O TRANSFORMADOR - Faculdade de Engenharia · a) Calcule a impedância primária a partir do valor...

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Laboratório de Circuitos Elétricos II – Prof. José Renato Fraga

8. LABORATÓRIO 8 - O TRANSFORMADOR

8.1 OBJETIVOS

Após completar essas atividades de aprendizado, você deverá ser capaz de :

(a) Determinar a relação de espiras de transformadores a partir demedições.

(b) Conectar secundários em séries de transformadores em soma eoposição.

(c) Determinar a resposta em freqüência dos transformadores.

(d) Determinar a amplitude de faixa dos transformadores.

(e) Determinar a impedância primária do transformador com base emmedições.

(f) Determinar a potência de entrada e de saída de um transformador.

(g) Usar os transformadores com dispositivos de combinação deimpedância.

8.2 EQUIPAMENTO

1 Osciloscópio - Traço duplo

1 Gerador de função

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1 Unidade central de processamento PU-2000

1 Placa de circuito impresso EB-103.

8.3 DISCUSSÃO

CARACTERÍSTICAS DO TRANSFORMADOR

Quando se aplica uma tensão de corrente alternada a uma bobina produz-se umcampo magnético alternado. Da mesma forma, se um campo magnético alternado passaatravés de uma bobina produzirá uma tensão alternada.

Quando as duas bobinas estão dispostas de forma que todo o campo magnéticoproduzido pela primeira (chamada de enrolamento "primário") passa através de outra bobina(chamada de enrolamento "secundário"), chama-se este dispositivo de "transformador".

A tensão no secundário depende das “relação de espiras” do transformador. Se onúmero das espiras primárias é Np, o número das espiras secundárias é Ns, a tensão de saídaserá:

V VN

NS pS

P

= . (8.1)

O transformador pode ter mais de um enrolamento secundário, e neste caso afórmula acima aplica-se a cada um deles.

A potência de saída de um transformador deve ser igual à potência de entrada, nocaso de não haver perda. Segue-se que a corrente no primário é dada por:

I IN

NP SS

P

= . (8.2)

para um transformador com apenas um enrolamento secundário.

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8.4 PROCEDIMENTO

1. Ajuste o contador de experiência para 34.

2. Conecte o gerador de função primário de T1, como mostra a Figura 8. 1.Ajuste o gerador para 2Vp-p a 1000 Hz.

Figura 8. 1 – O Transformador

3. Meça a tensão de saída do secundário 1 (3 e 4), e do secundário 2 (5 a 6).

Vs1 V Vs2 V

1

2

6

5

4

3

T1

8-4


4. Meça a tensão de salda do transformador (3 a 6), com os secundáriosconectados em soma (conecte 4 a 5).

V(soma) V

5. Reconecte em "oposição" (conecte 4 a 6), e meça a saída entre 3 e 5.

V(oposição) V

6. Desconecte 4 a 6 e conecte o osciloscópio à saída do secundário 1. Faça variara freqüência do gerador e meça a resposta de freqüência do transformador numa faixa de50 Hz a 50 kHz. Registre na Tabela 8. 1.

FREQÜÊNCIA

(Hz)

Vs SEM CARGA

(V)

dB Vs COM CARGA

(V)

dB

50

100

200

500

1K

5K

10K

50K

100K

Tabela 8. 1 - Resposta em Freqüência

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7. Calcule os decibéis relativos à tensão de saída a 1 kHz, e desenhe um gráficodos decibéis de saída na Figura 8. 2.

8. Conecte R14 (300 Ω) através do secundário 1 e repita os passos 6 e 7 para otransformador carregado. Use o mesmo gráfico de cima para mostrar a comparação entre osdois conjuntos de leitura.

8.5 OBSERVAÇÕES

Quais as relações de espiras do transformador entre o enrolamento primário e osecundário?

b) Descreva os efeitos da conexão da soma em série e da oposição em série, eexplique.

c) Qual a faixa de freqüência útil (acima de 100 kHz) para o transformador? Queefeitos produz nele a carga?

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-20

0

20

100 1k 10k 100k

V(out) (db)

f (Herts)

Figura 8. 2 - Resposta de Freqüência do Transformador

8.6 DISCUSSÃO

COMBINAÇÃO DE IMPEDÂNCIA COM UM TRANSFORMADOR

Na experiência anterior, você determinou que a relação de tensão do primário aosecundário em um transformador é igual à relação de espiras, e que a relação das correntesdo primário ao secundário é inversamente proporcional à relação das espiras.

