TRANSFORMADORES Noções Fundamentais Existem dois tipos de transformadores: Monofásicos e Trifásicos.

Apresentação em tema: "TRANSFORMADORES Noções Fundamentais Existem dois tipos de transformadores: Monofásicos e Trifásicos."— Transcrição da apresentação:

1

2 TRANSFORMADORES

3 Noções Fundamentais

4 Existem dois tipos de transformadores: Monofásicos e Trifásicos.

5 Tipos de Transformadores I.Transformador Rebaixador; II.Transformador Isolador; III.Transformador Elevador.

6 Podemos –transportar a mesma potência com uma corrente mais baixa, diminuindo as perdas; –Abaixar a tensão para valores mais seguros para que possa ser utilizada com eles; –Os transformadores só funcionam com corrente alternada; –também observamos fios de entrada (primária) e de saída (secundária);

7 Prof. Elvis Maciel de Lima TRANSFORMADOR Dispositivo que permite elevar, rebaixar ou simplesmente isolar a tensão ou corrente de um circuito C.A. O Transformador ou Trafo só trabalha em C.A

8 Prof. Elvis Maciel de Lima

9 Possuem: Um núcleo de ferro Enrolamentos (primário e secundário) Isolamento entre os enrolamentos e núcleo. Transformadores Monofásicos

10 Prof. Elvis Maciel de Lima Principais Modelos de Transformadores

11 Prof. Elvis Maciel de Lima

12 Simbologia de Transformadores

13 Prof. Elvis Maciel de Lima REBAIXADOR TRANSFORMADOR PRIMÁRIO SECUNDÁRIO 220 V 110 V 5 A 10 A

14 Prof. Elvis Maciel de Lima ELEVADOR TRANSFORMADOR PRIMÁRIO SECUNDÁRIO 110 V 220 V 10 A 5 A

15 Prof. Elvis Maciel de Lima ISOLAÇÃO TRANSFORMADOR PRIMÁRIO SECUNDÁRIO 110 V 10 A

16 Prof. Elvis Maciel de Lima Enrolamento Primário (Bobina ou TAP) Enrolamento Primário (Bobina ou TAP) Enrolamento Secundário (Bobina ou TAP) Enrolamento Secundário (Bobina ou TAP) Núcleo de Ferro Magnético (fme) Núcleo de Ferro Magnético (fme) Isolamento PARTES DE UM TRANSFORMADOR MONOFÁSICO fme = ferro magnético

17 Prof. Elvis Maciel de Lima FORMAÇÃO DE CAMPO FORMAÇÃO DE CAMPO MAGNÉTICO EM UMA BOBINA. S

18 Prof. Elvis Maciel de Lima EFEITO DO CAMPO MAGNÉTICO TENSÃO APLICADA. S EM OUTRA BOBINA. TENSÃO INDUZIDA

19 Transformador Ideal Relação fundamental O enrolamento de entrada, no qual a fonte é aplicada é chamado de primário (ep). O enrolamento no qual a carga é conectada é chamado de secundário(es).

20 Prof. Elvis Maciel de Lima RELAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO NpNs Vp Vs n = Vp = Np Vs Ns n = RELAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO Np = Nº DE ESPIRAS DO PRIMÁRIO Ns = Nº DE ESPIRAS DO SECUNDÁRIO Vp = TENSÃO DO PRIMÁRIO Vs = TENSÃO DO SECUNDÁRIO

21 Prof. Elvis Maciel de Lima TRAFO IDEAL ( Sem Perdas ) PS PpPs ENERGIA MAGNÉTICA =

22 Prof. Elvis Maciel de Lima Ps = Pp Vs.Is = Vp.Ip Np = Ns RELAÇÃO DE POTÊNCIA: Vp = Vs Np = Ns Is Ip Para um transformador IDEAL

23 Prof. Elvis Maciel de Lima RELAÇÃO DE FASE ENTRE TENSÕES DO PRIMÁRIO / SECUNDÁRIO. PRIM SEC + - + - Transformador Simétrico

24 Prof. Elvis Maciel de Lima + SEC PRIM - + - 0 V TRAFO COM DERIVAÇÃO CENTRAL NO SECUNDÁRIO. Derivação Central ou Center Tap

25 550 Espiras no primário 1.100 Espiras no secundário Tensão no secundário – 110V Tensão no primário – V 1 = ? Exemplo == 110 V1 550 1.100 V1V1 V1V1 == 60.500 V1V1 V1V1 == 55 Tensão do primário = 55V V1V1 V1V1 V2V2 V2V2 == N1N1 N1N1 N2N2 N2N2

26 600 Espiras no primário 1.200 Espiras no secundário Tensão no secundário – 220V Tensão no primário – V 1 = ? Exercício == V1V1 V1V1 == V1V1 V1V1 == ___ Tensão do primário = __V V1V1 V1V1 V2V2 V2V2 == N1N1 N1N1 N2N2 N2N2

27 Prof. Elvis Maciel de Lima TRANSFORMADOR REAL No transformador real a potência do primário não é igual a do secundário, devido as perdas existentes. Este é o motivo por que devemos considerar as perdas de rendimento rendimento de potência no secundário. - Perdas no ferro. - Perdas no cobre.

