3. Elementos de Sistemas Elétricos de Potência

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Carmem Minho Quintão
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1 Sistemas Elétricos de Potência 3. Elementos de Sistemas Elétricos de Potência 3..5 Transformadores Trifásicos em p.u. Professor: Dr. Raphael Augusto de Souza Benedito disponível em:

2 Transformadores Trifásicos

3 Transformadores Trifásicos Transformador trifásico de potência a óleo, 5 MVA

4 Introdução Os transformadores utilizados em sistemas elétricos trifásico podem ser divididos quanto a estrutura em dois tipos: Banco de 3 transformadores monofásicos; Um Transformador trifásico, onde as três fases estão em uma única estrutura de ferro. Assim como ocorre em geradores e motores trifásicos, as ligações dos enrolamentos de um trafo trifásico ou banco de 3 trafos monofásicos podem ser: em estrela (Y) ou em triângulo ( ). Logo, podemos ter quatro tipos de ligações: Y/Y; Y/ ; / ; /Y;

5 Introdução Do mesmo modo que existem trafos monofásicos de três enrolamentos, podemos ter também transformadores trifásicos com primário, secundário e terciário. Entretanto, o tipo mais utilizado em Sistemas Elétricos de Potência é trafo trifásico de dois enrolamentos (com primário e secundário). Em termos de análise de sistemas trifásicos, a teoria de um trafo trifásico é a mesma que a de um banco de trafos monofásicos, assim não daremos ênfase a construção dos trafos, mas em como representá-los eletricamente em um Sistema Elétrico. Para análise de sistemas elétricos trifásicos, devemos utilizar a relação de transformação de tensão de fase (entre fase-neutro) ou de linha (entre fase-fase)?

6 Transformador trifásico Y-Y A figura a seguir mostra um trafo de dois enrolamentos ligados em Y-Y, cuja potência aparente nominal é de 75 MVA e tensões nominais de 66/6,6 KV. Este trafo está conectado à uma carga trifásica resistiva balanceada de 0,6Ωpor fase. Neste sistema, cada resistor de 0,6 Ω apresenta uma tensão de 3,81 KV (tensão de fase) entre os seus terminais. Assim, a impedância da carga vista no lado de alta tensão entre a fase e neutro é: AT AT = = BT BT V V V V AT fase BT fase AT linha BT linha 38,1 K = 0,6 3,81K 66K = 0,6 6,6K = 60Ω = 60Ω

7 Transformador trifásico Y- A figura a seguir mostra um trafo de dois enrolamentos ligados em Y-, cujas tensões nominais são 66/3,81 KV. A mesma carga trifásica de 0,6Ω por fase é conectada aos terminais desse trafo. Para analisarmos este trafo vamos representar o lado de baixa tensão (que está em ) pelo seu equivalente em Y. Veja a figura a seguir:

8 Transformador trifásico Y- Considerando o equivalente em Y do lado de baixa tensão, a impedância da carga vista no lado de alta tensão entre fase e neutro fica: AT AT = = BT BT V V V V AT fase BT fase AT linha BT linha 38,1 K = 0,6,K 66K = 0,6 3,81K = 179,95Ω = 179,95Ω Concluímos, com isso, que quando queremos transformar o valor ôhmico da impedância para o outro lado de um trafo trifásico (outro nível de tensão), devemos utilizar a relação de tensões de linha, independentemente do tipo de ligação dos enrolamentos. Em cálculos usando p.u. de trafos trifásico, utilizamos a mesma idéia de sistemas monofásicos e, ainda, é necessário que as tensões-base dos dois lados do trafo tenham a mesma relação que as tensões de linha nos dois lados do trafo (com a potência-base sendo a mesma!).

9 Transformador trifásico - impedância O valor da impedância () de um trafo trifásico é obtido do mesmo modo que de um trafo monofásico, ou seja, atrravés de um teste de curto-circuito. Assim, no modelo de circuito trifásico equivalente, a impedância é ligada em cada fase a um trafo ideal trifásico. Entretanto, como a impedância equivalente do trafo tem o mesmo valor em p.u., tanto no lado de Baixa Tensão quanto no lado de Alta Tensão, o circuito monofásico equivalente que representa o trafo será apenas uma impedância z (em p.u.) sem o trafo ideal (desde que as bases de tensão sejam devidamente escolhidas). A figura a seguir mostra o modelo equivalente monofásico para a impedância em p.u. de um trafo trifásico:

10 Exercício: Um transformador trifásico Y/ de potência aparente de 400 MVA, tem como valores nominais de tensão 0/ KV. A reatância de dispersão (obtida com um teste de curtocircuito) equivalente aferida no lado de BT do trafo é de 0,11 Ω. a) Determine a reatância equivalente do trafo em p.u. (utilizando os valores nominais do trafo). b) Determine o valor da reatância equivalente do trafo em p.u. no lado de AT considerando uma potência-base de 100MVA e tensão-base de 30 KV. Resp.: a) 0,10 pu; b) 0,08 pu

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