O que são os ensaios de perdas a vazio?
Os ensaios de perdas a vazio são testes realizados em transformadores para medir as perdas que ocorrem quando o equipamento é alimentado com a tensão e frequência nominais em um dos terminais, enquanto o outro terminal permanece aberto, ou seja, sem carga.
Esses ensaios fornecem informações essenciais sobre o desempenho e eficiência do transformador em condições sem carga.
Durante o ensaio, é possível determinar as perdas de energia que ocorrem quando o transformador está em funcionamento, mas sem carga, sendo essas perdas conhecidas como perdas a vazio. Essas perdas são de grande importância, pois permitem obter informações relacionadas ao núcleo do transformador e sua energização.
Composição das perdas em vazio:
As perdas a vazio são compostas por duas categorias principais: perdas no ferro do núcleo e perdas nos enrolamentos do transformador. Essas perdas ocorrem devido a vários fenômenos físicos, como correntes de Foucault e histerese magnética.
1. Perdas no ferro do núcleo:
As perdas no ferro do núcleo são causadas principalmente por dois fenômenos físicos: histerese magnética e correntes de Foucault. Essas perdas ocorrem devido à variação do fluxo magnético no núcleo do transformador.
1.1. Histerese magnética:
Quando o fluxo magnético no núcleo varia, as partículas magnéticas do material do núcleo sofrem uma reversão de magnetização. Esse processo de magnetização e desmagnetização resulta em perdas de energia na forma de calor devido à resistência do material à mudança de direção do campo magnético. As perdas por histerese são proporcionais à frequência da variação do fluxo magnético.
1.2. Correntes de Foucault:
Quando o fluxo magnético varia no núcleo do transformador, são induzidas correntes elétricas chamadas de correntes de Foucault nos materiais condutores presentes no núcleo. Essas correntes circulam em trajetórias fechadas, criando circuitos elétricos que dissipam energia na forma de calor. As perdas por correntes de Foucault são proporcionais ao quadrado da frequência da variação do fluxo magnético e à resistência elétrica dos materiais condutores do núcleo.
2. Perdas nos enrolamentos:
As perdas nos enrolamentos do transformador são causadas principalmente pela resistência elétrica dos fios condutores utilizados nos enrolamentos primário e secundário. Essas perdas ocorrem quando há uma corrente circulando pelos fios condutores.
2.1 Resistência dos fios:
Os fios condutores têm uma resistência elétrica associada a eles. Quando uma corrente passa pelos fios, há uma dissipação de energia na forma de calor devido a essa resistência. As perdas nos enrolamentos são proporcionais ao quadrado da corrente que circula pelos fios e à resistência elétrica dos mesmos.
Além disso, as perdas nos enrolamentos podem ser influenciadas por correntes parasitas ou correntes de dispersão que circulam entre os diferentes condutores dos enrolamentos. Essas correntes parasitas podem ser causadas pela proximidade física dos fios condutores ou pela geometria do enrolamento.
É importante ressaltar que as perdas no ferro do núcleo e as perdas nos enrolamentos contribuem para as perdas totais de um transformador. Durante o ensaio de perdas a vazio, as perdas no ferro do núcleo são determinadas separadamente das perdas nos enrolamentos, permitindo uma análise mais precisa das perdas totais e a avaliação da eficiência do transformador.
Comportamento não linear da corrente de magnetização
Devido à saturação que ocorre no núcleo do transformador, tanto o fluxo magnético quanto a relutância variam não linearmente. Isso resulta em um comportamento não puramente senoidal da corrente de magnetização. A relação entre potência e corrente em vazio, portanto, apresenta um caráter não linear e uma relação não perfeitamente definida.
Importância da tensão nominal e corrente de excitação
Para obter resultados confiáveis nos ensaios de perdas a vazio, é fundamental escolher o ponto de análise correspondente à operação normal do transformador. Portanto, é necessário alimentar o transformador com a tensão nominal nos terminais de baixa tensão. Além disso, ao utilizar os terminais de baixa tensão, há uma menor exigência da fonte de alimentação.
Durante o ensaio em vazio, a corrente de ensaio é, na verdade, a corrente de excitação do transformador. Essa corrente é aferida juntamente com as perdas a vazio e é importante realizar sua medição de forma adequada, considerando o seu comportamento não puramente senoidal.
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