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https://tede.unioeste.br/handle/tede/4932
Tipo do documento: | Dissertação |
Title: | Análise de métodos de estimativas de perdas por indução de Corrente de Foucault com consideração da temperatura por análise fluidodinâmica em enrolamentos de transformadores de potência |
Autor: | Paganoto, Pablo Shimoe ![]() |
Primeiro orientador: | Rocha, Carlos Roberto Mendonça da |
Primeiro coorientador: | Silva, Juliano Ricardo da |
Primeiro membro da banca: | Motter, Daniel |
Segundo membro da banca: | Asano Junior, Roberto |
Resumo: | O aumento da temperatura nos transformadores é causado pela dissipação de calor gerado pelas perdas internas. As principais fontes de calor nos transformadores de potência em regime estacionário são aquelas geradas quando sob plena carga, causadas principalmente pela corrente aplicada e as originadas pelo campo magnético. A consideração do campo magnético na estimativa de perda é necessária, pois elas podem atingir valores altos dependendo do projeto e tornar impreciso o cálculo da temperatura interna. Para reduzir a imprecisão nos resultados, neste trabalho as perdas são calculadas usando o Método dos Elementos Finitos (MEF), considerando a temperatura do condutor, acoplando-se à análise dinâmica de fluidos. As aproximações 2D e 3D com cabos simples e seccionados foram utilizadas para fazer comparações com os modos de cálculo, analisando a influência do efeito da temperatura nas perdas adicionais criadas pela corrente de Foucault e comparadas com a forma analítica apresentada na literatura especializada. Os resultados mostram que os cálculos analíticos apresentam boa estimativa inicial de perdas adicionais por corrente de Foucault, sendo mais conservadores que os obtidos por simulação computacional e indicando antecipadamente que nos projetos devem ser aplicados estratégias de mitigação. Porém, os modelos considerados nesta pesquisa desconsideram campos magnéticos radiais, sendo uma fonte de incerteza que podem causar pontos quentes imprevistos dependendo do projeto. Além disso, os resultados obtidos pelos modelos 3D tiveram valores menores em relação aos obtidos pelo caso 2D e ao analítico, identificando fatores de correção para ambos os casos. A consideração do acoplamento eletromagnético com a análise dinâmica de fluidos indicou que a elevação de temperatura causa diminuição das perdas por corrente de Foucault, sendo identificada a sensibilidade que dimensiona a influência da temperatura no cálculo. |
Abstract: | Temperature rise in transformers is caused by heat dissipation due to internal losses. The main sources of heat in power transformers in steady-state are those generated when under full load being mainly caused by the applied current and those originated by the magnetic field. Consideration of the magnetic field in the loss estimation is necessary because it can reach high values depending on the design and make the internal temperature calculation inaccurate. To reduce the inaccuracy in the results, in this work the losses are calculated using the Finite Element Method (FEM) considering the conductor temperature by coupling with fluid dynamic analysis. 2D and 3D approximations with single and sectioned cables were used to make comparisons with the calculation modes, analyzing the influence of the temperature effect on the additional losses created by Eddy current and compared with the analytical form presented in the specialized literature. The results show that the analytical calculations present a good initial estimate of additional Eddy current losses, being more conservative than those obtained by computer simulation and indicating in advance the projects that should be applied for mitigation strategies. However, the models considered in this research disregard radial magnetic fields, being a source of uncertainty that can cause unforeseen hot spots depending on the project. In addition, the results obtained by the 3D models had lower values in relation to those obtained by the 2D case and the analytical one, identifying correction factors for both cases. The consideration of the electromagnetic coupling with the dynamic analysis of fluids indicated that the temperature rise causes a decrease in Eddy current losses, being identified the sensitivity that measures the influence of temperature in the calculation. |
Keywords: | Transformador de potência Método dos elementos finitos Perda por corrente de Foucault Simulação multifísica Power transformer Finite element method Eddy loss Multiphysics simulation |
CNPq areas: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Publisher: | Universidade Estadual do Oeste do Paraná |
Sigla da instituição: | UNIOESTE |
Departamento: | Centro de Engenharias e Ciências Exatas |
Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação |
Campun: | Foz do Iguaçu |
Citation: | PAGANOTO, Pablo Shimoe. Análise de métodos de estimativas de perdas por indução de Corrente de Foucault com consideração da temperatura por análise fluidodinâmica em enrolamentos de transformadores de potência. 2020. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Foz do Iguaçu, 2020. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
URI: | http://tede.unioeste.br/handle/tede/4932 |
Issue Date: | 13-Mar-2020 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação (FOZ) |
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Pablo_Shimoe_Paganoto_2020.pdf | Documento principal | 6.2 MB | Adobe PDF | View/Open Preview |
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