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Universidade Federal do ABC EN2405 – Fundamentos de Máquinas Elétricas 3o Quadrimestre de 2015 Roteiro dos Experimentos – laço de histerese
Avisos importantes: Não energizar nenhuma montagem antes de ser verificada pelo responsável no laboratório. Entrega do relatório: 28/10/2015 Legenda: Itens com ■ não é necessário resolver durante a aula de laboratório. Itens com ▲ necessário anotar ou medir durante a aula de laboratório.
EXPERIMENTO - LAÇO DE HISTERESE O objetivo desta prática é traçar o laço de histerese para um transformador com 12 VA de potência. Este transformador possui dois enrolamentos no primário (N1=1651 por enrolamento) e dois no secundário (N2=162 por enrolamento). Como o circuito não possui entreferro, não é possível medir a densidade de fluxo ou o campo magnético H com o gaussímetro. Dessa forma, para obtenção da intensidade de campo magnética, H, que o material está sujeito, assim como a densidade de fluxo magnético, B, em um circuito magnético conforme apresentado na figura, as seguintes relações serão consideradas:
I N1
N2
Figura 1: exemplo simplificado de circuito magnético fechado
Da Lei Circuital de Ampére, sabe-se que para um percurso fechado:
H .dl N I 1
H
N1 I l
Com isso a corrente medida no primário é proporcional à intensidade de campo magnético.
Da lei de indução de Faraday, no secundário do transformador, sabe-se que:
d d dB N2 N2 A dt dt dt 1 B edt N2 A Para obter a integral de e.dt monta-se um circuito integrador RC, com R >> 1/(ω.C). Este circuito será alimentado pelo secundário do transformador e a tensão sobre o capacitor é igual a: 1 Vc edt RC Dessa forma, a tensão medida no capacitor será proporcional à integral de e.dt. e
Material utilizado: 1 osciloscópio 1 variac 1 transformador (127-127 /24 V – 1A) (montado na condição 254/24) (Trafo de 24 VA) 1 transformador (127-127 /12-12 V – 0,5A) (montado na condição 12/254) Trafo de 12 VA 1 resistor de 1 ohm 1 resistor de 100kohm 1 capacitor de 47 uF 1 multímetro A configuração do circuito a ser montado para o experimento é apresentada na figura seguinte:
Conectar o canal 1 do osciloscópio para medir a tensão sobre o Rsh e o outro canal para medir a tensão sobre o capacitor. Atenção ao sentido das tensões medidas. Utilizar para garantir a isolação elétrica um transformador 220/24 V 24VA. Utilizar os seguintes valores: Rsh=1 Ω, C=4,7μF e R=100kΩ.
Neste caso: Vx=Rsh.I é proporcional a corrente de excitação do transformador.
Vc
1 edt é proporcional à integral de e.dt. RC
Antes da montagem: a) ▲Medir as dimensões aproximadas do transformador de 12 VA. Veja a figura no anexo b) ■Desenhe o circuito magnético do transformador. Observe as diferenças entre o circuito do experimento e o apresentado na figura 1. Identifique a área e o comprimento do circuito que deve ser utilizado neste experimento. Alimente o transformador isolador com 220 V (Variac) e depois de realizada a montagem: c) ▲Salvar do osciloscópio as formas de onda de Vx e Vc. Antes de salvar lembre-se em selecionar a função “run/stop”. (Fotografe e anexe ao relatório) d) ▲Anotar as escalar dos gráficos de Vx e Vc. Vx: _____ por divisão Vc: _____ por divisão. e) ▲Anote os valores de pico a pico e eficazes de Vx e Vc. Vx: _____ e Vc: _____ f) ■Explique os formatos de onda obtidos nas medições de Vx e Vc. Utilize as imagens salvas g) ■Utilizando os valores de Rsh, C, R, N1, N2 e as dimensões do núcleo, calcule os valores da corrente de pico no primário e tensões de pico do primário e secundário. h) ▲Utilize a função “display” para obter um gráfico em que Vx seja o eixo x e Vc seja o eixo y do gráfico i) ▲Salve este gráfico obtido no item anterior. Apresente o gráfico no relatório. j) ■A partir do gráfico obtido do item i, calcule os valores de B remanescente, e Hc do núcleo do transformador. k) ■A partir dos resultados anteriores, calcule os valores de Bpico, Hpico e permeabilidade relativa do núcleo do transformador.
ANEXO Geometria e Conexão dos transformadores utilizados c
b 127 127
d
V2 V2
2.a a
