2 Parte - Ensaio do transformador em curto-circuito

2 PARTE - ENSAIO DO TRANSFORMADOR EM CURTO-CIRCUITO

Nesta parte do trabalho pretende-se ensaiar o transformador em curto-circuito por forma a determinar a resistncia e a reactncia de disperso equivalentes, respectivamente, do transformador. A determinao destes parmetros juntamente com a determinao da resistncia fictcia R

'eqR e

'eqX

0, que traduz as perdas por efeito de Joule no ferro (perdas por histerese e por correntes de Foucault), e da reactncia de magnetizao X0, permite estabelecer o esquema elctrico equivalente do transformador (esquema de Steinmetz ), o qual permite prever o comportamento do transformador em carga.

1. INTRODUO TERICA

No ensaio em curto-circuito, a potncia lida pelo wattmetro P1cc dada pela expresso

P1cc = U1ef I1ef cos 1cc onde U1ef e I1ef so respectivamente os valores eficazes da tenso e da corrente no primrio e 1cc a desfasagem entre ambas.

Neste caso, como a corrente de magnetizao I10 desprezvel face corrente nominal, o ramo transversal do circuito elctrico equivalente do transformador pode ser retirado, obtendo-se assim o esquema equivalente de Steinmetz do transformador, reduzido ao primrio ou ao secundrio, representado na figura 1.

(a)

(b) Figura 1 - Esquema equivalente de Steinmetz;

(a) reduzido ao primrio (b) reduzido ao secundrio

onde e so, respectivamente, a resistncia equivalente e a reactncia equivalente de disperso vistas do primrio.

''eq

22

21

'21

'eq RmRmRRRR =+=+= ''eq2221'21'eq XmXmXXXX =+=+=

.

.

1U

1R'2R

'eqR

1X'2X

'eqX

1I '2I

0'2 =c.c.

U

.

.

''1U

''1R R

''eqR

''1X 2X

''eqX

''1I 2I

2

02 =c.c.

U

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O ensaio do transformador em curto-circuito tem que ser feito com uma tenso de entrada muito baixa, pelo que o fluxo no ferro desprezvel e, consequentemente, so tambm desprezveis as perdas no ferro, podendo assim dizer-se que a potncia lida pelo wattmetro representa as perdas no cobre, isto :

P1cc = PCu = 21'eq IR

A partir deste ensaio pode determinar-se e o ngulo caracterstico do transformador. 'eqR , 'eqXO ensaio do transformador em curto-circuito juntamente com o ensaio em vazio permitem assim

determinar as caractersticas intrnsecas do transformador as quais, uma vez conhecidas, permitem prever o comportamento do transformador em carga. 2. EXECUO DO TRABALHO

Para a realizao deste ensaio utiliza-se a montagem elctrica indicada na figura 2.

Figura 2 - Esquema de blocos da montagem elctrica

O auto-transformador AT tem como funo permitir variar a tenso de entrada entre 0 e 220 V. O

transformador de 220-15 V usado no ensaio por razes de segurana, isto , por forma a garantir que a tenso eficaz no primrio do transformador a ensaiar no ultrapasse os 15 V, aproximadamente. Ligado ao primrio do transformador a ensaiar existe um instrumento de medida que permite medir a potncia P e os valores eficazes da corrente I1 e da tenso U1. A pina amperimtrica serve para medir o valor eficaz da corrente I2 no secundrio do transformador. O voltmetro V est ligado a uma bobina de n = 10 espiras, enroladas em torno do ncleo de ferro do transformador, registando uma tenso U proporcional ao fluxo resultante no ferro.

NOTA: Durante a execuo do ensaio expressamente proibido tocar em qualquer parte do

circuito elctrico! Procedimento 2.1 - Coloque o auto-transformador AT a 0 V. 2.2 - Ligue AT e aumente a tenso at ao seu valor mximo. Registe numa tabela os valores de P,

U1, I1, I2 e U . 2.3 - Diminua progressivamente a tenso do auto-transformador desde o valor mximo at 0 V

registando os valores pedidos em 2) para 10 pontos intermdios. 2.4 - Desligue o auto-transformador e os instrumentos de medida utilizados.

0

A.T. -220 V

22

T 0-15 V

Wattmet roVoltmet ro

AmpermetroT

. a ensaiar 400-24 V

O O .

.

. .

.

. .. .

.redeU..

.

...

. . c.c.

Pina amperimtrica

V

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3. EXECUO DO RELATRIO

3.1 - Determine para cada ponto ensaiado os valores de 'eqZ , 'eqR ,

'eqX e do transformador.

Construa um grfico de 'eqZ , 'eqR e

'eqX em funo da corrente I1 no primrio. Determine o

valor mdio dos parmetros mencionados anteriormente. 3.2 - Calcule a razo entre os valores da corrente no secundrio e no primrio, I2/I1, e construa

um grfico de I2/I1 em funo de I1. Determine o valor mdio dessa razo e compare com a relao de transformao m = U1/U2 do transformador.

3.3 - A partir dos valores medidos para U , mostre que o fluxo no ferro do transformador,

quando o secundrio est em curto-circuito, muito menor que o fluxo no ferro nominal, sendo portanto admissvel que se despreze neste ensaio o ramo transversal do esquema equivalente de Steinmetz.

3.4 - A partir dos valores obtidos nos ensaios em vazio e em curto-circuito, construa o esquema

equivalente de Steinmetz deste transformador.