Transformadores Trifásicos: Princípios, Conexões e Aplicações, Notas de aula de Energia

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Transformadores trifásicos

Transformadores trifásicos

Por que precisamos usar transformadores trifásicos

Os sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétricasão sistemas trifásicos pois:

O volume de material condutor na transmissão em sistemas trifásicos é menorpara a mesma quantidade de energia transmitida quando comparado comsistemas monofásicos ou outros sistemas polifásicos.

A capacidade dos geradores aumenta em função do número de fases.

A potência em sistemas monofásicos é pulsante com o dobro da freqüência darede, ao passo que a potência em sistemas trifásicos é constante. Portanto,possibilitando um funcionamento mais suave dos motores.

Para

o

funcionamento

dos

motores

elétricos

é

necessário

termos

campos

magnéticos girantes, o qual não é possível ser gerado em sistemas monofásicos.

Transformadores monofásicos possuem em geral pequena capacidadede potência aparente (chamada capacidade de transformação). Quandose

necessita

de

maiores

potências

utilizam-se

transformadores

trifásicos.

Transformadores trifásicos Os transformadores trifásicos podem ser construídos de duas maneiras:(a) banco trifásico (composto por 3 transformadores monofásicos)(b) núcleo trifásico (composto por um único núcleo – mononuclear)

(a) banco trifásico

(b) núcleo trifásico

Transformadores trifásicos Um transformador trifásico é constituído de pelo menos três enrolamentos no primário etrês enrolamentos no secundário, os quais (como qualquer componente trifásico) podemser conectado em Estrela (Y) ou Delta (

). Por conseguinte, temos quatro possibilidade

de ligação (conexão):

Primário

Secundário

Y

Y

Y

Y

Cada conexão possui determinadas características que determinam o uso mais adequadoconforme a aplicação.

Transformadores trifásicos – banco trifásico Exemplo de conexão Y-

Relação de espiras e transformação Em transformadores trifásicos, a

relação de transformação

é definida pela relação

entre a tensão de linha do primário e a tensão de linha do secundário. Portanto, dependendo da ligação, a relação de transformação pode ser diferente darelação de espiras, como será visto a seguir.Conexão Y-

Se a tensão de linha no lado Y é V, qual a tensão de linha do lado

Revisão: relação entre tensão de linha e de fase – conexão em Y Definições:Tensão de fase: tensão entre uma fase e o neutro.Tensão de linha: tensão entre duas fases

f

l

V

V

l 3

f

V

V

Relação de corrente: conexão Y-

Definições:Corrente de linha: percorre as linhas do sistema.Corrente de fase: percorre os enrolamentos do transformador (cada fase da carga,gerador).Em Y, a corrente de linha é igual à corrente de fase: Em

, a corrente de linha é

3 vezes a corrente de fase:

f

l

I

I

f

l

I

I

Relação de corrente: conexão Y-

Assim, a corrente

I

no enrolamento do primário será refletida no enrolamento do

secundário como

aI

. E a corrente de linha no

será, portanto,

aI

a relação de correntes é:

, ,

a

I

a

I

I I

l

Y

l

∆

que é o inverso da relação de tensão.

Relação de corrente: conexão

e Y-Y

Nas conexões Y-Y e

as relações de transformação são dadas por:

a

V V

RT

Y

l

Y

l

, ,

a

V V

RT

l l

∆ ∆

, ,

e as relações de correntes são dadas por:

a

I I

l l

, ,

∆ ∆

a

I I

Y

l

Y

l

, ,

Relações de correntes e tensões

Vantagens e desvantagens de cada tipo de conexão

Principal aplicação da conexão Y-

∆

e

∆−

Y

A conexão

∆−

Y é mais empregada como transformador

elevador em subestações de geração

A conexão

∆−

Y é mais empregada como transformador

abaixador em subestações industriais

O neutro do lado de alta-tensão pode ser aterrado

O lado em

∆

funciona como um filtro para correntes

harmônicas.

Vantagens e desvantagens de cada tipo de conexão

Vantagem da conexão

Transformadores trifásicos em banco podem operarem conexão Delta aberto (V), com um dostransformadores monofásicos em manutenção,podendo fornecer 58% da capacidade nominal dobanco