Como são realizados os ensaios em vazio e de curto-circuito em transformadores de potência monofásicos?

Passo 1

O enunciado pergunta como se realizam, em um transformador de potência monofásico, os ensaios em vazio e de curto-circuito, que são métodos padronizados para determinar respectivamente os parâmetros da excitação (ramo de magnetização) e os parâmetros de série (impedância equivalente e perdas ôhmicas).

Passo 2

Ensaio em vazio: deixe o secundário em circuito aberto e aplique ao primário a tensão nominal V_1=V_{1n}. Meça no primário a corrente de excitação I_0, a tensão V_{1n} e a potência absorvida P_0. Como não há corrente de carga, toda potência medida corresponde às perdas no núcleo P_c e às perdas ôhmicas do enrolamento de alta tensão (que são pequenas e podem ser desprezadas neste ensaio). Com estes dados, obtemos:
R_c = \frac{V_{1n}^2}{P_0},\qquad X_m = \frac{V_{1n}}{\sqrt{I_0^2 - \bigl(P_0/V_{1n}\bigr)^2}}\,.

Passo 3

Ensaio de curto-circuito: deixe o secundário em curto e aplique ao primário uma tensão reduzida V_{cc} tal que a corrente no primário alcance a corrente nominal I_{1n}. Meça então V_{cc}, I_{1n} e a potência P_{cc}. Nesta condição, a tensão é baixa e as perdas no núcleo são desprezíveis, de modo que P_{cc} corresponde essencialmente às perdas ôhmicas nos enrolamentos. Com estes dados, obtemos a impedância equivalente referida ao primário:
Z_{eq} = \frac{V_{cc}}{I_{1n}},\qquad R_{eq} = \frac{P_{cc}}{I_{1n}^2},\qquad X_{eq} = \sqrt{Z_{eq}^2 - R_{eq}^2}\,.

Passo 4

Interpretação prática:
  • Do ensaio em vazio vêm o ramo de magnetização \bigl(R_c,\,X_m\bigr), que informa as perdas no ferro e a reatância de magnetização.
  • Do ensaio de curto-circuito vêm a impedância série equivalente \bigl(R_{eq},\,X_{eq}\bigr), que permite estimar as perdas ôhmicas e a queda de tensão interna sob carga.

Resposta

No ensaio em vazio, aplica-se ao primário a tensão nominal com o secundário aberto, mede-se V_{1n}, I_0 e P_0 para determinar R_c (perdas no ferro) e X_m (reatância de magnetização).
No ensaio de curto-circuito, curta-se o secundário e aplica-se ao primário uma tensão reduzida até que a corrente nominal circule; mede-se V_{cc}, I_{1n} e P_{cc} para calcular Z_{eq}, R_{eq} (perdas ôhmicas) e X_{eq} (reatância série).

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