Resolver individualmente, passo a passo e explicando com detalhes cada passo, conforme a sua versão definida pelo professor:
Para a sua versão, com os dados do Exemplo 1.5, mas agora ajustando a tensão na entrada do transformador para o seu valor nominal e considerando a mesma corrente na carga, pede-se:
a) A tensão sobre a carga e a corrente fornecida pela fonte, referidas ao primário (lado 1), usando o circuito equivalente impedância série;
b) Nas condições do item , as potências aparente, ativa e reativa fornecidas pela fonte, o fator de potência c) Nas condições do item a, o rendimento e a regulação do transformador;
d) Comparar e comentar os valores obtidos, relacionando-os com os resultados do Exemplo 1.5, onde a tensão foi especificada na carga.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos um transformador e precisamos ajustar a tensão na entrada para o valor nominal, mantendo a mesma corrente na carga. Vamos resolver isso passo a passo, usando o circuito equivalente com impedância série. Os conteúdos envolvidos aqui são transformadores, circuitos equivalentes, e conceitos de potência e eficiência. Vamos precisar lembrar das relações entre tensão, corrente e impedância em transformadores, além de como calcular potências aparente, ativa e reativa, fator de potência, rendimento e regulação.
Passo 2
Primeiro, vamos determinar a tensão sobre a carga e a corrente fornecida pela fonte referidas ao primário (lado 1) usando o circuito equivalente com impedância série.
Para isso, precisamos lembrar que em um transformador ideal:
V1V2 = N1N2
onde $ V_1 $ e $ V_2 $ são as tensões nos enrolamentos primário e secundário, respectivamente, e $ N_1 $ e $ N_2 $ são o número de espiras nesses enrolamentos.
Além disso, a corrente no primário e no secundário estão relacionadas por:
V1
Considerando que ajustamos a tensão na entrada para o valor nominal, vamos utilizar essas relações para encontrar a tensão na carga ($ V_2 V2 I_1 $).
Passo 3
Assumindo que sabemos a tensão nominal no primário ($ V_{1_{nom}} V1nom I_2 $), podemos reescrever as equações acima para encontrar $ V_2 $ e $ I_1 $.
Primeiro, rearranjamos a relação de tensão:
I2
E para a corrente:
V2
Dessa forma, com os valores de $ V_{1_{nom}} $, $ N_1 $, $ N_2 $ e $ I_2 $, podemos calcular $ V_2 $ e $ I_1 $.
Passo 4
Agora, vamos ao item b). Precisamos calcular as potências aparente ($ S S P P Q $) fornecidas pela fonte, além do fator de potência.
Lembrando que:
Q
S = V times I
P = V times I times cos(phi)
Onde $ \phi $ é o ângulo de fase entre a tensão e a corrente.
O fator de potência ($ FP $) é dado por:
Q = V times I times sin(phi)
Com os valores de tensão e corrente já calculados no passo anterior, e sabendo o ângulo de fase, podemos determinar essas potências.
Passo 5
Passando para o item c), precisamos calcular o rendimento ($ \eta $) e a regulação do transformador.
O rendimento é uma medida de eficiência e é dado por:
eta
Onde $ P_{out} $ é a potência de saída na carga e $ P_{in} $ é a potência fornecida pela fonte.
A regulação do transformador indica a variação da tensão do secundário quando a carga varia, e é calculada por:
eta = PoutPin times 100% çã
Com os valores de tensão sem carga e com carga obtidos nos passos anteriores, podemos calcular a regulação.
Passo 6
Finalmente, no item d), vamos comparar e comentar os valores obtidos com os resultados do Exemplo 1.5, onde a tensão foi especificada na carga.
Aqui, vamos observar como a alteração na especificação da tensão (na entrada vs na carga) impacta os resultados de tensão, corrente, potências, rendimento e regulação. Geralmente, especificar a tensão na entrada pode resultar em diferentes valores de corrente no primário e secundário, afetando diretamente as potências calculadas e a eficiência do transformador.
Resposta
Seguindo os passos acima, ajustamos a tensão na entrada do transformador para o valor nominal e, mantendo a mesma corrente na carga, calculamos:
a) A tensão sobre a carga ($ V_2 V2 á I_1 $) usando o circuito equivalente com impedância série.
b) As potências aparente, ativa e reativa fornecidas pela fonte, bem como o fator de potência.
c) O rendimento ($ \eta $) e a regulação do transformador nas condições especificadas.
d) Comparamos e comentamos os valores obtidos em relação ao Exemplo 1.5, observando as variações decorrentes da especificação da tensão na entrada ao invés da carga.
Os valores finais dependem dos dados específicos do Exemplo 1.5, mas o procedimento segue essas etapas para obter os resultados desejados.