Estudo térmico para estimativa de temperatura de transformadores de potência a seco utilizando o método de elementos finitos - Torin, Lucas Ribeiro (2017)
Os transformadores de potência são elementos essenciais de um sistema elétrico de potência. Há anos, os transformadores de potência a seco vêm sendo amplamente utilizados, uma vez que este tipo de transformador, comparados aos transformadores a óleo, possuem menores dimensões, necessitam de menos manutenção e são recomendados para instalações internas que exigem segurança e confiabilidade, além de agredirem menos o meio ambiente. Um dos principais parâmetros de interesse no projeto e operação de transformadores é a temperatura, uma vez que ela interfere no envelhecimento da isolação do enrolamento e, consequentemente, na sua vida útil. Portanto, a medida de temperatura em um transformador é de particular interesse dos fabricantes e clientes com o objetivo de prolongar a expectativa de vida dos transformadores. Nesse sentido, o presente trabalho utilizou um termovisor, sensores de temperatura e um analisador trifásico de energia para realizar medidas em campo e coletar os valores de temperatura e de grandezas elétricas de um transformador de potência trifásico a seco de 500 kVA, que está em uso na Universidade Federal do ABC (UFABC). Com as medidas obtidas, assim como dados aproximados das características dos materiais empregados e dimensões do transformador, foi proposto, através da utilização da equação de difusão de calor, tendo como condições de contorno as equações de convecção e radiação, a obtenção da distribuição de temperatura de transformadores por meio da realização de um estudo térmico utilizando o método dos elementos finitos. O estudo foi realizado utilizando o software livre FEMM (Finite Element Method Magnetics) que utiliza um espaço cartesiano de duas dimensões (2D), no qual foi possível descrever a geometria da estrutura a ser simulada e aplicar a análise por elementos finitos. Com isso, comparou-se as medidas realizadas em campo com os valores obtidos no modelo proposto. Os resultados das simulações numéricas apresentaram concordância com os valores obtidos em campo.