Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Transformadores - ISUTC (Lauro Mota)
Tipologia: Provas
Oferta por tempo limitado
Compartilhado em 28/05/2017
4.1
(11)17 documentos
1 / 17
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Em oferta
Departamento De Ciências Básicas “Transformadores” Licenciatura em Engenharia Civil E De Transportes Disciplina : Física II Docente : Dr. J. Nhanala Discente(s) : Lauro Mota, Kelvin Ossmane. Turma : C 1º Ano Maputo, Outubro - 2015
“Um transformador é um dispositivo usado para aumentar ou diminuir a tensão em um circuito sem uma perda significativa de potência.” (Tipler & Mosca, 2012) 2.1.2 O TRANSFORMADOR IDEAL “O transformador ideal na Fig. 1 é constituído por duas bobinas, com diferentes números de voltas enroladas em torno, um núcleo de ferro. (As bobinas são isoladas a partir do núcleo.) Em utilização, o enrolamento primário, de !" voltas que está conectado a um gerador de corrente alternada. O enrolamento secundário, de !# voltas, está ligado a resistência de carga $ , mas o seu circuito é um circuito aberto, enquanto interruptor % é aberto, não pode haver nenhuma corrente através do enrolamento secundário. Assume-se que para este transformador ideal as resistências dos enrolamentos primário e secundário são insignificantes.” (Walker, Halliday & Resnick, 2014) A força electromotriz no enrolamento primário em qualquer instante & é dada por: ℰ = ℰ) sin -& Fig. 1 - Um transformador ideal (duas bobinas enroladas em um núcleo de ferro) em um antigo circuito de transporte de base. Um gerador de corrente alternada produz corrente na bobina à esquerda (o principal). A bobina à direita (secundário) é ligado à carga resistiva R quando o interruptor S está fechado. [1]
“O funcionamento de um transformador: A fonte de corrente alternada faz com que uma corrente alternada no primário ( !" ), o que forma um fluxo alternado no núcleo, este induz uma força electromotriz em cada enrolamento, de acordo com a lei de Faraday. A força electromotriz induzida no secundário ( !# ) dá origem a uma corrente alternada no secundário, e este fornece energia para o dispositivo ao qual está ligado o secundário. Todas as correntes e forças electromotrizes têm a mesma frequência que a fonte de corrente alternada.” (Young, Freedman & Ford, 2012) “Para verificar se a tensão através do secundário pode ser feita maior ou menor em amplitude do que a tensão através do primário. Negligencia-se a resistência dos enrolamentos e assume-se que todas as linhas de campo magnéticas são confinadas ao núcleo de ferro, de modo que, em qualquer instante em que o fluxo magnético ./ é o mesmo em cada volta do primário e do secundário. O enrolamento primário tem voltas! 0 e o secundário enrolamento tem voltas! 1 .” (Young et. al, 2012) Quando as alterações de fluxo magnético causa as variações de correntes nas duas bobinas, as forças electromotrizes induzidas resultantes são: ℰ 0 = −
O fluxo por volta Φ/ é o mesmo no primário e secundário, de modo equações 1. mostram que a força electromotriz induzida por sua vez é a mesma em cada. A razão entre a força electromotriz ℰ 1 em relação à força electromotriz ℰ 0 é, portanto, igual em qualquer instante ao rácio de voltas secundárias para primárias: ℰ 0 ℰ 1
“O transformador "transforma" não só tensões e correntes, mas resistências também. De modo mais geral, pode-se considerar um transformador como a "transformação" da impedância da rede à qual o circuito secundário é concluída. (...) (...) A energia fornecida por uma fonte de um resistor depende das resistências de tanto a resistência e a fonte. Pode-se mostrar que a transferência de energia é grande quando as duas resistências são iguais. O mesmo princípio aplica-se em ambos os circuitos de corrente contínua e corrente alternada. (...) Os enrolamentos têm alguma resistência, que conduz a perdas. Há também as perdas de energia através de histerese no núcleo. Perdas por histerese são minimizados pelo uso de ferro macio com um ciclo de histerese estreito.” (Young et al., 2012) 2.1.4 POTENCIA EM TRANSFORMADORES Em um transformador ideal a potencia instantânea de entrada é igual à potencia instantânea de saída: =>?@ABCB = =#BíCB Isto é, matematicamente: E =
Na realidade existem perdas por efeito joule nos enrolamentos, assim como devido à correntes parasitas no núcleo, a dispersão das linhas do fluxo e a histerese do núcleo. Isso faz com que a eficiência dos transformadores reais não seja 1 ou 100%, como se refere teoricamente na equação 1.7.
Resistência A A^ Amperímetro V V Voltímetro Fonte de Corrente Alternada Transformador com núcleo de ferro
sendo este caso !" < !#. Foram aplicadas 8 intensidades diferentes na fonte de corrente e recolhidos os dados dos voltímetros e amperímetros. 2º – No segundo ensaio foi repetido o passo Nº 1 com o interruptor aberto, como apresenta a figura 2. (Neste ensaio foram apenas recolhidos dados dos voltímetros) 3º – No terceiro ensaio foi ligado em corrente alternada o transformador !" e foi colocado um voltímetro (analógico) em paralelo e em série um amperímetro (digital) e foi ligado o transformador !# no transformador !# e foi colocado um voltímetro (analógico) em paralelo e em série um amperímetro (digital), uma resistência e um interruptor (fechado), sendo este caso !" > !#. Foram aplicadas 8 intensidades diferentes na fonte de corrente e recolhidos os dados dos voltímetros e amperímetros. 4º – No quarto ensaio foi repetido o passo Nº 3 com o interruptor aberto, sendo apenas recolhidos dados dos voltímetros. 3.5 Analise e dados e conclusão Com os dados em mão (após a recolha) os foi realizada a interpretação dos mesmos com recurso a cálculos envolvendo a teoria de erros e a matéria relativa aos temas apresentados na revisão da literatura. Fig. 2 – Circuito montado no segundo ensaio.
Tabela 1 – Ensaio Nº 1 com !" < !# e interruptor fechado Nº IJ [A]^ KJ [V]^ IL [A] KL [V] M 1 27.6 4.7 3 8.8 0. 2 45 8.3 6 15.4 0. 3 60.9 11.7 8.5 21.7 0. 4 76.5 15.1 11 28.1 0. 5 92.2 18.7 13.9 35 0. 6 111.2 22.8 16.8 42.8 0. 7 127.1 26.1 19 48.9 0. 8 142.8 30 22 56.2 0. N : 84.41 17.18 12.53 32.11 0. Onde: § <" – Intensidade da corrente na bobina primária (em Ampere) § <# – Intensidade da corrente na bobina secundária (em Ampere) § (^7) " – Voltagem na bobina primária (em Volts) § (^7) # – Voltagem na bobina secundária (em Volts) § E – Eficiência do transformador § O – Média
Tabela 3 – Ensaio Nº 3 com !" > !# e interruptor fechado Nº IJ [A]^ KJ [V]^ IL [A] KL [V] M 1 7.3 4.9 0.85 2.2 0. 2 11.5 8.3 1.5 3.8 0. 3 15.7 11.9 2.15 5.4 0. 4 19.9 15.8 2.8 7.2 0. 5 21.2 16.8 3 7.9 0. N : 15.12^ 11.54^ 2.06^ 5.3^ 0. Onde: § <" – Intensidade da corrente na bobina primária (em Ampere) § <# – Intensidade da corrente na bobina secundária (em Ampere) § (^7) " – Voltagem na bobina primária (em Volts) § (^7) # – Voltagem na bobina secundária (em Volts) § E – Eficiência do transformador § O – Média
Tabela 4 – Ensaio Nº 4 com !" > !# e interruptor aberto Nº IJ [A]^ KJ [V]^ IL [A] KL [V] 1 - 4.8 - 2. 2 - 8.5 - 3. 3 - 12.1 5. 4 - 15.5 - 7. 5 - 19.6 - 9. 6 - 23.7 - 11 7 - 29.9 - 12. 8 - 30 - 13. N : -^ 18.01^ -^ 8. Onde: § <" – Intensidade da corrente na bobina primária (em Ampere) § <# – Intensidade da corrente na bobina secundária (em Ampere) § (^7) " – Voltagem na bobina primária (em Volts) § (^7) # – Voltagem na bobina secundária (em Volts) § O – Média
Walker, J.; Halliday, D.; Resnick, R. (2014). Fundamentos De Física. 10ª Edição. E.U.A., John Wiley & Sons Inc Tipler, P.; Mosca, G. (2012). Física Para Cientistas E Engenheiros: Com Física Moderna. 6ª Edição. E.U.A., W. H. Freeman and Company Jewett, J. W. Jr.; Serway, R. A. (2008). Física Para Cientistas E Engenheiros. 7ª Edição. E.U.A., Cengage Learning Inc Young, Hugh D.; Freedman, Roger A.; Ford, Lewis A. (2012). Sears and Zemansky’s Física de Universidade: Com Física Moderna. 13ª Edição. E.U.A., Pearson Education Inc
À seguir apresentam-se as tabelas preenchidas durante as experiencias.
