Relacione, em termos comparativos, o valor eficaz e o fator de potência da corrente absorvida em vazio relativamente à corrente absorvida em regime nominal de um transformador monofásico. A forma de onda da corrente absorvida em vazio tem um comportamento sinusoidal? Justifique convenientemente a sua resposta.
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra gente comparar, de um lado, a corrente eficaz (RMS) e o fator de potência quando o transformador está em vazio, e do outro, quando ele está em regime nominal (ou seja, carregado). Também pergunta se a forma de onda da corrente em vazio é senoidal ou não, e por quê.
Conteúdo envolvido:
Conteúdo envolvido:
- Circuito equivalente do transformador (ramo de magnetização e perdas no núcleo).
- Conceito de corrente eficaz (RMS) e fator de potência.
- Noções de distorção de forma de onda e harmônicos.
Passo 2
Comparando os valores eficazes (RMS):
- Em regime nominal, a corrente de enrolamento primário é aproximadamente igual à corrente de carga referida ao primário, digamos
. - Em vazio, só circula a corrente de magnetização
, que é dita “corrente de excitação” e vale tipicamente de 5% a 10% de . - Logo, em termos comparativos:
Passo 3
Comparando os fatores de potência:
- Fator de potência é
. - Em vazio, a corrente é quase toda reativa (serve para criar fluxo magnético) e quase não há componente ativa, só as perdas no ferro. Então
fica muito baixo, normalmente em torno de 0,1 a 0,3 (muito defasado).
3. Em regime nominal, o fator de potência depende do tipo de carga, mas se for carga resistiva ou “bem comportada” a 1 (bem maior que em vazio).
4. Logo:
3. Em regime nominal, o fator de potência depende do tipo de carga, mas se for carga resistiva ou “bem comportada”
4. Logo:
Passo 4
Forma de onda da corrente em vazio:
- Se o núcleo fosse linear, a corrente de magnetização seria
pura, mas na prática o núcleo entra em leve saturação e a indutância de magnetização varia. - Isso gera harmônicos ímpares (3º, 5º, …), de modo que
- Portanto, a forma de onda não é perfeitamente senoidal, embora o componente fundamental seja seno.
Resposta
- Corrente eficaz em vazio
é muito menor que em regime nominal : . - Fator de potência em vazio
é bem baixo (0,1–0,3) e muito menor que em carga nominal ( ). - A corrente em vazio não é estritamente senoidal: tem distorções (harmônicos) devido à não linearidade do núcleo.