to accompany Electric Machinery

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2-0

PowerPoint Slides to accompany

Electric Machinery Sixth Edition

A.E. Fitzgerald

Charles Kingsley, Jr.

Stephen D. Umans

Chapter 2

Transformadores


2-1

Considerações Iniciais

Embora o transformador não seja um dispositivo de

conversão de energia ele é um componente

indispensável em um sistema de conversão de energia;

Dentro de um SEP possibilita a geração e transmissão

de energia nas tensões mais econômicas;

SEP – Sistema Elétrico de Potência


2-2

Possibilita a utilização da energia na tensão mais

adequada para um dado dispositivo em particular;

Pode ser utilizado em circuitos de baixa potência,

controle, e circuitos eletrônicos de baixa corrente;

Isolar um circuito de outro, transformador isolador;

Utilizado para medição de altas tensões e correntes

(TCs e TPs).


2-3


2-5


2-6

A essência do funcionamento de um

transformador requer apenas que haja um fluxo

comum, variável no tempo, enlaçando dois

enrolamentos. Tal ação pode ocorrer entre

enrolamentos acoplados pelo ar, no entanto, o

acoplamento entre enrolamentos pode ser mais

eficiente usando-se núcleo de material ferromagnético

adequado (aço elétrico).

A maior parte do fluxo fica confinado neste

material, e o transformador é comumente chamado de

transformador de núcleo de ferro.


2-7

Perdas no Ferro – Histerese e correntes parasitas


2-8

Em transformadores utilizados em alta frequência

(sistemas de comunicação) são utilizados núcleos de

ligas ferromagnéticas pulverizadas e comprimidas

conhecidas como ferrites.


2-9

• Construção em Montagem : TRANSFORMADOR

MONOFÁSICO

Núcleo envolvido: Núcleo envolvente:


2-10

• Construção em Montagem : TRANSFORMADOR

TRIFÁSICO

Núcleo envolvido: Núcleo envolvente:


2-11

Para diminuir o efeito do fluxo disperso,

subdivide-se os enrolamentos em seções colocadas o

mais próximo possível entre si.

A montagem é feita de forma concêntrica ou em

forma de panquecas nos transformadores de núcleo

envolvente.

Exemplo de enrolamento de um transformador.


2-14

CLASSIFICAÇÃO

Transformadores de Potência:

FORÇA

DISTRIBUIÇÃO

TRANSFORMADOR DE INSTRUMENTAÇÃO:

MEDIÇAO ( TC, TP), alto grau de precisão

PROTEÇÃO (TC, TP)

TRANSFORMADORES DE BAIXA POTÊNCIA:

ELETRÔNICA

COMANDO


2-15

COMPONENTES CONSTRUTIVOS

Os transformadores são constituídos, basicamente,

de uma parte ativa e de acessórios complementares.

1. Parte Ativa:

Compreende as bobinas (enrolamentos do

primário e do secundário) e o núcleo ferromagnético.

Chanfros


2-19

ACESSÓRIOS COMPLEMENTARES

1. Tanque:

Serve de invólucro da parte ativa e do líquido

isolante. Nele encontramos os suportes para fixação

em postes, ganchos e olhais de suspensão, tampa de

inspeção, conector de aterramento, fios de passagem

das buchas, placa de identificação, radiadores,

dispositivos de drenagem e amostragem do líquido

isolante, visor de nível do óleo, etc.


2-20

2 . Buchas:

São dispositivos que permitem a passagem dos

condutores constituintes dos enrolamentos para o

meio externo (redes elétricas). São constituídos de

corpo isolante (porcelana), condutor passante (cobre

ou latão), terminal (bronze ou latão) e vedações

(borracha e papelão).


2-22


2-23

3. Radiadores :

O calor gerado na parte ativa se propaga pelo óleo,

sendo dissipado na tampa e laterais do tanque .

Em casos especiais (potência elevada e ventilação

insuficiente) os transformadores são munidos de

radiadores, que aumentam a área de dissipação, ou

adaptados com ventilação forçada.


