Operação em paralelo de transformadores trifásicos

Prévia do material em texto

Operação em paralelo de transformadores trifásicos
Objetivo
	Este ensaio tem por finalidade o conhecimento dos testes necessários para ligação de dois transformadores trifásicos em paralelo, bem como se possível após estes testes efetuar o paralelismo e medir a corrente de circulação.
2- Introdução Teórica
		Dois transformadores são ligados em paralelo quando seus primários e secundários são conectados às mesmas linhas primária e secundária, respectivamente. Desse modo qualquer carga ligada à linha secundária comum aos dois trafos é dividida por eles.
		A ligação em paralelo de transformadores é vantajosa por uma série de razões, das quais:
Confiabilidade do fornecimento;
Facilidade e viabilização do transporte;
Manutenção sem interrupção;
Adiamento de investimentos;
Aumento da potência disponível;
Operação próxima aos pontos de máximo rendimento.
		Para se efetuar o paralelismo existem algumas condições que são ditas obrigatórias, pois se não atendidas, provocam corrente de circulação entre os dois trafos. São elas:
Mesma relação de transformação;
Mesmo defasamento angular
	Além dessas duas condições obrigatórias, para que o paralelismo seja ideal, as contribuições percentuais de cada transformador devem ser iguais. Para que isso ocorra, outras duas condições, ditas de otimização, devem sem obedecidas:
Mesmo módulo da impedância percentual;
Mesmo ângulo da impedância percentual.
		Essas condições são ditas de otimização porque, apesar de não impedirem o paralelismo se não atendidas, otimizam-no quando atendidas.
		Desse modo, no paralelismo é fácil provar que:
			
		Quando as impedâncias percentuais têm módulos diferentes, as contribuições individuais dos transformadores em paralelo, serão também diferentes. Isso faz com que, quando o transformador de menor impedância estiver liberando 100% da sua potência nominal, o outro, de maior impedância estará liberando menos de 100%. Se a potência desse for aumentada, o primeiro, de menor impedância, ficará sobrecarregado.
		Se os transformadores apresentarem ângulos das impedâncias internas diferentes, ou diferença nas relações entre resistência e reatância internas, mesmo que os módulos das impedâncias sejam iguais, o módulo da soma das potências individuais será sempre maior do que o módulo da carga, fazendo com que os transformadores liberem mais potência do que a carga exige. Isso se dá porque potência também é fasor, e as potências liberadas pelos transformadores não estarão em fase se os ângulos das impedâncias internas forem diferentes.
		Portanto neste ensaio antes de ligarmos os transformadores em paralelo, deveremos realizar todos os testes que serão descritos a seguir.
3- Preparação
	3.1- Equipamento
Foram utilizados, para a realização do ensaio, dois transformadores trifásicos com as seguintes características:
Potência nominal (Pn): 1.5KVA
Frequência (f): 60Hz
Tensão (AT): 220Volts 	Ligação: Y
Tensão (BT): 110Volts 	Ligação: Y
Preparou-se portanto o seguinte material:
2 transformadores trifásicos;
1 voltímetro C.C. com escalas apropriadas;
2 wattímetros C.A. com escalas apropriadas;
3 amperímetros C.A. com escalas apropriadas;
1 varivolt trifásico.
3.2- Material
Fios para ligação;
3.3- Segurança
Ligar o transformador com carga conectada ao secundário;
Observar as escalas do amperímetro e do voltímetro para verificar se estão adequadas aos valores de corrente e tensão;
Aumentar a tensão no varivolt gradativamente;
Verificar a tensão de alimentação dos equipamentos;
Cuidado ao manusear os fios para não provocar nenhum curto-circuito;
Só ligar os transformadores em paralelo depois que todos os testes tenham sido realizados.
4- Experiência Prática
4.1- Teste da relação de transformação
	Alimentar o primário de cada um dos 2 transformadores com a tensão primária de 220 Volts e medir a tensão secundária resultante, no tap de 110 volts.
Transformador 1 - 
		Transformador 2 – 
	4.2- Determinação do defasamento angular
	Efetuamos a montagem abaixo nos dois trafos:
	Em seguida aplicamos uma tensão de 100V nos terminais de alta tensão dos trafos efetuamos as seguintes medições para determinação do defasamento pelo método de comparação das tensões:
		Transformador 1				Transformador 2
VH1-H2 = 101,6 Volts				VH1-H2 = 98,9 Volts
VH2-X2 = 50,7 Volts 				VH2-X2 = 49,5 Volts	
VH2-X3 = 87,5 Volts				VH2-X3 = 86,5 Volts
VH3-X2 = 86,4 Volts				VH3-X2 = 88,7 Volts
Defasamento1 = 0º				Defasamento2 = 0º
Defasamento1 = Defasamento2 ( Segunda condição obrigatória satisfeita
	4.3- Ensaio em curto circuito para determinação dos parâmetros necessários para atender as condições de otimização do paralelismo
	Efetuamos a montagem a seguir:
	Em seguida fizemos as medições para determinação dos seguintes parâmetros:
		
