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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Estresse eletromecânico em transformadores sob o enfoque de curtos-circuitos assimétricos : uma abordagem analítica e computacional
metadata.dc.creator: Barra, Pedro Henrique Aquino
metadata.dc.contributor.advisor1: Delaiba, Antônio Carlos
metadata.dc.description.resumo: A transmissão e a distribuição de energia elétrica que intermedia os pontos de geração e carga são totalmente dependentes dos transformadores, elementos vitais em sistemas elétricos de potência. Por meio da conversão eletromagnética, esses dispositivos adequam os níveis de tensão e corrente de acordo com cada necessidade. Essas e outras características contribuem para que os transformadores sejam um dos componentes mais caros no sistema elétrico. Perdas inesperadas desses elementos implicam em custos elevados relacionados à substituição, reparo, paradas de setores produtivos, energia não suprida, queda de indicadores de qualidade do serviço e outras consequências contraproducentes. Dentre as origens de falhas em transformadores se destacam as falhas mecânicas, em que eventos quaisquer que originem correntes transitórias com magnitudes elevadas nos enrolamentos dos transformadores, contribuem, cumulativamente para o decaimento da suportabilidade mecânica do transformador em suportar novos eventos. Sob esse viés, ações como o monitoramento das condições mecânicas dos enrolamentos são imprescindíveis, principalmente nas unidades com muito tempo em operação, no sentido de evitar e/ou contornar falhas. Para isso, faz-se necessário o emprego de técnicas, metodologias e estratégias para compreender e avaliar os esforços eletromecânicos em transformadores. Nesse contexto, este trabalho salienta os tipos de falhas passíveis de ocorrências em transformadores em decorrência de forças radiais e axiais. Apresenta-se uma metodologia analítica para estimar esforços eletromecânicos advindos de energizações, faltas simétricas e assimétricas - a última ainda é inexplorada na literatura. Com vistas à comparação dos esforços advindos dos eventos supracitados, um transformador é modelado no Finite Element MethodMagnetics (FEMM), baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF). A partir das simulações computacionais, o comportamento magnético do transformador frente a vários eventos também é investigado. De forma complementar, as severidades dos eventos são comparadas entre si por meio do conceito de distância Euclidiana. Por fim, discorre-se sobre uma estratégia para avaliação da margem de segurança de operação de transformadores, sob a ótica de suportabilidade mecânica, mediante alguns estudos de caso.
Abstract: The transmission and the distribution of electric energy require power transformers, which are considered essential units in electrical power systems. Through a process known electromagnetic conversion, the transformers adjust the voltage and current levels according to each identified need. For this reasons, a transformer is one of the most expensive elements in an electric power system. Failures in these devices can cause onerous financial damages related to replacement of them, problems with the power supply, production downtime and decline in the quality indicators as well as another consequences. Failures caused by mechanical stress due to transient currents in the transformers windings are important aspects to be considered because they can reduce the transformers lifetime or even cause irreversible damages of them. Therefore, it is crucial to analyze and control the mechanical conditions of the windings, especially those which have been used for a long period of time, to avoid the number of unexpected failures. In this study, an analytical method involving some techniques, methodologies and strategies is presented to understand the electromechanical efforts in transformers and to evaluate the failures due to radial and axial forces. In this way, this work aims at investigating the electromechanical efforts from energizations, symmetrical faults and unsymmetrical faults - the last one is still unexplored in the literature. Concerning the data above referred, a transformer is modeled in Finite Element Method Magnetics (FEMM), based on the Finite Element Method (FEM). From the computational simulations, the magnetic behavior of the transformer faced these events is also investigated. Besides, the severities of the events are compared to each other through the Euclidean distance concept. Finally, it is presented a strategy for evaluating the safety margin of transformers operation from a mechanical withstand perspective, through some case studies.
Keywords: Engenharia elétrica
Transformadores elétricos
Curtos-circuitos
Método dos elementos finitos
Esforços Eletromecânicos
Falhas mecânicas
Suportabilidade mecânica
Transformers
Short circuits
Electromechanical efforts
Mechanical faults
Mechanical withstand
Finite element method
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Citation: BARRA, Pedro Henrique Aquino. Estresse eletromecânico em transformadores sob o enfoque de curtos-circuitos assimétricos: uma abordagem analítica e computacional. 2017. 148 f. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19778
Issue Date: 3-Jul-2017
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Elétrica

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