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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