iSOBRAEP Template

PARALELISMO DE TRANSFORMADORES

Raniere Lira de Sousa MartinsRaniere Lira de Sousa Martins acadmico de Engenharia Eltrica pela UFPI (ranieresystem@hotmail.com)

Resumo Devido a um aumento de carga emergencial em uma determinada rea atendida por uma subestao, supe-se que o transformador existente no consiga suprir esse aumento. E se j existir um transformador com caractersticas diferentes, tais como potncias, impedncias, derivaes de tenso (tambm conhecidas atravs do nome de taps) e aspectos construtivos, ento surge a necessidade de analisar a possibilidade de operao em paralelismo em condies no convencionais, j que se trata de dois transformadores com propriedades diferentes. Este trabalho faz uma simulao relacionada operao de transformadores em paralelo.

Palavras-chave Transformador eltrico, Paralelismo, Impedncia, Defasamento angular, Corrente eltrica, Tenso.

PARALLELING TRANSFORMERS

Abstract - Due to an increase in emergency load in a certain area served by a substation, it is assumed that the existing transformer can not supply this increase. And now there is a transformer with different characteristics such as power, impedance, the voltage taps (also known by the name of "taps") and constructive aspects, then the need arises to examine the possibility of parallel operation in unconventional conditions since these are two transformers with different properties. This work is a related to the operation of transformers in parallel simulation.

Keywords- Electric transformer, Parallel, Impedance, angular displacement, electric current, voltage.

NOMENCLATURA

1Corrente do trafo 12Corrente do trafo 2LCorrente da cargaZ1Representao da Impedncia do Trafo 1Z2Representao da Impedncia do Trafo 2ZLImpedncia da cargaS1Potncia do Trafo 1S2Potncia do Trafo 2

INTRODUOMuitas vezes, devido a um acrscimo da energia consumida pela planta industrial, h a necessidade da instalao de transformadores adicionais para suprir este acrscimo de consumo, de modo que as novas unidades so instaladas em paralelo com a unidade j existente, constituindo o que chamamos de um banco de transformadores em paralelo.Convm, para garantir uma distribuio uniforme da carga entre os transformadores, que as novas unidades sejam, os mais prximos possveis, semelhantes s antigas. Isto parcialmente garantido se as impedncias de curto-circuito ( RCC, XCC), em p.u., forem iguais.Cuidados adicionais devem ser tomados nas conexes, para evitar circulao de correntes entre os enrolamentos. Assim, ao se associar em paralelo dois enrolamentos, devem-se conectar os pontos de polaridades semelhantes, como indicado na Figura 1.

Fig. 1. Associao de Transformadores em paralelo

A utilizao do paralelismo recomendada nas seguintes situaes: a) quando houver a necessidade de aumentar a potncia disponvel, sem alterar consideravelmente a distribuio interna de uma instalao; b) nos casos de necessidade de manuteno de um transformador sem o corte do fornecimento de energia eltrica; c) alimentao de cargas sazonais. Para a ligao de transformadores trifsicos em paralelo necessrio que: tenham a mesma relao de transformao e a mesma tenso de entrada; possuam a mesma polaridade; pertenam a um mesmo grupo de deslocamento angular; valores de impedncia equivalente Considerando que todos os transformadores alimentaro a mesma rede de distribuio, a participao de cada um, em relao corrente total solicitada

Fig. 2. Analogia de transformadores em paralelo

1 + 2 = L(1)

Z1. 1 = Z2. 2(2)

Resolvendo o circuito divisor de corrente, obtemos:

1 = (3)

2 = (4)

Depois multiplicando por V nos dois lados da equao e fazendo as manipulaes necessrias obtemos a potncia:

S1 = (5)

S2 = (6)

Caso 1 Z1= Z2

= => = (7)

*Condio Ideal

Caso 2 Z1 Z2

|L| < |1| + |2|(8)

(9)

*Os trafos no podero entrar em plena carga simultaneamentePROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

O experimento iniciou-se com a montagem do circuito proposto no software Simulink do Matlab. O circuito proposto so dois transformadores conectados em paralelo com os seguintes parmetros:

Vs (Fonte de tenso alternada) = 13.800 V rms, 60 Hz Rp (Resistncia do primrio) = 0.0 pu Lp (Indutncia do primrio) = 0.04 pu Transformador 1 = 13.800/380 - 10 kVA - 60Hz Transformador 2 = 13.800/380 - 10 kVA - 60Hz Ls (Indutncia do secundrio) = 1.10-4 pu P (potncia ativa) = 6080 W QL (potncia reativa) = 4500 VAR

O circuito montado no software mostrado na figura abaixo.

Fig. 3. Circuito Montado no Simulink

Primeiramente mediram-se as potncias fornecidas pelos transformadores, quando estes tinham configuraes exatamente iguais, e com a carga somente com potncia ativa. Os valores obtidos foram:

S1 = 6069 VAS1 = 3034 VA

Em seguida acrescentou-se a potncia reativa indutiva e carga e foram feitas novas medidas.

S1 = 5861 VAS1 = 2931 VA

Dobrou-se a impedncia de um dos trafos e mediu-se novamente as potncias. Os valores obtidos foram:

S1 = 5790 VAS1 = 1930 VA

Ento, para que dois transformadores com potncias nominais S1 e S2, sejam capazes de desenvolver suas potncias nominais, necessrio que suas impedncias percentuais tenham mdulos e ngulos iguais nas suas respectivas bases. Cabe ressaltar que, em termos prticos, a componente resistiva das impedncias de transformadores de potncia muito pequena comparada com a componente reativa. Desta forma, a impedncia normalmente tratada como uma reatncia pura, ficando assim com ngulo igual a 90.

CONCLUSO

Com esta prtica foi possvel observar e analisar os conceitos relacionados operao em paralelo de transformadores Pode-se ressaltar nesse trabalho a importncia da impedncia do trafo 1 ser idntica ao trafo 2 pois na prtica este detalhe poupa bastante trabalho por parte do projetista na hora da instalao.Portanto, apesar de ser uma simulao computacional, pode-se notar neste experimento que os conceitos relacionados paralelismo de transformadores foram bem vizualizados por meio das simulaes de valores de potncia ativa e reativa aplicados aos transformadores, concordando com os valores teoricamente calculados.AGRADECIMENTOSO autor deste trabalho agradece famlia e amigos que tanto apoiam como compreendem o esforo e dedicao para seguir em frente para conseguir o ttulo de Engenheiro Eletricista.REFERNCIAS

[1] Fitzgerald, A. E., Mquinas Eltricas, 6. Ed; traduo Anatlio Laschuk. Porto Alegre : Bookman, 2006[2] Kosow, Irving L., 1919 - . Mquinas Eltricas e transformadores, 15. Ed. So Paulo: Globo,2005.[3] Guedes, Manuel Vaz, Caderno de Estudos de Mquinas Elctricas, n4, pp. 3-13, Ncleo de estudos de Mquinas Elctricas - Porto, 1992.[4] SENAI SP, Eletrnica bsica Circuito Integrador e Diferenciador - So Paulo, 2003.

DADOS BIOGRFICOS

Raniere Lira de Sousa Martins, nascido em 06/04/1989 em Teresina Tcnico em Eletrotcnica pelo Instituto Federal de Educao do Piau e, atualmente discente do curso de Engenharia Eltrica da UFPI.