UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁCAMPUS CORNÉLIO PROCÓPIO

DIRETORIA DE GRADUAÇÃO E EDUCAÇÃO PROFISSIONALCOORDENAÇÃO DE ELETROTÉCNICACURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

LARYSSA URATAMURILLO FERMINO

RELATÓRIO TÉCNICO DE PRÁTICA LABORATORIAL

MÁQUINAS ELÉTRICAS 1 ET35M – TURMA E52

CORNÉLIO PROCÓPIO 2015

ALAN PASSARELLILARYSSA URATA

MURILLO FERMINO

PRÁTICA 05

ENSAIOS COMTRANSFORMADORES

Trabalho apresentado à disciplina de Máquinas 1 do curso de Engenharia Elétrica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR – CP, como requisito de nota parcial.

Professor Alessandro Goedtel

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Sumário1. INTRODUÇÃO..................................................................................................................32. OBJETIVO.........................................................................................................................33. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS...................................................................................34. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS........................................................................34.1 Etapa 01 – Ensaio Curto-Circuito...............................................................................44.2 Etapa 02 – Ensaio à Vazio...........................................................................................45. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO..................................................................................55.1 Cálculos dos parâmetros no ensaio curto-circuito...................................................55.2 Cálculos dos parâmetros no ensaio à vazio.............................................................66. RESULTADOS OBTIDOS...............................................................................................76.1 Valores obtidos pela leitura dos instrumentos..........................................................76.2 Parâmetros do ensaio curto-circuito..........................................................................76.3 Parâmetros do ensaio curto-circuito..........................................................................87. CONCLUSÃO...................................................................................................................98. REFERÊNCIAS................................................................................................................9

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1. INTRODUÇÃO

Este experimento tem como objetivo medição e análise das tensões,

correntes e potências ativas no primário de um transformador, elaborando um ensaio

de curto-circuito e circuito aberto a fim de se obter informações necessárias para o

cálculo dos parâmetros do transformado.

O dispositivo eletromagnético que será analisado é um kit didático construído

com o objetivo de simular o manuseio de transformadores em proporções menores

de forma simplificada e segura. Os enrolamentos possuem o mesmo número de

espiras, porém permite diversos tipos de ligações das espiras, alterando suas

relações de tensões assim como seu esquema de ligação (delta ou estrela, por

exemplo).

2. OBJETIVO

Realizar as medições elétricas para os ensaios de curto-circuito e

circuito aberto;

Realizar os cálculos dos parâmetros do transformador;

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

Alicate amperímetro;

Multímetro de bancada MDM – 8045C

Kit didático de transformadores;

Fonte de tensão alternada variável (presente na bancada);

4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Para a realização do experimento, dividiram-se os procedimentos em duas

etapas abordadas separadamente em seguida:

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4.1 Etapa 01 – Ensaio Curto-Circuito

Utilizou-se o kit didático de transformadores com as saídas do secundário em

curto-circuito como no arranjo demonstrado na Figura 01, alimentado pela fonte de

tensão alternada variável, sendo regulada para que circulasse uma corrente de 2A

no amperímetro ligado em série na alimentação do circuito, realizando-se a medida

da corrente, tensão e potência ativa (no enrolamento primário) através do alicate

amperímetro.

Figura 01 – Arranjo das bobinas e dos instrumentos para a primeira etapa do experimento.

4.2 Etapa 02 – Ensaio à Vazio

Utilizou-se o kit didático de transformadores com as saídas do secundário em

aberto como no arranjo demonstrado na Figura 02, alimentado pela fonte de tensão

alternada variável fornecendo a tensão nominal do transformador (tensão de 110V),

sendo regulada através de um voltímetro ligado em paralelo na alimentação do

circuito, realizando-se a medida da corrente, tensão e potência ativa (no

enrolamento primário) através do alicate amperímetro.

Figura 02 – Arranjo das bobinas e dos instrumentos para a segunda etapa do experimento.