2-24

Inspeção do óleo isolante:

Análise cromatográfica do óleo isolante


2-25

Deve-se fazer inspeção periódica da

qualidade do óleo utilizado em equipamentos.

A oxidação do óleo é um dos fatores que

sempre estão presentes, e que se fazem sentir

devido à presença do oxigênio do ar e da elevação

de temperatura.

O início do envelhecimento do óleo é

sempre caracterizado pelo aumento do coeficiente

de acidez.

Presença de umidade no óleo também pode

ser detectada em ensaio. Tudo isso afeta

diretamente a RD do óleo isolante.


2-26


2-27


2-28

Sistema de ventilação e radiadores

ONAN – ONAF – OFAF - OFWF


2-29

4. Comutador

É um dispositivo mecânico que permite variar o

número de espiras dos enrolamentos de alta tensão.

Sua finalidade é corrigir diferenças de tensão existente

nas redes de distribuição, devido à queda de tensão

ocorrida ao longo das mesmas.


2-30

• Comutador sob carga (transformador ligado)

• Transformador Regulador


2-31

5. Placa de identificação :

Construída em alumínio ou aço inoxidável, onde

constam todas as informações construtivas resumidas

e normatizadas do aparelho.


2-32

• Entre as informações fornecidas pela placa

encontram-se:

• nome e dados do fabricante;

• numeração da placa;

• indicação das NBR;

• potência (kVA);

• impedância equivalente (%);

• tensões nominais (AT e BT);

• tipo de óleo isolante;

• diagramas de ligações;

• diagrama fasorial;

• massa total (kg);

• volume total do líquido (l).


2-33


2-34

Acessórios para o Controle de temperatura.


2-35

Válvulas de alívio de pressão (VAP).


2-36

Válvula de Alívio de Pressão (VAP):


2-37

Sensor de detecção de Gás

Secador de Ar

Relé de pressão súbita


2-38

Relé Detector de Gás Buchholz:


2-39

Secados de Ar de Sílica Gel:


2-40

Relé de pressão Súbita:


2-41

• Manômetros:

Usado para indicação e acompanhamento da pressão interna do tanque do transformador

Análise do Transformador Ideal

Análise do transformador sem carga;

Análise do transformador com carga.

Mesmo sem carga existe uma corrente muito baixa fluindo no primário do trafo chamada de corrente de excitação responsável pela geração de fluxo magnetizante.


2-43

Transformador com secundário aberto.

Figure 2.4

e2 v2

O fluxo gerado pela corrente de excitação i induz

uma fem no primário igual a:

Onde :

1 = Fluxo concatenado do enrolamento primário;

= Fluxo no núcleo enlaçando ambos os enrolamentos;

N1 = número de espiras no enrolamento primário.

Essa fem, juntamente com a queda de tensão na

resistência do primário R1, deve-se igualar à tensão

aplicada V1 no primário do TRAFO.

V1 = R1.i + e1 (2.2)

Se desprezarmos a queda de tensão na resistência

do primário, temos:

V1 = e1

Sendo o fluxo que circula no núcleo dado pela

seguinte equação:

A tensão induzida será:

E o valor eficaz da fem induzida e1 é:

Desprezando a queda de tensão em R1, temos

E1rms = V1. Assim:

O fluxo no núcleo é estabelecido pela tensão

aplicada V1 e por i. Sendo a última determinada pelas

propriedades magnéticas do material.

i é composta por uma componente fundamental

e uma série de harmônicas ímpares.

A componente fundamental pode por sua vez pode

ser decomposta em duas componentes, uma em fase

com a fem e outra defasada 90 em relação a fem.


2-49

A componente em fase Îc, fornece a potência

absorvida pelo núcleo devido as perdas por histerese e

correntes parasitas.

A outra componente da corrente de excitação é

responsável pela magnetização do núcleo ( geração do

fluxo que atravessa o núcleo ferromagnético) é chamada

de Îm.

Em transformadores de potência típicos, a corrente

Î constitui cerca de 1% a 2% da corrente a plena

carga.


2-51

No-load phasor diagram.

