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Transformadores trifsicos
Transformadores trifsicos
Transformadores trifsicos
Por que precisamos usar transformadores trifsicos
Os sistemas de gerao, transmisso e distribuio de energia eltricaso sistemas trifsicos pois:
O volume de material condutor na transmisso em sistemas trifsicos menorpara a mesma quantidade de energia transmitida quando comparado comsistemas monofsicos ou outros sistemas polifsicos.
A capacidade dos geradores aumenta em funo do nmero de fases.
A potncia em sistemas monofsicos pulsante com o dobro da freqncia darede, ao passo que a potncia em sistemas trifsicos constante. Portanto,possibilitando um funcionamento mais suave dos motores.
Para o funcionamento dos motores eltricos necessrio termos camposmagnticos girantes, o qual no possvel ser gerado em sistemas monofsicos.
Transformadores monofsicos possuem em geral pequena capacidadede potncia aparente (chamada capacidade de transformao). Quandose necessita de maiores potncias utilizam-se transformadorestrifsicos.
Transformadores trifsicos
Os transformadores trifsicos podem ser construdos de duas maneiras:
(a) banco trifsico (composto por 3 transformadores monofsicos)
(b) ncleo trifsico (composto por um nico ncleo mononuclear)
(a) banco trifsico (b) ncleo trifsico
Transformadores trifsicos
(a) banco trifsico (composto por 3 transformadores monofsicos)
A conexo em banco trifsico facilita a manuteno e substituio dos transformadores, porm com maior custo de investimento.
(b) ncleo trifsico (composto por um nico ncleo mononuclear)
Esta forma de ligao resulta em transformadores menores e mais baratos devido a necessidade de menos material ferromagntico, porm com menor flexibilidade de manuteno.
Transformadores trifsicoshttp://www.youtube.com/watch?v=IHV0V3XwV34
Transformadores trifsicos
Um transformador trifsico constitudo de pelo menos trs enrolamentos no primrio e trs enrolamentos no secundrio, os quais (como qualquer componente trifsico) podem ser conectado em Estrela (Y) ou Delta (). Por conseguinte, temos quatro possibilidade de ligao (conexo):
Primrio Secundrio
Y Y
Y
Y
Cada conexo possui determinadas caractersticas que determinam o uso mais adequado conforme a aplicao.
Transformadores trifsicos banco trifsico
Exemplo de conexo Y-
Transformadores trifsicos ncleo trifsico
Exemplo de conexo Y-
Relao de espiras e transformao
Em transformadores trifsicos, a relao de transformao definida pela relao entre a tenso de linha do primrio e a tenso de linha do secundrio.
Portanto, dependendo da ligao, a relao de transformao pode ser diferente da relao de espiras, como ser visto a seguir.
Conexo Y- :
Se a tenso de linha no lado Y V, qual a tenso de linha do lado ?
Reviso: relao entre tenso de linha e de fase conexo em Y
Definies:
Tenso de fase: tenso entre uma fase e o neutro.
Tenso de linha: tenso entre duas fases
fl VV 3=
3l
f
VV =
Relao de espiras e transformao: conexo Y-
Ou seja, se uma tenso de linha V aplicada a um enrolamento trifsico ligado em Y, a tenso efetiva sobre a fase dada por V/3. Esta tenso que ser refletida ao enrolamento no secundrio do transformador. Portanto, sendo o secundrio em , temos:
A tenso de linha no lado em ser V/3a, onde a a relao de espira. Assim, a relao de transformao de um transformador ligado Y- em :
a
a
V
V
V
VRT
l
Yl 3
3,
,===
Relao de corrente: conexo Y-
Definies:
Corrente de linha: percorre as linhas do sistema.
Corrente de fase: percorre os enrolamentos do transformador (cada fase da carga, gerador).
Em Y, a corrente de linha igual corrente de fase:
Em , a corrente de linha 3 vezes a corrente de fase:
fl II =
fl II 3=
Relao de corrente: conexo Y-
Assim, a corrente I no enrolamento do primrio ser refletida no enrolamento do secundrio como aI. E a corrente de linha no ser, portanto, aI3.
a relao de correntes :
3
1
3,
,
aIa
I
I
I
l
Yl==
que o inverso da relao de tenso.
Relao de corrente: conexo -Y
Uma tenso de linha V no primrio em provoca uma tenso de fase V/a no secundrio em Y. Da, a relao de transformao :
A relao de corrente :
33,
, a
a
V
V
V
VRT
Yl
l===
aaI
I
I
I
Yl
l 3
3,
,==
Relao de corrente: conexo - e Y-Y
Nas conexes Y-Y e - as relaes de transformao so dadas por:
aV
VRT
Yl
Yl==
,
, aV
VRT
l
l==
,
,
e as relaes de correntes so dadas por:
aI
I
l
l 1
,
,=
aI
I
Yl
Yl 1
,
,=
Relaes de correntes e tenses
Vantagens e desvantagens de cada tipo de conexo
Vantagens da conexo Y-Y
Pode ser construdo como auto-transformador Como a tenso sobre o enrolamento 57,7% da tenso de linha, o
nmero de espiras necessrio menor.
