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Diferentes métodos para medir a relação de transformação e o ângulo de fase de um transformador, classificados em directos e comparativos, e analisando a precisão, simplicidade e condições de cada um deles. Alguns métodos comuns incluem o método dos dois voltímetros, o método dos dois wattímetros e o método de leitura nula.
O que você vai aprender
Tipologia: Notas de estudo
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T
Vp
PARA UM CONVERSOR DE FASE
Fig. 1
JOSÉ JERÓNIMO HORTA DOS SANTOS Engenheiro Electrotécnico (I. (^) S. T.) CHEFE DE DIVISÃO DA EMPRESA FABRIL DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS
De todos os ensaios finais de fabrico e de re- cepção a que se submete um transformador, um dos que mais directamente vão interessar o explorador duma rede é o que se refere à medida da relação de transformação. Quando se pretende obter uma boa precisão, aliada a rapidez das determinações, alguns dos pro- cessos usuais têm de ser afastados por conduzirem a resultados ince rt os ou por demasiado morosos.
Os métodos para a medida da razão de transfor- mação e do ângulo de fase dum transformador
tinguir-se, consoante a técnica de medidas utilizada,
leitura nula. Enquanto nos métodos directos a razão e a relação de fase dos vectores de tensão primário e secundário são determinadas pela sua comparação directa ou pela comparação de duas grandezas que lhes estão ligadas por uma lei conhecida, nos métodos comparativos a tensão secundária é comparada em grandeza e fase com a de um transformador de re- ferência sendo condição a igualdade dos vectores de tensão primários. Vamos passar ràpidamente em revista os mé- todos de medida mais correntes para analisarmos finalmente em mais pormenor o processo adoptado na maior fábrica nacional de transformadores.
Um dos mais difundidos, em virtude da sua rela- tiva simplicidade, consiste na aplicação de uma tensão ao enrolamento de alta tensão e na medida da tensão induzida no outro enrolamento, realizan-
do-se essas determinações por intermédio de trans- formadores de tensão e voltímetros apropriados. A precisão obtida é insuficiente pois se combinam os erros instrumentais e de leitura nos vários apa- relhos de medida. O erro pode atingir valores de 1 a 2%, exce-
pelas normas internacionais (B S I, V D E). Além disso não permite a determinação da desfasagem entre tensões. Pode classificar-se de método directo de deflexão.
Ê também, como o anterior, um método de de- flexão, directo. Utiliza dois wattímetros electrodi- nâmicos ligados conforme o esquema da fig. 1. Per-
mite medidas da razão de transformação e do ângulo de fase em condições próximas da carga nominal do transformador. Para correntes baixas a precisão cai ràpidamente. As medidas têm de ser feitas com o transfor- mador em carga e com a bobina de corrente do wattímetro primário a suportar a intensidade total.
Fig. 2
Estas duas condições limitam a valores baixos as potências dos transformadores ensaiados. Mesmo nas condições óptimas a precisão é rela- tivamente baixa.
A superioridade dos processos de leitura nula sobre os métodos de desvio reside no facto de o re- sultado ser independente dos erros pessoais e da aferição dos instrumentos adoptados. Os métodos comparativos, de zero, são por isso mais precisos do que os ante riores. Comparam o transformador sujeito aos ensaios com um transformador padrão cuja razão de transformação é conhecida com ele- vada precisão. Ambos os transformadores são ligados em para- lelo e alimentados pelo lado dos enrolamentos de alta tensão. As tensões secundárias são comparadas através dum circuito potenciométrico, onde, no ramo do cursor, é introduzido um instrumento de «zero» de suficiente sensibilidade, o qual é levado a um desvio nulo pelo ajustamento das impedâncias da malha potenciométrica. A sensibilidade e pre- cisão são tais que se podem fàcilmente conseguir
fase. Este processo requer transformadores especiais, aferidos com alta precisão e por isso re culta pouco económico e pouco expedito.
5.1. (^) CARACTERÍSTICAS GERAIS
Nos processos incluídos nesta classificação re- corre-se em geral a um dispositivo potenciométrico no qual se opõe à tensão secundária uma fracção conveniente da tensão primária. Muito esquemàtica- mente, e abstraindo a desfasagem entre tensões, os circuitos usados podem reduzir-se em primeira apro- ximação ao que se re- presenta na fig. 2. Os enrolamentos do trans- formador são conecta- dos em série (como um auto-transforma-
dos 2 enrolamentos e o cursor da resistência potenciométrica é li- gado um aparelho de
«zero». Para um desvio nulo a relação de transfor- mação procurada será igual à razão das resistências. Para muito altas tensões, o divisor de tensão costuma ser do tipo capacitivo em vez de ohmico Pràticamente a malha potenciométrica incluirá uma combinação de resistências com indutância própria, indutâncias mútuas e capacitâncias de ma- neira que se obtenha a compensação da desfasagem entre as grandezas vecto riais eni jogo.
5.2. APARELHO «ALLOCHIO E BACCHINI»
O princípio em que se baseia este aparelho cor- responde ao grupo 5). A sua concepção é da autoria do Prof. Barbagelata. Trata-se de um aparelho portátil, de pequenas dimensões e de operação extremamente simples. Os valores da relação de transformação são dados por leitura directa sobre as escalas dos comutadores do potenciómetro. Na fábrica de transformadores onde prestamos os nossos serviços existem alguns aparelhos deste tipo. Dada a insuficiência dos elementos fornecidos pelo fabricante no que se refere à teo ria do cir- cuito utilizado tivemos de proceder à análise desse circuito de modo que se consiga completa com- preensão da sua actuação. Apresentamos nas alíneas seguintes alguns dos passos e conclusões desse es- tudo.
Fig. 3
5.2.1. — Na fig. 3 ilustra-se o esquema de prin- cípio do método. O instrumento de medida é do tipo electrodinâmico, com duas bobinas, sendo uma delas fixa e a outra móvel.
induzida neste enrolamento.
rente daquele que apresenta na expressão Substituindo em (6) o
obtemos:
T72 cos (C? e)
Desenvolvendo obtém- -se ainda:
Fig. 6
V1 cos p (^) k 2 k R (^) + r
A expressão que nos permite determinar o ân- gulo de desfasagem será finalmente:
K„ — K 1 1 e K1 (^) X tg p (7)
V R +
A relaç ã o R
trumento, é pois igual à razão de transformação. É lida directamente no aparelho.
5.2.3. (^) DETERMINAÇÃO DO
Intercalando em série com a bobina fixa (fig. 5)
r
z < L.
P 1 ^ MOVE
e finalmente:
Será pois:
e
I — tgp tg e =
Fig. 5
(diagrama vectorial da fig. 6). Corno se vê imediata-
agora: Como e é um ângulo muito pequeno podemos, com uni erro despresível, considerar tg e = E. O valor
do aparelho (indicada pelo fabricante). donde:
tg E — >: K 1 tg (^) .^