Figure 2.5

O valor das perdas no núcleo Pc é igual ao produto

das componentes em fase Ê1 e Îc

Pc = E1 . Ic = E1 . I cos(c) (2.7)

Ic = I cos(c) - corrente de perdas no núcleo;

Im = I sen(c) – corrente de magnetização ;

(terceira harmônica é cerca de 40% de I )

EXEMPLO 2.1

2.3 - Efeito da corrente no secundário do

transformador ideal

Iremos considerar as resistências dos enrolamentos

desprezíveis, que todo o fluxo esta confinado no núcleo

e enlaça ambos os enrolamentos.

O núcleo tem permeabilidade infinita e a FMM de

magnetização requerida para gerar fluxo é

insignificante.

Destas suposições temos a seguinte situação:


2-54

Trasformador ideal com carga.

Figure 2.6

Fluxo resultante que atua no núcleo é apenas o fluxo suficiente para a magnetização do mesmo. As correntes I1 e I2 geram fluxos que se anulam. Sendo I2 a corrente de carga e I1 a soma da corrente de carga refletida ao primário mais a corrente de excitação.

A razão entre as eq (2.8) e (2.9) vem:

Assim, o transformador ideal transforma tensão na razão direta do numero de espiras de seus enrolamentos.

N1/N2 = a = relação de transformação

Com carga conectada ao secundário, surge uma

corrente I2 de secundário e uma FMM (N2.I2).

Para que o fluxo no núcleo permaneça constante

mesmo com a presença de carga no secundário, uma

FMM (N1.I1) deve surgir no primário para compensar a

do secundário. Com isso, a FMM de excitação não se

altera e continua desprezível.

N1.I1 – N2.I2 = 0 (2.11)

N1.I1 = N2.I2 (2.12)

Portanto o transformador ideal transforma corrente na

razão inversa da relação de espiras dos enrolamentos.

N2/N1=1/a

Na verdade, para o caso real N1.I1 – N2.I2 = FMM

de magnetização

A potência instantânea de entrada no primário é

igual a potência instantânea de saída no secundário

V1.I1 = V2.I2 (2.14)

A polaridade de i1 e i2 podem ser definidas da

seguinte forma:

As eq. (2.10) e (2.13) podem ser reescritas como:

Então:

Sendo a impedância de carga Z2 relaciona-se com a

tensão e corrente do secundário por:

Essa impedância Z2 pode ser substituída por uma

impedância equivalente Z1 no primário desde que

refletida corretamente.


2-61

Three circuits which are identical at terminals ab when the transformer is ideal.

Figure 2.7


2-62

• Os três circuitos anteriores são equivalentes quando

analisados a partir dos terminais a-b.

• Em resumo:

• o transformador ideal transforma tensão na razão

direta das espiras;

• Transforma corrente na razão inversa;

• Transforma impedâncias na razão direta ao

quadrado;

• E a potência não se altera.


2-63

Exemplo 2.2 – O circuito equivalente abaixo mostra um trafo ideal em

que a impedância r2+jx2=1+j4 ohms está conectada em série com o

secundário. A relação de espiras é N1/N2=5:1.

(A)Desenhe o circuito equivalente cuja impedância e série esteja referida

ao primário.

(B) Para uma tensão eficaz de primário de 120V e um curto circuito

conectado entre os terminais A-B, calcule a corrente do primário e a

corrente que flui no curto circuito.


2-64

• Problema Prático 2.1 – Repita a parte (B) do exemplo anterior com

uma impedância em série de r2+jx2=0,05+j0,97 Ohms e uma relação

de espiras de 14:1.

• Respostas: I primário = 0,03+j063A - valor eficaz 0,63 A

• Icc = 8,82 A


2-65

Equivalent circuits for Example 2.2 (a) Impedance in series with the secondary. (b) Impedance referred to the primary.

Figure 2.8

2.4 – Reatância no transformador e circuitos

equivalentes

Nos TRAFOS REAIS deve-se levar em

consideração os efeitos das resistências dos

enrolamentos (primário e secundário), os fluxos

dispersos e as correntes finitas de excitação devido a

permeabilidade finita do material do núcleo.

