Auto Transformadores

ESTUDO DO AUTOTRANSFORMADOR1. Conceito.O autotransformador é um equipamento semelhante ao transformador,possuindo a mesma finalidade. A única diferença é que existe apenas um únicoenrolamento.2. Estudo do Autotransformador em vazio.A Figura 1 apresenta o esquema de um Autotransformador abaixador, operandoem vazio. O primário tem n 1 espiras e o secundário n 2 espiras.Ι eφ mCE 1V CABE 2Fig. 1AVamos admitir que seja aplicada ao transformador uma tensão V ca . Do mesmo modoque nos transformadores surge uma corrente Ie, uma f mm Imn 1, e um fluxo mútuoφ m . Em conseqüência surgirão as fem (s) E1e E 2 .Sejam Z 1 e Z2respectivamente as impedâncias dos enrolamentos nos trechos CB eBA. Conforme deduzido em transformadores:ECB=E1= 4,4fΦmax( n − n )12EBA= E2= 4,44fΦmaxn2E1 eE 2E / Eestão em fase= n − n / n = a −1poisn2 ( 1 2 ) 2E1/ E 2= a −1[ 1]( E + E )/E = a −1+ 1 = a [ 1a]1 1122/ n2= aAs equações de tensão de um auto em vazio são:Vca = Ie( Z1 + Z2) + ( − E1) + ( − E2) [ 2]Considerando o pequeno valor de Ie , pode-se desprezar a queda de tensão nasimpedâncias, assim:

Vca = - E1 - E2O diagrama fasorial em vazio do autotransformador está representado na figura 2I eI mφ mV CA-E 1E 2E 1I p- E 2Fig. 23. Estudo do Autotransformador com carga3.1 Funcionamento:A figura 3 apresenta o esquema do auto com carga. Carregando-se o autocom uma carga, por exemplo indutiva, surgirá corrente no secundário no sentido de Bpara D, pois a tensão em B é superior à tensão em A. Isto pode ser constatadoobservando-se os sentidos das tensões induzidas nas espiras do enrolamento.Ι e+ Ι CBCΙ CBFig. 3V CABAΙ ABΙ BD DZ CHavendo potência saindo do auto, haverá em contrapartida uma corrente adicionalentrando no auto. Seja I CBessa corrente.Considerando-se que a tensão do secundário é menor do que a do primário, a correntedo secundário será maior do que a do primário. Por este motivo a corrente no trechoBA tem o sentido de A para B e será chamada de I AB.Deste modo pode-se escrever: I = I I [ 4]BD AB+CBA seguir é feita uma análise das ( s)f m matuantes no autotransformador.

Do mesmo modo que nos transformadores, para um autotransformador ligado a umarede com Vca constante e f constante, a senóide do fluxo é praticamente constante,para os diferentes valores de carregamento.Para que isto aconteça a fm mque lhe deu origem também deverá ser praticamenteconstante. Foi visto que em vazio o seu valor é igual a I m n1.Assim sendo, as f m( s)máquina apenas a IIIICBABABmque surgem com carga devem se anular, para que atue nafm m 1( n1− n 2 ) = IABn 2[ 5]= {(n1 −n2 )/ n 2}.ICB= ( a −1) I [ 6]CBm n. Deste modo tem-se:Por esta expressão conclui-se que IABe ICBestão em fase.Substituindo-se [ 6 ] em[ 4]tem-se:IIBDBD=( a −1)= aICBICB+ I[ 7]CBPor esta equação conclui-se que as correntesassim que as 3 correntes estão em fase.ICBe IBDestão em fase. Observa-se3.2 Diagrama fasorial, simplificado do autotransformador carregado.Para esta análise será considerada desprezível a corrente de excitação I e. Asequações de tensão com base nas figuras 1 e 3, são as seguintes:VVVCBBACA=− E= −E= V1CB2+ I−I+ VCBABBAZZ1[ 8][ 9][ 10]2Vamos admitir que se conhecem as condições de carga, ou seja:VBA, cos ϕ e IBD, além de Z1,Z2,n1e n2A figura 4 (Fig.4) apresenta o fasorial aproximado do autotransformador. Os fasoressão incluídos no diagrama na seguinte ordem:Marca-se V BA , o ângulo ϕ e IBDSupor cosϕ com característica indutiva.

O autotransformador é usado nas partidas dos motores de indução e dosmotores síncronos.São utilizados, também, na interligação de redes de sistemas elétricos de altatensão (transmissão por exemplo) de níveis diferentes. Exemplo: interligação dossistemas de alta tensão de 345 KV e 230 KV da EPTE.Os autotrafos apresentam a desvantagem de terem o primário e o secundárioconjugados condutivamente, o que é um perigo à segurança das pessoas.De fato pelas junções A e B passam correntes elevadas, onde poderão sedesenvolver pontos de elevada temperatura que poderão acarretar, numa situação dedefeito, na abertura do enrolamento, conforme mostrado nas figuras que se seguem.CV 1V 2CargaBACCV 1V 1BBV 1V 1AAEm ambos os casos, supondo a carga já removida, a tensão que chega nosecundário é igual a do primário. Observa-se, também que não circulam as correntesde excitação. Por esta razão os autotransformadores tem sua aplicação restringida,apesar das vantagens quanto ao menos peso, menor tamanho, menor preço e melhorregulação.