28 Prof. Elvis Maciel de Lima PERDAS NO FERRO (histerese) SN S N A perda de energia em forma de calor é denominada de perda por histerese.

29 Prof. Elvis Maciel de Lima corrente parasita campo magnético I maciço laminado CORRENTE PARASITA “Perdas de Potência por Perda de Corrente.”

30 Prof. Elvis Maciel de Lima PERDAS NO COBRE: As Perdas no cobre são provenientes das própias características do cobre. Pcu = ( Rp. Ip ) + ( Rs. Is )

31 Prof. Elvis Maciel de Lima PERDAS TOTAIS: perdas É a soma das perdas no ferro com as perdas no cobre. Pt = Pcu + Pfe

32 Prof. Elvis Maciel de Lima Atenção: As chapas geralmente são fabricadas segundo as dimensões apresentadas em tabela e em centímetros. A espessura dessas chapas geralmente é de 0,3556 mm. Formato de chapa E I Trafo filme

33 Prof. Elvis Maciel de Lima NºabcdeVA 22,31,3 3,87,550 33,01,51,34,59,0100 43,51,8 5,310,7150 54,02,0 6,012,0250 64,82,5 7,514,8500 76,03,0 9,018,01.00 Chapas para Transformadores

34 Prof. Elvis Maciel de Lima

35 Cálculo de Pequenos Transformadores Monofásicos Método de cálculo para o projeto de pequenos transformadores (método prático). Para Projetar um transformador, é preciso definir sua aplicação, regime de trabalho e potência máxima fornecida. Para exemplificar, vamos tomar um transformador que necessita reduzir uma tensão de 220V para 24V. Além disso a carga alimentada pelo transformador em 24V consome uma corrente de 5 A. Construindo um trafo monofásico ( filme) filme

36 Prof. Elvis Maciel de Lima Para iniciarmos o projeto, calculamos a potência necessária no secundário: Ps = Us X Is = 24V X 5 A = 120W

37 Prof. Elvis Maciel de Lima Para construir esse núcleo utilizaremos um conjunto de chapas E I, cujas dimensões terão de ser capazes de formar a seção necessária para o transformador. A potência ativa utilizada pelo primário para atingirmos determinada potência ativa no secundário é de 132W. Na tabela de chapas para transformadores dada anteriormente, encontramos uma coluna em que temos a potência aparente ligada a um determinado número de chapa. Calculando a potência aparente do primário, temos: Sp: 132W/ cosµ, considerando um fator de potência de 0,9 teríamos: Sp= 132W/0,9= 146,6VA 150 VAchapa nº 4 medida “a” em um dos lados, “a” da chapa nº 4 é igual a 3,5 cm. A linha que atende a esta potência é a de 150 VA, chapa nº 4 Agora precisamos calcular o número de chapas necessárias para construção do núcleo que será retangular e com a medida “a” em um dos lados, “a” da chapa nº 4 é igual a 3,5 cm. Com o seguinte cálculo determinamos a medida do outro lado do núcleo. 14 cm 2 /3,5 cm = 4cm

38 Prof. Elvis Maciel de Lima Para atingirmos 4 cm, necessitamos de uma quantidade “x” de chapas com espessura igual a 0,3556 mm: 4 cm/ 0,03556 cm = 113 chapas E e 113 chapas I para o conjunto E I. Agora vamos calcular o número de espiras para o enrolamento primário utilizando a fórmula dada anteriormente: Np= UpX100 000000 = 220V X 100 000000 = 718,9 = 719 4,44XBXFXSL 4,44X10000X60X11,489 Para o secundário pode ser utilizada a relação de igualdade: Uprim = Nprim = 220V = 719 Nsec = 78,436 = 79 espiras Usec Nsec 24V Nsec

39 Prof. Elvis Maciel de Lima Tabela de Densidade de Corrente D Sem ventilação 2 A/ mm 2 Má ventilação 4 A/ mm 2 Ventilação Regular 6 A/ mm 2 Boa ventilação 8 A/ mm 2 Calculando o número de espiras, o próximo passo determina a seção do fio magnético esmaltado a ser utilizado para cada enrolamento. Para efetuar esse cálculo, necessitamos da corrente disponível dos dois enrolamentos e a densidade de corrente do condutor a ser utilizado. Quanto mais ventilado e limpo o ambiente maior a densidade de corrente desse fio magnético. Para o Projeto aplicaremos uma densidade de 4 A/ mm 2.

