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Tipo: Tese
Data do documento: 1-Out-2019
Autor(es): LIMA, Diorge de Souza
Afiliação do(s) Autor(es): UNIFESSPA - Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará
Primeiro(a) Orientador(a): BEZERRA, Ubiratan Holanda
Título: Análise magnética e mecânica em transformadores sob correntes de energização e energização solidária
Título(s) alternativo(s): Magnetic and mechanical analysis in transformers under power and solidary power
Citar como: LIMA, Diorge de Souza. Análise magnética e mecânica em transformadores sob correntes de energização e energização solidária. Orientador: Ubiratan Holanda Bezerra; Coorientador: Wellington da Silva Fonseca. 2019. 170 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2019. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/12086. Acesso em:.
Resumo: O transformador de potência é um dos equipamentos mais importantes no sistema elétrico de potência, permitindo a viabilidade da conexão dos centros geradores aos centros consumidores, mesmo estando a longas distâncias. O seu funcionamento de forma confiável e contínuo é de fundamental importância para a manutenção do serviço estando sujeitos a vários tipos de perturbações que podem acarretar em falhas. Nesta perspectiva, a realização de estudos do comportamento dinâmico dos enrolamentos de transformadores por meio de simulações computacionais, tem sido amplamente utilizada para avaliar de forma segura e precisa o seu funcionamento. Portanto, neste documento é apresentada a metodologia para investigação em um transformador de potência de 50 MVA por meio do método de elementos finitos para análise estática e no domínio do tempo. Com isso, o estudo foi realizado por meio de acoplamentos magneto-mecânico. Na primeira análise (estudo do circuito), utilizou-se do software ATPDraw para obter o comportamento da corrente de inrush e energização solidária durante a energização do banco de transformadores. Por conseguinte, no software ANSYS MAXWELL foram realizados os estudos magnéticos. Para isso, um modelo em 3D próximo ao real foi utilizado (levando em consideração as características da laminação do núcleo e dos enrolamentos, sendo alguns destes em formato de discos). Com isso, são apresentados como resultados o comportamento da indução magnética e das forças magnéticas nos enrolamentos do equipamento. Por fim, no software ANSYS STRUCTURAL foram realizados os estudos estruturais (mecânicos). Ainda, da mesma forma como anteriormente, foi utilizado um modelo em 3D próximo ao real, apresentando como resultados o comportamento da deformação total no enrolamento, o estresse mecânico sofrido e o grau de segurança durante a ocorrência da energização. Nas análises estáticas foram considerados três condições de operação: condição nominal, energização solidária e corrente de inrush. Para a condição nominal, utilizou-se dos dados de placa do equipamento, para a condição de energização (energização solidária e corrente de inrush) foi utilizado a maior amplitude obtida durante a simulação. Ressalta-se que para a análise no domínio do tempo, somente a condição da corrente de inrush foi analisada, tanto pelo elevado custo computacional exigido quanto por ser a pior condição constada na análise estática.
Abstract: The power transformer is one of the most important equipment in the electric power system, allowing the feasibility of connecting the generating centers to the consumer centers, even over long distances. Reliable and continuous operation is of fundamental importance for service maintenance and is subject to various types of disturbances that can lead to failures. In this perspective, studies of the dynamic behavior of transformer windings through computer simulations have been widely used to safely and accurately evaluate their operation. Therefore, this paper presents the methodology for research on a 50 MVA power transformer using the finite element method for static and time domain analysis. Thus, the study was performed by means of magnetic-mechanical couplings. In the first analysis (circuit study), the ATPDraw software was used to obtain the behavior of the inrush current and solidarity energization during the transformer bank energization. Therefore, in the ANSYS MAXWELL software magnetic studies were performed. For this, a real 3D model was used (taking into account the characteristics of the lamination core and windings, being in disc). Thus, the results of the behavior of magnetic induction and magnetic forces in the windings of the equipment are presented. Finally, in the ANSYS STRUCTURAL software, structural (mechanical) studies were performed. Also, as before, a close-to-real 3D model was used, presenting as results the behavior of the total deformation in the winding, the mechanical stress suffered and the degree of safety during the occurrence of energization. The static studies were considered three operating conditions: nominal condition, sympathetic inrush and inrush current. For the nominal condition, the equipment's plate data was used, for the energizing condition (sympathetic inrush and inrush current) the largest amplitude obtained during the simulation was used. It is noteworthy that for the time domain analysis, only the condition of the inrush current was analyzed, both for the high computational cost required and for being the worst condition in the static analysis.
Palavras-chave: Transformador de potência
Modelagem magneto-mecânica
Análise estática
Análise no domínio do tempo
Método de elementos finitos
Área de Concentração: SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA
Linha de Pesquisa: SISTEMAS DE POTÊNCIA
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Fonte: 1 CD-ROM
Aparece nas coleções:Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

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