Normas de Transformadores

Normas de transformadores No âmbito profissional ou acadêmico quando se trata de sistemas de potência e transformadores é comum a necessidade de realizar vários tipos de testes sejam eles em carga ou em vazio A NBR 5356 estabelece os ensaios necessários a serem realizados pelos fabricantes e profissionais que trabalham com transformadores de potência Suponha a seguinte situação TAREFA 1 Apresente o enunciado do Desafio e a sua solução descrever a resposta completa para a solução do Desafio escolhido 2 Em seguida pesquise e faça um resumo explicando com suas palavras os conceitos teoria e fundamentos relacionados com o Desafio escolhido Encontre a melhor forma de apresentar esse conteúdo utilizando texto figuras gráficos e tabelas Enunciado do Desafio Você é um engenheiro eletricista e trabalha no controle de qualidade de uma linha de produção de transformadores de potência Conforme definido na NBR 5356 você precisa fazer um ensaio de medição de perdas em vazio e a corrente de excitação O circuito de ensaio é similar ao apresentado na figura Após montar os equipamentos de medição no transformador alimentar a tensão nominal e o enrolamento de baixa tensão você conseguiu fazer algumas medições sobre o transformador As primeiras medições indicam o seguinte A potência de consumo do lado de alta é Po 150W A tensão de alimentação no secundário do transformador é de V2 230V A tensão induzida no primário é V1 6900 V A corrente de excitação é I1 08A eficaz Solução do Desafio Cálculo da Potência Aparente de Entrada S V1 x I1 S 6900V x 08A 5520VA Cálculo do Fator de Potência FP Po S FP 150W 5520VA 0027 aproximadamente Cálculo da Potência Reativa Q raiz quadrada de S2 Po2 Q raiz quadrada de 55202 1502 Q aproximadamente 5518 VA Isso indica que a maior parte da potência absorvida pelo transformador está associada à magnetização do núcleo O teste de vazio realizado confirma que as perdas no núcleo do transformador são da ordem de 150W o que está dentro dos parâmetros aceitáveis para esse tipo de equipamento Além disso a corrente de excitação registrada 08A indica que o transformador está operando corretamente dentro dos limites esperados para sua classe de tensão O fator de potência muito baixo é uma característica esperada desse ensaio pois a maior parte da potência fornecida ao transformador em vazio é usada para magnetizar o núcleo e não para fornecer potência ativa 2 Conceitos Relacionados com os Testes em Transformadores Transformadores de Potência Transformadores são equipamentos essenciais para alterar a tensão elétrica em um sistema de distribuição de energia Eles funcionam de acordo com o princípio da indução magnética ou seja uma corrente elétrica em um enrolamento primário cria um campo magnético que induz uma corrente em outro enrolamento chamado de secundário Isso permite que a energia seja transferida de um circuito para outro com uma tensão diferente Como Funcionam os Transformadores A relação entre as tensões e o número de voltas nos enrolamentos do transformador é dada por uma fórmula simples A tensão no primário V1 e no secundário V2 se relacionam com o número de voltas em cada enrolamento N1 e N2 Isso significa que se o transformador tem mais voltas no enrolamento secundário ele vai aumentar a tensão Se tiver mais voltas no primário ele vai diminuir a tensão TabelaGráfico testes em transformador e análises Teste Objetivo Condição Parâmetros Testados Teste de Vazio Verificar perdas no núcleo e corrente de excitação Sem carga com tensão aplicada Corrente de excitação perdas no núcleo Teste de carga Avaliar o comportamento sob carga Com carga aplicada Perdas nos enrolamentos impedância Teste de Impedância Medir a resistência a curtoscircuitos Sob condições de curtocircuito Impedância de curtocircuito Teste de Tensão de CurtoCircuito Medir a tensão necessária em curto circuito Sob condições de curtocircuito Tensão de curto circuito corrente necessária Fonte feito pelo autor Teste de Vazio No teste de vazio o transformador é energizado sem que haja carga sem fornecer energia para outro equipamento A corrente medida aqui é a corrente de excitação que é responsável por magnetizar o núcleo do transformador Esse teste é importante para verificar as perdas no núcleo e garantir que ele está funcionando corretamente Teste de Carga O teste de carga é feito quando o transformador está alimentando um circuito Nesse teste o transformador é colocado sob uma carga conhecida e se mede a tensão corrente e perdas nos enrolamentos O objetivo é entender como ele se comporta em condições normais de operação e verificar se há alguma perda excessiva de energia Perdas no Transformador Existem dois tipos principais de perdas em um transformador Perdas no núcleo ou perdas em vazio São as perdas causadas pelas correntes que circulam no material magnético do transformador Essas perdas ocorrem mesmo quando não há carga conectada ao transformador devido à magnetização do núcleo Perdas nos enrolamentos ou perdas de carga Essas perdas acontecem devido à resistência elétrica dos fios nos