Os resultados dos ensaios de um transformador monofásico de 25kVA; 7200/240 V; 60Hz são os seguintes:
Ensaio a vazio: 
  e 
 .
Ensaio de curto circuito: 
 ; 
  A e 
 .
Calcule os parâmetros e desenhe o circuito equivalente do transformador referido ao lado de baixa tensão.
Ensaio a vazio:
Ensaio de curto circuito:
Calcule os parâmetros e desenhe o circuito equivalente do transformador referido ao lado de baixa tensão.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos apresenta os resultados de dois ensaios em um transformador monofásico de 25kVA com tensão de 7200/240 V e frequência de 60Hz. Os ensaios realizados são o ensaio a vazio e o ensaio de curto-circuito. Nosso objetivo é calcular os parâmetros do transformador e desenhar o circuito equivalente, referindo tudo para o lado de baixa tensão.
Para resolver, vamos precisar entender os conceitos de transformadores, ensaios de laboratório (a vazio e de curto-circuito) e como esses resultados nos ajudam a determinar os parâmetros elétricos do transformador, como resistência e reatância.
Passo 2
Primeiro, vamos analisar o ensaio a vazio. Nesse ensaio, o secundário do transformador está aberto, ou seja, sem carga conectada. Medimos a tensão 
 , a corrente 
  e a potência 
 .
Aqui, a corrente 
  é composta pela corrente de excitação 
  (responsável pela criação do campo magnético) e qualquer corrente de magnetização 
 . A potência 
  representa as perdas no núcleo, como perdas por histerese e correntes parasitas.
Passo 3
Vamos calcular a impedância equivalente do ensaio a vazio. Sabemos que:
Onde 
  é a impedância do ensaio a vazio. Rearranjando a fórmula, temos:
Passo 4
A potência no ensaio a vazio é dada por:
Onde 
  é o fator de potência. Podemos encontrar o fator de potência:
Isso nos ajuda a determinar os componentes resistivos e reativos da impedância 
 .
Passo 5
Vamos separar a impedância 
  em suas partes resistiva (
 ) e reativa (
 ) usando o fator de potência:
Passo 6
Agora, vamos para o ensaio de curto-circuito. Nesse ensaio, o secundário está em curto, e ajustamos a tensão para obter a corrente medida 
 .
A impedância do ensaio de curto-circuito 
  é:
Passo 7
A potência no ensaio de curto-circuito é:
Encontramos o fator de potência:
Passo 8
Vamos separar a impedância 
  em resistência 
  e reatância 
 :
Passo 9
Por fim, precisamos referir todos esses parâmetros para o lado de baixa tensão. Considerando a relação de transformação 
 , ajustamos as impedâncias:
E para o ensaio a vazio:
Resposta
Os parâmetros do transformador referidos ao lado de baixa tensão são:
O circuito equivalente do transformador no lado de baixa tensão inclui uma fonte de tensão, em série com 
  e 
  (representando as perdas no núcleo) e outra parte em série com 
  e 
  (representando a impedância do transformador).