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Type: Dissertação
Issue Date: 21-May-2010
Authors: FONSECA, Wellington da Silva
First Advisor: NUNES, Marcus Vinícius Alves
Title: Modelagem de transformadores de núcleo amorfo usando método de elementos finitos
Sponsor: FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas
Citation: FONSECA, Wellington da Silva. Modelagem de transformadores de núcleo amorfo usando método de elementos finitos. 2010. xvii, 83 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2010. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.
Resumo: Os materiais amorfos vêm ganhando grande espaço na indústria de transformadores, devido às baixas perdas no núcleo, visto que estes possuem um ciclo de histerese mais estreito quando comparados com os núcleos tradicionais de aço silício. Entretanto, seu custo ainda tem sido um grande fator para pouca inserção deste tipo de equipamento nos sistemas elétricos de potência. Estudos sobre o custo/benefício em termos técnicos de desempenho e robustez devem ser considerados quando se deseja projetar transformadores que utilizam esse tipo de material. A grande contribuição deste trabalho encontra-se na análise do desempenho do transformador de núcleo amorfo diante de curtos-circuitos, visto que tais falhas neste equipamento ocasionam redução da receita, não apenas por gastos com manutenção, mas também porque a concessionária deixa de vender seu produto, energia elétrica, além de poder estar sujeita a penalidades por parte dos órgãos de regulação do setor elétrico. Quando em condições de curto-circuito os enrolamentos dos transformadores ficam submetidos a esforços mecânicos, produzidos por forças de Lorentz, essas forças surgem como resultado do fluxo produzido pelos próprios condutores em paralelo que transportam corrente na mesma direção. Diante disso, estudar o comportamento eletromagnético do transformador é fundamental para obtenção de tais forças. Para o desenvolvimento deste trabalho, utilizou-se o software Finite Element Method Magnetics (FEMM). Esta ferramenta se baseia no método de elementos finitos para realizar os cálculos das magnitudes eletromecânicas e, consequentemente, o cálculo das forças atuando nas espiras, as quais permitem realizar os cálculos dos esforços mecânicos. Por fim, este trabalho aborda a aplicação da ferramenta FEMM para o cálculo de esforços mecânicos e simulação do comportamento eletromagnético de um transformador de distribuição.
Abstract: The amorphous materials are becoming broadly used in transformers industry, due to the low losses in its core, since they have a hysteresis loop narrower compared to the traditionals cores of silicon steel. However, its cost of these materials is a great factor against its use in electric power systems. Study the cost / benefit in terms of technical performance and robustness must be considered when we want to design transformers which use this material type. The main contribution of this work is the performance analysis of the transformer in short-circuits, since the equipment failures cause a reduction in revenue, not only for expenses maintenance, but also because the concessionaire does not sell its product, electric energy, and it could be submitted to penalties by regulatory agency in the electricity sector. Under short-circuit conditions, the windings of transformers are submitted to mechanical efforts produced by Lorentz forces, these forces arise as a flux result produced by conductors in parallel that carry current in the same direction. In this case, study the electromagnetic behavior of the transformer is essential for obtaining such forces. To develop this work, the software Finite Element Method Magnetics (FEMM) was used. This tool is based on the finite element method in the calculations of the electromechanical magnitudes and, consequently, the calculation of forces acting in the spires, which allow the calculations of the strain. Finally, this paper deals with the application of the FEMM tool to calculate the mechanical effort and the simulation of the electromagnetic behavior of a distribution transformer.
Keywords: Energia elétrica
Sistema de energia elétrica
Transformador elétrico
Método dos elementos finitos
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
Institution Acronym: UFPA
Department: Instituto de Tecnologia
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:Dissertações em Engenharia Elétrica (Mestrado) - PPGEE/ITEC

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