Funcionamento e Conexão de Transformadores em Paralelo

CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM Definir o funcionamento do transformador em paralelo Indicar as condições para a ligação do transformador em paralelo Reconhecer o funcionamento dos transformadores trifásicos em paralelo Introdução Dois transformadores em paralelo recebem energia de um mesmo barramento entregandoa em um barramento comum Algumas vantagens da operação em paralelismo são custo inicial menor operação próxima do máximo rendimento facilidade de manutenção e maior confiabilidade no abastecimento de energia Neste capítulo você vai estudar o funcionamento de transformadores em paralelo e verificar como ocorre a ligação desses transformadores Para isso algumas condições são necessárias como você também vai ver Ao final do capítulo você vai conhecer o funcionamento dos transformadores trifásicos ligados em paralelo Operação de transformadores em paralelo Andrea Acunha Martin Necessidade de mesma relação de transformação e tensão As relações de transformação dos transformadores devem ser igual ou muito próximas mas isso não é o suficiente As tensões também devem ser as mesmas Observe a Figura 2 O transformador 1 T1 e o transformador 2 T2 possuem a mesma tensão entre fases na alimentação Para que os dois transformadores sejam ligados em paralelo as leituras nos voltímetros devem ser iguais ou muito similares Figura 2 Relação de transformação Fonte Oliveira Cogo e Abreu 2018 p 78 Suponha que o T1 tem 2000 V200 V e que o T2 tem 200 V20 V Ambos possuem a mesma relação porém não é possível ligar um primário de 2000 V a outro de 200 V O fato de as tensões primária e secundária dos transformadores serem iguais implica uma relação de transformação igual mas relação de transformação igual não implica tensões primárias e secundárias iguais Operação de transformadores em paralelo 4 Polaridade Quando dois ou mais transformadores estão em paralelo as conexões dos secundários desses transformadores formam uma malha Se possuem a mesma polaridade as forças eletromotrizes FEMs se anulam e a tensão resultante é igual a zero Porém se essa tensão resultante tem um valor diferente de zero aparece uma corrente de circulação alta A polaridade é definida como a marcação nos terminais dos enrolamentos dos transformadores Essa marcação é uma referência determinada pelo fabricante o projetista ou o usuário Ela indica o sentido da circulação da corrente em dado instante em razão do sentido do fluxo produzido Ou seja é a relação entre os sentidos momentâneos das FEMs nos enrolamentos primário e secundário A polaridade depende do modo como são enroladas as espiras que formam os enrolamentos primário e secundário A Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT 2007 convencionou marcar os terminais do lado de alta tensão com a letra H e os de baixa tensão com a letra X A Figura 3 representa duas situações distintas para as tensões induzidas em um transformador monofásico Na Figura 3a observe que as tensões induzidas U1 e U2 apontam para os bornes adjacentes H1 e X1 e que as tensões estão em fase mesmo sentido isto é possuem a mesma polaridade instantânea Já na Figura 3b ocorre o inverso com as tensões induzidas dirigidas para os bornes invertidos as tensões estão defasadas em 180 então as polaridades são opostas Figura 3 Tensões induzidas no transformador monofásico a polaridade negativa e b polaridade positiva Fonte Adaptada de Paulino 2014 Operação de transformadores em paralelo 6 Há alguns métodos de ensaio que são usados para determinar a polaridade de um transformador monofásico método do golpe indutivo com corrente contínua método da corrente alternada método do transformador padrão e método do transformador de referência variável ALMEIDA PAULINO 2012 A seguir você vai conhecer melhor os dois principais o método do golpe indutivo com corrente contínua e o método da corrente alternada Método do golpe indutivo com corrente contínua Nesse método o transformador é ligado a uma fonte de tensão contínua entre os enrolamentos de alta tensão Também é instalado um voltímetro de corrente contínua entre os terminais de alta tensão Isso serve para que se obtenha uma deflexão positiva quando se liga uma fonte de Corrente Contínua CC Nesse caso a polaridade positiva do voltímetro é ligada ao positivo da fonte e este em H1 Após colocase o positivo do voltímetro em X1 e o negativo em X2 Em seguida fechase a chave observando o sentido de deflexão do voltí metro Assim se as duas deflexões possuírem o mesmo sentido haverá uma polaridade subtrativa Porém se os sentidos forem opostos haverá uma polaridade aditiva Na Figura 4 veja um esquema do método do golpe indutivo Figura 4 Método do golpe indutivo Fonte Adaptada de Paulino 2014 Método da corrente alternada O método da corrente alternada é muito utilizado devido à sua facilidade e à sua versatilidade Na Figura 5 veja como é feita a montagem O primeiro passo é aplicar uma tensão alternada de valor baixo relativamente ao valor nominal em um dos