-Transformadores Corrente de energização - inrush

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1 -Transformadores Corrente de energização - inrush

2 Definição Corrente de magnetização (corrente de inrush) durante a energização do transformador Estas correntes aparecem durante a energização do transformador, devido à magnetização e à saturação do seu núcleo, sendo sua magnitude determinada pela declividade da característica de magnetização na região saturada. Nos transformadores de elevada potência, altas correntes de inrush podem ser atingidas.

3 CORRENTE TRANSITÓRIA DE MAGNETIZAÇÃO OU CORRENTE DE ENERGIZAÇÃO (INRUSH). Seja o transformador a vazio, conforme mostrado abaixo. Aplicando-se LKT na malha I, tem-se: Existe uma relação não linear entre i 0 e φ dado pela curva de histerese. Devido a essa não linearidade, torna-se necessário algumas aproximações para obtenção de i 0. A solução desejada consistirá de duas partes fundamentais: solução particular e solução complementar. O primeiro representa o regime permanente e o segundo é o termo transitório. Devido ao termo transitório pode-se observar um fenômeno constatado por Fleming em 1892.

4 CORRENTE TRANSITÓRIA DE MAGNETIZAÇÃO OU CORRENTE DE ENERGIZAÇÃO (INRUSH). O fenômeno observado mostrou que quando um transformador é conectado à rede, por vezes há o aparecimento de uma grande corrente transitória de magnetização. O efeito da referida corrente é causar momentaneamente uma queda de tensão alimentadora e uma provável atuação de relés instantâneos ou relés diferenciais. O valor atingido nesse regime transitório depende de dois fatores: a) Ponto do ciclo da tensão, no qual a chave para o energizamento seria fechada; b) Condições magnéticas do núcleo, incluindo a intensidade e polaridade do fluxo residual. Considerando-se como primeira aproximação que os dois primeiros termos da expressão anterior podem ser desprezados e, admitindo-se que, no instante inicial do processo de energização, a tensão da fonte passa por um valor V 1m.senα, em que α é um ângulo qualquer cujo propósito é definir o valor da tensão da fonte no instante t = 0, tem-se:

5 CORRENTE TRANSITÓRIA DE MAGNETIZAÇÃO OU CORRENTE DE ENERGIZAÇÃO (INRUSH). Integrando-se a expressão, obtém-se: Os termos da equação:

6 CORRENTE TRANSITÓRIA DE MAGNETIZAÇÃO OU CORRENTE DE ENERGIZAÇÃO (INRUSH). A figura abaixo ilustra o fluxo em função do tempo. Como o valor de pico é relativamente alto e, lembrando-se que o fluxo deve ser produzido por i 0, tem-se que a relação φ = f(i 0 ) necessita-se de uma grande corrente nos primeiros instantes.

7 Oscilograma típico da corrente de magnetização, incluindo o regime transitório É comum encontrar um valor de pico inicial de corrente várias vezes superior ao da corrente nominal do transformador.

8 Corrente de inrush Para um pequeno aumento de fluxo no núcleo, necessita-se uma grande corrente (devido ao fenômeno da saturação, conforme figura abaixo), denominada de inrush ou corrente de avalanche.

9 Caso Real de ligamento de um TF

10 Simulação Corrente Inrush Utilizando Simulink se faz uma simulação de uma energização de um trafo monofásico.

11 Transformadores a seco São de emprego bastante específico por tratar-se de um equipamento de custo muito elevado, comparado aos trafos e líquido isolante; São empregados mais especificamente em isntalações onde os perigos de incêndio são iminentes, tais como refinarias de petróleo, indústrias petroquímicas, grandes centros comerciais, em que a norma proíbe o uso de trafo de óleo mineral, além de outras instalações que requeiram um nível de segurança elevada contra explosões de inflamáveis;

12 Transformadores a seco São constituídos semelhantemente aos trafos a líquido isolante(núcleo laminado e enrolamentos); Os enrolamentos primários: fita de alumínio, encapsuladas em epóxi; Os enrolamentos secundários, em geral, são de folhas de alumínio; Quando da montagem, é necessário deixar grandes canais de ventilação entre o núcleo e os enrolamentos secundários, e entre estes e os primários;

13 Transformadores a seco A isolação dos enrolamentos não garante uma proteção adequada contra contatos diretos; É necessário que o trafo seja protegido através de barreiras; A vida útil dos trafos( seco ou com líquido) é função da porcentagem de sobrecarga em que operam durante um determinado período; Eles podem sofrer períodos de sobrecarga sem afetar a vida útil, desde que a sua temperatura de operação não supere os valores máximos admitidos para a classe de isolamento (temperatura máxima nos enrolamentos) considerada

14 Descargas Parciais Trafos com deficiência de projeto, defeitos de fabricação e com materiais de baixa qualidade estão sujeitos a essas descargas; São descargas de baixa energia; Provocam degradação acelerada do papel isolante resultando na formação de gases reduzindo a vida útil do trafo.

15 Expectativa de Vida do Trafo A vida útil de um trafo está diretamente ligada ao carregamento que sofre ao longo do seu período de operação; Ele pode suportar uma carga superior a nominal, desde que não se ultrapassem as temperaturas limites previstas em normas.

16 Ensaios Ensaios de rotina- executados em todas as unidades Resistência dos enrolamentos Relação de tensões Polaridade Perdas Deslocamento angular Corrente de excitação Tensão de curto Ensaios dielétricos Tensão suportável: frequência industrial e de impulso Estanqueidade Funcionamento dos acessórios

17 Ensaios Ensaios de tipo - em geral são dispensados pelo comprador quando o fabricante exibe resultados de ensaios anteriormente executados em trafos de mesmo projeto. A seguir são mostrados alguns: Fator de potência Elevação de temperatura Nível de ruído Nível de tensão de radiointerferência

18 Ensaios Ensaios especiais dada a importância da instalação ou o seu grau de periculosidade Ensaio de curto Medição de harmônicos Medição de impedância de sequência zero Análise cromatográfica dos gases dissolvidos no óleo e outros.