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Título: Modelagem e simulação do comportamento não linear de um transformador
Título(s) alternativo(s): Modeling and simulation of non-linear behavior of a transformer
Autor(es): Consoni, Samira
Orientador(es): Ortiz, Jorge Luis Roel
Palavras-chave: Transformadores elétricos
Materiais magnéticos
Método dos elementos finitos
Electric transformers
Magnetic materials
Finite element method
Data do documento: 14-Jun-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Referência: CONSONI, Samira. Modelagem e simulação do comportamento não linear de um transformador. 2018. 86 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2018.
Resumo: Os materiais magnéticos que constituem os núcleos de transformadores, provocam influência significativa no funcionamento do dispositivo e consequentemente na qualidade de energia elétrica. Isso se deve ao fato do comportamento dos materiais magnéticos ser não linear. O estudo das consequências desta não linearidade poderia gerar subsídios para otimizar projetos de transformadores na procura de melhor desempenho, eficiência, custo, tamanho e volume. Os efeitos da não linearidade dos dispositivos eletromagnéticos são complexos, porém é possível verificá-los por meio de simulação. Na simulação, uma forma de aproximação do funcionamento real do dispositivo, além dos métodos analíticos, é utilizando a modelagem e métodos numéricos. Nesse contexto, este trabalho tem por finalidade analisar o comportamento não linear de um transformador trifásico, utilizando programas de simulação, para verificar a aplicabilidade destes programas nas disciplinas da graduação. Para isso, fez-se necessário realizar ensaios com o transformador para obter seus parâmetros elétricos, a curva de magnetização do material, laço B-H, valores e gráficos de tensão e corrente do dispositivo operando a vazio e com carga. Além disso, realizou-se a modelagem do transformador e simulações com programas computacionais, um deles utilizando o método analítico (Matlab®) e o outro o Método de Elementos Finitos (FEMM). Os resultados das simulações realizadas no Matlab® foram comparados com os resultados experimentais, enquanto que no FEMM a simulação foi interrompida devido a falta de recursos do programa. De toda forma, ao fim do trabalho foi possível verificar a performance dos programas de simulação quando aplicados à transformadores.
Abstract: Magnetic materials in core´s transformers cause significant influence device´s operation and consequently on electrical energy quality. This is due to the non-linear behavior of the magnetic materials. Studying nonlinearity consequences could generate subsidies to optimize transformer designs seeking ways of improving performance, efficiency, cost, size and volume. The effects of non-linearity of electromagnetic devices are complex, but it is possible to verify them by means of simulation. In simulation, a way of approaching the actual operation of the device, in addition to analitycal methods, is using numerical methods. In this context, this work aims to analyze the nonlinear behavior of a three-phase transformer using simulations programs, to verify the applicability of these programs in undergrade courses. For this, it was necessary to carry out tests with the transformer for obtaining its electrical parameters, the material´s magnetization curve, B-H loop, voltage and current values and graphs of the device operating in load and non-load condition. The transformer was modeled and simulated using simulation programs, one of them using the analytical method (Matlab®) and the other using the finite element method (FEMM). The results of the simulations performed in Matlab® were compared with experimental results, where as in the FEMM the simulation was interrupted due to lack of program resources. In any case, at the end of the work it was possible to verify the performance of the simulation programs when applied to the transformers.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/11044
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