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5. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

Para fins de análise dos resultados obtidos, validando o experimento

realizado, utilizamos o seguinte desenvolvimento teórico para a obtenção dos

parâmetros do transformador em cada ensaio realizado. Todas as equações

utilizadas foram fornecidas pelo professor durante a explicação teórica da atividade

prática.

5.1 Cálculos dos parâmetros no ensaio curto-circuito

Utilizou-se da equação 01, 02 e 03 para determinar o valor das componentes

da impedância do circuito equivalente do transformador:

Zcc=V cc

Icc (1)

Rcc=PccI cc2 (2)

X cc=√Zcc2 −Rcc2 (3)

Onde,

o Zcc é o módulo da impedância do circuito equivalente [Ω];

o V cc é o valor da tensão aferida no primário [V];

o I cc é o valor da corrente aferida no primário [A];

o Rcc é o valor da componente resistiva de Zcc [Ω];

o Pcc é o valor da potência ativa aferida no primário [W];

o X cc é o valor da componente reativa de Zcc [Ω];

A Figura 03 demostra a estruturação do circuito equivalente levando-se em

consideração os parâmetros demonstrados anteriormente.

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Figura 03 – Circuito equivalente dos parâmetros calculados no ensaio curto-circuito.

5.2 Cálculos dos parâmetros no ensaio à vazio

Utilizou-se da equação 04, 05 e 06 para determinar o valor das componentes

da impedância do circuito equivalente do transformador:

Zϕ=V caI ca

(1)

Rc=V ca2

P ca (2)

X m=[√Zϕ−2−Rc−2 ]−1 (3)

Onde,

o Zϕ é o módulo da impedância do circuito equivalente [Ω];

o V ca é o valor da tensão aferida no primário [V];

o I ca é o valor da corrente aferida no primário [A];

o Rc é o valor da componente resistiva de Zϕ [Ω];

o Pca é o valor da potência ativa aferida no primário [W];

o X m é o valor da componente reativa de Zϕ [Ω];

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A Figura 04 demostra a estruturação do circuito equivalente levando-se em

consideração os parâmetros demonstrados anteriormente.

Figura 04 – Circuito equivalente dos parâmetros calculados no ensaio à vazio.

6. RESULTADOS OBTIDOS

6.1 Valores obtidos pela leitura dos instrumentos

Através da realização do experimento aferiram-se os seguintes resultados

práticos utilizando a leitura dos instrumentos durante as duas etapas. Os valores

foram organizados na Tabela 01:

Tabela 01 – Valores medidos durante o experimento.

Curto-Circuito Circuito AbertoTensão Primário (V) 13,50 110,40

Corrente Primário (A) 2,00 0,43Potência Ativa (W) 10,00 10,00

6.2 Parâmetros do ensaio curto-circuito

Através dos valores aferidos no experimento e utilizando-se da equação 01,

02 e 03 obtiveram-se os valores dos parâmetros do ensaio curto-circuito

apresentados abaixo:

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Zcc=13,502,00

=6,75Ω

Rcc=10,002,002

=2,50Ω

X cc=√6,752−2,502=6,27Ω

6.3 Parâmetros do ensaio curto-circuito

Através dos valores aferidos no experimento e utilizando-se da equação 01,

02 e 03 obtiveram-se os valores dos parâmetros do ensaio curto-circuito

apresentados abaixo:

Zϕ=110,400,43

=254,96Ω

Rc=110,402

10,00=1218,82Ω

X m=[√Zϕ−2−Rc−2 ]−1

=260,73Ω

7. CONCLUSÃO

Através da análise dos resultados obtidos e dos cálculos realizados,

considera-se o experimento um sucesso, pois permitiu o desenvolvimento dos

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conceitos envolvendo ensaios de transformados em curto-circuito e em circuito

aberto.

Observaram-se como os parâmetros de um transformador são representados

em circuitos equivalentes, demonstrando em formas de resistências e reatâncias

indutivas as perdas que ocorrem por efeito joule e também as que são referentes à

magnetização do circuito.

8. REFERÊNCIAS

1. FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY Jr., C.; UMANS, S. D. Máquinas Elétricas: Com introdução à eletrônica de potência. Porto Alegre, Editora Globo, 2006

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