Fornece dois nveis de tenso, fase-neutro e fase-fase
Vantagens e desvantagens de cada tipo de conexo
Principal aplicao da conexo Y- e Y
A conexo Y mais empregada como transformador elevador em subestaes de gerao
A conexo Y mais empregada como transformador abaixador em subestaes industriais
O neutro do lado de alta-tenso pode ser aterrado
O lado em funciona como um filtro para correntes harmnicas.
Vantagens e desvantagens de cada tipo de conexo
Vantagem da conexo Transformadores trifsicos em banco podem operar
em conexo Delta aberto (V), com um dos transformadores monofsicos em manuteno, podendo fornecer 58% da capacidade nominal do banco
Dados de placa transformador trifsico
Entre as informaes fornecidas pela
placa encontram-se:
nome e dados do fabricante;
numerao da placa;
indicao das NBR;
potncia (kVA);
impedncia equivalente (%);
tenses nominais (AT e BT);
tipo de leo isolante;
diagramas de ligaes;
diagrama fasorial;
massa total (kg);
volume total do lquido (l).
Exercicios
1. Dispe-se de uma rede eltrica trifsica 6,6 kV e de trstransformadores monofsicos 3800/220 V. Desenhe um diagramaeltrico, indicando as ligaes dos transformadores rede eltricae a trs lmpadas 200 W / 127 V conectadas em Y. Obtenha asmagnitudes de todas as tenses e correntes, a relao detransformao e a relao de espiras. Indique estes valores nodiagrama eltrico.
2. Dispe-se de uma rede eltrica trifsica 6,6 kV e de trstransformadores monofsicos 3800/220 V. Desenhe um diagramaeltrico, indicando as ligaes dos transformadores rede eltricae a trs lmpadas 200 W/220 V conectadas em Y. Obtenha asmagnitudes de todas as tenses e correntes, a relao detransformao e a relao de espiras. Indique estes valores nodiagrama eltrico.
Exercicios
3. Especifique a potncia e as magnitudes das tenses em cadatransformador monofsico que dever compor um banco trifsico13800/220 V, 18 kVA, com ligao Y no lado de alta tenso eligao no lado de baixa tenso.
4. Uma carga composta de trs resistores em conectada a umbanco trifsico Y composto de trs transformadoresmonofsicos que tm relao de espiras 5:1.a) Se a corrente na impedncia da carga de 8 A, qual o valor dacorrente de linha no primrio?b) Se a tenso de linha no primrio de 220 V, qual o valor datenso na impedncia da carga?c) Esboce diagrama eltrico das ligaes do banco trifsico a umarede eltrica e carga, indicando no diagrama todos os valores dastenses e correntes, da relao de espiras e da relao detransformao.
Exercicios
5. Trs transformadores monofsicos compem um banco trifsico Y com relao de transformao 10:1 que est conectado a trsmotores monofsicos em Y.a) Se a tenso de linha no secundrio de 220 V, qual o valor datenso de linha no primrio?b) Se a corrente na impedncia da carga de 15 A, qual o valorda corrente de linha no primrio?c) Esboce diagrama eltrico das ligaes das bobinas dostransformadores conectados rede eltrica e carga, indicando osvalores da relao de espiras e de todas as tenses e correntes.
6. Trs transformadores monofsicos 110/220 V so ligadosformando um banco trifsico .a) Desenhe o esquema de ligaes deste banco.b) Supondo que nenhuma carga est sendo alimentada por estebanco e que o primrio alimentado por um sistema trifsico a 3fios de 220 V, qual a magnitude da tenso de linha nosecundrio?
Exercicios
7. rede eltrica de 13,8 kV deseja-se conectar as seguintes cargas:01 motor trifsico com bobinas em D, 15 HP, 220 V, 60 Hz,eficincia de 87% e fator de potncia 0,75 atrasado;03 luminrias apresentando cada uma delas: 1,5 kW, 127 V e fatorde potncia 1,0 Estando disponveis trs transformadoresmonofsicos 13,8 kV/127 V:a) Esboar um diagrama padronizado representando todas asligaes entre a rede eltrica e todas as cargas.b) Obter todas as potncias trifsicas e o fator de potncia doconjunto das cargas.c) Obter as magnitudes de todas as correntes.
Exercicios
8. Em uma indstria tem-se trs cargas conectadas rede eltrica13,8 kV atravs de trs transformadores monofsicos 7,97 kV /220 V. As especificaes das cargas so:01 motor trifsico 60 Hz, c/ bobinas em Y-4 fios, 4 HP/220 V,eficincia de 75% e fator de potncia 0,8 atrasado;01 motor trifsico 60 Hz, c/ bobinas em D, 5 HP/220 V, eficinciade 80% e fator de potncia 0,85 at