Imaginemos o seguinte exemplo: Um transformador ligado a um barramento que alimenta um grupo de cargas de 50 kVA, se este grupo de cargas aumentar a demanda de potência para 100 kVA, necessitaremos de instalar mais um transformador de 50 kVA para fazer frente à nova demanda.
Este novo transformador será ligado em paralelo com o anterior e a potência será novamente suficiente para alimentar o grupo de cargas. É comum pensar-se que para realizar este procedimento bastaria unir-se os primários às barras de alimentação, e unir-se os secundários às barras de distribuição ou saída, mas para se poder fazer esta ligação em paralelo deve-se cumprir certas condições:
1. Igualdade de tensões e relação de transformação.
2. Igualdade de desfasamento dos diagramas vectoriais (do secundário em relação ao primário).
3. Igualdade de sequência.
4. Igualdade de tensões de curto-circuito.
5. Uma relação de potência compatível.
Então, cumprindo-se estas cinco condições, pode-se efetuar o paralelismo de dois ou mais transformadores.
Vamos analisar de cada uma das condições
1. Igualdade de Tensões e relação de transformação:
Por estarem unidos os primários e os secundários torna-se lógico que as tensões primárias e secundárias devam ser iguais, pois se assim não fosse um transformador alimentaria o outro. Não basta que a relação de transformação seja igual, devem também ser iguais as respectivas tensões.
Por exemplo: um transformador de 1000 V / 100 V e outro de 100 V / 10 V
Têm igual relação mas não é possível ligar um primário de 1000 V com outro de 100 V.
Igualdade de tensões primária e secundária implica igual relação de transformação mas igual relação não implica iguais tensões primárias e secundárias.
Se não se cumprir esta condição aparecem, logo em vazio, elevadas correntes de circulação entre os transformadores. Não é conveniente que estas correntes atinjam mais do que 10% das correntes nominais. A corrente de circulação dá origem a uma potência circulante, também chamada potência de compensação, cujo principal efeito, é o de aumentar a carga no transformador de maior tensão secundária, podendo sobrecarregá-lo.
2. Igual desfasamento de diagramas fasoriais (do secundário em relação ao primário)
A condição fundamental para que os transformadores possam trabalhar em paralelo, é que os terminais que serão unidos entre si encontrem-se sempre no mesmo potencial.
Já conhecemos a ligação em triângulo e em estrela, vejamos agora a ligação em Zig-Zag mas antes interpretemos as ligações e os diagramas fasoriais correspondentes.
Se dividirmos o enrolamento em duas partes podemos efetuar a ligação em Zig-Zag
Estes esquemas representam apenas um lado do transformador, e são as principais formas de ligar o enrolamento primário e/ou o secundário. Assim um transformador pode ter ligação em Y/Δ, Y/Y, Δ/Δ, Y/Z, etc., sendo várias as combinações possíveis e existindo ainda outras mais; como sejam o enrolamento hexafásico, que consta de um triângulo duplo.
A forma como é efectuada a ligação do neutro numa estrela, determina o respectivo diagrama fasorial, dado que a ligação em estrela apenas admite duas formas de realização, já as ligações em triângulo e em Zig-Zag admitem quatro formas de ligação cada uma.
Cada uma destas possibilidades, quando aplicadas ao primário e ao secundário, origina uma determinada polaridade e um determinado desfasamento.
Para designar o tipo de ligação usa-se uma letra maiúscula para a tensão mais elevada e uma letra minúscula para a tensão mais baixa.
O ângulo de desfasamento corresponde ao ângulo que formam o ponteiro da horas e o ponteiro dos minutos de um relógio, a determinada hora. Tomando como referência as 12 horas como 0°. Fica assim designado com duas letras e um número, o "grupo" ao qual pertence o transformador. Por exemplo, um transformador ligado em triângulo no primário e estrela no secundário com desfasamento de -30° (ou 330º), pertence ao índice Dy11.
Em um transformador já construído, ao se trocar a alimentação de um lado para outro, troca-se também o desfasamento da máquina. Exemplo: Dy11 (abaixador) passa a Dy1(elevador) (a alimentação passa do triângulo para a estrela e da estrela para o triângulo respectivamente com um desfasamento de + 30°), ou seja… ao comparar-mos as fases, U com u, se o secundário estava “desfasado” de -30º, ao passar para “primário”, passou a ser a referência e o “novo” secundário passou a estar “adiantado” +30º relativamente à referência.
