Um transformador monofásico de 150 kVA, 2400 V / 240 V, 50 Hz, foi ensaiado em vazio e em curto-circuito, tendo-se obtido os seguintes resultados:
Ensaio em vazio: 240 V, 16,75 A, 580 W; Ensaio em curto-circuito: 123 V, 62,5 A, 1660 W.
Determine dois pontos da sua característica externa (para I2 n e I2 n / 2 ), admitindo um fator de potência cos varphi2=0,8 i. (Sugestão: considere desprezável o esfasamento entre a tensão do primário referida ao secundário, U12=U20, e a tensão secundária, U2, ou seja, utilize o método simplificado de Kapp).

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o enunciado pede.
Temos um transformador monofásico de 150 kVA, 2400/240 V, 50 Hz. Fizeram dois ensaios:
  • Vazio (tensão nominal do secundário, corrente pequenininha e potência de ferro)
  • Curto-circuito (tensão bem baixa e potência de cobre)
O objetivo é traçar dois pontos da característica externa (tensão de saída versus corrente de carga) para:
  1. corrente nominal do secundário
  2. metade disso,
Tudo isso com fator de potência indutivo, usando o método simplificado de Kapp (ou seja, desprezando a rama de magnetização na hora de calcular a queda de tensão).
Para resolver, vamos precisar:
  • Extrair e do ensaio a vazio
  • Extrair e do ensaio em curto
  • Referir essas impedâncias ao secundário
  • Calcular a queda de tensão na série para e para
  • Subtrair essa queda da tensão nominal de 240 V pra achar a tensão de saída

Passo 2

Ensaio a vazio:
  • Rc=Uoc^2P0, Ic=P0Uoc, Im=raizI0^2-Ic^2, Xm=UocIm
Nesse ensaio, praticamente toda a corrente entra na rama de ferro (perdas no núcleo). Definimos:

Passo 3

Ensaio a curto-circuito (tudo referido ao primário):
  • Zeq1=UscIsc=1,968 Omega, Req1=PscIsc^2=166062,5^2approx0,426 Omega,
  • Xeq1=raizZeq1^2-Req1^2 =raiz1,968^2-0,426^2approx1,922 Omega (que é a corrente nominal do primário)
Daí a impedância série é:

Passo 4

Referindo ao secundário (relação de transformação Req2=Req1a^2approx0,004256 Omega, Xeq2=Xeq1a^2approx0,01922 Omega , logo divisor ):

Passo 5

Agora a gente calcula a queda de tensão na série para uma dada corrente De com De ( U2,100%=240 - 9,34 approx230,66 V ).
A fórmula simplificada é
De
  1. Para U2,50%=240 - 4,67 approx235,33 V (pois A):
  1. Para metade da corrente, :

Resposta

Pontos da característica externa (tensão de saída versus corrente ), :
  • Em plena carga A: V
  • Em meia carga A: V

Exercícios relacionados