-Transformadores
– Corrente de energização
- inrush
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.
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 i0 e φ dado pela curva de histerese.
Devido a essa não linearidade, torna-se necessário algumas aproximações para
obtenção de i0.
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.
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 V1m.senα, em
que α é um ângulo qualquer cujo propósito é definir o valor da tensão da fonte no
instante t = 0, tem-se:
CORRENTE TRANSITÓRIA DE MAGNETIZAÇÃO OU CORRENTE
DE ENERGIZAÇÃO (INRUSH).
Integrando-se a expressão, obtém-se:
Os termos da equação:
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 i0, tem-se que a relação φ = f(i0) necessita-se de
uma grande corrente nos primeiros instantes.
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.
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.
Caso Real de ligamento de um TF
Simulação Corrente Inrush
Utilizando Simulink se faz uma simulação de
uma energização de um trafo monofásico.
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;
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;
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
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.
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.
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
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
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.