aula 11: autotransformador - ufv
TRANSCRIPT
24/10/2020 Máquinas Elétricas 1
Aula 11: Autotransformador
Prof. Allan Fagner Cupertino
http://www.semage.com.br/calternada.php
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 2
Sumário
❑ Definição;
❑ Relações de tensão e corrente;
❑ Vantagens e aplicações;
24/10/2020 Máquinas Elétricas 3
Definição
http://www.semage.com.br/calternada.php
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 4
Autotransformador
❑ Dispositivo com princípio de funcionamento idêntico ao transformador;
❑ Um transformador pode operar como autotransformador por meio de um esquema deconexão adequado;
❑ Elimina-se a isolação galvânica entre circuito de primário e secundário;
❑ São tipicamente menores, mais leves e mais eficientes que os transformadores para asmesmas especificações.
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 5
Autotransformador
Fonte: P. C. Sen. “Principles of Electrical Machines and Power Electronics”.
𝑉1
𝑉2
Transformador conectado
como autotransformador
𝑉2
𝑉1
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 6
Autotransformador
Transformador conectado
como autotransformador
Transformador de
um enrolamento
𝑉1
𝑉2 𝑉2
𝑉1
𝐸1
𝐸2
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 7
Autotransformador - Exemplos
Fonte: Cootrans.
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 8
Relações de tensão e corrente: Transformador ideal
𝑉1𝑉2=𝑁1𝑁2
= 𝑎 𝑉1𝐼1 = 𝑉2𝐼2𝐼1𝐼2=𝑁2𝑁1
=1
𝑎
Fonte: Cootrans.
Fonte: P. C. Sen. “Principles of Electrical Machines and Power Electronics”.
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 9
Relações de tensão e corrente: Autotransformador
𝑉1𝑉2=𝑁1 +𝑁2𝑁2
𝐼𝑒𝐼𝑠=
𝑁2𝑁1 + 𝑁2
𝑉1
𝑉2
𝐸1
𝐸2
𝑉1
𝑉2
𝐸1
𝐸2
𝐼𝑒
𝐼𝑠
𝐼2
𝐼1
𝑉1 = 𝐸1 + 𝐸2 =𝑁1𝑁2
𝐸2 + 𝐸2 =𝑁1𝑁2
+ 1 𝑉2 𝐼𝑠 = 𝐼1 + 𝐼2 = 𝐼𝑒 +𝑁1𝑁2
𝐼1 =𝑁1 +𝑁2𝑁2
𝐼𝑒
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 10
Potência de saída
𝑉1
𝑉2
𝐸1
𝐸2
𝐼𝑒
𝐼𝑠
𝐼2
𝐼1𝑆2 = 𝑉2𝐼𝑠 = 𝑉2 𝐼1 + 𝐼2 = 𝑉2𝐼1 + 𝑉2𝐼2
Portanto:
𝑆2 = 𝑉2𝐼1 + 𝑉2𝐼2
❑ Termo adicional 𝑉2𝐼1: Potência conduzida→ transmitida eletricamente.
❑ Termo 𝑉2𝐼2: Potência transformada → transmitida via fluxo magnético;
❑ Note que a potência é maior que no caso de um transformador;
❑ Note que isto é obtido sem exceder a capacidade dos enrolamentos do equipamento.
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 11
Ganho de potência obtido
𝑉1
𝑉2
𝐸1
𝐸2
𝐼𝑒
𝐼𝑠
𝐼2
𝐼1
Para um autotransformador,
𝑆2 = 𝑉2𝐼1 + 𝑉2𝐼2 =𝑉2𝐼2𝑎
+ 𝑉2𝐼2 ⇔ 𝑆2 = 1 +1
𝑎𝑉2𝐼2
Note que 𝑉2𝐼2 é a potência que seria obtida caso a ligação convencional do transformador
fosse empregada. Desta forma,
𝑆𝑎𝑢𝑡𝑜𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑟𝑆𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑟
= 1 +1
𝑎
Note que a potência do autotransformador é maior!
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 12
Vantagens do autotransformador
❑ Possível transferir mais potência com o mesmo equipamento;
❑ Redução de peso, volume e custo;
❑ Aumento de eficiência para mesma potência nominal;
❑ Podem ser usados como fontes de tensão variável através de contatos móveis (varivolt);
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 13
Desvantagens do autotransformador
❑ Maiores requisitos de isolação;
❑ Segurança;
❑ Perda de isolação galvânica;
❑ Fabricação da derivação requer cuidados;
❑ Conclusão: É empregado em situações onde os níveis de tensão de entrada e saída são
próximos.
𝑉1
𝑉2
𝐸1
𝐸2
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 14
Exemplo
Um transformador monofásico de 100 kVA, 2000/200 V é conectado como
autotransformador, como indicado na figura a seguir. Determine a potência máxima
que pode ser processada por este autotransformador sem exceder as capacidades dos
enrolamentos. Para este caso, determinar a potência transformada e a potência
conduzida pelo autotransformador.
24/10/2020 Prof. Allan Fagner Cupertino 15
Obrigado pela Atenção
www.gesep.ufv.br
https://www.facebook.com/gesep
https://www.instagram.com/gesep_vicosa/
https://www.youtube.com/channel/UCe9KOSGORXh_hDBIcxMU2Nw
https://play.google.com/store/apps/details?id=br.developer.gesep.estimate