Teste de curto-circuito e teste de circuito aberto do transformador

Teste de circuito aberto (sem carga) e curto-circuito (em carga) de um transformador

Como vimos no circuito equivalente do transformador, existem quatro parâmetros principais;

• Resistência equivalente (R₀₁ )
• Reatância equivalente (X₀₁ )
• Resistência à perda de núcleo (R₀ )
• Reatância de magnetização (X₀ )

Os testes de circuito aberto e curto-circuito são realizados para encontrar parâmetros de circuito, regulação e eficiência de um transformador. Esses testes são realizados sem o carregamento real de um transformador. Portanto, esses testes são considerados como um método indireto de teste.

Esses testes fornecem resultados mais precisos em comparação com o teste realizado em um transformador totalmente carregado (método direto). Além disso, esses testes são mais econômicos, pois o consumo de energia é muito menor. Dois testes consideraram um método indireto de teste;

• Teste de circuito aberto
• Teste de curto-circuito

Teste de circuito aberto (teste sem carga)

O teste de circuito aberto (também conhecido como teste sem carga ) é realizado para determinar as perdas em um transformador, como perda de núcleo (perda de ferro), corrente sem carga (I₀ ), e parâmetros de circuito equivalente sem carga (R₀ e X₀ ). Este teste é realizado no enrolamento primário ou no enrolamento secundário. Mas na maioria dos casos, este teste é realizado no enrolamento de baixa tensão. Porque é difícil obter alta tensão em laboratórios e a corrente que passa pelo enrolamento de alta tensão é muito pequena. Portanto, pode ser difícil medir as leituras precisas.

Portanto, o teste de circuito aberto é realizado no enrolamento de baixa tensão. O diagrama de conexão experimental do teste de circuito aberto em um transformador monofásico é mostrado na figura abaixo.

Como mostrado na figura acima, o enrolamento primário (enrolamento de baixa tensão) é alimentado por tensão e frequência nominais (comumente, uma alimentação monofásica do autotransformador). E o enrolamento secundário é mantido aberto. Agora, um voltímetro V₀ , um amperímetro I₀ , e um wattímetro W₀ estão ligados no enrolamento primário.

O enrolamento secundário é mantido em circuito aberto. Portanto, a corrente que passa pelo enrolamento secundário é zero. E a carga não está conectada. Portanto, a corrente que passa pelo enrolamento primário é a corrente sem carga I0. A corrente que passa pelo enrolamento primário é medida por um amperímetro que dá o valor da corrente sem carga.

A tensão de alimentação fornecida ao enrolamento primário é a tensão nominal. Assim, o fluxo produzido no núcleo de um transformador é normal. E este fluxo é o mesmo para todas as condições de carregamento. A perda de ferro produzida no transformador depende da tensão de alimentação e da frequência. Neste teste, fornecemos a tensão e a frequência de alimentação nominais. Portanto, a perda de ferro ou perda de núcleo produzida neste teste é a mesma para todas as cargas.

A corrente que passa pelo enrolamento secundário é fornecida à perda de ferro e à perda de cobre no enrolamento primário. A corrente sem carga passa pelo enrolamento primário que é muito pequeno (2 a 5 por cento da corrente de plena carga). Portanto, podemos desprezar a perda de cobre. E a corrente primária é fornecida para a perda do núcleo.

Um wattímetro é conectado ao enrolamento primário que mede a potência fornecida. Assim, o wattímetro indica a perda de potência ocorrida no núcleo do transformador. Em um teste de circuito aberto, a leitura dos instrumentos é a seguinte;

Amperímetro:corrente sem carga I₀

Voltímetro:tensão de alimentação nominal V₁

Wattímetro:perda de ferro ou núcleo P_i

Tabela de Observação

A tabela de observação de um teste de circuito aberto é mostrada abaixo.

Agora, podemos encontrar o parâmetro do circuito (R0 e X0) usando a corrente sem carga.

Potência sem carga W ₀ =V ₁ Eu ₀ Cos ϕ ₀ =Perda de ferro

Componente de trabalho da corrente sem carga;

Eu _W = Eu ₀ Cos ϕ ₀

Componente de magnetização de corrente sem carga;

Eu _M = Eu ₀ Sin ϕ ₀

Agora, a partir do componente de trabalho e do componente de magnetização, podemos encontrar a resistência a vazio e a reatância como segue;

Resistência sem carga;

Reatância sem carga;

Teste de curto-circuito (teste em carga)

O teste de curto-circuito (também conhecido como teste de carregamento ) é realizado no lado de alta tensão e o lado de baixa tensão é curto-circuitado. Este teste poderia ser realizado no lado de baixa tensão, mas este teste dificilmente exigia de 5 a 7 por cento da tensão nominal. No lado de baixa tensão, essa tensão é bastante pequena e tem chances de erro de medição. Além disso, a tensão reduzida (5 a 7 por cento) do lado de alta tensão está facilmente disponível no laboratório. Portanto, é conveniente realizar testes de curto-circuito no lado de alta tensão.

O diagrama esquemático do teste de curto-circuito é mostrado na figura abaixo.

Geralmente, um enrolamento de baixa tensão é curto-circuitado usando um fio grosso. Mas em alguns casos, um amperímetro é conectado para medir a corrente de carga nominal. Um amperímetro, um voltímetro e um wattímetro são conectados no lado de alta tensão, conforme mostrado na figura acima. Aqui, consideramos o enrolamento primário como enrolamento de alta tensão e o enrolamento secundário como enrolamento de baixa tensão.

O enrolamento de alta tensão é fornecido pela tensão de entrada reduzida de uma fonte de alimentação variável. A tensão de alimentação aumenta gradualmente até que a corrente primária de plena carga flua através do enrolamento primário. Quando a corrente de plena carga passa pelo enrolamento primário, por ação do transformador, a corrente que flui através do enrolamento secundário é corrente secundária de plena carga.

Assim, o amperímetro conectado no lado de alta tensão mede a corrente primária em plena carga. O voltímetro mede a tensão fornecida quando a corrente de plena carga flui através do enrolamento primário. Nesta condição, a tensão fornecida dificilmente é de 5 a 10 por cento da tensão de carga total. Devido à baixa tensão de entrada, o fluxo produzido no núcleo é muito baixo. E a perda do núcleo é proporcional ao quadrado do fluxo. Assim, a perda do núcleo é muito pequena que pode ser desprezada.

Além disso, a corrente que passa pelos enrolamentos é uma corrente de plena carga. Assim, uma perda de cobre que ocorre durante um teste é uma perda normal de cobre em plena carga. E o wattímetro indica a perda de cobre em plena carga. O enrolamento secundário está em curto-circuito. Assim, a tensão secundária (tensão de saída) é zero. Portanto, toda a tensão primária é usada para suprir a queda de tensão na impedância total referida como lado primário.

O circuito equivalente aproximado do transformador sob teste de curto-circuito é mostrado na figura abaixo.

Tabela de observação:

As leituras dos instrumentos em teste de curto-circuito são as seguintes;

• Amperímetro:Corrente primária de carga total (I_SC )
• Voltímetro:Tensão fornecida (V_SC )
• Wattímetro:Perda de cobre em carga total (P_C )

Perda de cobre em plena carga;

W _SC = Eu ² _SC R ₀₁

A resistência equivalente do transformador referido ao primário;

Impedância equivalente referida ao primário;

Reatância equivalente referida ao primário;

Fator de potência;