Análise magnética e mecânica em transformadores sob correntes de energização e energização solidária

O transformador de potencia e um dos equipamentos mais importantes no sistema eletrico de potencia, permitindo a viabilidade da conexao dos centros geradores aos centros consumidores, mesmo estando a longas distâncias. O seu funcionamento de forma confiavel e continuo e de fundamental importância para a manutencao do servico estando sujeitos a varios tipos de perturbacoes que podem acarretar em falhas. Nesta perspectiva, a realizacao de estudos do comportamento dinâmico dos enrolamentos de transformadores por meio de simulacoes computacionais, tem sido amplamente utilizada para avaliar de forma segura e precisa o seu funcionamento. Portanto, neste documento e apresentada a metodologia para investigacao em um transformador de potencia de 50 MVA por meio do metodo de elementos finitos para analise estatica e no dominio do tempo. Com isso, o estudo foi realizado por meio de acoplamentos magneto-mecânico. Na primeira analise (estudo do circuito), utilizou-se do software ATPDraw para obter o comportamento da corrente de inrush e energizacao solidaria durante a energizacao do banco de transformadores. Por conseguinte, no software ANSYS MAXWELL foram realizados os estudos magneticos. Para isso, um modelo em 3D proximo ao real foi utilizado (levando em consideracao as caracteristicas da laminacao do nucleo e dos enrolamentos, sendo alguns destes em formato de discos). Com isso, sao apresentados como resultados o comportamento da inducao magnetica e das forcas magneticas nos enrolamentos do equipamento. Por fim, no software ANSYS STRUCTURAL foram realizados os estudos estruturais (mecânicos). Ainda, da mesma forma como anteriormente, foi utilizado um modelo em 3D proximo ao real, apresentando como resultados o comportamento da deformacao total no enrolamento, o estresse mecânico sofrido e o grau de seguranca durante a ocorrencia da energizacao. Nas analises estaticas foram considerados tres condicoes de operacao: condicao nominal, energizacao solidaria e corrente de inrush. Para a condicao nominal, utilizou-se dos dados de placa do equipamento, para a condicao de energizacao (energizacao solidaria e corrente de inrush) foi utilizado a maior amplitude obtida durante a simulacao. Ressalta-se que para a analise no dominio do tempo, somente a condicao da corrente de inrush foi analisada, tanto pelo elevado custo computacional exigido quanto por ser a pior condicao constada na analise estatica.