Diagrama de Vetores do Transformador: Uma Ferramenta Essencial para Análise de Falhas
Um transformador é um dispositivo que transfere energia elétrica de um circuito para outro por indução eletromagnética. Transformadores são amplamente utilizados em sistemas de energia para aumentar ou diminuir tensões, isolar circuitos e equilibrar cargas. Os transformadores podem ser classificados em diferentes tipos com base em sua construção, configuração de enrolamento e grupo vetorial.
O diagrama vetorial de um transformador é uma representação gráfica das relações fasoriais entre as tensões e correntes primárias e secundárias do transformador. É uma ferramenta essencial para compreender o desempenho e o comportamento do transformador em várias condições de operação e cenários de falha.
Neste artigo, explicaremos o que é um diagrama vetorial de um transformador, como desenhá-lo e como usá-lo para análise de falhas. Também discutiremos os diferentes tipos de conexões de transformadores e grupos vetoriais e suas implicações para a proteção e coordenação do sistema de energia.
O que é um Diagrama Vetorial?
Um diagrama vetorial é um diagrama no qual um ou mais vetores podem ser representados. Um vetor é uma quantidade que tem magnitude e direção. Na engenharia elétrica, quantidades alternadas, como tensões e correntes, são frequentemente representadas por vetores, pois variam em magnitude e direção ao longo do tempo.
Em um diagrama vetorial, as quantidades alternadas são representadas por setas. O comprimento da seta representa o valor eficaz da quantidade alternada. A posição angular representa o ângulo de fase da quantidade em relação a um eixo de referência ou outra quantidade. A ponta da seta representa a direção em que a quantidade está atuando.
Quando uma quantidade elétrica age afastando-se da fonte em direção à carga, o vetor que representa a quantidade é considerado positivo. Quando age em direção à fonte a partir da carga, é considerado negativo.
O que é um Diagrama Vetorial de um Transformador?
Um diagrama vetorial de um transformador é um diagrama vetorial que mostra as relações fasoriais entre as tensões e correntes primárias e secundárias de um transformador. Também mostra o deslocamento de fase e a polaridade dos enrolamentos do transformador.
Um diagrama vetorial de um transformador pode ser desenhado para qualquer tipo de transformador, como monofásico ou trifásico, estrela ou delta, ou com diferentes configurações de enrolamento e grupos vetoriais.
Um diagrama vetorial de um transformador pode nos ajudar a:
Determinar os parâmetros do circuito equivalente de um transformador, como impedância, resistência, reatância e perdas.
Analisar o desempenho e a eficiência de um transformador em várias condições de carga, como sem carga, sobrecarga, sobrecarga ou curto-circuito.
Identificar e diagnosticar falhas em um transformador ou seus circuitos associados, como circuito aberto, curto-circuito, falha a terra ou falha entre espiras.
Selecionar e coordenar dispositivos de proteção para um transformador, como fusíveis, disjuntores, relés ou esquemas de proteção diferencial.
Verificar a conexão e a polaridade corretas de um transformador durante a instalação ou comissionamento.
Como Desenhar um Diagrama Vetorial de um Transformador?
Para desenhar um diagrama vetorial de um transformador, precisamos conhecer as seguintes informações:
A tensão nominal e a corrente dos enrolamentos primário e secundário do transformador.
A configuração e conexão do transformador, como estrela ou delta.
O grupo vetorial do transformador, que indica o deslocamento de fase e a polaridade dos enrolamentos.
A impedância da carga e o fator de potência do transformador.
As etapas para desenhar um diagrama vetorial de um transformador são:
Escolha um eixo de referência para o diagrama. Geralmente, o eixo horizontal é escolhido como o eixo de referência.
Desenhe o vetor de tensão primária ao longo do eixo de referência, com sua direção positiva apontando para a direita. Rotule-o como V1.
Desenhe o vetor de tensão secundária com seu comprimento proporcional ao seu valor eficaz e seu ângulo de acordo com seu grupo vetorial. Rotule-o como V2.
Desenhe o vetor de corrente primária com seu comprimento proporcional ao seu valor eficaz e seu ângulo de acordo com seu fator de potência. Rotule-o como I1. A direção de I1 deve ser oposta a V1 se o enrolamento primário estiver fornecendo energia ao enrolamento secundário.
Desenhe o vetor de corrente secundária com seu comprimento proporcional ao seu valor eficaz e seu ângulo de acordo com seu fator de potência. Rotule-o como I2. A direção de I2 deve ser oposta a V2 se o enrolamento secundário estiver recebendo energia do enrolamento primário.
Desenhe o vetor de impedância da carga com seu comprimento proporcional ao seu valor e seu ângulo de acordo com seu fator de potência. Rotule-o como ZL. A direção de ZL deve ser oposta a I2 se a carga for passiva (resistiva ou indutiva).
Desenhe quaisquer outros vetores relevantes para a análise, como impedância, resistência, reatância, perdas, etc.
Exemplo: Diagrama Vetorial de um Transformador Monofásico
Vamos considerar um transformador monofásico com as seguintes especificações:
Tensão nominal primária: 240 V
Tensão nominal secundária: 120 V
Corrente nominal primária: 10 A
