As Transformadores Trifásicos - Simulação no Psim

Simulação de Transformadores

1st Angelo Sanson de Souza
Discente – Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca 
(CEFET-RJ)
Angra dos Reis, Brasil 
[e-mail]

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 2nd Gustavo Souza de Araujo
Discente – Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca 
(CEFET-RJ)
Angra dos Reis, Brasil
[e-mail]

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3nd Sergio Cabral Estevam da Silva
Discente – Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (CEFET-RJ)
Angra dos Reis, Brasil
[e-mail] 

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1. Resumo

Com base nos circuitos trifásicos e seus diferentes tipos de ligação é estudado o comportamento da saída (secundário) de um transformador aplicando impulsos específicos na sua fonte (primário).

Entre os tipos de ligação, temos: Δ – Δ; Δ – Y;

Y – Δ; Y – Y.

Entre os tipos de impulso, temos: impulso atmosférico, impulso cortado, impulso de manobra.

Concluímos que para diferentes ligações em um transformador será necessária uma diferente relação de espiras para que a saída seja a desejada. Além disso, para determinadas situações verifica-se que impulsos podem ser adicionados a fonte do transformador com intuito de modificar a forma de onda na saída do mesmo.

Abstract — Based on the three-phase circuits and their different types of connections, the behavior of the output (secondary) of a transformer is studied by applying specific impulses at its source(primary).

        Among the types of connection, we have: Δ – Δ;

Δ – Y; Y – Δ; Y – Y.

Among the types of impulse, we have: atmospheric impulse, cut impulse, maneuver impulse.

        We conclude that for different connections in a transformer, a different ratio of turns will be necessary for the output to be the desired to be the desired one. In addition, for certain situations, it appears that impulse can be added to the transformer in order to modify the waveform at its output.

        

Palavras chave — Transformadores, fechamentos, simulação, impulsos.

1. Introdução

Modelos trifásicos são conhecidos pelas suas fontes em corrente alternada operando nas três fases com a mesma frequência e amplitude, mas defasadas eletricamente pelo mesmo ângulo de 120º. Com isso o intuito desse artigo é a análise trifásica de um circuito em diferentes tipos de fechamento no seu banco trifásico, como o mesmo vai reagir com diferentes entradas (senoidal e impulso) estudando a forma de onda nas saídas da carga.

1. Desenvolvimento

A simulação tem o objetivo de observar a resposta dos transformadores perante algumas situações (impulsos) e segundo alguns tipos de fechamentos, dos 4 fechamentos mais usuais, inicialmente será demonstrado o transformador trifásico com fechamento Δ – Δ com sinal de entrada CA senoidal, na Figura [1] e na Figura [2] pode-se ver a simulação e seu resultado.

FIGURA I.         Circuito simulado do transformador Δ – Δ.

[pic 1]

1.  Fonte [1]

FIGURA II.         Tensão na carga do transformador Δ – Δ.

[pic 2]

1. Fonte [1]

Outro fechamento é o Δ – Y, simulado com sinal de entrada CA senoidal, onde na Figura [3] e Figura [4] pode-se ver o circuito simulado e seu resultado.

FIGURA III.         Circuito simulado do transformador Δ – Y.

[pic 3]

1. Fonte [1]

FIGURA IV.         Tensão na carga do transformador Δ – Y.

[pic 4]

1. Fonte [1]

Já o inverso do fechamento anterior Y - Δ, simulado com sinal de entrada CA senoidal, onde na Figura [5] e Figura [6] pode-se ver o circuito simulado e seu resultado.

FIGURA V.         Circuito simulado do transformador Y - Δ.

[pic 5]

1. Fonte [1]

FIGURA VI.         Tensão na carga do transformador Y - Δ.

[pic 6]

1. Fonte [1]

Usualmente tem-se também o fechamento Y – Y, simulado com sinal de entrada CA senoidal, onde na Figura [7] e Figura [8] pode-se ver o circuito simulado e seu resultado.

FIGURA VII.         Circuito simulado do transformador Y – Y.

[pic 7]

1. Fonte [1]

FIGURA VIII.         Tensão na carga do transformador Y – Y.

[pic 8]

1. Fonte [1]

Aplicou-se uma senoide com terceira harmônica como mostra na Figura [9] na alimentação CA do transformador com fechamento Y – Y, e o circuito simulado e seu resultado podem ser observados na Figura [10] e na Figura [11].

FIGURA IX.         Tensão senoidal com terceira harmônica em uma fase.

  [pic 9]

1. Fonte [1]

FIGURA X.         Circuito simulado do transformador Y – Y com terceira harmônica.

[pic 10]

1. Fonte [1]

FIGURA XI.         Tensão na carga do transformador Y – Y com terceira harmônica.

[pic 11]

1. Fonte [1]

Se tratando de impulsos adicionados na alimentação dos transformadores, aplicou-se o impulso atmosférico que segundo [3] podem ocorrer entre as fases ou entre fase-terra de um sistema elétrico com duração na ordem de microssegundos e com valor de amplitude máxima de 6 pu e que podem ser causadas por tensão induzida, falha de blindagem ou por descarga de retorno. O impulso atmosférico ser visto na Figura [12] na entrada CA senoidal do transformador, onde na Figura [13] e Figura [14] pode-se ver o circuito simulado e seu resultado.