Os terminais de alta tensão de um banco trifásico de três transformadores monofásicos são ligados a um sistema trifásico de três fios, 13.800 volts (de linha). Os terminais de baixa tensão são ligados a uma carga trifásica de três fios, com especificações nominais de 1.500 kVA e 2.300 volts de linha. Especificar as características nominais de tensão, corrente e potência aparente de cada transformador (para os enrolamentos de alta e baixa tensão) para as seguintes ligações:
b) Enrolamentos de alta tensão em
, enrolamentos de baixa tensão em Y .
b) Enrolamentos de alta tensão em
Passo 1
O enunciado dá estas informações e pede o que segue:
-
Dados fornecidos:
- Tensão de linha do sistema no lado de alta tensão:
(tensão de linha, três fios). - Tensão de linha da carga no lado de baixa tensão:
(tensão de linha). - Potência aparente trifásica da carga:
. - O banco trifásico é formado por três transformadores monofásicos idênticos.
- Configuração pedida: enrolamentos de alta tensão em
, enrolamentos de baixa tensão em .
- Tensão de linha do sistema no lado de alta tensão:
-
O que se pede:
- Especificar, para CADA transformador, as características nominais de tensão, corrente e potência aparente, tanto para os enrolamentos de alta tensão quanto para os enrolamentos de baixa tensão.
Passo 2
Dividir a potência total entre os três transformadores e definir notação.
- Como o banco é formado por três transformadores monofásicos idênticos, a potência aparente de cada transformador (potência por fase) é
onde
- Calculando:
- Interpretação didática rápida:
é a potência aparente que cada enrolamento monofásico deve fornecer—é a potência “por transformador”.
Passo 3
Determinar as tensões nominais de cada enrolamento (fases) em função das ligações
e
e do que foi dado.
-
Regras importantes (explicadas):
- Em ligação em
: a tensão no enrolamento (tensão de fase do transformador) é igual à tensão de linha do sistema. Ou seja, para o lado em ,
- Em ligação em
: a tensão no enrolamento (tensão de fase do transformador) é a tensão de linha dividida por . Ou seja, para o lado em ,
- Onde:
é a tensão fase (enrolamento) do lado de alta tensão, é a tensão de linha do lado de alta tensão; análogo para o lado de baixa tensão.
- Em ligação em
-
Aplicando aos números dados:
- Lado alta tensão (em
):
- Lado baixa tensão (em
):
- Calculemos numericamente
. Usando :
- Lado alta tensão (em
Passo 4
Calcular as correntes nominais nos enrolamentos (corrente de fase de cada enrolamento) usando a relação entre potência aparente de fase, tensão de fase e corrente de fase.
-
Fórmulas e explicação:
- Para um enrolamento monofásico, a potência aparente é
ondeé a tensão do enrolamento (fase) e é a corrente do enrolamento (fase). - Assim
- Unidades:
em VA, em V, então sai em A.
-
Corrente no enrolamento de alta tensão (fase do transformador):
- Interpretação: cada enrolamento de alta tensão conduz cerca de
.
- Interpretação: cada enrolamento de alta tensão conduz cerca de
-
Corrente no enrolamento de baixa tensão (fase do transformador):
- Interpretação: cada enrolamento de baixa tensão conduz cerca de
.
- Interpretação: cada enrolamento de baixa tensão conduz cerca de
Passo 5
Relacionar as correntes de enrolamento com as correntes de linha do sistema, por causa das ligações
e
; fazer verificação usando a fórmula trifásica.
-
Regras:
- Para ligação em
: a tensão de fase do enrolamento é igual à tensão de linha do sistema, e a corrente de linha do sistema está relacionada com a corrente de fase do enrolamento por
- Para ligação em
: a corrente de linha é igual à corrente de fase do enrolamento:
- Para ligação em
-
Aplicando:
- Lado alta tensão (Δ): corrente de linha no lado HV do sistema
- Lado baixa tensão (Y): corrente de linha no lado LV do sistema
-
Verificação rápida (checar potência trifásica com
): - No lado LV:
confirma consistência.- No lado HV:
também consistente.
Passo 6
Orientações práticas e interpretação final (para a prova): como apresentar os dados nominais de cada transformador.
- Cada transformador monofásico deve ser especificado por:
- Potência aparente nominal:
. - Enrolamento de alta tensão (ligado em
): - Tensão nominal por enrolamento:
. - Corrente nominal do enrolamento:
. - Corrente de linha no lado HV do sistema:
.
- Tensão nominal por enrolamento:
- Enrolamento de baixa tensão (ligado em
): - Tensão nominal por enrolamento:
. - Corrente nominal do enrolamento (e corrente de linha no lado LV):
.
- Tensão nominal por enrolamento:
- Potência aparente nominal:
Resposta
Cada transformador:
Enrolamento alta tensão ( ):
Enrolamento baixa tensão ( ):
Enrolamento alta tensão (
Enrolamento baixa tensão (