Os resultados dos ensaios de um transformador monofásico de 25kVA; 7200/240 V; 60Hz são os seguintes:
Ensaio a vazio: e .
Ensaio de curto circuito: ; A e .
Calcule os parâmetros e desenhe o circuito equivalente do transformador referido ao lado de baixa tensão.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos apresenta os resultados de dois ensaios em um transformador monofásico de 25kVA com tensão de 7200/240 V e frequência de 60Hz. Os ensaios realizados são o ensaio a vazio e o ensaio de curto-circuito. Nosso objetivo é calcular os parâmetros do transformador e desenhar o circuito equivalente, referindo tudo para o lado de baixa tensão.
Para resolver, vamos precisar entender os conceitos de transformadores, ensaios de laboratório (a vazio e de curto-circuito) e como esses resultados nos ajudam a determinar os parâmetros elétricos do transformador, como resistência e reatância.

Passo 2

Primeiro, vamos analisar o ensaio a vazio. Nesse ensaio, o secundário do transformador está aberto, ou seja, sem carga conectada. Medimos a tensão , a corrente e a potência .
Aqui, a corrente é composta pela corrente de excitação (responsável pela criação do campo magnético) e qualquer corrente de magnetização . A potência representa as perdas no núcleo, como perdas por histerese e correntes parasitas.

Passo 3

Vamos calcular a impedância equivalente do ensaio a vazio. Sabemos que:
Onde é a impedância do ensaio a vazio. Rearranjando a fórmula, temos:

Passo 4

A potência no ensaio a vazio é dada por:
Onde é o fator de potência. Podemos encontrar o fator de potência:
Isso nos ajuda a determinar os componentes resistivos e reativos da impedância .

Passo 5

Vamos separar a impedância em suas partes resistiva ( ) e reativa ( ) usando o fator de potência:

Passo 6

Agora, vamos para o ensaio de curto-circuito. Nesse ensaio, o secundário está em curto, e ajustamos a tensão para obter a corrente medida .
A impedância do ensaio de curto-circuito é:

Passo 7

A potência no ensaio de curto-circuito é:
Encontramos o fator de potência:

Passo 8

Vamos separar a impedância em resistência e reatância :

Passo 9

Por fim, precisamos referir todos esses parâmetros para o lado de baixa tensão. Considerando a relação de transformação áá, ajustamos as impedâncias:
E para o ensaio a vazio:

Resposta

Os parâmetros do transformador referidos ao lado de baixa tensão são:
O circuito equivalente do transformador no lado de baixa tensão inclui uma fonte de tensão, em série com e (representando as perdas no núcleo) e outra parte em série com e (representando a impedância do transformador).

Exercícios relacionados

Um transformador de distribuição de tem as seguintes resistências e reatâncias:
As impedâncias dadas do ramo de excitação estão referidas ao lado de alta tensão do transformador.
c) Quais são as perdas no cobre e no núcleo desse transformador, nas condições do item (b)?
Um transformador de distribuição de tem as seguintes resistências e reatâncias:
As impedâncias dadas do ramo de excitação estão referidas ao lado de alta tensão do transformador.
a) Encontre o circuito equivalente desse transformador referente ao lado de baixa tensão.
Seja um transformador de 50 kVA e 2400-240 V, cujos parâmetros são:
  • Impedância de dispersão de 0,72 + j0,92 Ä no enrolamento de alta tensão e Ä, no de baixa tensão.
  • Impedância Zф do ramo em derivação de 6,32 + j43,7 Ä, quando vista do lado de baixa tensão.
    Esse transformador é usado para baixar a tensão no lado da carga de um sistema alimentador cuja impedância é 0,30 + j1,60 Ä. A tensão Vs no terminal de envio do alimentador é 2400 V. Encontre a tensão nos terminais do secundário do transformador, quando a carga conectada ao seu secundário consome a corrente nominal do transformador e o fator de potência da carga é 0,80 atrasado. Despreze as quedas de tensão, no transformador e no sistema de alimentação, causadas pela corrente de excitação.