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Conversão de Energia I Aula 2.6 Departamento de Engenharia Elétrica Aula 2.6 Transformadores Prof. Clodomiro Unsihuay Vila

Conversão de Energia Iclodomirovilaunsihuay.weebly.com/uploads/1/0/2/1/10218846/aula_2_6... · • Três Transformadores monofásicos de 50 kVA e 2400:240 V, são conectados em estrela-delta

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Conversão de Energia I

Aula 2.6

Departamento de Engenharia Elétrica

Aula 2.6

Transformadores

Prof. Clodomiro Unsihuay Vila

Bibliografia

FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Máquinas Elétricas:com Introdução à Eletrônica De Potência. 6ª Edição, Bookman, 2006.Capítulo 2 – Transformadores

KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores. Editora Globo. 1986.

Capítulo13 – Transformadores

TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de

Conversão de Energia I

TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de Máquinas Elétricas. LTC, 1999. Capítulo 2 – Transformadores

Bim, Edson. Máquinas Elétricas e Acionamento. Editora Elsevier, 2009.

Capítulo 2 – Transformadores

Sistemas Trifásicos

• O sistema de potência formado por geração,

transmissão e distribuição é baseado no sistema

trifásico. Nas estações geradoras três tensões

sinodais de mesma amplitude são geradas defasadas

de 120°. Estas fontes são denominadas fontesde 120°. Estas fontes são denominadas fontes

trifásicas balanceadas

Sistemas Trifásicos

• No sistema trifásico a potência trifásica é

constante e não pulsante como a monofásica.

• Também os motores trifásicos têm torque

constante e partem e rodam melhor que osconstante e partem e rodam melhor que os

monofásicos.

• Estas características aliadas à maior eficiência

na transmissão são razões para o uso do

sistema trifásico.

Conexões de transformadores

trifásicos

• Transformadores trifásicos são utilizados para mudar

a tensão dos sistemas trifásicos.

• Normalmente em alta tensão se utiliza bancos de

transformadores trifásicos formador por 03 unidadestransformadores trifásicos formador por 03 unidades

monofásicas.

Transformadores trifásicos

Buscando reduzir a quantidade de material magnético no núcleo realiza-seo arranjo trifásico com um único núcleo.

Agrupamento de três transformadores monofásicos

formando um transformador trifásico.

Conversão de Energia I

Quando o sistema trifásico está equilibrado com correntes iguais em

cada bobina a soma dos fluxo é igual a zero, assim como a soma

das correntes.

Transformadores trifásicos

Como o fluxo no núcleo central é igual a zero, se retiramos esse ramo nãovai alterar em nada o comportamento do transformador.

Conversão de Energia I

Transformadores trifásicos

Podemos visualizar o transformador trifásico conforme apresentado abaixo.

Conversão de Energia I

Os transformadores trifásicos podem ser ligados em estrela ou triângulo.