Transformador 1				Transformador 2
Vcc1 = 10,3 V					Vcc2 = 8 V
Pcc1 = 37 W					Pcc2 = 48 W
Z1% = 4,6 %					Z2% = 3,63 %
R1% = 2,47 %					R2% = 3,2 %
X1% = 3,98 %					X2% = 1,72 %
	Para o cálculo de Z1%, R1% e X1% foram utilizadas as seguintes fórmulas:
;
;
.
Com isso as condições de otimização também foram satisfeitas e podemos então efetuar o paralelismo dos dois trafos.
	4.4- Paralelismo
	Efetuamos a seguinte montagem:
	Em seguida medimos a corrente de circulação em duas situações:
Com neutros isolados: Icirc = 37,6 mA;
Com neutros interligados: Icirc = 54,6 mA.
Percebemos então, que a corrente de circulação com neutros isolados foi menor que a corrente de circulação com neutros interligados, isso porque, quando os neutros estão isolados existem duas fases par compensar o deslocamento do ponte de neutro e quando os neutros estão interligados existe uma fase só para compensar esse deslocamento.
Apesar disso na situação real, usa-se neutros interligados em virtude de em um sistema de energia precisarmos de apenas uma referência, estando, portanto, todos os neutros de todos os equipamentos interligados.
5- Discussões
	A situação ideal para o paralelismo é aquela onde se tem corrente de circulação nula e tensão no secundário igual à nominal secundária dos dois trafos, isso porque, qualquer pequena diferença entre as tensões secundárias dos dois transformadores, provocada por diferença entre as relações de transformação e/ou dos defasamentos angulares, faz com que apareçam altas correntes de circulação entre os dois trafos. Esta corrente de circulação que circula nos enrolamentos primário e secundário soma-se à corrente de carga dos transformadores e provoca perdas e aquecimentos desnecessários. As normas internacionais admitem uma tolerância de uma corrente de circulação de no máximo 10% da corrente nominal do menor transformador. Isso prova mais uma vez que o paralelismo efetuado no ensaio foi bem otimizado, pois, a corrente de circulação foi menor que os 10% permitidos pelas normas.
	No paralelismo ainda é fácil provar que 
, da seguinte maneira:
6- Conclusão
	Podemos concluir, então, que no paralelismo de transformadores é fundamental que obedeçamos a todas as condições para sua realização, tanto as obrigatórias, quanto às de otimização. Depois de todas as condições satisfeitas pode-se realizar o paralelismo, pois este traz muitas vantagens para um sistema de energia, ou seja:
Confiabilidade do fornecimento;
Facilidade e viabilização do transporte;
Manutenção sem interrupção;
Adiamento de investimentos;
Aumento da potência disponível;
Operação próxima aos pontos de máximo rendimento.
Com todas essas vantagens podemos dizer que sempre que possível devemos ligar transformadores em paralelo para melhoria do sistema.
7- Referências Bibliográficas
AGUIAR, Adalton Lima de; CAMACHO, José Roberto - “Apostila de Laboratório de Transformadores” – UFU – Marçode 2000;
CAMACHO, José Roberto – “Tratado sobre Transformadores de Potência” – UFU – Março de 2000;
PEREIRA, Renato Alves; DELAIBA, Antônio Carlos – “Apostila de Conversão de Energia – UFU – Fevereiro de 2001.
Laboratório de Transformadores
_1092648372.unknown
_1092648462.unknown
_1092649856.unknown
_1092649873.unknown
_1092651837.unknown
_1092649800.unknown
_1092648431.unknown
_1092647201.unknown