Slides Aula 11 Conversão Eletromecânica 2021 2

04/02/2022 Conversão Eletromecânica de Energia Professores: Domingos Sávio Lyrio Simonetti Augusto César Rueda Medina Departamento de Engenharia Elétrica - UFES Aula 11 2 Ia VA Va IA TRANSFORMADOR MONOFÁSICO NAFASE “a” CONVENÇÃO: Subíndice minúsculo representa primário Subíndice MAIÚSCULO representa secundário N n 04/02/2022 TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS NAS FASES “a, b, c” Ia VA Va IA Ib VB Vb IB Ic VC Vc IC n N Conexão Trifásica Conexão YY (estrela-estrela) Subíndice minúsculo: primário; MAIÚSCULO> secundário Banco Trifásico de Transformadores – Conexão YY TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS Va VA N1 N2 Ia IA Vb VB N1 N2 Ib IB Vc VC N1 N2 Ic IC n N Os terminais comuns de cada lado, n e N, podem estar aterrados ou não. 04/02/2022 TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS NAS FASES “a, b, c” Ib VB Vb IB Ic VC Vc IC Outras Conexões Trifásicas Ia VA Va IA Banco trifásico de transformadores monofásicos Conexão YD (estrela-triângulo) TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS NAS FASES “a, b, c” Ib VB Vb IB Ic VC Vc IC Outras Conexões Trifásicas Ia VA Va IA Banco trifásico de transformadores monofásicos Conexão DY (triângulo-estrela) 04/02/2022 TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS NAS FASES “a, b, c” Ib VB Vb IB Ic VC Vc IC Outras Conexões Trifásicas Ia VA Va IA Banco trifásico de transformadores monofásicos Conexão DD (triângulo-triângulo) TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS DE NÚCLEO COMUM a A c C b B Mostrando a conexão primária em triângulo (D) 04/02/2022 Banco Trifásico de Transformadores Transformador Trifásico TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS Banco Trifásico de Transformadores versus Transformador Trifásico TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS O transformador trifásico • emprega menos material magnético → menor peso, menor volume e menor custo de magnético, refletindo no custo total • menor volume magnético → menores perdas no núcleo Banco trifásico de transformadores monofásicos • maior confiabilidade • permite a conexão VV (delta aberto) → mantém a alimentação trifásica mesmo na ausência de um transformador. 04/02/2022 TRANSFORMADORES TRIFASICOS — relagao de tensdes e correntes Conexdo YY Va T tT Va . N2 . Van = nw, V, e n S e N S Ve T t ° I, Ip Ve > — VB Ve = 25 1 +: Sequéncia + (abc) Generalizando: V, = V3 VpZ4+30°= i M4 -: Sequéncia - (acb) / No; ip =—21 f Ny F TRANSFORMADORES TRIFASICOS — relagao de tensées e correntes Conexdo AA Y. Po, Tan mK Va ° Tea Toa w Ne Gs i “ Vp J ° Ip “I v. A ° Be bo vy V,= Nay Tas _ tee _ Fea _ Ni : = = = N, Ly Ie Lo N, V N Vp = JE 2-30" = EY, I, Tale Ni 3 N, I, I, I, N, Sequéncia + (abc) 04/02/2022 Conexão ∆Y Ica Vc N1 Ic Vb Va Ib Ia n Iab Ibc N VB N2 IB VC VA IC IA 1 2 ca C bc B ab A N N V V V V V V    tensão de fase do secundário está com mesmo ângulo que a tensão de linha do primário TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS – relação de tensões e correntes Conexão Y∆ 2 1 CA c BC b AB a N N V V V V V V    tensão de linha do secundário está com mesmo ângulo que a tensão de fase do primário Vc N1 Ic Vb Va Ib Ia n N VC N2 IB VB VA IC IA ICA IBC IAB TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS – relação de tensões e correntes 04/02/2022 Conexão YY e Conexão ∆∆: As tensões de fase e de linha, bem como as correntes na linha, não sofrem defasamento do secundário em relação ao primário. Só mudança de magnitude pela relação de espiras. TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS – PRINCIPAIS CONEXÕES - SUMÁRIO Vc N1 Ic Vb Va Ib Ia n N VB N2 IB VC VA IC IA Ica Vc N1 Ic Vb Va Ib Ia n Iab Ibc N VC N2 IB VB VA IC IA ICA IBC IAB Conexão Y∆ e Conexão ∆ Y : As tensões de fase e de linha, bem como as correntes na linha, apresentam defasamento de +30o do lado Y em relação ao lado ∆ para tensões de sequência abc ou positiva, além de mudança de magnitude. Para tensões de sequência negativa (acb), o Y atrasa de 30o do ∆. Ica Vc N1 Ic Vb Va Ib Ia n Iab Ibc N VB N2 IB VC VA IC IA Vc N1 Ic Vb Va Ib Ia n N VC N2 IB VB VA IC IA ICA IBC IAB RECUPERANDO: PARALELISMO DE TRANSFORMADORES Condições: 1. 2. Possuam a mesma polaridade; 3. Pertençam a um mesmo grupo de deslocamento angular (comentado após transformadores trifásicos). V11 V21 N11 N21 V12 V22 N12 N22 I11 I12 I21 I22 V2 I2 z”eq,T1 z”eq,T2 22 21 2      V V V Conexão Y∆ e Conexão ∆ Y : As tensões de fase e de linha, bem como as correntes na linha, apresentam defasamento de +30o do lado Y em relação ao lado ∆ para tensões de sequência abc ou positiva, além de mudança de magnitude. Para tensões de sequência negativa (acb), o Y atrasa de 30o do ∆. TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS – CONEXÃO Y∆ E CONEXÃO ∆ Y 04/02/2022 Conexão Y∆ e Conexão YY : sequência abc ou positiva TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS - PARALELISMO IMPEDITIVO CONEXÃO Y∆ E CONEXÃO Y Y Vc N1 Ic Vb Va Ib Ia n N VB N2 IB VC VA IC IA Vc N1 Ic Vb Va Ib Ia n N VC N2 IB VB VA IC IA ICA IBC IAB As tensões de linha (ou fase neutro) no secundário, se os transformadores estão alimentados pelo mesmo barramento primário, estão defasadas de 30o. Conexão Y∆ e Conexão YY : sequência abc ou positiva TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS - PARALELISMO IMPEDITIVO CONEXÃO Y∆ E CONEXÃO Y Y As tensões de linha (ou fase neutro) no secundário, se os transformadores estão alimentados pelo mesmo barramento primário, estão defasadas de 30o. VL2Y VL2D A diferença de tensão entre os secundários dos transformadores causará um curto- circuito entre os mesmos. Relembrando então condição trifásica para paralelismo: Pertençam a um mesmo grupo de deslocamento angular. 04/02/2022 Exercício Um trafo 3ɸ é de 330kVA/60Hz, 25kV/220V, YY. Determine a regulação de tensão e o rendimento se ele alimenta uma carga com corrente nominal sob tensão nominal e fator de potência 0,95 indutivo. Dados: r1=9,5Ω; r2=0,75m Ω; x1=8,5 Ω; x2=0,66mΩ; rc=250k Ω e xm=50kΩ. TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS Utiliza-se o circuito equivalente por fase da conexão. Destaque: os parâmetros fornecidos do transformador são referentes a uma conexão YY dos enrolamentos, sempre que nada diferente for dito. Trafo 3ɸ 330kVA/60Hz, 25kV/220V, YY Carga com corrente nominal sob tensão nominal (=330kVA com 220V, FF!) e fator de potência 0,95 indutivo. Usarei V2=0o TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS Regulação de tensão: despreza-se o ramo magnetizante. V1=14400+194,8  23,7o = 14400+178,4+j78,3= 14578  0,3o V Reg=100x(14578-14400)/14400 = 1,24% Atenção!! Todo equipamento trifásico informa a potência total E a tensão de linha, salvo dito contrário. Assim: V’2=25.000/√3=14.400V; I’2=110.000/14.400=7,64A; I’2=-18,2o req=19Ω; xeq=17 Ω; zeq=25,5  41,9o Ω Rendimento: =110.000x0,95/[110.000x0,95+19x7,642+144002/250.000]=0,982=98,2% 04/02/2022 Exercícios Um transformador 3ɸ, 22,5kVA/60Hz, 13,8kV/220V, Y∆, alimenta uma carga em Y de impedância 2,54 36,9oΩ/fase. Os dados do circuito equivalente/fase são: r1=40Ω; r2=0,01 Ω; x1=80 Ω; x2=0,02 Ω; rc=1MΩ e xm=0,5MΩ. O transformador está conectado por um alimentador de 60+j80 Ω a um gerador 3ɸ cuja tensão medida vale 14kV. Calcule: a) A corrente absorvida pelo transformador. b) A regulação de tensão. TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS Um transformador 3ɸ, 22,5kVA/60Hz, 13,8kV/220V, Y∆, alimenta uma carga em Y de impedância 2,54 36,9oΩ/fase. Os dados do circuito equivalente/fase são: r1=40Ω; r2=0,01 Ω; x1=80 Ω; x2=0,02 Ω; rc=1MΩ e xm=0,5MΩ. O transformador está conectado por um alimentador de 60+j80 Ω a um gerador 3ɸ cuja tensão medida vale 14kV. Calcule: a) A corrente absorvida pelo transformador. b) A regulação de tensão. Deve-se utilizar o circuito equivalente por fase D 04/02/2022 a c b A C B CONEXÃO DELTA DELTA (DD) COM TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS – OUTRAS CONEXÕES a c b A C B CONEXÃO DELTA ABERTO OU DUPLO V (VV) TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS – OUTRAS CONEXÕES Vca Vab Vbc VBC VAB VCA Mesmo sem um transformador monofásico, obtém-se um sistema trifásico equilibrado de tensões no secundário. Mas...e a capacidade de potência?? 57 7, % ,0 577 3 1 . .    DD S SVV LKT 04/02/2022 Exercício Uma carga trifásica equilibrada de 300kVA/460V será alimentada a partir de um barramento 3ɸ de 2300V. a) Caso se utilize 3 transformadores monofásicos em conexão ∆∆ especifique, justificando, tensões, correntes e potência aparente de cada trafo. TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS 100kVA, 2300/460V; 43,5A/217,4A b) Repita a), se for YD 100kVA, 1328/460V; 75,3A / 217,4A c) Repita a), considerando conexão VV. 173kVA, 2300/460V; 75,2A/376A