O fluxo total que concatena o enrolamento

primário pode ser dividido em 2 componentes:

• Fluxo mútuo resultante

•Fluxo disperso de primário


2-67

Iniciando nossa modelagem do transformado real com o

enrolamento primário temos:

• O fluxo total que concatena o enrolamento primário

pode ser dividido em 2 componentes:

• Fluxo mútuo resultante, devido a passagem de

corrente nos dois enrolamentos

• Fluxo disperso de primário que concatena apenas o

enrolamento primário.


2-68

Schematic view of mutual and leakage fluxes in a transformer.

Figure 2.9

O fluxo de dispersão do primário pode ser

representado por uma indutância de dispersão do

primário Ll1. Sendo a reatância de dispersão de

primário dada por:

O circuito equivalente do enrolamento primário

considerando a queda de tensão na resistência que

representa o enrolamento primário R1 .

A corrente de primário I1 pode ser decomposta em

duas componentes um de excitação I e uma de carga

Î2’ definida como sendo uma componente da corrente

de primário que contrabalança a FMM produzida pela

corrente de secundário Î2.

Como a componente de excitação é a que produz

fluxo no núcleo, a FMM líquida deve ser igual a N1.I

Î2’ - é a corrente de secundário refletida para o

primário;

I - é subdividida em duas componentes: Ic que

representa as perdas no núcleo e Im que magnetiza o

núcleo;

Rc juntamente com Xm forma o ramo de excitação do

circuito equivalente do TRAFO.

A impedância de magnetização Z é dada pelo paralelo

de Rc e Xm.

Rc – representa a resistência de perdas no núcleo;

Lm – representa a indutância de magnetização, cuja reatância é

conhecida como reatância de magnetização.


2-73

• Agora vamos modelar o enrolamento do secundário

deste transformador real, para isso temos:

Fluxo de dispersão do secundário


2-74

Schematic view of mutual and leakage fluxes in a transformer.

Figure 2.9

Fluxo de dispersão do secundário

O fluxo de dispersão do secundário pode ser

representado por uma indutância de dispersão do

secundário Ll2 Sendo a reatância de dispersão de

primário dada por:

O circuito equivalente do enrolamento secundário

considerando a queda de tensão na resistência do

enrolamento secundário R2.

O circuito acima representa o modelo completo do

transformador real.

Modelo do enrolamento primário;

Modelo do núcleo ferromagnético;

Modelo do enrolamento secundário (Zφ imp magnetização)

Zl1 e Zl2, impedâncias de dispersão do prim. e secun.

Zl1 Zl2

Porém, o modelo anterior pode ser resumido por

um modelo mais simples chamado modelo T.

O equivalente T é feito referindo todas as

grandezas ao primário ou ao secundário do

transformador original. (não aparece o trafo ideal )

Onde:

Deve se tomar cuidado para refletir corretamente todas as grandezas para um mesmo lado (primário ou secundário)

Exemplo 2.3 - pg.83

Problema Prático 2.2 - pg. 83

2.5 – ASPECTOS DE ENGENHARIA NA ANÁLISE

DE TRANSFORMADORES

Simplificações relevantes podem ser alcançadas

no modelo T, quando se desloca o ramo em derivação,

que representa a corrente de excitação, do meio do

circuito T para os terminais do primário ou do

secundário, conforme ilustrado na sequência.

Essas formas de circuitos equivalentes, são

chamadas de circuitos L. O ramo em série é a

combinação das resistências e reatâncias do primário e

secundário referidas ao mesmo lado. Essa impedância é

comumente chamada de impedância equivalente série.

Zeq série Zeq série

Uma simplificação analítica adicional resulta, se

desconsiderarmos a corrente de excitação por completo,

que por sinal apresenta um valor muito baixo.

Então o transformador é representado apenas por

sua impedância equivalente série.

Em transformadores de grande porte, a resistência

equivalente Req é pequena, quando comparada com a

reatância equivalente Xeq, e frequentemente pode ser

desconsiderada.

Isso resultará em um circuito equivalente ainda

mais simplificado.

Finalmente, em situações onde as correntes e as

tensões são determinadas quase que inteiramente por

circuitos externos ao transformador, ou quando um alto

grau de exatidão não é exigido, pode se adotar um

transformador ideal na análise dos sistemas em questão.