enrolamentos Elas aumentam conforme o transformador é carregado e a corrente nos enrolamentos aumenta Impedância de CurtoCircuito A impedância de curtocircuito do transformador é a resistência que ele oferece quando um curtocircuito ocorre no circuito secundário Esse teste é feito para entender a capacidade do transformador de resistir a situações de falha sem danificar o equipamento Enunciado do Desafio Você é um engenheiro eletricista e trabalha no controle de qualidade de uma linha de produção de transformadores de potência Conforme definido na NBR 5356 você precisa fazer um ensaio de medição de perdas em vazio e a corrente de excitação O circuito de ensaio é similar ao apresentado na figura Após montar os equipamentos de medição no transformador alimentar a tensão nominal e o enrolamento de baixa tensão você conseguiu fazer algumas medições sobre o transformador As primeiras medições indicam o seguinte A potência de consumo do lado de alta é Po 150W A tensão de alimentação no secundário do transformador é de V2 230V A tensão induzida no primário é V1 6900 V A corrente de excitação é I1 08A eficaz Solução do Desafio Cálculo da Potência Aparente de Entrada S V1 x I1 S 6900V x 08A 5520VA Cálculo do Fator de Potência FP Po S FP 150W 5520VA 0027 aproximadamente Cálculo da Potência Reativa Q raiz quadrada de S2 Po2 Q raiz quadrada de 55202 1502 Q aproximadamente 5518 VA Isso indica que a maior parte da potência absorvida pelo transformador está associada à magnetização do núcleo O teste de vazio realizado confirma que as perdas no núcleo do transformador são da ordem de 150W o que está dentro dos parâmetros aceitáveis para esse tipo de equipamento Além disso a corrente de excitação registrada 08A indica que o transformador está operando corretamente dentro dos limites esperados para sua classe de tensão O fator de potência muito baixo é uma característica esperada desse ensaio pois a maior parte da potência fornecida ao transformador em vazio é usada para magnetizar o núcleo e não para fornecer potência ativa 2 Conceitos Relacionados com os Testes em Transformadores Transformadores de Potência Transformadores são equipamentos essenciais para alterar a tensão elétrica em um sistema de distribuição de energia Eles funcionam de acordo com o princípio da indução magnética ou seja uma corrente elétrica em um enrolamento primário cria um campo magnético que induz uma corrente em outro enrolamento chamado de secundário Isso permite que a energia seja transferida de um circuito para outro com uma tensão diferente Como Funcionam os Transformadores A relação entre as tensões e o número de voltas nos enrolamentos do transformador é dada por uma fórmula simples A tensão no primário V1 e no secundário V2 se relacionam com o número de voltas em cada enrolamento N1 e N2 Isso significa que se o transformador tem mais voltas no enrolamento secundário ele vai aumentar a tensão Se tiver mais voltas no primário ele vai diminuir a tensão TabelaGráfico testes em transformador e análises Teste Objetivo Condição Parâmetros Testados Teste de Vazio Verificar perdas no núcleo e corrente de excitação Sem carga com tensão aplicada Corrente de excitação perdas no núcleo Teste de carga Avaliar o comportamento sob carga Com carga aplicada Perdas nos enrolamentos impedância Teste de Impedância Medir a resistência a curtoscircuitos Sob condições de curtocircuito Impedância de curtocircuito Teste de Tensão de CurtoCircuito Medir a tensão necessária em curtocircuito Sob condições de curtocircuito Tensão de curtocircuito corrente necessária Fonte feito pelo autor Teste de Vazio No teste de vazio o transformador é energizado sem que haja carga sem fornecer energia para outro equipamento A corrente medida aqui é a corrente de excitação que é responsável por magnetizar o núcleo do transformador Esse teste é importante para verificar as perdas no núcleo e garantir que ele está funcionando corretamente Teste de Carga O teste de carga é feito quando o transformador está alimentando um circuito Nesse teste o transformador é colocado sob uma carga conhecida e se mede a tensão corrente e perdas nos enrolamentos O objetivo é entender como ele se comporta em condições normais de operação e verificar se há alguma perda excessiva de energia Perdas no Transformador Existem dois tipos principais de perdas em um transformador Perdas no núcleo ou perdas em vazio São as perdas causadas pelas correntes que circulam no material magnético do transformador Essas perdas ocorrem mesmo quando não há carga conectada ao transformador devido à magnetização do núcleo Perdas nos enrolamentos ou perdas de carga Essas perdas acontecem devido à resistência elétrica dos fios nos enrolamentos Elas aumentam conforme o transformador é carregado e a corrente nos enrolamentos aumenta Impedância de CurtoCircuito A impedância de curtocircuito do transformador é a resistência que ele oferece quando um curtocircuito ocorre no circuito secundário Esse teste é feito para entender a capacidade do transformador de resistir a situações de falha sem danificar o equipamento