Análise do desempenho de transformadores frente a curtos-circuitos empregando simulações computacionais.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: ANDRADE, Arthur Francisco. lattes
Orientador(a): COSTA, Edson Guedes de. lattes
Banca de defesa: NEVES, Washington Luiz Araujo. lattes, BRAGA FILHO, Edgar Roosevelt., LIRA, Geoge Rossany Soares de. lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
Departamento: Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Transformadores de Potência - Curtos-Circuitos
Processamento de Energia
Elevação de Temperatura
Esforços Eletromecânicos
Simulações computacionais
Power Transformers - Short Circuits
Processing power
Temperature elevation
Electromechanical efforts
Computer simulations
Área do conhecimento CNPq:
Engenharia Elétrica
Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/27041
Resumo: Este trabalho avalia o desempenho de transformadores de potência frente a forças magnéticas provocadas por curto-circuito A influência da temperatura, tipo de conexão e geometria atribuída aos enrolamentos sobre os esforços mecânicos foi analisada por meio de simulações computacionais. Inicialmente, com o objetivo de avaliar a influência dos fenômenos térmicos, foi calculada a elevação de temperatura dos enrolamentos durante o curto-circuito. Em seguida, simulações de esforços mecânicos considerando a variação da temperatura inicial dos enrolamentos foram realizadas. Forças magnéticas e o máximo estresse principal foram calculados. Posteriormente, foi feita uma análise comparativa dos circuitos e dos estresses de curto-circuito em um transformador e no autotransformador equivalente. Por fim, visando analisar a eficácia computacional e exatidão de diferentes representações geométricas de enrolamento, geometrias 3D e 2D de revolução foram simuladas e comparadas. Os resultados das simulações com variação da temperatura indicam que o máximo estresse principal aumenta com a elevação da temperatura do enrolamento. Também foi constatado que os estresses mecânicos de curto-circuito são maiores para um autotransformador, neste caso atingindo 231% com relação ao transformador. As análises das representações geométricas indicaram que o emprego de representações menos detalhadas subestima a densidade de força magnética nos condutores e as forças axiais.
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Inicialmente, com o objetivo de avaliar a influência dos fenômenos térmicos, foi calculada a elevação de temperatura dos enrolamentos durante o curto-circuito. Em seguida, simulações de esforços mecânicos considerando a variação da temperatura inicial dos enrolamentos foram realizadas. Forças magnéticas e o máximo estresse principal foram calculados. Posteriormente, foi feita uma análise comparativa dos circuitos e dos estresses de curto-circuito em um transformador e no autotransformador equivalente. Por fim, visando analisar a eficácia computacional e exatidão de diferentes representações geométricas de enrolamento, geometrias 3D e 2D de revolução foram simuladas e comparadas. Os resultados das simulações com variação da temperatura indicam que o máximo estresse principal aumenta com a elevação da temperatura do enrolamento. Também foi constatado que os estresses mecânicos de curto-circuito são maiores para um autotransformador, neste caso atingindo 231% com relação ao transformador. As análises das representações geométricas indicaram que o emprego de representações menos detalhadas subestima a densidade de força magnética nos condutores e as forças axiais.This work deals with the performance evaluation of power transformers against short-circuit magnetic forces. The influence of temperature, type of connection and level of geometric detail attributed to the winding simulation were analyzed by computer simulations. Initially, with the objective of evaluating the influence of the thermal phenomena, the temperature rise of the windings during short circuit was calculated. Then, simulations of mechanical stresses considering variation of the windings initial temperature were performed. Magnetic forces and maximum stresses were calculated. Subsequently, a comparative analysis of the circuits and short-circuit stresses was carried out on a transformer and on the equivalent autotransformer. Finally, in order to analyze the computational efficiency and accuracy of different geometric winding models, 3D and 2D axisymmetric geometric representations were simulated and compared. The results of the simulations with temperature variation indicate that the maximum main stress increases with the increase in winding temperature. It has also been confirmed that mechanical short-circuit stresses are higher for an equivalent autotransformer, in this case reaching 231% with respect to the transformer. The analysis of the geometric models indicated that the use of less detailed representations underestimates the magnetic force density in the conductors and the axial forces.Submitted by nelia pereira (neliabiu52@gmail.com) on 2022-09-08T21:15:41Z No. of bitstreams: 1 ARTHUR FRANCISCO ANDRADE - DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2019.pdf: 2879939 bytes, checksum: 4f333269cc651209ad425ec33f53b303 (MD5)Made available in DSpace on 2022-09-08T21:15:41Z (GMT). 