modelagem de transformadores

1. Introdução aos transformadores
Essencialmente um transformador consiste em dois enrolamentos acoplados por meio de um fluxo magnético comum. Um dos enrolamentos recebe uma tensão alternada que produzirá um fluxo magnético cuja amplitude está diretamente relacionada à tensão fornecida no primário, à frequência e o número de espiras da bobina. O fluxo comum estabelece um enlace com o outro enrolamento, o secundário, induzindo uma tensão que também dependerá da tensão no primário, frequência e número de espiras da segunda bobina. Ao se estabelecer uma relação de proporção adequada entre o número de espiras do primário e secundário, praticamente qualquer forma de transformação de tensão pode ser obtida.
A base de funcionamento está diretamente ligada ao fluxo magnético que enlaça os enrolamentos, porém esse acoplamento pode-se ocorrer através do ar, ou utilizar um material ferromagnético, dessa forma, consegue-se delimitar melhor o caminho do fluxo por um meio de alta permeabilidade. A grande maioria dos transformadores são produzidos utilizando um núcleo de ferro, sendo denominados de transformadores de núcleo de ferro.
Os transformadores de força são os equipamentos utilizados para viabilizar a transmissão de energia elétrica em alta tensão. No Brasil, os níveis de tensão que são elevados nas usinas de geração são de 69kV até 750kV. Nas subestações ocorre o rebaixamento dos valores de tensão para serem repassados, que se encontra dentro da faixa de 13,8kV até 23kV. Também são utilizados nas subestações de interligação para compatibilizar os diversos níveis de tensão provenientes das diversas linhas de transmissão que aportam.
O modelo de transformador estudado para este trabalho será o estudado para transmissão de potência elétrica em regime permanente, ou seja, considerando tensões e correntes senoidais em frequência industrial (60 Hz).
2. Transformador ideal de dois enrolamentos
No transformador ideal, considera-se que a impedância elétrica nos enrolamentos é