Prova de Avaliação Continua - Modelagem de Circuito Elétrico de Transformador Monofásico

CB M M Inf or ma ção Int ern a Int ern al Inf or ma tio n NOME RA CURSO DISCIPLINA Folha de Respostas Avaliação Contínua AVC CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES DISSERTATIVAS Conteúdo as respostas não possuem erros conceituais e reúnem todos os elementos pedidos Linguagem e clareza o texto deve estar correto quanto à ortografia ao vocabulário e às terminologias e as ideias devem ser apresentadas de forma clara sem incoerências Raciocínio o trabalho deve seguir uma linha de raciocínio que se relacione com o material didático Coerência o trabalho deve responder às questões propostas pela atividade Embasamento a argumentação deve ser sustentada por ideias presentes no conteúdo da disciplina A AVC que atender a todos os critérios sem nenhum erro conceitual de ortografia ou concordância bem como reunir todos os elementos necessários para uma resposta completa receberá nota 10 Cada erro será descontado de acordo com sua relevância CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES CÁLCULO Caminho de Resolução O trabalho deve seguir uma linha de raciocínio e coerência do início ao fim O aluno deve colocar todo o desenvolvimento da atividade até chegar ao resultado final Resultado Final A resolução do exercício deve levar ao resultado final correto A AVC que possui detalhamento do cálculo realizado sem pular nenhuma etapa e apresentar resultado final correto receberá nota 10 A atividade que apresentar apenas resultado final mesmo que correto sem inserir as etapas do cálculo receberá nota zero Os erros serão descontados de acordo com a sua relevância INFORMAÇÕES IMPORTANTES LEIA ANTES DE INICIAR A Avaliação Contínua AVC é uma atividade que compreende a elaboração de uma produção dissertativa É importante que leia e compreenda as intruções de avaliação descritas antes do enunciado disponível no AVA CB M M Inf or ma ção Int ern a Int ern al Inf or ma tio n Um Engenheiro foi designado para modelar o circuito elétrico equivalente de um transformador monofásico de 500 kVA de relação 2400 240 V Para isso ele executou os ensaios em vazio e de curtocircuito Obteve os seguintes resultados Perdas em vazio 2500 W com corrente em vazio de 350 A Perdas em curtocircuito 15 kW Os ensaios foram realizados alimentando o lado de maior tensão desse transformador Responda às questões abaixo a Determine os valores da resistência e da reatância do modelo do ramo de magnetização desse transformador b Determinar os valores da impedância resistência e reatância de curtocircuito do transformador c Sabendo que esse transformador está alimentando uma carga de 500 kVA com fator de potência de 092 em 240 V determine o total da potência ativa que está sendo extraída da rede o rendimento do Trafo e a corrente total extraída pela rede Considerar o fator de potência extraído da rede igual ao da carga d Onde estão concentradas as perdas em vazio no transformador Explique seu motivo e ações que podem ser tomadas no projeto de transformadores para diminuílas e Onde estão concentradas as perdas em curtocircuito no transformador Explique seu motivo e ações que podem ser tomadas para mitigalas CB M M Inf or ma ção Int ern a Int ern al Inf or ma tio n CB M M Inf or ma ção Int ern a Int ern al Inf or ma tio n NOME RA CURSO DISCIPLINA Folha de Respostas Avaliação Contínua AVC CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES DISSERTATIVAS Conteúdo as respostas não possuem erros conceituais e reúnem todos os elementos pedidos Linguagem e clareza o texto deve estar correto quanto à ortografia ao vocabulário e às terminologias e as ideias devem ser apresentadas de forma clara sem incoerências Raciocínio o trabalho deve seguir uma linha de raciocínio que se relacione com o material didático Coerência o trabalho deve responder às questões propostas pela atividade Embasamento a argumentação deve ser sustentada por ideias presentes no conteúdo da disciplina A AVC que atender a todos os critérios sem nenhum erro conceitual de ortografia ou concordância bem como reunir todos os elementos necessários para uma resposta completa receberá nota 10 Cada erro será descontado de acordo com sua relevância CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES CÁLCULO Caminho de Resolução O trabalho deve seguir uma linha de raciocínio e coerência do início ao fim O aluno deve colocar todo o desenvolvimento da atividade até chegar ao resultado final Resultado Final A resolução do exercício deve levar ao resultado final correto A AVC que possui detalhamento do cálculo realizado sem pular nenhuma etapa e apresentar resultado final correto receberá nota 10 A atividade que apresentar apenas resultado final mesmo que correto sem inserir as etapas do cálculo receberá nota zero Os erros serão descontados de acordo com a sua relevância INFORMAÇÕES IMPORTANTES LEIA ANTES DE INICIAR A Avaliação Contínua AVC é uma atividade que compreende a elaboração de uma produção dissertativa É importante que leia e compreenda as intruções de avaliação descritas antes do enunciado disponível no AVA CB M M Inf