1. O objetivo do experimento é determinar as curvas de magnetização e verificar o laço de histerese com um transformador monofásico e instrumentos de medição.
2. Foram medidas a corrente de magnetização e tensão induzida para traçar as curvas de magnetização e a curva BxH, encontrando que o núcleo é formado por aço-silício.
3. A curva de histerese foi vista no osciloscópio ao aplicar uma tensão alternada no transformador, mostrando a histerese do material magnético.
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Labdisp3
1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
ENGENHARIA ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE DISPOSITIVOS ELETROMAGNÉTICOS
PROF: FERNANDO DINIZ
TRANSFORMADOR MONOFÁSICO:
LEVANTAMENTO DAS CURVAS BxH E
DE HISTERESE
Raony Serrão da Silva
SÃO LUÍS
2011
2. Objetivo
O objetivo do experimento é determinar as curvas de magnetização e vericar o laço
de histerese com o auxílio de um osciloscópio.
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6. 1 Dados do transformador monofásico
Consultando a placa do transformador, temos os seguintes dados relevantes ao expe-
rimento:
Pot. aparente tensão(V) 110 220 440
1KVA corrente(A) 9.1 4.5 2.3
Tabela 1: Dados do transformador monofásico
Fazando as medições das dimensões do transformador, encontramos uma área de
35, 75cm2
e um comprimento médio de 51cm.
2 Curva de magnetização
2.1 Material utilizado
1. Transformador monofásico
2. Varivolt monofásico
3. Amperímetro
4. Voltímetro
2.2 Circuito utilizado
Fazendo a aquisição de dados do amperímetro e do voltímetro no lado de alta, usando
o voltímetro do lado de baixa apenas para monitoramento da tensão de entrada.
Figura 1: Circuito para aquisição de dados
2.3 Medições obtidas
A medida do amperímetro temos a corrente de magnetização referida ao lado de baixa
tensão, e a medida do voltímetro temos a tensão induzida no lado de alta tensão listados
na tabela2.
5
7. V (v) 0 88 160 230 272 299 319 335
I(mA) 0 50 100 150 200 250 300 350
V (v) 349 361 372 382 392 399 407 414
I(mA) 400 450 500 550 600 650 700 750
Tabela 2: Leituras do Amperímetro e Voltímetro à vazio
2.4 Curva de magnetização
De acoardo com os valores de V e I, temos a seguinte curva na gura 2.
Figura 2: Curva de magnetização
2.5 Encontrando o valor do campo B
O valor do campo B(wb/m2
) 'e dado por:
B =
V
4.44 ∗ A ∗ f ∗ Nat
Onde:
f = 60, frequencia(Hz); A = 35, 75 ∗ 10−4
, é o valor da Área(m); Nat = 350, é o valor
da número de espiras na alta.
B =
V
4.44 ∗ 35, 75 ∗ 10−4 ∗ 60 ∗ 350
=
V
333.3
2.6 Encontrando o valor do campo H
O valor do campo H(Ae/m) 'e dado por:
H =
Nbt ∗ I ∗
√
2
lm
6
8. Onde:
Nbt = 175, é o valor da número de espiras na baixa; lm = 51 ∗ 10−2
, é o valor da
comprimento(m) médio do núcleo.
H =
175 ∗ I ∗
√
2
51 ∗ 10−2
= 485.3 ∗ I
2.7 Curva BxH
De acordo com os valores dos campos B e H, temos a seguinte curva na gura 3.
Figura 3: Curva BxH
Para os campos B e H en função da corrente de magnetização temos a gura 4.
Figura 4: Curvas B e H em função da corrente
Para os campos B e H en função da tensão induzida temos a gura 5.
7
9. Figura 5: Curvas B e H em função da tensão
3 Material que forma o núcleo
De acordo com a curva BxH encontrada no experimento, e comparando-a com as
outras curvas da gura 6.
Figura 6: Curvas BxH para comparação
Encontramos uma equivalência com a curva do aço-silício, acreditando que o núcleo
seja formado por esse tipo de material.
4 Curva de histerese
4.1 Material utilizado
1. Transformador monofásico
2. Varivolt monofásico
8
10. 3. Osciloscópio
4. Resistores: 1Ω e 1MΩ
5. Capacitor 30µF
4.2 Circuito utilizado
Para a visualização do laço de histerese, seguimos a montagem do seguinte circuito.
Figura 7: Circuito para leitura do laço de histerese
4.3 Curva de histerese vista no osciloscópio
De acordo com a leitura do osciloscopio para o circuito da gura 7, temos a curva de
histerese.
Figura 8: Curva de histerese
4.4 Corrente de magnetização
Podemos vericar a forma de onda, no osciloscopio, da corrente que passa pelo nucleo
do transformador.
9
11. Figura 9: Corrente de magnetização
Corrente de magnetização em sua forma não senoidal.
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12. 5 Conclusão
Quando o campo magnético aplicado em um material ferromagnético for aumentado
até a saturação e em seguida for diminuído, a densidade de uxo B não diminui tão ra-
pidamente quanto o campo H. Dessa forma quando H chega a zero, ainda existe uma
densidade de uxo remanescente, Br. Para que B chegue a zero, é necessário aplicar um
campo negativo, chamado de força coercitiva. Se H continuar aumentando no sentido
negativo, o material será magnetizado com polaridade oposta. Desse modo, a magneti-
zação inicialmente será fácil, até quando se aproxima da saturação. A redução do campo
novamente a zero deixa uma densidade de uxo remanescente, -Br, e, para reduzir B a
zero, deve-se aplicar uma força coercitiva no sentido positivo. Aumentando-se o campo o
material ca novamente saturado, com a polaridade inicial.
Devido às características não lineares das propriedades magnéticas dos materiais ferro-
magnéticos utilizados nos núcleos dos transformadores a corrente elétrica de magnetização
necessária à criação e manutenção do uxo magnético, é não sinusoidal e existem perdas
magnéticas, por histerese e por correntes de Foucault. Verica-se, ainda que a forma de
onda da corrente eléctrica magnetizante possui um valor de pico elevado, e que existe um
ângulo de esfasamento entre a corrente eléctrica e o uxo magnético: o ângulo de atraso
magnético.
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13. Referências
[1] A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley, Jr., Stephen D. Umans, Máquinas Elétricas, 6
edição, editora: Bookman
[2] Stephen J. Chapman, Máquinas Eléctricas, 3 edición, editora: McGraw-Hill
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