Analise de Transitório de um Transformador Trifásico

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Analise de Transitório de um Transformador Trifásico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor: Teresa Cristina Bessa Nogueira Assunção 
 
Aluno: Bruno de Paula O. Paiva Matrícula: 110950010 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São João Del Rei, 06 de Setembro de 2013. 
Universidade Federal de São João del Rei 
1. INTRODUÇÃO 
O transformador, representado esquematicamente na Figura 1.1, é um aparelho estático que 
transporta energia elétrica, por indução eletromagnética, do primário (entrada) para o secundário 
(saída). Os valores da tensão e da corrente são alterados, porém, a potência, no caso do 
transformador ideal, e a frequência se mantêm inalterados. 
 
Figura 1 – Representação esquemática de um transformador. 
 
O funcionamento dos transformadores é baseado no princípio da indução eletromagnética, 
descoberta pelo físico inglês Michael Faraday, em 1831: 
“Quando a corrente de uma bobina varia, seu campo magnético induz uma força 
eletromotriz (f.e.m.) numa bobina vizinha.” 
Quando nós fazemos o estudo do transitório de transformadores se deve levar em consideração 
basicamente dois parâmetros: a corrente transitória de magnetização (ou corrente de inrush) e a 
corrente de falta (ou corrente de curto-circuito). A corrente de inrush surgi no momento em que o 
transformador é acionado, ou seja, é a corrente de magnetização que aparece na partida do 
equipamento. Já a segunda corrente acontece na ocasião onde a existência de um curto-circuito na 
rede. Este tipo de corrente surgi quando o nosso transformador em regime permanente tem o seu 
secundário curto circuitado. O fato principal que nos leva a considerar este dois fenômenos está 
associado a grandiosa magnitude desta correntes, pois temos que a as mesma podem chegar a 
valores de 10 a 20 vezes o valor nominal. 
Nesse presente trabalho nós iremos simular por meio do Simulink as características associadas para 
o surgimento dessas duas correntes. Adotando parâmetros reais de um transformador para o nosso 
modelo e as diversas situações possíveis para os valores de tensão e fluxo. 
 
2. DESENVOLVIMENTO 
 
2.1 - CORRENTE DE MAGNETIZAÇÃO OU INRUSH. 
Quando se liga um transformador nota-se um fenômeno físico onde a corrente inicial é, 
relativamente, maior que a corrente a vazio e, até mesmo, que a corrente nominal do transformador, 
tal fenômeno é conhecido como corrente transitória de magnetização (inrush current). Neste último 
caso, pode-se ter uma falsa impressão que pode estar ocorrendo um falta ou curto-circuito no 
transformador. Considerando-se todo o problema e observando-se as características do 
transformador, a explanação correta da corrente transitória de magnetização (inrush current) torna-
se clara. Tal fenômeno físico ocorre devido ao aumento do fluxo magnético, que pode chegar ao 
dobro do fluxo magnético em regime permanente. Este aumento depende da fase em que a tensão 
está quando ocorre o fechamento da chave que conecta a fonte de tensão e o transformador, e 
também da polaridade e magnitude do magnetismo residual. Existem seis situações possíveis: 
 Energização com tensão em 0 Volt e sem magnetismo residual; 
 Energização com tensão em 0 Volt e máximo magnetismo residual com 
polaridade oposta ao fluxo normal; 
 Energização com tensão em 0 Volt e máximo magnetismo residual com 
mesma polaridade do fluxo normal; 
 Energização com máxima tensão e sem magnetismo residual; 
 Energização com máxima tensão e máximo magnetismo residual com 
polaridade oposta ao fluxo normal; 
 Energização com máxima tensão e máximo magnetismo residual com 
mesma polaridade do fluxo normal. 
 
 
 
 
 
 
 
3. SIMULAÇÕES 
 
3.1 – TRANSFORMADOR UTILIZADO: 
 
O transformador utilizado apresenta as seguintes características nominais: 
 
Potência: 250 MVA. 
Tensões: 13,8KV/220 V. 
Frequência: 60 Hz. 
 
Figura 3 – Montagem feita no Simulink para se obter as correntes de falta e magnetização. 
 
 
3.2 – GRÁFICOS OBTIDOS ATRAVÉS DAS SIMULAÇÕES. 
1° Caso – Ligação Δ- Δ. 
 
 
Figura 4 – Gráfico da corrente de magnetização para ligação Δ- Δ. 
 
 
Figura 5 – Gráfico da corrente de excitação para ligação Δ- Δ. 
 
 
 
 
Figura 6 – Gráfico da tensão para ligação Δ- Δ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2° Caso – Ligação Δ- Y. 
 
Figura 7 – Gráfico da corrente de magnetização para ligação Δ- Y. 
 
Figura 8 – Gráfico da corrente de excitação para ligação Δ- Y. 
 
 
Figura 9 – Gráfico da tensão para ligação Δ- Y. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3° Caso – Ligação Y - Y. 
 
Figura 10 – Gráfico da corrente de magnetização para ligação Y- Y. 
 
Figura 11 – Gráfico da corrente de excitação para ligação Y- Y. 
 
 
Figura 12 – Gráfico da tensão para ligação Y- Y. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4° Caso – Ligação Y - Δ. 
 
Figura 13 – Gráfico da corrente de magnetização para ligação Y- Δ. 
 
Figura 14 – Gráfico da corrente de excitação para ligação Y- Δ. 
 
 
 
Figura 15 – Gráfico da tensão para ligação Y- Δ. 
 
4 – CONCLUSÃO 
Após analise dos resultados das simulações para as possíveis ligações de um transformador 
trifásico, conclui-se que o transitório da corrente de excitação depende muito do instante em que 
realizamos o fechamento da chave. Logo devido ao fechamento da chave e a defasagem de 120° 
entre as fases teremos que as correntes de excitação apresentarão amplitudes diferentes, devido a 
estes fatores teremos as correntes de INRUSH com amplitudes diferentes que dependem do valor 
instantâneo da tensão e fluxo. 
 
 
 
 
 
5 - REFERÊNCIAS 
 
- JORDÃO, Rubens Guedes. Transformadores. Edgard Blucher Ltda, São Paulo, 2002. 
- P.C.Sen. – Eletric Machines e Power Eletronics, Capítulo 9: Transient e Dynamics, 2° Edição. 
- Análise do Fenômeno de Inrush em transformadores monofásicos: simulador Saber versus 
resultados experimentais – Arnulfo Barroso de Vasconcellos, Herivelto S. Bronzeado, José Carlos 
de Oliveira e Roberto Apolônio. 
- Dissertação: Estudo dos Efeitos da Corrente de Magnetização (Inrush) de um 
Transformador sobre um gerador síncrono – Hugleydson Thom Proescholdt. 
- Notas de aula disponibilizadas por meio do Portal Didático da UFSJ: Disciplina de 
Transformadores Elétricos (acessado em 1 de Setembro de 2013).