Considere um transformador monofásico com dados de placa de ...
Considere um transformador monofásico com dados de placa de 10000 VA, 60 Hz e 13800:220 V. O transformador é alimentado por tensão igual a 13800 V no enrolamento primário. A resistência e a reatância equivalentes em série são iguais a 1% e 2%, respectivamente, obtidas a partir dos dados de placa do transformador. As perdas no núcleo de ferro e a corrente de magnetização do transformador são consideradas desprezíveis. O transformador alimenta uma carga monofásica, a qual possui impedância igual a 2 + j0,5 Ω.
Assinale a alternativa que apresenta o valor correto da regulação do transformador (em percentagem).
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Tema Central da Questão: Esta questão aborda a regulação de tensão em transformadores, um conceito importante na análise de desempenho desses equipamentos. Compreender a regulação é crucial para garantir a eficiência e a estabilidade em sistemas de distribuição de energia elétrica.
Resumo Teórico: A regulação de tensão em um transformador é definida como a variação percentual da tensão secundária do transformador quando a carga varia de plena carga (com potência nominal) para vazio (sem carga), mantendo a tensão primária constante. A fórmula básica para calcular a regulação de tensão é:
Regulação (%) = ((V_sem_carga - V_carga) / V_carga) * 100
Para calcular a regulação, precisamos levar em conta a impedância do transformador e a carga que ele alimenta. Dado que a resistência equivalente é de 1% e a reatância é de 2%, podemos calcular a impedância total do transformador como uma combinação vetorial dessas duas componentes.
Justificativa da Alternativa Correta (Alternativa C - 3,3): Para resolver a questão, calcula-se inicialmente a impedância do transformador usando as porcentagens dadas. A impedância total é:
Z_transformador = (1% + j2%)
Após calcular a corrente na carga usando a tensão secundária de 220 V e a impedância da carga (2 + j0,5 Ω), a queda de tensão pode ser estimada e, em seguida, a regulação é obtida usando a fórmula de regulação de tensão. O resultado é aproximadamente 3,3%, justificando a alternativa C como correta.
Análise das Alternativas Incorretas:
- A - 0,5: Este valor subestima a contribuição da reatância à regulação de tensão.
- B - 1,4: Embora mais próximo, ainda não considera adequadamente o efeito combinado da resistência e reatância.
- D - 5,2: Este valor superestima a regulação, possivelmente considerando valores de reatância ou resistência superiores aos reais.
- E - 6,3: Claramente um exagero no cálculo, indicando erro na consideração dos elementos em série.
Este conhecimento é fundamentado em princípios de engenharia elétrica, com base em teorias de circuitos e análise de transformadores. Para mais detalhes, consulte referências como “Transformadores: Princípios e Aplicações” e normas técnicas como a NBR 5356.
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