Os tipos de ligações mais usados são 12, que são os que mais se utilizam e figuram nas placas das máquinas comercializadas. Os índices horários mais usuais são quatro 0; 6; 5 e 11.
Para determinar o índice sobrepõem-se os respectivos diagramas fasoriais. Não se pode conectar um transformador de índice 0 com um de índice 6.
Exemplo: Yy0 com Yy6.
No primário não há problema pois as fases U e U estão iguais sobrepondo-se os diagramas, mas no secundário, quando sobreponho os diagramas vectoriais e uno os bornes u ao barramento de saída, teremos o dobro do potencial da fase, por exemplo se cada uma tem 220 V, estaremos unindo pontos que diferem em 440 V uma vez que os defasamentos angulares são diferentes, isso implica dizer, mal se faça a união produz-se um curto-circuito.
Poderemos pois ligar um Yy0 com um Dd0 ou até com um Dz0, mas desde que o índice seja sempre 0, para que os bornes estejam em “iguais condições”.
São quatro grupos e três conexões por grupo, como segue:
3. Sequência ou sentido de rotação das fases secundárias:
Chama-se sequência de fases à ordem de rotação dos fasores. É a sucessão no tempo, dos máximos dos parâmetros elétricos tensão ou intensidade, nas três fases de um sistema, correspondendo-lhe um sentido de rotação do diagrama fasorial.
Os transformadores cuja sequência de fases seja oposta (ou seja: os respectivos diagramas fasoriais têm um sentido de rotação inverso), não se podem ligar em paralelo. De fato, num determinado instante os fasores de tensão secundária vão coincidir mas, no instante seguinte os fasores começam a deslocar-se e aparecem diferenças de potencial entre as fases homólogas. Então, para se poderem pôr em paralelo, os transformadores devem ter os respectivos diagramas fasoriais girando no mesmo sentido (ou a todo o instante sobreponíveis).
Tudo depende das ligações internas do transformador. Observemos um motor elétrico trifásico, segundo a ordem de ligações às linhas ABC ou RST. Este é o sentido de rotação normal (indicado por uma seta na máquina – sentido dos ponteiros do relógio), se comutarmos duas fases a rotação será invertida.
Se em campo tivéssemos que ligar em paralelo dois transformadores e não tivéssemos o instrumento adequado para comparar as respectivas sequências (sequencímetro), poderíamos utilizar um motor assíncrono comum. Liga-se o motor no secundário de ambos os transformadores, exatamente da mesma forma, fazendo com que o motor rode em determinado sentido. Seguindo exatamente a ligação para o segundo transformador, as fases R S T no motor estão ligadas em ambos os casos a U V W, na mesma correspondência. Se o motor girar em sentido contrário, as sequências são opostas e não se podem colocar os transformadores em paralelo. Neste caso é necessário trocar dois terminais quaisquer do primário, mas tendo em conta que a inversão do sentido de rotação (sequência) altera o desfasamento (índice) do secundário em relação ao primário quando os tipos de ligação dos enrolamentos primário e secundário são distintos.
4. Igualdade de tensões de curto-circuito:
Quando vimos o circuito equivalente simplificado e reduzido ao primário, vimos que a tensão de curto-circuito serve entre outras coisas para determinar a impedância da máquina, já que ZCC = UCC / In
Onde: Rcc = Resistência total referida ao primário
Xcc = Reactância total referida ao primário
ZCC = UCC/ In =Impedância “longitudinal”da máquina.
A In e a UCC figuram na placa de características da máquina, logo Zcc é um valor conhecido
Dois transformadores em paralelo em esquema unifilar comportam-se como duas impedâncias em paralelo em relação à carga. A corrente que a carga solicita distribui-se segundo os valores das impedâncias internas dos transformadores, que se forem iguais, faz com que cada transformador contribua com a mesma potência, entregando um total de 100 kVA para a carga em exemplo.
Mas se forem distintas, passará mais corrente pela menor, no exemplo (em baixo) será a que tem uCC = 2%, disparando as proteções (a) ficando apenas um transformador de 100 kVA alimentando sozinho uma carga de 200 kVA, logo também disparam as proteções (b) ficando as duas máquinas fora de serviço.
Nenhum comentário:
Postar um comentário
Deixe seu comentário aqui: