Desenvolva um código que calcule os principais valores dos componentes presentes no circuito equivalente de um transformador (explique o código desenvolvido, como ele demonstra o que foi pedido e não esqueça de citar quais as entradas necessárias para fazer o cálculo);

Passo 1

Então, o que a gente tem aqui é um exercício que pede para desenvolver um código que calcule os principais valores dos componentes no circuito equivalente de um transformador. Basicamente, vamos mexer com alguns conceitos de transformadores, como resistências, reatâncias e talvez até a relação de espiras. Para resolver isso, vamos precisar entender as partes do circuito equivalente e saber quais informações de entrada o nosso código vai precisar, como tensão, corrente, número de espiras, etc.

Passo 2

Primeiro, vamos pensar nas entradas que nosso código vai precisar. Geralmente, para calcular os componentes do circuito equivalente de um transformador, precisamos saber:
  • Tensão primária ( Vp)
  • Tensão secundária ( Vs)
  • Corrente primária ( Ip)
  • Corrente secundária ( Is)
  • Número de espiras no primário ( Np)
  • Número de espiras no secundário ( Ns)

Passo 3

Agora, vamos pensar nas relações básicas de um transformador. A relação de transformação ( a) é dada por:
a = NpNs
Essa relação vai nos ajudar a transformar as grandezas do circuito primário para o secundário ou vice-versa.

Passo 4

Vamos calcular as resistências dos enrolamentos. Supondo que conhecemos as perdas de cobre (resistências) nos enrolamentos primário ( Rp) e secundário ( Rs). Para simplificar, podemos transformar Rs para o lado primário usando a relação de transformação:
Rs' = Rs times a^2
Assim, a resistência total no primário seria:
Rtotal = Rp + Rs'

Passo 5

Em seguida, vamos calcular as reatâncias de fuga ( Xp e Xs), que também podem ser transformadas para o lado primário:
Xs' = Xs times a^2
E a reatância total no primário:
Xtotal = Xp + Xs'

Passo 6

Também precisamos considerar a reatância de magnetização ( Xm) e a resistência de perdas no núcleo ( Rm). Esses valores são geralmente dados ou medidos e representam as perdas no núcleo e a energia magnética armazenada.

Passo 7

Com todos esses valores, podemos montar o circuito equivalente no lado primário, que será uma combinação desses resistores e reatores. Agora, vamos colocar isso tudo em um código. Vamos usar Python para isso, já que é uma linguagem bem acessível.

Passo 8

No código, vamos estruturar da seguinte forma:
  1. Receber as entradas do usuário.
  2. Calcular a relação de transformação.
  3. Transformar as resistências e reatâncias secundárias para o primário.
  4. Calcular as resistências e reatâncias totais no primário.
  5. Exibir os resultados.

Passo 9

Aqui está o código comentado para facilitar o entendimento:
# Função para calcular os componentes do circuito equivalente
def calcular_circuito_equivalente(Vp, Vs, Ip, Is, Np, Ns, Rp, Rs, Xp, Xs, Rm, Xm):

Passo 10

a = Np / Ns
print(f"Relação de transformação (a): {a}")

Passo 11

Rs_primario = Rs * a**2
print(f"Resistência secundária transformada para o primário (Rs’): {Rs_primario} Ω")

Passo 12

R_total = Rp + Rs_primario
print(f"Resistência total no primário (R_total): {R_total} Ω")

Passo 13

Xs_primario = Xs * a**2
print(f"Reatância secundária transformada para o primário (Xs’): {Xs_primario} Ω")

Passo 14

X_total = Xp + Xs_primario
print(f"Reatância total no primário (X_total): {X_total} Ω")

Passo 15

Aqui vamos adicionar os componentes do núcleo

Rm_primario = Rm  # Já está no primário
Xm_primario = Xm  # Já está no primário
print(f"Resistência de magnetização (Rm): {Rm_primario} Ω")
print(f"Reatância de magnetização (Xm): {Xm_primario} Ω")

# Resumo dos componentes no circuito equivalente primário
print("\nCircuito Equivalente no Primário:")
print(f"Resistência Total (R_total): {R_total} Ω")
print(f"Reatância Total (X_total): {X_total} Ω")
print(f"Resistência de Magnetização (Rm): {Rm_primario} Ω")
print(f"Reatância de Magnetização (Xm): {Xm_primario} Ω")

Exemplo de uso com valores fictícios

Vp = 230 # Tensão primária em V
Vs = 115 # Tensão secundária em V
Ip = 5 # Corrente primária em A
Is = 10 # Corrente secundária em A
Np = 1000 # Número de espiras no primário
Ns = 500 # Número de espiras no secundário
Rp = 0.5 # Resistência primária em Ω
Rs = 0.2 # Resistência secundária em Ω
Xp = 10 # Reatância primária em Ω
Xs = 5 # Reatância secundária em Ω
Rm = 200 # Resistência de magnetização em Ω
Xm = 300 # Reatância de magnetização em Ω
calcular_circuito_equivalente(Vp, Vs, Ip, Is, Np, Ns, Rp, Rs, Xp, Xs, Rm, Xm)

Resposta

O código desenvolvido recebe os valores de tensão, corrente, número de espiras, resistências e reatâncias dos enrolamentos primário e secundário, além das características de magnetização. Ele calcula a relação de transformação, transforma as resistências e reatâncias secundárias para o primário e soma com os valores primários para obter as resistências e reatâncias totais. Por fim, apresenta todos os componentes do circuito equivalente no primário, facilitando a análise do transformador.

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