Ensaio de transformadores em curto-circuito e em vazio

• Objetivo:

Determinação dos parâmetros dos transformadores através de ensaios em vazio e em curto-circuito.

• Introdução Teórica:

Os ensaios usuais realizados em transformadores de potência para obter os parâmetros do circuito equivalente e as perdas nominais são os ensaios em vazio e curto-circuito.

O ensaio em vazio permite obter as perdas no núcleo, as perdas suplementares e os parâmetros do ramo de magnetização do circuito equivalente, enquanto que o ensaio em curto circuito permite determinar as perdas no cobre, queda de tensão interna, impedância, resistência e reatância percentuais. No ensaio em vazio aplica-se a um dos enrolamentos a sua tensão nominal e mede-se a potência, a corrente e a tensão de saída. Essa potência medida inclui as perdas no ferro e nos elementos construtivos, causadas pelo fluxo mútuo e corrente de excitação. A queda de tensão na impedância de dispersão do primário produzida pela pequena corrente de excitação, é inteiramente desprezível, de modo que a potência de entrada seja aproximadamente igual à força eletromotriz induzida pelo fluxo resultante no núcleo.

No ensaio em curto-circuito os terminais do secundário são curto-circuitados, e ao  primário é aplicada uma tensão alternada, de modo que a corrente não ultrapasse seu valor nominal. Como o valor de fluxo no núcleo nestas condições é relativamente baixo, a corrente de excitação e as perdas no núcleo são inteiramente desprezíveis. A tensão induzida no secundário pelo fluxo resultante no núcleo iguala a queda de tensão na impedância de dispersão do secundário e na corrente nominal. Nestas condições as correntes de primário e secundário são quase iguais quando referidas ao mesmo lado. A potência de entrada pode ser assumida igual à perda total no cobre nos enrolamentos de alta tensão e baixa tensão.

• Material Utilizado:

- Transformador monofásico 1kVA

[pic 1]

- Cabos Banana – Banana

- Amperímetro

- Wattímetro

- Voltímetro

- Varivolt

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

ENSAIO EM VAZIO

• Esquema elétrico (ensaio em vazio):

[pic 5]

• Procedimento:       

1. Conectamos adequadamente, ao lado de baixa tensão (110V), um wattímetro, um amperímetro e um voltímetro (conforme esquema elétrico).
2. Conectamos o varivolt ao lado de baixa tensão e ajustamos a tensão primária aplicada para Vnom. (110V).
3. Anotamos os valores medidos pelos instrumentos, conforme tabela a seguir.

Instrumento	Valor
Voltímetro[pic 6]	110 V
Amperímetro[pic 7]	1,3 A
Wattímetro[pic 8]	3 W

Determinação dos Parâmetros:

1) Perdas no núcleo magnético (Pfe)

Pfe = W0 = 3W

2) Resistência de perdas no ferro (Rp).

Rp=W0/I02 = 3/1,32 = 1,775Ω

3) Reatância de magnetização do núcleo (Xm).

Xm=V0/Im  →  Im=I0.senφ0  → cosφ0=W0/( I0. V0) = 3/(1,3.110)=0,021 arccos0,021=88,8° → φ=88,8º  → Im=1,3.sen(88,8°)= 1,3.0,999=1,2997A

Portanto Xm=110/1,2997 = 84,635Ω

ENSAIO EM CURTO-CIRCUITO

• Esquema elétrico:[pic 9]
• Procedimento: 

1. Após curto-circuitar o lado de baixa tensão do transformador, conectamos adequadamente, ao lado de alta tensão (220V), um wattímetro, um amperímetro e um voltímetro (conforme esquema elétrico).
2. Nos certificamos que o varivolt está em tensão nula em sua saída e o conectamos ao lado de alta tensão.
3. Aumentamos aos poucos a tensão no varivolt enquanto verificamos o amperímetro até que este meça a corrente nominal (4,54A).
4. Anotamos os valores medidos pelos instrumentos, conforme tabela a seguir:

Instrumento	Valor
Voltímetro Vcc	118 V
Amperímetro In	4,45 A
Wattímetro Wcc	15 W

Determinação dos Parâmetros:

1) Perdas no cobre (Pcu)

Pcu = Wcc = 15W

2) Resistência de enrolamento (Re1).

Re1=Wcc/In2 = 15/4,452 = 0,7575Ω

3) Impedância de enrolamento (Ze1).

Ze1=Vcc/In  = 118/4,45=26,5Ω

4) Reatância de enrolamento (Xe1).

Xe1=√( Ze12- Re12) = √( 26,52- 0,75752) → Xe1=26,49Ω

5) Impedância percentual (Z%).

Z%= Vcc/Vn  = 118/220=0,5363 = 53,63%

• Questões:

Por que no ensaio em vazio o transformador é alimentado pelo lado de Baixa Tensão?

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