2-86

Exemplo 2.4 pg85

Exemplo 2.5 pg. 86

Problema Prático 2.3 pg. 87

ENSAIOS DE CURTO-CIRCUITO E ENSAIO DE

CIRCUITO ABERTO

São dois ensaios muito simples utilizados para se

determinar os parâmetros dos circuitos equivalentes

mostrado abaixo

Consistem em medir a tensão, corrente e potência

de entrada do primário: primeiro com o secundário em

curto-circuito e depois com o secundário em circuito

aberto ou a vazio.

TENSÃO;

CORRENTE;

FREQUÊNCIA.

ENSAIO DE CURTO-CIRCUITO

O ensaio de curto-circuito pode ser usado para

encontrar a impedância equivalente série (Req+Xeq).

Neste ensaio geralmente o curto-circuito é

aplicado ao enrolamento secundário e a tensão é

aplicada ao enrolamento primário, sendo o lado de alta

tomado como primário.

Como a impedância equivalente série é

relativamente baixa em um transformador típico, uma

tensão da ordem de 10% da nominal, aplicada ao

primário, é suficiente para resultar na corrente nominal

do transformador em curto-circuito.

Cuidado para que está corrente não ultrapasse a

capacidade de corrente do enrolamento primário e

secundário !

Sendo a impedância do ramo de excitação (Z) é

muito maior que a impedância de dispersão do

secundário, a impedância de curto-circuito (Zcc) pode

ser aproximada por:

Observe que à aproximação feita é equivalente à

aproximação feita ao se reduzir o circuito equivalente T

ao equivalente L.

A impedância vista na entrada desse circuito

equivalente é igual a Zcc = Zeq = Req+jXeq; já que Z

foi colocada em paralelo com o curto-circuito aplicado

ao secundário.

Para este ensaio são utilizados: Amperímetro,

Voltímetro, Wattímetro, que medem os valores eficazes

da corrente de curto-circuito (Icc), tensão aplicada (Vcc)

e da potência Pcc.

Baseado nas três grandezas anteriores, a

resistência e a reatância equivalentes (referidas ao

primário) podem ser calculadas.

A impedância equivalente pode ser facilmente

referida de um lado para o outro do transformador de

forma usual.

As resistências R1 e R2 podem ser encontradas

através de uma medida CC da resistência em cada

enrolamento. Entretanto, não existe um teste simples

como esse para as reatâncias de dispersão Xl1 e Xl2.

Desta forma, teríamos um modelo equivalente T

aproximado.


2-97

ENSAIO DE CIRCUITO ABERTO

O ensaio de circuito aberto ( ou a vazio) é

realizado com o secundário em aberto e a tensão

nominal aplicada ao primário.

Por conveniência o lado de baixa tensão é tomado

como primário durante o ensaio.

Isso se deve ao fato de a tensão de ensaio no

laboratório ser limitada ao máximo de 220V. Não

teríamos com realizar ensaios aplicando 13,8kV.

As grandezas encontradas no ensaio de curto-

circuito e as encontradas no ensaio a vazio, devem estar

referidas ao mesmo lado de forma que tenhamos um

conjunto de parâmetros que modelam o transformador

referidos a um mesmo lado (lado de alta ou lado de

baixa tensão).

O circuito abaixo, com a impedância do

secundário do transformador referida ao primário e o

secundário em aberto, tem-se a seguinte impedância de

circuito aberto Zca.

Como a impedância no ramo de excitação é bem

elevada, a queda de tensão na impedância de dispersão

do primário, causada pela corrente de excitação, é

normalmente desprezível e com isso, Vca é quase igual a

FEM Eca induzida pelo fluxo resultante no núcleo.

Do mesmo modo, a perda ( ) é desprezível,

de modo que a potência de entrada Pca é praticamente

igual à perda do núcleo ( ).

Com isso, pode-se aproximar a impedância Zca à

impedância de magnetização.

A aproximação feita é equivalente à reduzir o

circuito equivalente T ao equivalente L abaixo.

