Relação de transformação (TTR) Explicada

Quando o enrolamento primário de um transformador é energizado com uma corrente alternada (CA), linhas magnéticas alternadas de força, chamadas “fluxo”, circulam através do núcleo, estabelecendo um campo magnético. Foto: Quora

Transformadores transferem eficientemente energia elétrica de um circuito para outro por meio de indução magnética. Cada fase de um transformador é composta por duas bobinas separadas enroladas num núcleo comum.

O enrolamento primário do transformador recebe energia eléctrica da fonte de alimentação. Quando o enrolamento primário é energizado com uma corrente alternada (CA), linhas magnéticas alternadas de força, chamadas “fluxo”, circulam através do núcleo, estabelecendo um campo magnético.

Com um segundo enrolamento enrolado em torno do mesmo núcleo, uma tensão é induzida pelo campo magnético. Este enrolamento é chamado de enrolamento secundário. A quantidade de tensão induzida em cada volta do enrolamento secundário será a mesma que a tensão em cada volta do enrolamento primário; isto é chamado de relação de voltagem do transformador.

Se o enrolamento secundário tiver menos voltas que o primário, uma tensão menor será induzida no secundário. Este tipo de transformador é chamado de transformador step-down.

Uma bobina secundária com o dobro de voltas que a primária será cortada duas vezes mais pelo fluxo magnético, e o dobro da tensão primária aplicada será induzida na secundária. Este transformador é conhecido como transformador step-up.

Nota: O primário é sempre conectado à fonte de energia, e o secundário é sempre conectado à carga. Tanto o enrolamento de alta ou baixa tensão pode ser o primário ou o secundário.

Como é calculado o TTR

A tensão total induzida em cada enrolamento é proporcional ao número de voltas nesse enrolamento e a corrente é inversamente proporcional tanto à tensão como ao número de voltas.

E1 / E2 = N1 / N2 = I2 / I1

E1 é a tensão primária e I1 a corrente primária, E2 a tensão secundária e I2 a corrente secundária, N1 as voltas primárias e N2 as voltas secundárias. Se a tensão for aumentada, a corrente deve ser aumentada para baixo e vice-versa. O número de voltas permanece constante, a menos que exista um comutador.

Exemplo 1

Se a tensão primária de um transformador é 110 volts (V), o enrolamento primário tem 100 voltas, e o enrolamento secundário tem 400 voltas, qual será a tensão secundária?

E1 / E2 = N1 / N2
110 / E2 = 100 / 400
100 E2 = 44.000
E2 = 440 Volts

Exemplo 2

Se a corrente primária for de 20 amperes, qual será a corrente secundária?

E2 x I2 = El x I1
440 x I2 = 110 x 20 = 2.200
I2 = 5 amps

Desde que haja uma razão de 1 para 4 entre as voltas nos circuitos primário e secundário, deve haver uma razão de 1 para 4 entre a tensão primária e secundária e uma razão de 4 para 1 entre a corrente primária e secundária.

Enquanto a tensão é aumentada, a corrente é diminuída, mantendo constantes os volts multiplicados por amperes. Isto é referido como “amps volt”.

Calcular a razão de cada enrolamento trifásico com base na tensão de linha para o neutro do enrolamento tetradimensional. Divida a tensão do enrolamento linha a linha por 1,732 para obter a tensão linha a neutra correta.

Exemplo: 13200-480Y/277 seria 13200/277 = 47,653

Cheque a posição do comutador de taps para ter certeza de que está ajustada onde a tensão da placa de identificação está baseada. Caso contrário, a informação do teste da relação de rotação não pode ser comparada com a placa de identificação.

Como o TTR é medido

O teste da relação de rotação é capaz de detectar curvas curto-circuitadas no enrolamento, que indicam falha de isolamento, determinando se a relação de rotação correta existe. Curtas curvas podem resultar de curto-circuitos ou falhas dielétricas.

As medições são feitas aplicando uma baixa tensão conhecida em um enrolamento e medindo a tensão induzida no enrolamento correspondente. A baixa tensão é normalmente aplicada em um enrolamento de alta tensão para que a tensão induzida seja menor, reduzindo os riscos durante a realização do teste.

Digrama de fases da placa de identificação para descobrir qual enrolamento no primário corresponde a um enrolamento no secundário. Foto: Quora

A relação de voltagem obtida pelo teste é comparada com a relação de voltagem da placa de identificação. Veja o diagrama de fases da chapa de identificação para descobrir o que corresponde a um enrolamento no primário e um enrolamento no secundário.

A razão obtida pelo teste de campo deve estar dentro de 0,5%, ou o que o fabricante especificar.

Novos transformadores de boa qualidade normalmente se comparam com a chapa de identificação dentro de 0,1%. Para transformadores trifásicos ligados em trifásico delta/wye ou wye/delta, deve ser realizado um teste de equivalência trifásica. O teste é realizado e calculado através de enrolamentos únicos correspondentes.

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