2.20 Um transformador de distribuição monofásico de
e 60 Hz é submetido a ensaios com os seguintes resultados:
Ensaio a vazio
(medido no lado do secundário)
Ensaio de curto-circuito
(medido no lado do primário)
(a) Encontre o circuito equivalente por unidade desse transformador em 60 Hz .
(b) Qual é a eficiência do transformador em condições nominais e fator de potência unitário?
Qual é a regulação de tensão nessas condições?
(c) Quais seriam as especificações nominais desse transformador se ele operasse em um sistema de potência de 50 Hz ?
(d) Faça o desenho esquemático do circuito equivalente desse transformador, referido ao lado primário, se ele estiver operando em 50 Hz .
(e) Qual é a eficiência do transformador nas condições nominais, em um sistema de potência de 50 Hz com fator de potência unitário? Qual é a regulação de tensão nessas condições?
(f) Como a eficiência de um transformador nas condições nominais e 60 Hz pode ser comparada com a eficiência do mesmo transformador operando em 50 Hz ?
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(b) Qual é a eficiência do transformador em condições nominais e fator de potência unitário?
(c) Quais seriam as especificações nominais desse transformador se ele operasse em um sistema de potência de 50 Hz ?
(d) Faça o desenho esquemático do circuito equivalente desse transformador, referido ao lado primário, se ele estiver operando em 50 Hz .
(e) Qual é a eficiência do transformador nas condições nominais, em um sistema de potência de 50 Hz com fator de potência unitário? Qual é a regulação de tensão nessas condições?
(f) Como a eficiência de um transformador nas condições nominais e 60 Hz pode ser comparada com a eficiência do mesmo transformador operando em 50 Hz ?
Passo 1
O enunciado trata de um transformador monofásico de
kVA,
/
V,
Hz, submetido a ensaio a vazio (medido no secundário) e a curto-circuito (medido no primário). Precisamos achar os parâmetros do circuito equivalente em per unit (pu) em
Hz, calcular eficiência e regulação a plena carga e fator de potência unitário, depois ver como mudam as especificações e o desempenho a
Hz.
Passo 2
Determine os parâmetros em pu em
Hz usando base
,
(primário).
. Impedância de curto
Base de impedância:
Logo
Fator de transformação
, então referido ao primário
Em pu (mesma base
):
Passo 3
Eficiência e regulação a
Hz, carga plena e fator de potência unitário (
).
. Perdas:
Passo 4
Especificações nominais se operar a
Hz (mesmo número de espiras):
A tensão nominal deve cair na razão :
A tensão nominal deve cair na razão
logo transformador de
,kVA,
,
,Hz.
Passo 5
Circuito equivalente referido ao primário em
Hz (valores em ohm, referidos ao primário):
Esquematicamente:
Passo 6
Eficiência e regulação a
Hz, carga plena e
.
. Corrente primária nominal
Perdas de ferro continuam
. Total
.
. Eficiência
Base de impedância em
Passo 7
Comparação da eficiência a
Hz e a
Hz em plena carga e
:
A eficiência cai em
Hz porque a corrente nominal no primário aumenta (queda de tensão nominal), elevando perdas de cobre e piorando a regulação.
Resposta
(a) Em pu (base
kVA,
kV):
(b) A
Hz, plena carga e
:
Eficiência , regulação
.
(c) A Hz:
,kVA,
,
Hz.
(d) Circuito equivalente no primário a Hz:
Eficiência
(c) A
(d) Circuito equivalente no primário a
(e) A
Hz, plena carga e
:
Eficiência , regulação
.
(f) A eficiência em Hz é menor que em
Hz, devido ao aumento da corrente primária nominal e, portanto, das perdas de cobre, resultando também em pior regulação.
Eficiência
(f) A eficiência em