Modelagem e Simulação de Transformadores, sob Condições Transitórias, levando em Consideração os Efeitos da Saturação e Histerese do Núcleo Ferromagnético

Abstract

Sistemas elétricos de potência estão sujeitos a vários tipos de perturbações como faltas, operações de rotina como desenergização de linhas, ou mesmo sua conexão ou desconexão, chaveamento para introduzir ou retirar cargas indutivas ou capacitivas, todas as quais resultam em transitórios elétricos. Neste trabalho são efetuadas simulações de transitórios tendo como elemento de referência o transformador, como parte do sistema elétrico. Nesse sentido, é apresentado um modelo de simulação de indutância não linear histerética, considerando os efeitos da saturação e perda no núcleo, através do uso da relutividade diferencial. Os comportamentos dos modelos foram analisados em estudos de energização de circuito elétrico e magnético. Para avaliação da influência da modelagem do transformador em transitórios de sistemas elétricos, foi utilizado o software ATPDraw™, estabelecendo diversas condições de operação, envolvendo chaveamento e curto-circuitos, com e sem saturação do material magnético. Todos os estudos transitórios levam a modelagem a representações por equações matriciais diferenciais não lineares. Tais equações podem ser resolvidas pelo método de integração numérica de Runge Kutta, obtendo o comportamento dinâmico dos circuitos, considerando as suas não linearidades e constantes de tempo.