Como calcular o fator de transformação

O coeficiente de transformação «k» é a relação entre a tensão U1 nas extremidades do enrolamento primário do transformador e a tensão U2 nos terminais de seu enrolamento secundário, determinada em marcha lenta (quando existem vários enrolamentos secundários, também existem vários coeficientes k, eles são determinados neste caso sucessivamente). Esta relação é considerada igual à relação do número de voltas nos respectivos enrolamentos.

O valor do coeficiente de transformação é facilmente calculado dividindo os indicadores EMF dos enrolamentos do transformador em estudo: o EMF do enrolamento primário - pelo EMF do secundário.

A relação de transformação é muito importante como o valor pelo qual o enrolamento secundário é trazido para o primário. Em condições de operação, é de grande importância a relação de transformação de tensão, que é entendida como a relação da tensão nominal do transformador.

Em transformadores monofásicos não há diferença entre as relações de EMF e transformação de tensão, mas em transformadores trifásicos elas devem ser estritamente diferentes umas das outras.

Idealmente, a perda de potência (nas correntes de Foucault e para aquecer os enrolamentos) no transformador estão completamente ausentes, portanto, a taxa de transformação para condições ideais é calculada simplesmente dividindo as tensões terminais do enrolamento. Mas não há nada perfeito no mundo, então às vezes é necessário recorrer a medições.

Na realidade, estamos sempre lidando com um transformador elevador ou abaixador. Transformadores de tensão que aumentam o fator de transformação são sempre menores que um (e maiores que zero), para abaixadores, mais que um. Ou seja, a taxa de transformação indica quantas vezes a corrente de carga do enrolamento secundário difere da corrente do enrolamento primário, ou quantas vezes a tensão do enrolamento secundário é menor que a fornecida ao enrolamento primário.

Por exemplo, o transformador abaixador TP-112-1 tem um fator de transformação de 7,9 / 220 = 0,036 de acordo com o passaporte, o que significa que a corrente nominal (de acordo com o passaporte) do enrolamento secundário de 1,2 amperes corresponde à corrente do enrolamento primário de 43 mA.

Conhecendo a relação de transformação, medindo-a, por exemplo, com dois voltímetros em marcha lenta, você pode ter certeza de que a relação do número de voltas nos enrolamentos está correta. Se houver vários suportes, as medições serão feitas em cada ramo. Medições deste tipo ajudam a detectar enrolamentos danificados, determinam sua polaridade.

Existem várias maneiras de determinar o fator de transformação:

• método de medição direta de tensões com voltímetros;

• pelo método da ponte CA (por exemplo, um instrumento portátil do tipo "coeficiente" para análise dos parâmetros de transformadores trifásicos e monofásicos);

• de acordo com o passaporte deste transformador.

Para encontrar a taxa de transformação real, eles tradicionalmente usam dois voltímetros... A taxa de transformação nominal é calculada dividindo os valores de tensão medidos em marcha lenta (estão indicados no passaporte do transformador).

Se marcado transformador trifásico, então as medições devem ser feitas para dois pares de enrolamentos com a menor corrente de curto-circuito. Quando o transformador possui condutores, alguns dos quais ocultos sob o invólucro, o valor do coeficiente de transformação é determinado apenas para as extremidades acessíveis externamente para dispositivos de conexão.

Se o transformador for monofásico, a taxa de transformação operacional pode ser facilmente calculada dividindo a tensão aplicada ao enrolamento primário pela tensão no enrolamento secundário, medida por um voltímetro ao mesmo tempo (com a carga conectada ao secundário o circuito).

Com relação aos transformadores trifásicos, esta operação pode ser realizada de diversas formas. A primeira forma é fornecer tensão trifásica ao enrolamento de alta tensão de uma rede trifásica, ou a segunda forma é fornecer tensão monofásica a apenas um dos três enrolamentos, sem ou com ponto neutro. Em cada variante, as tensões de linha são medidas nos terminais de mesmo nome dos enrolamentos primário e secundário.

Em qualquer caso, é impossível aplicar uma tensão aos enrolamentos que exceda significativamente o valor nominal indicado no passaporte, pois o erro de medição será grande devido às perdas mesmo sem carga.

O melhor método é medir as relações de tensão entre os enrolamentos secundário e primário usando voltímetros de alta precisão (classe de precisão 0,5 no máximo). É ainda melhor, se possível, usar um dispositivo especial do tipo "coeficiente -3" - um medidor universal do coeficiente de transformação, que não requer a conexão de fontes adicionais de tensão de rede ao transformador.

Para análise transformadores de corrente, para calcular sua relação de transformação, é montado um circuito onde passa uma corrente de 20 a 100% do valor nominal pelo enrolamento primário do transformador, e também é medida a corrente secundária.

Assim, a relação de transformação do transformador de corrente é encontrada empiricamente: o valor numérico de uma determinada corrente primária I1 é dividido pelo valor da corrente medida no enrolamento secundário I2. Esta será a relação de transformação do transformador de corrente. O valor encontrado é comparado ao valor do passaporte, se houver passaporte.

Um transformador de corrente com vários enrolamentos secundários pode ser perigoso. Antes de iniciar as medições, todos os enrolamentos secundários do transformador de corrente são curto-circuitados, caso contrário, um EMF medido em quilovolts pode ser introduzido neles, o que é perigoso para a vida humana e para o equipamento. A maioria dos transformadores de corrente requer aterramento do circuito magnético, para isso existe um terminal especial em suas caixas, marcado com a letra «Ж» — aterramento.