Análise numérica dos esforços eletromecânicos nos enrolamentos de transformadores de portência sob curto-circuito
Visualizar/ Abrir
Data
2023-07-26Primeiro membro da banca
Santos, Tiago dos
Segundo membro da banca
Wicker, Humberto Margel
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Os transformadores de potência são dispositivos essenciais para a transmissão e distribuição de energia
elétrica em razão da sua capacidade de adequação dos níveis de tensão e corrente. Devido a esses aspectos,
existem diversas preocupações sobre problemas que possam comprometer seu correto funcionamento, ou até
mesmo, retirá-lo de operação, o que poderia interromper o fornecimento contínuo de energia. Um desses
eventos são os curtos-circuitos, que impõem grandes solicitações elétricas, térmicas e mecânicas à rede
elétrica e aos equipamentos que a compõem. Durante esse transitório de falta, os transformadores ficam
dispostos a elevados esforços eletromecânicos que podem provocar deformações nos seus enrolamentos e,
consequentemente, sua falha. Este trabalho apresenta uma metodologia para determinação dos esforços
eletromecânicos e sua distribuição nos enrolamentos de transformadores de potência através de simulações
empregando o Método de Elementos Finitos. Para isso, são abordados conceitos físicos sobre forças
eletromagnéticas e como elas se manifestam nos enrolamentos de transformadores, bem como, são
apresentados conceitos sobre tensões mecânicas e propriedades dos materiais utilizados na fabricação de
bobinas. Além disso, destacam-se os tipos de deformações que podem ocorrer nos enrolamentos e os danos
que ocasionados. Após isso, o método analítico de Waters é abordado para a determinação das forças
eletromagnéticas, destacando suas premissas e considerações para a realização dos cálculos. Ademais,
apresenta-se métodos analíticos para a determinação das tensões mecânicas oriundas das forças
eletromagnéticas, onde as análises são aplicadas aos estresses que causam as deformações buckling e
bending. Em seguida, é apresentada a metodologia proposta por este trabalho e são modelados três arranjos
de bobinas tridimensionais: mesma altura sem tap, tap na cabeceira e tap central. Diante disso, os resultados
das simulações em elementos finitos são comparados com os resultados analíticos, a fim de verificar a
metodologia. Então, são detalhados os esforços eletromagnéticos e as tensões mecânicas sobre divisões
modeladas ao longo dos discos dos enrolamentos, identificando o comportamento dessas grandezas e pontos
críticos afetados por elas. De modo geral, a metodologia se mostrou eficiente, e capaz de auxiliar nos projetos
mecânicos dos enrolamentos de transformadores.
Coleções
Os arquivos de licença a seguir estão associados a este item: