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:
  • 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):
  1. Em regime nominal, a corrente de enrolamento primário é aproximadamente igual à corrente de carga referida ao primário, digamos I0 ll IN (por vo.
  2. Em vazio, só circula a corrente de magnetização , que é dita “corrente de excitação” e vale tipicamente de 5% a 10% de .
  3. Logo, em termos comparativos:

Passo 3

Comparando os fatores de potência:
  1. Fator de potência é PF0 = Prm núc<=oV1,I0 .
  2. 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
PF0 ll PFN ú
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:

Passo 4

Forma de onda da corrente em vazio:
  1. Se o núcleo fosse linear, a corrente de magnetização seria i(t)=I1sin(omega t)+I3sin(3omega t)+I5sin(5omega t)+dots pura, mas na prática o núcleo entra em leve saturação e a indutância de magnetização varia.
  2. Isso gera harmônicos ímpares (3º, 5º, …), de modo que
  1. 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.

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