A impedância vista na entrada desse circuito

equivalente é claramente Z porque nenhuma corrente

irá circular no secundário em aberto.

Neste ensaio são medidos os valores eficazes da

tensão aplicada Vca, da corrente de circuito aberto Ica e

da potência Pca. Sendo assim, a resistência e a reatância

de magnetização (referidas ao primário) podem ser

calculadas a partir de:

O ensaio a vazio pode ser usado para se levantar

as perdas no núcleo, em cálculos de rendimento, e para

verificar o módulo da corrente de excitação.

Algumas vezes, a tensão nos terminais em aberto

do secundário é medida para se verificar a relação de

espiras (N1/N2).


2-106

Regulação de tensão

A regulação de tensão é definida como sendo a

variação de tensão nos terminais do secundário quando

se passa de condição a vazio para condição de plena

carga .

É usualmente expressa como uma percentagem da

tensão em plena carga.

Um valor baixo de regulação indica que variações

na carga do secundário não afetam de forma

significativa o valor de tensão fornecida à carga.


2-108

Rendimento de um Transformador

Como em todos os casos de conversão de

energia, também ocorrem perdas nos transformadores.

O rendimento é definido como sendo uma relação

entre duas potências ativas (W). Nos

transformadores, as perdas de energia a considerar,

ocorrem nos enrolamentos ⎯ perdas no cobre ⎯ e no

núcleo de ferro ⎯ perdas no ferro por histerese e por

correntes de Foucault (Eddy)


2-109

A potência indicada na placa de características do

transformador é a máxima potência que pode ser

fornecida no secundário do transformador. Como a

característica da carga pode variar, esta é normalmente

indicada em potência aparente, (em VA). (Operação

com fator de potência unitário, indutivo ou capacitivo).


2-110


2-111

• Também pode ser calculado da seguinte forma:

• Grandes transformadores são máquinas elétricas de

alto rendimento.

1Pentrada Pperdas Pperdas

Pentrada Pentrada

Fim do conteúdo para a primeira prova !

EXERCÍCIOS


2-113

Transformadores Trifásicos e Banco de

Transformadores Trifásicos


2-114


2-115


2-116


2-117


2-118


2-119


2-120


2-121

Lembrando que:

Tensão de fase – É a tensão entre uma fase e o Neutro;

Tensão de Linha – É a tensão entre duas fases diferentes do sistema trifásico


2-122

N

Fase R Fase R

Fase S

Fase T

a = N1/N2


2-123


2-124


2-125

Relação de transformação para tensão e corrente: conexão ∆ - Y:


2-126

Relação de transformação para tensão e corrente:

conexão Y – Y e ∆ - ∆ :


2-127

Common three-phase transformer connections; the transformer windings are indicated by the heavy lines.

Figure 2.19


2-128


2-129


2-130


2-131


2-132

Exercícios de Fixação:

1. Dispõe-se de uma rede elétrica trifásica 6,6 kV e de três transformadores monofásicos 3800/220 V. Desenhe um diagrama elétrico, indicando as ligações dos transformadores à rede elétrica e a três lâmpadas 200 W / 127 V conectadas em Y. Obtenha as magnitudes de todas as tensões e correntes. Indique estes valores no diagrama elétrico.


2-133

2. Especifique a potência e as magnitudes das tensões em cada transformador monofásico que deverá compor um banco trifásico13800/220 V, 18 kVA, com ligação Y no lado de alta tensão e ligação Δ no lado de baixa tensão.

3. Uma carga composta de três resistores em Δ é conectada a um banco trifásico Δ – Y composto de três transformadores monofásicos que têm relação de espiras 5:1.

a) Se a corrente na impedância da carga é de 8 A, qual é o valor da corrente de linha no primário?


2-134

4. Uma subestação de distribuição possui um transformador de potência trifásico de 5,0 MVA, 69/13,8 kV, conexão D-Y para suprir energia a três circuitos cuja carga total no horário de demanda máxima atinge 3,7 MW com fator de potência 0,75 (indutivo).

a) Calcule as potências aparente e reativa e as magnitudes das correntes de linha no primário e no secundário.