Sistema trifásico ligada em estrela

~

~~

a

Vab 120o

120o

120o Va

Vc

120o

120o

120o Va

Vab = Va - VbVc-Vb

Va

Vc Vb~~

b

c VbVb

Vc Vb

Tensões de linha

3 30o

ab a bV V V V= − = ∠

Conversão de Energia I

Sistema trifásico ligada em estrela

~

~~

Tensões de fase e de linha

aTensões de fase

oc

ob

oa

120VV

120VV

0VV

∠=

−∠=

∠=Tensões de linha

oacca

ocbbc

obaab

150V3VVV

90V3VVV

30V3VVV

∠=−=

−∠=−=

∠=−=

~~b

c

occa

obbc

oaab

30V3V

30V3V

30V3V

∠=

∠=

∠=

Tensões de linha

Conversão de Energia I

Sistema trifásico ligada em estrela

~

~~

Corrente de fase e de linha

a

Corrente de fase = Corrente de linha

Ia

Ib~~b

c

Ib

Ic

Corrente de fase = Corrente de linha

Tensão de linha = Tensão de Fase /30o3

Seqüência Direta

Conversão de Energia I

Sistema trifásico ligada em delta

Corrente de fase e de linha

Corrente de fase

cI

bI

aI Corrente de linha

3 30

3 90

3 150

o

ab a b

o

bc b c

o

ca c a

I I I I

I I I I

I I I I

= − = ∠

= − = ∠ −

= − = ∠

Tensão de fase = Tensão de linha

Corrente de linha = Corrente de Fase /30o3

Seqüência Direta

Conversão de Energia I

Transformadores trifásico Triângulo - triângulo

Transformadores trifásicos

aN

N

V

V

Fase

Fase==

2

1

2,

1,

aN

N

V

V

Linha

Linha==

2

1

2,

1,

aN

N

I

I

Fase

Fase 1

1

2

2,

1,==

aN

N

I

I

Linha

Linha 1

1

2

2,

1,==

Preferida nos casos em que as tensões forem moderadas ou baixas

Transformadores trifásico Estrela - estrela

Transformadores trifásicos

aN

N

V

V

Fase

Fase==

2

1

2,

1,

aN

N

V

V

Linha

Linha==

2

1

2,

1,

aN

N

I

I

Fase

Fase 1

1

2

2,

1,==

aN

N

I

I

Linha

Linha 1

1

2

2,

1,==

Preferida nos casos em que as tensões forem muito altas.

Transformadores trifásico Estrela - triângulo

Transformadores trifásicos

∆∆

=N

N

V

VY

Fase

YFase

,

,

∆∆

⋅=

N

N

V

VY

Linha

YLinha 3

,

,

YFase

YFase

N

N

I

I∆

=

,

,

YLinha

YLinha

N

N

I

I

⋅=

∆ 3,

,

Transformadores trifásico Triângulo - estrela

Transformadores trifásicos

YYFase

Fase

N

N

V

V∆∆

=

,

,

Y

YLinha,

∆Linha,

N

N=

V

V

⋅3

∆=

N

N

I

IY

YFase

Fase

,

,

∆ ⋅=

N

N

I

IY

YLinha

Linha 3

,

,

Conversão de Energia I

Y equivalente

• Iremos representar a conexão D por um Y

equivalente e assim trabalharemos somente com

uma fase, supondo que o sistema esteja equilibrado

(para que os neutros estejam no mesmo potencial).

• Quando uma impedância for referida ao lado do D

ela deve ser corrigida para o Y equivalente,

lembrando que:

ExercícioNuma ligação Estrela- Delta trifásica , cada transformador tem uma razão de tensão de 4:1 . Se a tensão da linha do primário for de 660V, calcular a) a tensão de linha do secundário, b) a tensão de cada enrolamento do primário c) a tensão através de cada enrolamento do secundário.

Determine a corrente no disjuntor 1 e 2 emcondições normais de operação.

Exercício

Conversão de Energia I

kW

Determine a corrente no disjuntor 1 e 2 emcondições normais de operação.

Exercício

YFaseYLinha I=I __

T

SFase

PFasek

I=I

_

_][71,0

9,62

687,44A= =

Conversão de Energia I

kW

T

∆∆⋅ __ 3 FaseLinha I=I

][23,171,03_ A=I PLinha =⋅

Exercício

• Três Transformadores monofásicos de 50 kVA e 2400:240 V,

são conectados em estrela-delta em um banco trifásico de

150 kVA para baixar a tensão no lado de carga de um

alimentador cuja impedância é . A tensão

de linha no terminal de envio é 4160 V. No lado de

fasej /)00,115,0( Ω+

de linha no terminal de envio é 4160 V. No lado de

secundários, os transformadores suprem uma carga trifásica

equilibrada através de um outro alimentado cuja impedância

é . Encontre a tensão de linha na carga

quando essa puxa a corrente nominal dos transformadores

com um fator de potência de 0,80 indutivo.

fasej /)0020,00005,0( Ω+

Exercício

Três transformadores monofásicos de 50 [kVA], 2300 / 230 [V], 60 [Hz]são conectados para formar um transformador trifásico de 4000 / 230 [V].A impedância equivalente de cada transformador referido ao lado debaixa tensão é 0,012 +j0,016 [Ω] (circuito equivalente modificado dotransformador). O transformador resultante trifásico alimenta uma cargatrifásica de 120 [kVA], 230 [V] e fator de potência de 0,85 indutivo nacarga. Com base nessas informações responda:a) Desenhe o diagrama esquemático mostrando as conexões dostransformares;b) Determine a corrente nos enrolamentos do transformador;

Conversão de Energia I

b) Determine a corrente nos enrolamentos do transformador;( I1 = 17,39 [A] ; I2 = 173,92 [A] )

c) Determine a tensão de linha requerida no primário do transformador;( V1 = 4039,8 [V] )

d) Determine a regulação de tensão do transformador. ( Reg = 1,39% )