Uma vez que a impedância efetiva é dada por:

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ZV

I= (8.3)

Segue-se que a impedância primária pode ser achada com:

Z ZN

NP S

P

S

= .2

2 (8.4)

8.7 PROCEDIMENTO

1. Ajuste o contador de experiência para 35.

2. conecte o circuito formado por R13, T1 e R14, como mostra a Fig. 4. Ajuste ogerador de função para 2Vp-p a 1000 Hz.

Figura 8. 3 - Combinação de impedância

3. Conecte R14 entre 6 e 5 meça a tensão através de R14.

V(R14) V

4. Usando o osciloscópio em seu modo diferencial, meça a tensão através de R13e através do enrolamento primário do transformador.

V(R13) V VP V

5. Desconecte R14 e reconecte entre 3 e 6 do transformador. Conecte 4 a 5(conexão de soma).

1

2

6

5

4

3

T1

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6. Repita as medidas através de R14, R13 e do enrolamento primário.

V(R14) V V(R13) V Vp V

7. Calcule a corrente primária a partir da tensão através de R13 em 4. Agoraencontre a potência de entrada primária e a impedância de entrada usando Vp.

Ip V Wp V Zp V

8. Calcule a potência em R14 a partir de 3.

W (R14) V

9. A partir das medidas de 6 calcule a potência primária e secundária e aimpedância primária:

WP V WS V ZP V

10. Inicie o modo de Prática e selecione o exercício 3.

PASSO PRESSIONE VISOR COMENTÁRIOS

1 No. “1” Terminar o Modo de Experiência

2 2 “2” Selecione a função.

3 * FN Seleção de função.

4 2 FN2 Selecione o Modo de Prática.

5 * P.00 Agora você está no Modo de Prática.

6 3 P.03 Selecione o código de defeito. Pisca porpouco tempo o “3” para indicar que oprimeiro defeito já foi localizado.

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11. Meça a tensão através de R13 e os enrolamentos primário e secundário, eregistre:

VR13 V Vp V Vs V

12. 0 que mudou no circuito ?

13. Volte ao Modo de Experiência e incremente o contador para 36.



2 1 FN1 Volta ao Modo de Experiência.

3 * E.03 Número de contador de experiência anterior.

4 * E.36 Contador de incremento.

8.8 OBSERVAÇÕES

a) Calcule a impedância primária a partir do valor de V14 e a relação de espiras, ecompare com o valor obtido em 7.

b) Calcule a impedância primária a partir do valor de R14 e a relação de espiras, e

compare com o valor de 9.

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c) Que conclusões você tira sobre as potências primária e secundária ?

d) Calcule o valor modificado de R14 a partir da impedância primária e darelação de espiras a partir do passo 11.

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8.9 INFORMAÇÕES GERAIS

1. A Unidade Central de Processamento do PU-2000 é alimentada por duas fontesde +/- 12V. Se a sua Placa Mestra tem saldas variáveis, certifique-se de que as saídas foramajustadas para +/- 12V antes de conectar o Painel PC na Unidade Central.

2. Se quiser retomar a sessão de laboratório depois de desligada Unidade Central,deve inicializá-la como mostra a tabela abaixo e incrementar o contador conforme o exigidono laboratório.

PARÂMETRO DE INICIALIZAÇÃO DO PU-2000


1 PC1 Primeira parte do número de código do PCB.

2 036 036 Entre os três primeiros dígitos do código PCB.

3 * PC2 Segunda parte do número de código do PCB.

4 022 022 Entre os três últimos dígitos do código PCB.

5 * Eb-103 Confirmação do PCB e número da unidade alternativamente no vídeo

6 * Id1 (3 primeiros dígitos).

7 (número) (número) Três primeiros dígitos

8 * Id2 Número do registro acadêmico do aluno (3 dígitos seguintes).

9 (número) (número) Três dígitos seguintes.

10 * Id3 (3 últimos dígitos).

11 (número) (número) Três últimos dígitos.


13 1 FN1 Selecione o Modo de Experiência.

14 * E.00 Contador de experiência no valor inicial.

15 * E.01 Incremente o contador de experiência.

O contador de experiência pode ser ainda mais incrementado teclando-se “*” epode ser decrementado teclando-se “0”.

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3. Os alunos que estiverem iniciando um sessão de laboratório, da segundaexperiência em diante, podem atualizar o contador de experiência inicial, como prescrevemos procedimentos de laboratório, entrando com o número do contador após osprocedimentos de inicialização, no estágio em que aparece pela primeira vez E.00, e antes deteclar.

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