enrolamentos do transformador Operação de transformadores em paralelo 7 Figura 5 Método da corrente alternada Fonte Adaptada de Paulino 2014 Se V for igual à soma V1 V2 haverá uma polaridade aditiva Contudo se V for a diferença V1 V2 haverá uma polaridade subtrativa As tensões podem ser medidas com um voltímetro ou por meio de um osciloscópio Valores das impedâncias equivalentes A condição ideal para dois transformadores em paralelo é que os seus argu mentos sejam iguais e que os módulos das suas impedâncias complexas sejam equivalentes Isso significa que eles devem ter tensões de curtocircuito iguais Ignore as componentes em vazio das correntes primárias dos transfor madores Assim é possível representar os dois transformadores ligados em paralelo como mostra a Figura 6 Os parâmetros e as variáveis são referentes ao secundário Observando a Figura 6 note que a corrente I é a soma das correntes Iα e Iβ que são a contribuição de cada transformador Podese definir Iα e Iβ da seguinte forma Operação de transformadores em paralelo 8 Operação de transformadores em paralelo 10 Pequenas correntes de circulação sempre vão existir em transforma dores ligados em paralelo porém sem prejuízos ao seu funcionamento É estabelecido por norma que o valor máximo de correntes de circulação que podem passar pelo circuito medidas em bancos de transformadores em vazio corresponde a 15 da corrente nominal do transformador de menor potência Transformadores trifásicos paralelos Para ligar dois transformadores trifásicos em paralelo é preciso garantir as condições já apresentadas para transformadores monofásicos a mesma tensão de entrada a mesma relação de transformação e a mesma polaridade Contudo há uma condição a mais pertencimento a um mesmo grupo de deslocamento angular Ou seja devese garantir que os deslocamentos de fase das tensões secundárias sejam os mesmos A igualdade das fases nos transformadores trifásicos está relacionada com a maneira como se ligam os seus enrolamentos Essa ligação pode ser em triângulo ou delta D ou d estrela Y ou y ou ziguezague z Portanto ela depende do desvio angular dos transformadores O desvio angular é o desfasamento entre os fasores das tensões que estão entre o ponto neutro e os terminais equivalentes de dois enrolamentos quando os enrolamentos de tensão mais elevada estão ligados a um sistema de tensões trifásico O desvio angular é o desfasamento em atraso entre as tensões dos enrolamentos do primário ou seja as de mais alta tensão e as do secundário as reais da mesma fase A condição fundamental para que os transformadores se conectem em paralelo é que os terminais fiquem o tempo todo no mesmo potencial Os transformadores nos quais a sequência de fases está oposta os dia gramas vetoriais têm um sentido de rotação inverso não podem se ligar em paralelo Sabese que em determinado momento os vetores de tensão secun dária vão coincidir porém no instante seguinte os vetores vão se deslocar e vão surgir diferenças de potencial entre as fases homólogas Dessa forma Operação de transformadores em paralelo 11 para que os transformadores possam ser ligados em paralelo os diagramas vetoriais devem ter o mesmo sentido Na Figura 7 veja a marcação dos terminais de transformadores bem como os diagramas vetoriais de tensão para ligações de transformadores trifásicos OLIVEIRA COGO ABREU 2018 Figura 7 Ligações de transformadores trifásicos Fonte Oliveira Cogo e Abreu 2018 p 78 Operação de transformadores em paralelo 12 Referências ALMEIDA A T L PAULINO M Manutenção de transformadores de potência Itajubá Unifei 2012 Curso de Especialização em Manutenção de Sistemas Elétricos ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT NBR 535612007 Transformadores de potência Parte 1 generalidades Rio de Janeiro ABNT 2007 JORDÃO R G Transformadores São Paulo Blucher 2002 OLIVEIRA J C COGO J R ABREU J P G Transformadores teoria e ensaio 2 ed São Paulo Blucher 2018 PAULINO M Polaridade e relação em transformadores de potência 2014 Disponível em httpswwwosetoreletricocombrwpcontentuploads201406ed100Fasci culoCapVManutencaodetransformadorespdf Acesso em 4 dez 2020 Leitura recomendada SCHMITZ W I CANHA L N MARCHESAN T B Ranking de subestações para manuten ção ou substituição de transformadores de potência com foco na manobrabilidade e flexibilidade In ENCUENTROREGIONAL IBEROAMERICANO DE CIGRÉ 17 2017 Ciudad del Este Anais Ciudad del Este s n 2017 Disponível em httpswwwresearchgate netprofileWilliamSchmitz3publication318311774RANKINGDESUBESTACOES PARAMANUTENCAOOUSUBSTITUICAODETRANSFORMADORESDEPOTENCIACOM FOCONAMANOBRABILIDADEEFLEXIBILIDADElinks5962a55da6fdccc9b14dd8c9 RANKINGDESUBESTACOESPARAMANUTENCAOOUSUBSTITUICAODETRANSFORMA DORESDEPOTENCIACOMFOCONAMANOBRABILIDADEEFLEXIBILIDADEpdf Acesso em 4 dez 2020 Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos testados e seu funcionamento foi comprovado no momento da publicação do material No entanto a rede é extremamente dinâmica suas páginas estão constantemente mudando 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