Publicação: Uma contribuição aos projetos de transformadores via algoritmos naturais e elementos finitos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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O objetivo desta pesquisa é apresentar os estudos realizados para projetar transformadores
de distribuição trifásicos, tipo núcleo envolvido, com o auxílio de técnicas de
otimização. Através da função mono-objetivo pretende-se minimizar as perdas elétricas
e magnéticas, e com o uso da função multiobjetivo pretende-se minimizar as perdas e
a massa total da parte ativa do transformador. Os algoritmos utilizados são: a Evolução
Diferencial (ED) e o Enxame de Partículas (EP) e seus desempenhos são comparados
através dos resultados atingidos. Ainda, é detalhada a importância de uma boa estimativa
da corrente de energização (inrush) dos transformadores desde a elaboração dos projetos,
devido à sua interferência nos sistemas de proteção e no sistema elétrico de potência em
geral. Os parâmetros fundamentais do projeto, tais como: dimensões do núcleo, perdas
totais, corrente a vazio e a corrente de energização são estimados analiticamente através
do software OCTAVE. As análises eletromagnéticas no núcleo são simuladas via Método
dos Elementos Finitos (MEF). A corrente inrush é calculada pelo método analítico via
software OCTAVE, simulada via software ATPDraw (Alternative Transient Program) e
medida em campo. A otimização multiobjetivo trabalha com dois ou mais objetivos, na
maioria das vezes conflitantes, e a cada iteração armazena as diversas soluções não dominadas
da Frente de Pareto, auxiliando os projetistas na escolha da solução que melhor
atenda às suas necessidades. Os resultados obtidos com as técnicas de otimização monoobjetivo
e multiobjetivo foram para minimizar as perdas totais e/ou custo do projeto.
Abstract
The objective of this research is to present the studies carried out to design three-phase
core type distribution transformers, with the aid of optimization techniques. Minimize
losses through the use of a mono-objective function, and with the use of multi-objective
function minimize losses and the total mass of the active part of the transformer. The algorithms
used are: Differential Evolution (DE) and Particle Swarm Optimization (PSO),
their performances are compared through the obtained results. In addition, is detailed
the importance of a good estimation of the inrush current of the transformers from the
elaboration of the project, due to its interference in the protection systems and in the
electrical power system in general. The main parameters of the design, such as: core
dimensions, total losses, no load current and the energizing current are estimated analytically
through the OCTAVE software. The analysis of magnetic flux density in the core
is simulated using the Finite Element Method (FEM). The inrush current is calculated,
simulated by ATPDraw (Alternative Transient Program) software and measured in the
field. Multiobjective optimization allows working with two or more conflicting objectives,
and at each iteration it stores the various non-dominant Pareto Front solutions, helping
designers to choose the solution that best meets their needs. The results obtained with the
mono-objective and multiobjective optimization techniques were interesting to minimize
the losses and/or cost of the project.
Palavras-chave
Evolução Diferencial, Otimização Multiobjetivo, Projeto de Máquinas Elétricas, Método de Elementos Finitos, Finite Element Method, Multiobjective Optimization, Differential Evolution, Electric Machines Design
Citação
Maximiano Sobrinho, Adelicio. Uma contribuição aos projetos de transformadores via
algoritmos naturais e elementos finitos [recurso eletrônico]. 2019. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2179
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