamos que a potência do transformador da figura seja de 1000W. Sendo de 100 Volts a tensão de entrada, as correntes que circularão nos dois enrolamentos são 10 A e 20 A, como mostra a figura. Sobrepondo-se os dois enrolamentos, vemos que entre os pontos PS e S', circulam duas correntes (10A e 20A) de sentido contrário e a corrente resultante, será a diferença entre elas, conforme mostra a figura. Isto significa que, ao convertermos um transformador em autotransformador, não só economizaremos o cobre correspondente ao enrolamento secundário mas é preciso aumentar o diâmetro do fio do primário, pois na parte comum circula a mesma corrente de antes. Ao suprimir-se um enrolamento, se reduz o núcleo magnético e portanto as perdas no ferro e o tamanho físico. Além disso, o rendimento também melhora. Frente a essas vantagens econômicas que acabamos de citar, os autotransformadores tem o inconveniente de manter eletricamente unidos os circuitos primário e secundário. O auto transformador possui outro inconveniente pos se houver um rompimento nas bobinas no secundário a tensão do primário fica igual a do secundário A utilização principal dos autotransformadores tem lugar quando possuímos um determinado aparelho em uma tensão (por ex. 110 Volts) e a tensão da rede é diferente (por ex. 220 Volts). Prof. Msc. Claiton Moro Franchi Eletrotécnica ACESSÓRIOS DOS TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO Óleo Refrigerante: Tem dupla função: além de proteger o papel e o verniz de isolação, age com liquido refrigerante das espiras; Isolantes: Além do papel, a tendência é a utilização de isolantes de estabilidade térmica mais elevada. Assim poderá ser dispensado o refrigerante liquido ou outra forma de ventilação artificial. Nesta classe se encaixam os transformadores a seco que apresentam economia de espaço, peso e componentes; Válvulas: Os transformadores a Óleo possuem em seu tanque válvulas para a verificação do estado do óleo ; Perfis de Montagens: Podem ser trilhos, rodas ou ferragens para montagens em postes; Tampa: Onde são montados os isoladores para a ligação dos condutores de alimentação; Dispositivos de Proteção: Relé diferencial,. Rele Bucholz, secador de ar, termômetros. ESPECIFICAÇÕES PARA A AQUISIÇÃO a) Número de fases ; b) Tensão primária (com suas derivações); c) Tensão secundária(com suas derivações); d) Potencia Nominal(KVA); e) Norma de fabricação; f) Grupo de ligações; g) Polaridade; h) Freqüência Nominal; i) Informações complementares: liquido dielétrico, tipo de pintura, base, etc.