Quais os parâmetros de um transformador de potência?

Passo 1

O enunciado pergunta quais são os parâmetros principais de um transformador de potência. Isso envolve identificar as grandezas elétricas e térmicas que caracterizam seu desempenho e projeto. Para resolver, vamos listar e explicar cada parâmetro, mostrando o que ele significa e como se aplica ao funcionamento de um transformador de potência.

Passo 2

Definimos primeiro as grandezas nominais de potência, tensão e corrente:
• Potência nominal S_n: valor aparente em kVA ou MVA que o transformador pode entregar sem exceder limites térmicos.
• Tensões nominais V_{1n} e V_{2n}: tensões de primário e secundário em kV.
• Correntes nominais I_{1n} e I_{2n}: calculadas por
I_{1n} = \frac{S_n}{\sqrt{3}\,V_{1n}},\quad I_{2n} = \frac{S_n}{\sqrt{3}\,V_{2n}}.

Passo 3

Especificamos a relação de transformação e o grupo vetorial:
• Relação de transformação k:
k = \frac{V_{1n}}{V_{2n}} = \frac{N_1}{N_2},
onde N_1 e N_2 são o número de espiras.
• Grupo vetorial (ex.: Yyn0, Dyn11): indica a ligação de fases e o ângulo de fase entre enrolamentos.

Passo 4

Caracterizamos a impedância e o comportamento em curto-circuito:
• Tensão de curto-circuito U_{cc}: tensão aplicada ao primário para fazer a corrente nominal fluir com secundário em curto.
• Impedância percentual Z_{(\%)}:
Z_{(\%)} = \frac{U_{cc}}{V_{1n}}\times100,
é usada para calcular a corrente de curto-circuito e a regulação de tensão.

Passo 5

Elencamos as perdas no transformador:
• Perdas no ferro (perdas de núcleo) P_{Fe}: devido ao fluxo magnético, medidas em vazio.
• Perdas no cobre (perdas por efeito Joule) P_{Cu}: nos enrolamentos em carga, proporcionais ao quadrado da corrente.
Ambas são fornecidas em kW para as condições nominais.

Passo 6

Tratamos de eficiência e regulação de tensão:
• Rendimento η:
\eta = \frac{S_n\cos\varphi - (P_{Fe}+P_{Cu})}{S_n\cos\varphi},
onde \cos\varphi é o fator de potência da carga.
• Regulação de tensão \Delta U: variação percentual de V_2 entre vazio e plena carga, importante para manter tensão estável.

Passo 7

Indicamos a corrente de excitação e parâmetros de magnetização:
• Corrente de excitação I_0: corrente consumida em vazio para magnetizar o núcleo.
• Reatância de magnetização X_m e resistência de perdas R_c: derivadas do circuito equivalente em vazio.

Passo 8

Apontamos parâmetros térmicos e de resfriamento:
• Classe de isolação (ex.: A, B, F, H): define temperatura máxima do dielétrico.
• Temperatura de elevação máxima \Delta T: limite de aquecimento acima da temperatura ambiente.
• Método de resfriamento (ex.: ONAN, ONAF, OFAF): indica óleo natural/ar forçado, etc.

Passo 9

Mencionamos dados mecânicos e auxiliares:
• Dimensões e peso: para transporte e instalação.
• Tanque e conservador de óleo: volume de óleo e sistema para acomodar dilatação.
• Tap changer (comando de taps): para ajustar V_{2n} e controlar a tensão de saída.

Resposta

Os principais parâmetros de um transformador de potência são:
  1. Potência nominal S_n (kVA/MVA)
  2. Tensões nominais V_{1n}, V_{2n} e correntes nominais I_{1n}, I_{2n}
  3. Relação de transformação k e grupo vetorial
  4. Tensão de curto-circuito U_{cc} e impedância percentual Z_{(\%)}
  5. Perdas no ferro P_{Fe} e no cobre P_{Cu}
  6. Rendimento η e regulação de tensão \Delta U
  7. Corrente de excitação I_0, reatância de magnetização X_m e R_c
  8. Classe de isolação, temperatura de elevação \Delta T e método de resfriamento
  9. Dimensões, peso, sistema de óleo (tanque e conservador) e tap changer

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