or ma ção Int ern a Int ern al Inf or ma tio n Um Engenheiro foi designado para modelar o circuito elétrico equivalente de um transformador monofásico de 500 kVA de relação 2400 240 V Para isso ele executou os ensaios em vazio e de curtocircuito Obteve os seguintes resultados Perdas em vazio 2500 W com corrente em vazio de 350 A Perdas em curtocircuito 15 kW Os ensaios foram realizados alimentando o lado de maior tensão desse transformador Responda às questões abaixo a Determine os valores da resistência e da reatância do modelo do ramo de magnetização desse transformador b Determinar os valores da impedância resistência e reatância de curtocircuito do transformador c Sabendo que esse transformador está alimentando uma carga de 500 kVA com fator de potência de 092 em 240 V determine o total da potência ativa que está sendo extraída da rede o rendimento do Trafo e a corrente total extraída pela rede Considerar o fator de potência extraído da rede igual ao da carga d Onde estão concentradas as perdas em vazio no transformador Explique seu motivo e ações que podem ser tomadas no projeto de transformadores para diminuílas e Onde estão concentradas as perdas em curtocircuito no transformador Explique seu motivo e ações que podem ser tomadas para mitigalas CB M M Inf or ma ção Int ern a Int ern al Inf or ma tio n a Para encontrarmos os valores de circuito equivalente referentes ao ramo de magnetização partimos dos dados obtidos do ensaio de circuitoaberto Nesse caso a potência fornecida é utilizada apenas para superar as perdas do núcleo do transformador Dos dados obtidos sabemos que a impedância do ramo magnetizante é ZmV vz I vz 2400 35 68571ohm Ainda sabemos que a resistência de magnetização é RmPvz I vz 2 2500 35 2 20408ohm Portanto a reatância de magnetização é X mZm 2 Rm 2654 62ohm b Nesse caso partimos dos valores obtidos do ensaio de curtocircuito Como o dado corrente de curtocircuito não foi fornecido adotaremos Icc 65 Amper A impedância de curtocircuito é ZscV sc I sc 2400 65 36923 ohm Ainda sabemos que a resistência de curtocircuito é Rsc Pcc I sc 2 15000 65 2 355029ohm Portanto a reatância de curtocircuito é X scZsc 2 Rsc 2 101416ohm CB M M Inf or ma ção Int ern a Int ern al Inf or ma tio n c Primeiramente iremos identificar a potência ativa extraída da rede A potência ativa fornecida pela rede é igual a potência ativa consumida pela carga Dos dados fornecidos temos que PSFp500000092460kW Já o rendimento é dado por nP cargaPerdasPcarga100 PerdasV 2 R 24 0 2 355 16225W Logo nP cargaPerdasPcarga10099 Para encontrar a corrente total I carga460000 240 191667 A I mag 240 Rm jXm035 A I totalI cargaI m191702 A d As perdas a vazio estão concentradas basicamente no núcleo do transformador também chamado de ramo magnetizante Elas são divididas em perdas no ferro e perdas por correntes parasitas No primeiro caso são perdas causadas no material magnético do núcleo perdas por histerese e por corrente parasita do núcleo isso acontece porque na histerese acontecem reversões do campo magnético no material ferromagnético que por sua vez resulta em dissipação de energia Já as correntes parasitas surgem por conta CB M M Inf or ma ção Int ern a Int ern al Inf or ma tio n do fenômeno da indução de correntes nas partes metálicas do núcleo também sendo responsáveis por dissipar energia No segundo caso as perdas por corrente parasitas nas bobinas do transformador referese à aquelas correntes que fluem pelo transformador durante sua operação e que em contato com as resistências dos condutores causam perdas Ainda diversas ações podem ser tomadas para que se diminuam essas perdas Uma dela é o uso de materiais de núcleo com baixa histerese magnética como aço silício ou ligas de ferrite Outra é a utilização de placas laminadas de aço silício no núcleo do transformador pois assim reduzse a corrente parasita no núcleo Por fim outra ação é a utilização de condutores de baixa resistência a fim de diminuir a perda por corrente parasita nos enrolamentos do transformador e As perdas de curtocircuito estão concentradas basicamente nas bobinas primária e secundária do transformador Elas são divididas em perdas por efeito joule e perdas por dispersão magnética No primeiro caso tratase das perdas provenientes do efeito Joule devido a resistência elétrica dos condutores e a passagem de uma alta corrente de curtocircuito através da mesma Normalmente essas perdas são percebidas pelo aquecimento das bobinas No segundo caso referese ao campo magnético produzido nas bobinas do transformador capaz de induzir correntes parasitas que também causam perdas por efeito joule nas reatâncias das bobinas Para diminuir esses tipos de perdas ações comuns são tomadas sendo elas principalmente o dimensionamento adequado dos condutores utilização de maior seção transversal a fim de reduzir perdas por efeito Joule utilização de materiais de alta condutividade pois têm menor resistividade elétrica e portanto menos suscetibilidade à perdas e também a utilização de materiais isolantes de alta qualidade pois assim minimizase a dispersão magnética e as perdas joule provenientes de correntes parasitas