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Análise do desempenho de transformadores frente a curtos-circuitos empregando simulações computacionais. 2019. 105 fl. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Engenharia Elétrica E informática, Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2019.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCGTEXTARTHUR FRANCISCO ANDRADE - DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2019.pdf.txtARTHUR FRANCISCO ANDRADE - DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2019.pdf.txttext/plain145316https://dspace.sti.ufcg.edu.br/bitstream/riufcg/27041/3/ARTHUR+FRANCISCO+ANDRADE+-+DISSERTA%C3%87%C3%83O+%28PPGEE%29+2019.pdf.txt72039110e99c3ad885dcd48ec3398a8cMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://dspace.sti.ufcg.edu.br/bitstream/riufcg/27041/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALARTHUR FRANCISCO ANDRADE - DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2019.pdfARTHUR FRANCISCO ANDRADE - DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2019.pdfapplication/pdf2879939https://dspace.sti.ufcg.edu.br/bitstream/riufcg/27041/1/ARTHUR+FRANCISCO+ANDRADE+-+DISSERTA%C3%87%C3%83O+%28PPGEE%29+2019.pdf4f333269cc651209ad425ec33f53b303MD51riufcg/270412025-07-24 09:05:12.863oai:dspace.sti.ufcg.edu.br:riufcg/27041Tk9URTogUExBQ0UgWU9VUiBPV04gTElDRU5TRSBIRVJFClRoaXMgc2FtcGxlIGxpY2Vuc2UgaXMgcHJvdmlkZWQgZm9yIGluZm9ybWF0aW9uYWwgcHVycG9zZXMgb25seS4KCk5PTi1FWENMVVNJVkUgRElTVFJJQlVUSU9OIExJQ0VOU0UKCkJ5IHNpZ25pbmcgYW5kIHN1Ym1pdHRpbmcgdGhpcyBsaWNlbnNlLCB5b3UgKHRoZSBhdXRob3Iocykgb3IgY29weXJpZ2h0Cm93bmVyKSBncmFudHMgdG8gRFNwYWNlIFVuaXZlcnNpdHkgKERTVSkgdGhlIG5vbi1leGNsdXNpdmUgcmlnaHQgdG8gcmVwcm9kdWNlLAp0cmFuc2xhdGUgKGFzIGRlZmluZWQgYmVsb3cpLCBhbmQvb3IgZGlzdHJpYnV0ZSB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gKGluY2x1ZGluZwp0aGUgYWJzdHJhY3QpIHdvcmxkd2lkZSBpbiBwcmludCBhbmQgZWxlY3Ryb25pYyBmb3JtYXQgYW5kIGluIGFueSBtZWRpdW0sCmluY2x1ZGluZyBidXQgbm90IGxpbWl0ZWQgdG8gYXVkaW8gb3IgdmlkZW8uCgpZb3UgYWdyZWUgdGhhdCBEU1UgbWF5LCB3aXRob3V0IGNoYW5naW5nIHRoZSBjb250ZW50LCB0cmFuc2xhdGUgdGhlCnN1Ym1pc3Npb24gdG8gYW55IG1lZGl1bSBvciBmb3JtYXQgZm9yIHRoZSBwdXJwb3NlIG9mIHByZXNlcnZhdGlvbi4KCllvdSBhbHNvIGFncmVlIHRoYXQgRFNVIG1heSBrZWVwIG1vcmUgdGhhbiBvbmUgY29weSBvZiB0aGlzIHN1Ym1pc3Npb24gZm9yCnB1cnBvc2VzIG9mIHNlY3VyaXR5LCBiYWNrLXVwIGFuZCBwcmVzZXJ2YXRpb24uCgpZb3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgdGhlIHN1Ym1pc3Npb24gaXMgeW91ciBvcmlnaW5hbCB3b3JrLCBhbmQgdGhhdCB5b3UgaGF2ZQp0aGUgcmlnaHQgdG8gZ3JhbnQgdGhlIHJpZ2h0cyBjb250YWluZWQgaW4gdGhpcyBsaWNlbnNlLiBZb3UgYWxzbyByZXByZXNlbnQKdGhhdCB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gZG9lcyBub3QsIHRvIHRoZSBiZXN0IG9mIHlvdXIga25vd2xlZGdlLCBpbmZyaW5nZSB1cG9uCmFueW9uZSdzIGNvcHlyaWdodC4KCklmIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uIGNvbnRhaW5zIG1hdGVyaWFsIGZvciB3aGljaCB5b3UgZG8gbm90IGhvbGQgY29weXJpZ2h0LAp5b3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgeW91IGhhdmUgb2J0YWluZWQgdGhlIHVucmVzdHJpY3RlZCBwZXJtaXNzaW9uIG9mIHRoZQpjb3B5cmlnaHQgb3duZXIgdG8gZ3JhbnQgRFNVIHRoZSByaWdodHMgcmVxdWlyZWQgYnkgdGhpcyBsaWNlbnNlLCBhbmQgdGhhdApzdWNoIHRoaXJkLXBhcnR5IG93bmVkIG1hdGVyaWFsIGlzIGNsZWFybHkgaWRlbnRpZmllZCBhbmQgYWNrbm93bGVkZ2VkCndpdGhpbiB0aGUgdGV4dCBvciBjb250ZW50IG9mIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uLgoKSUYgVEhFIFNVQk1JU1NJT04gSVMgQkFTRUQgVVBPTiBXT1JLIFRIQVQgSEFTIEJFRU4gU1BPTlNPUkVEIE9SIFNVUFBPUlRFRApCWSBBTiBBR0VOQ1kgT1IgT1JHQU5JWkFUSU9OIE9USEVSIFRIQU4gRFNVLCBZT1UgUkVQUkVTRU5UIFRIQVQgWU9VIEhBVkUKRlVMRklMTEVEIEFOWSBSSUdIVCBPRiBSRVZJRVcgT1IgT1RIRVIgT0JMSUdBVElPTlMgUkVRVUlSRUQgQlkgU1VDSApDT05UUkFDVCBPUiBBR1JFRU1FTlQuCgpEU1Ugd2lsbCBjbGVhcmx5IGlkZW50aWZ5IHlvdXIgbmFtZShzKSBhcyB0aGUgYXV0aG9yKHMpIG9yIG93bmVyKHMpIG9mIHRoZQpzdWJtaXNzaW9uLCBhbmQgd2lsbCBub3QgbWFrZSBhbnkgYWx0ZXJhdGlvbiwgb3RoZXIgdGhhbiBhcyBhbGxvd2VkIGJ5IHRoaXMKbGljZW5zZSwgdG8geW91ciBzdWJtaXNzaW9uLgo=Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512025-07-24T12:05:12Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false
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