TRAFO TRIFASICO

ENSAIOS DE CIRCUITO ABERTO E

CURTO CIRCUITO EM

TRANFORMADOR

LABORATÓRIO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

ENSAIOS DE CIRCUITO ABERTO E CURTO CIRCUITO EM TRANSFORMADOR

OBJETIVO :

Realizar em laboratório os ensaios usuais feitos em transformadores de potência

para obter os parâmetros do circuito equivalente e as perdas nominais são, estes ensaios são

os “Ensaios em vazio e curto-circuito”.

O ensaio em vazio(circuito aberto) 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.

EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO LABORATÓRIO:

Fonte de tensão variável

Amperímetro

Trafo monofásico

Wattímetro monofásico

DADOS DA PLACA DO TRAFO UTILIZADO

Potência de 1.000W

Tensão de Entrada de 220V

Tensão de Saída de 110V

Freqüência de 60Hz

ENSAIO EM CIRCUITO ABERTO:

A montagem necessária a execução do ensaio em circuito aberto num transformador de

potência é apresentado na Figura 1. Neste ensaio aplica-se a um dos enrolamentos a sua

tensão nominal e mede-se a potência, a corrente e a tensão de saída. Esta potência medida

inclui as perdas no ferro e nos elementos construtivos, causadas pelo fluxo mútuo e corrente

de excitação. Por conveniência, o lado de baixa tensão é usualmente tomado como primário

nesse ensaio. 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 a força eletromotriz. Induzida pelo fluxo resultante no

núcleo.

CIRCUITO EQUIVALENTE

Obs: No ensaio em vazio Rp e Xp são desprezados.

Rp-Resistência do enrolamento Primário

Xp-Reatância do enrolamento Primário

Gm-Condutância

Bm-Susceptância de magnetização

MONTAGEM E RESULTADOS

Como a perda no cobre do primário, provocada pela corrente de excitação, é

desprezível, a potência de entrada aproxima-se das perdas no núcleo e a admitância de

excitação é igual aproximadamente à admitância de circuito aberto, assim em pu:

Yφ = gn − jbm ≅ Yca = gca + jbca (1)

Y Y

I

ca V

1

φ

φ = = (2)

Figura 1 – Montagem do ensaio em vazio em transformadores de potência

~

Rp Xp

Gm Bm

g g P

V n = ca = 1

1

2 (3)

bm = bca = Yc2a − gc2a (4)

Com os valores de placa do trafo, estimamos a corrente nominal do circuito:

= =

1 V

P

I TRAFO

N

Como para esta montagem de circuito aberto temos: Iφ = 6%IN

IN =

PA = V*I =

Com estes valores, dimensionamos o wattimetro e o amperímetro mais adequado para a

realização da nossa prática. Neste caso utilizamos um Wattimetro de escala de 0 a _W e o

amperímetro de escala de 0 a _A.

Ligamos o Variac e ajustamos a tensão em 110V, medimos a corrente no Amperímetro(neste

caso i = A) e medimos potência de _W.

Com base nestas medições, calculamos os parâmetros do TRAFO.

= = = 2

1

1

V

P

g gn ca

= =

1 V

I

Y φ

φ

= = m ca b b

= = m ca b b

Lembrando, que nesta montagem estamos desprezando as perdas no cobre.

ENSAIO EM CURTO CIRCUITO:

A montagem para a realização do ensaio de curto circuito é apresentada na Figura

2 . Por razões de segurança o lado alta tensão é usualmente adotado como primário e o

enrolamento secundário é colocado em curto circuito, bastando assim uma tensão primária de

2 a 12% do valor nominal para se obter a corrente de plena carga.

Como o valor de fluxo no núcleo nestas condições é correspondentemente baixo, a

corrente de excitação e as perdas no núcleo são inteiramente desprezíveis.

CIRCUITO EQUIVALENTE

Rp-Resistência do enrolamento Primário

Xp-Reatância do enrolamento Primário

Rs-Resintência do enrolamento Secundário

Xs-Reatância do enrolamento Secundário

MONTAGEM E RESULTADOS

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. Como esta tensão é

apenas uma parcela reduzida da tensão nominal, o valor de fluxo magnético no núcleo é

reduzido e a admitância de excitação, pode então ser omitida. Nestas condições as correntes

de primário e secundário são quase iguais quando referidas ao mesmo lado. A potência de

entrada pode ser assumida igual a perda total no cobre nos enrolamentos da alta tensão e

baixa tensão.

A resistência e reatância equivalente referidas ao primário são aproximadamente

iguais à resistência e à reatância de curto-circuito, portanto colocando todos os valores em pu:

Figura 2 - Montagem para o ensaio em curto circuito

~

Rp Xp Rs Xs

Z

V

I

Zeq cc

cc

cc

= ≅ (1)

R =R =

R

2

R

2

P

2.I 1 2

eq cc cc

cc

2 ≅ = (2)

X =X =

Xeq

2

X

2

Z R

1 2

cc cc

2

cc

2

≅ =

−

2

(3)

, considerando VN = 220V:

Com os valores de placa do trafo, estimamos a corrente nominal do circuito

= =

1 V

P

I TRAFO

N

Como para esta montagem de curto circuito temos: Vφ = 12%VN

V =

PA = V*I =

Com estes valores, dimensionamos o wattimetro e o amperímetro mais adequado para a

realização da nossa prática. Neste caso utilizamos um Wattimetro de escala de 0 a _W, o

voltímetro digital de escala de 0 a _V e o amperímetro digital de escala de 0 a _A.

Ligamos o Variac e ajustamos a corrente em aproximadamente A , medimos a tensão no

Voltímetro (neste caso V = _V) e medimos potência de _ W.

Com base nestas medições, calculamos os parâmetros do TRAFO.

= ≅

cc

cc

cc I

V

Z

≅ =

2

R

2

R = R = Req cc

1 2

=

−

≅ =

2

Z R

2

X

2

X = X = Xeq

2

cc

2

cc cc

1 2

EQUIPE

Coordenação do Laboratório

• Carlos Frederico Diniz – Coordenador do Laboratório

Equipe Técnica

• Rodrigo Régis - Estagiário

• Yuri Magalhães - Estagiário