Experimento 6

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LABORATÓRIO DE CONVERSÃO I

EXPERIÊNCIA Nº 6

1 – ASSUNTO: Transformadores em Paralelo.

2 – OBJETIVO: Avaliação de conexões de transformadores em paralelo. Compatibilização

e distribuição de carga.

3 – FUNDAMENTOS TEÓRICOS

3.1 – Motivação

Muitas vezes somos obrigados a lançar mão da operação de transformadores em

paralelo, seja por necessidade econômica ou confiabilidade do fornecimento de energia

elétrica.

Para exemplificar a necessidade econômica, seja uma subestação atendendo a

determinada carga. Com o aumento da demanda é também necessário aumentar a

energia gerada e conseqüentemente a capacidade dos transformadores, o que se

consegue colocando outro banco em paralelo com o já existente ao invés da substituição

por outro de maior capacidade.

Por outro lado a operação de transformadores em paralelo aumenta a

confiabilidade do sistema uma vez que se ocorrer defeito em um deles, parte do sistema

pode ser alimentado pelas outras unidades.

3.2 – Condições para uma boa ligação de transformadores monofásicos em paralelo

a) mesma relação de transformação (para evitar corrente de circulação entre

transformadores).

b) mesma polaridade dos terminais ligados entre si (polaridades diferentes

causariam curto-circuito).

c) mesma tensão de curto-circuito (a fim de se ter uma distribuição proporcional de

carga total).

d) mesma relação entre resistência e reatância relativa a um mesmo enrolamento

(a fim de se evitar defasagem entre as correntes secundárias).

3.3 – Funcionamento de transformadores monofásicos em paralelo

3.3.1 – Noções Básicas: se a corrente de excitação for desprezada, o circuito equivalente

de um transformador será como mostrado na Figura 1.

A relação fasorial entre as tensões primárias e secundárias é:

1 1 1 2 V  I .Z  a.V (1)

onde:

1 V e 2 V são as tensões primárias e secundárias respectivamente.

1 I é o fasor representativo da corrente primária.

1 Z é a impedância equivalente complexa referida ao primário e a é a razão entre o

número de espiras primárias e secundárias ( 1 N / 2 N ).

2

I1 Z1

V1 aV 2

Figura 1: Circuito equivalente de um transformador em carga

Por outro lado, a equação de tensão referida ao secundário é:

1 2 2 2 V / a  I .Z V (2)

onde:

2 I é o fasor representativo da corrente secundária.

2 Z é a impedância equivalente complexa referida ao secundário.

Com os sentidos positivos das tensões e correntes como indicado na Figura 1 tem-se,

quando se despreza a corrente de excitação:

2 1 I  a.I (3),

Quando os transformadores funcionam em paralelo, as tensões entre os terminais

de todos os primários são iguais, e o análogo ocorre com as tensões entre os terminais

dos secundários. A corrente total dos primários que circula pelo grupo é a soma fasorial

das correntes que circulam para cada um dos primários, e a corrente total que circula pela

carga é a soma fasorial das diversas correntes que circulam pelos secundários. Estes

fatos, aliado as equações (1), (2) e (3) constituem a base da análise de todos os

problemas referentes ao funcionamento de transformadores, em paralelo.

Se as razões de transformação de dois transformadores não fossem iguais, as

tensões induzidas nos secundários seriam diferentes quando os primários estivessem

alimentados por um mesmo gerador e, portanto, se se conecta em paralelo seus

secundários, haverá uma corrente circulante mesmo sem carga. Como este fato não é

conveniente, os transformadores que funcionam em paralelo devem ter razões de

transformação iguais.

3

3.3.2 – Razões de transformação iguais:

Da equação (1) resulta, observando a Figura 2.

        "'

1

"'

1

"

1

"

1

'

1

'

1 2 1 V aV I .Z I .Z I .Z (4)

Z’1

Z”1

Z”’1

V1 aV 2

,

,

,