40 Prof. Elvis Maciel de Lima Para o Projeto aplicaremos uma densidade de 4 A/ mm 2. A seção do fio do enrolamento primário pode ser calculada da seguinte maneira: Ip = Pp = 132W = 0,6 A Seção Primário = Ip = 0,6 A = 0,15 mm 2 Up 220V D 4 O condutor que possui seção igual ou superior a 0,15 mm 2 é o de 25 AWG segundo a tabela de condutores dada a seguir. Os mesmos cálculos devem ser efetuados para determinar a seção do fme para o enrolamento secundário: Is = Ps = 120W = 5 A Seção Secundário = Is = 5 A = 1,25 mm 2 Us 24V D 4 Condutor que possui seção Condutor que possui seção igual ou superior a 1,25 mm 2 é o de 16 AWG igual ou superior a 1,25 mm 2 é o de 16 AWG

41 Prof. Elvis Maciel de Lima

42 Precisamos determinar se há possibilidade de enrolamento ou teremos de alterar a forma prevista para o núcleo do transformador. Verificar a possibilidade de enrolamento significa calcular a área ocupada pelas bobinas sobrepostas e verificar se o espaço em volta do núcleo montado comporta as bobinas. O espaço em volta do núcleo é estabelecido em cumplicidade com a medida “b” da chapa. O empilhamento máximo de espiras não deve atingir este valor em hipótese alguma. O enfileiramento de espiras não deve exceder a altura do núcleo que é determinada pela subtração ( “d” – “c”). Colocando no papel: “b” = 1,8 cm ( “d” – “c”) = (5,3 - 1,8) = 3,5 cm Área disponível = 1,8+3,5+ = 5,3 cm 2 Da tabela de fios podemos extrair os diâmetros dos condutores utilizados: 25 AWG = 0,45 mm = 0,045 cm 16 AWG = 1,29 mm = 0,129 cm

43 Prof. Elvis Maciel de Lima Multiplicando os respectivos diâmetros pelas quantidades de espiras calculadas e depois novamente pelos mesmos diâmetros, teremos, aproximadamente, a área ocupada pelo enrolamento: 1,456 cm 2 Aesp = 0,045 cm X 719 esp X 0,045 cm = 1,456 cm 2 1,315 cm 2 Asec = 0,129 cm X 79 esp X 0,129 cm = 1,315 cm 2 2,77 cm 2 Atotal = 2,77 cm 2 2,775,3 Atenção: 2,77 cm 2 cabe em 5,3 cm 2 agora temos que nos preocupar apenas com o espaço ocupado pelos materiais isolantes utilizados durante o enrolamento.

44 Prof. Elvis Maciel de Lima Além do enrolamento há também o espaço pelo material isolante instalado no carretel antes de iniciarmos o enrolamento e o material isolante normalmente colocado entre camadas. Deve ser uma preocupação se a área ocupada pelos enrolamentos estiver muito próxima da área disponível entre o ferro e o carretel.

45 Prof. Elvis Maciel de Lima ÍNDICE DE PROTEÇÃO DOS TRANSFORMADORES - IP Além das dimensões, uma importante característica dos trafos tanto monofásicos como trifásicos é seu índice de proteção. Obviamente, 12, 22, 23, 44, 54 e 55 Obviamente, não se podem encontrar trafos com qualquer combinações desses dois algarismos. Os índices de proteção mais comuns são: 12, 22, 23, 44, 54 e 55; os três primeiros são considerados trafos abertos e os demais são trafos fechados. penetração de corpos sólidos. O primeiro nº indica a proteção contra a penetração de corpos sólidos. penetração de água O segundo nº refere-se à proteção contra a penetração de água.

46 Prof. Elvis Maciel de Lima Dados levantados para o Trafo: Tensão de alimentação: 60V AC - 5A AC Tensão da rede da empresa: 220V AC Rendimento mínimo desejado: 88% Rendimento mínimo desejado: 88% Manutenção Eletromecânica Você é técnico de Manutenção Eletromecânica da Fabrica de Bolachas Antonieta Ltda. Foi pedido que você projete um transformador para uma máquina Italiana monofásica recém chegada. O motivo é que esta máquina trabalha com uma tensão que não é comercial aqui no Brasil. Situação Desafiadora Formativa

47 Prof. Elvis Maciel de Lima

48

49 Mede- se um homem pelas suas vitórias e por suas atitudes. Estas são diretamente proporcionais ao seu esforço e ao seu caráter. Prof. Elvis Maciel de Lima