Análise Numérica e Experimental do Comportamento Térmico de Transformador à Seco Suprindo Cargas Não Lineares.

Abstract

Transformadores são equipamentos utilizados em todo o mundo para manter um fornecimento estável e seguro de energia para a população. Eles são responsáveis tanto pela redução quanto aumento da tensão ao longo da rede de distribuição de energia elétrica. É importante estudar o comportamento térmico dos transformadores em relação às mudanças na natureza das cargas a que esses transformadores estão sujeitos. Eles são afetados por essas cargas distorcidas causadas pela influência de equipamentos eletrônicos na corrente elétrica. O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento térmico de um transformador trifásico à seco de 5 kVA trabalhando com cargas lineares e não-lineares. Termopares e PT100 foram utilizados para medir as temperaturas dentro do núcleo. Muitos testes experimentais foram realizados para determinar a posição ideal para esses sensores de temperatura. Além disso, ventiladores foram utilizados dentro do transformador para analisar a influência da convecção forçada nas temperaturas. Correlações empíricas da literatura foram utilizadas para determinar o coeficiente médio de transferência de calor utilizado na análise numérica e validar os resultados obtidos neste trabalho. A emissividade da superfície do núcleo foi medida com um termovisor. O programa COMSOL© foi utilizado para a simulação numérica do aquecimento do núcleo do transformador sob o efeito do tipo de carga e resfriamento. Foram feitas comparações entre as temperaturas experimental e numérica para validar a metodologia. Os bons resultados obtidos mostraram que os resíduos de temperatura apresentaram diferenças médias inferiores a 10 %. As temperaturas dos Hot Spots e seus locais também foram encontrados com esta metodologia. A temperatura dos Hot Spots no núcleo atingiu 20 °C acima do limite de isolamento do transformador. Estas temperaturas e locais servirão no futuro para otimizar projetos de resfriamento de transformadores à seco.