2-135

Transformadores de Potencial (TP) e de Corrente (TC)


2-136


2-137


2-138


2-139

A figura a seguir mostra o circuito equivalente utilizado

para modelar um TP ou TC de instrumentação.

Se construídos com uma relação de espiras N1:N2, um

TP ideal teria uma tensão de secundário igual ao valor de

N2/N1 vezes a do primário de mesma fase. Do mesmo modo

um TC ideal teria uma corrente de secundário de saída igual a

N1/N2 vezes a corrente de entrada do primário de mesma fase.

Ou seja, TPs e TCs são projetados para, na prática,

funcionarem tão próximos quanto possível de transformadores

ideais.

O circuito equivalente utilizado mostra o secundário do

transformador (TP ou TC) carregado com uma impedância de

carga Zb= Rb+jXb em seu secundário, lembrando que essa

carga e geralmente referida como Burden. Nessa análise a

resistência de perdas no núcleo Rc, na modelagem, foi

desprezada.

No modelo utilizado, todas as grandezas foram

refletidas para o primário.


2-142

Circuito equivalente válido para um TC ou TP para serviço de instrumentação (voltímetros, amperímetros).

Impedância de carga (burden, Zb)

Considerando-se primeiramente um TP. Idealmente,

deve-se medir com exatidão a tensão de entrada, ao mesmo

tempo que aparece como um circuito aberto para o circuito que

está sendo medido. Assim, sua impedância de carga deve possuir

um valor elevado.

Se considerarmos que o secundário esteja em circuito

aberto (Zb = ) , temos (divisor de tensão)

Dessa forma, o TP com secundário em aberto

apresenta um erro inerente devido à queda de tensão

produzida pela corrente de magnetização na

resistência de primário e na reatância de dispersão.

Deve-se fazer com que as últimas sejam baixas

em comparação a Xm, para que o erro seja muito

pequeno.

A situação é prejudicada na presença de uma carga

(Burden) finita (que é o caso real). Desta forma, seu valor

(Burden) deve ser refletido ao primário e considerado na análise do

circuito equivalente do TP. Isso implicará numa certa redução da

exatidão do equipamento.

Para se ter exatidão em um TP, deve-se ter Xm,

ou mais exatamente, a impedância do ramo excitação

elevada, assim como resistências de enrolamento e

reatâncias de dispersão de valor baixo.

A impedância de Burden deve ser mantida

acima de um valor mínimo para evitar de erros

excessivos sejam introduzidos no valor da tensão

medida e no seu ângulo de fase.

No caso do TC com um secundário em curto-circuito

(Zb=0) apresenta um erro inerente devido ao fato de que uma

parte da corrente de primário é desviada para a reatância de

magnetização e não alcança o secundário.

Para diminuir esse erro, deve-se fazer a Xm muito maior

que à resistência de secundário e à reatância de dispersão do

secundário.

Porém, uma carga finita (Burden) aparecera em

série com a impedância do secundário e com isso

aumentara o erro. Incluindo seus efeitos temos:

(divisor de corrente)

Conclui-se que para se ter exatidão em um TC, ele deve

ter uma impedância de magnetização elevada, e resistência de

enrolamento e reatância de dispersão baixas.

Além disso, a impedância de carga de um TC deve ser

mantida abaixo de um valor Máximo para evitar que erros

adicionais excessivos sejam adicionados no valor da corrente

medida.


2-150

• Proteção de Transformadores de Potência

• Transformador de Corrente TC para serviço de

proteção

• Transformador de Potencial TP para serviço de

proteção


2-151


2-153


2-154


2-155

O que se quer evitar !!!


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2-160


2-162


2-163

Falha de proteção !! Isso dever ser evitado, prejuízo financeiro e risco para os trabalhadores

TCs e TPs


2-164


2-165

ENSAIOS EM TRANSFORMADORES

Ensaios de Rotina;

Ensaios de Tipo e Especiais;


2-166


2-167


2-168


2-169


2-170


2-171

Ensaio de Tensão Aplicada:


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to accompany Electric Machinery

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Transcript of to accompany Electric Machinery