Análise eletromecânica do comportamento dos enrolamentos de transformadores de potência quando submetidos a transitórios através do método de elementos finitos.

Antonio Roniel Marques de Sousa Sousa¹; Diorge de Souza Lima Lima¹; Wellington da Silva Fonseca Fonseca¹; Marcus Vinicius Alves Nunes Nunes¹

¹ Universidade Federal do Pará (UFPA)

doi:10.20906/CPS/CON-2016-0488

Resumo

Atualmente, o Sistema Interligado Nacional (SIN) permite a conexão dos diversos tipos de geração no Brasil, como solar, eólica, hidráulica ou termoelétrica. Independentemente da forma, todas podem ser conectadas, permitindo a melhoria da qualidade do fornecimento do produto. Isso é possível através de linhas de transmissão. No entanto, os transformadores de potência são os verdadeiros responsáveis pela conexão entre os centros geradores e os centros consumidores. Os mesmos possibilitam a elevação da tensão aos níveis exigidos pela transmissão, diminuindo consideravelmente as perdas. No entanto, esses equipamentos estão sujeitos frequentemente a falhas. Essas falhas podem ser de origem elétrica, mecânica, química, térmica, entre outras. Todos os componentes do transformador estão sujeitas a falhas, porém neste artigo os enrolamentos serão o objeto de estudo. Outro fenômeno que pode corroborar com falhas nos transformadores é o fenômeno transitório, esse fenômeno provoca o aumento da corrente de energização nos enrolamentos podendo provocar desalinhamento das bobinas, deslocamento das espiras, defeito na isolação e até curto-circuito. Isso é possível devido à interação de forças e das componentes axial e radial. As densidades do fluxo magnético de dispersão axial e radial ao interagirem com a densidade de corrente resultam nas forças radiais e axiais. Portanto, as causas e consequências dessas componentes podem ser simuladas e analisadas preliminarmente. Para isso, utiliza-se o Método de Elementos Finitos (MEF) para a determinação e avaliação dos efeitos das forças atuantes nos enrolamentos do transformador. Esse método permite a observação do equipamento quando submetido a possíveis perturbações na rede elétrica, sendo uma ferramenta poderosa para a simulação de equações diferenciais que regem o comportamento de diversos fenômenos físicos. A solução de um fenômeno relativamente complexo é realizada através da discretização em diversos subproblemas mais simples, sendo estes em elementos triangulares ou tetraédric

Palavras-chave: Transformador; Força; Axial; Radial; Estrutura; Elementos finitos