Aula2_Geracao de AC

UEM - TAT - 2015/AJA 1

2. GERAÇÃO DE ALTAS TENSÕES

Tensão em Corrente Alternada

Tensão em Corrente Continua

Tensão de Impulso


Geração de Tensão Alternada

Transformadores de ensaio de corrente alternada

Transformadores em cascataCompensação paralela

No secundário do transformador No primário do transformador

Ressonância em série

Transformadores ressonantes

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Características de Tensão Alternada

Valor eficaz:

Valor de Crista (pico) :

Tensão de Ensaio (IEC-pub.60.2,1973)

Valores Limite:

O conteúdo de harmónicas não deve ultrapassar 5% do valor de pico da onda fundamental para funções sinosoidais

Frequência: potência nominal :

T

Rms dttuT

U0

2 )(1

RmsUu 2ˆ

RmsUu 2ˆ

489.1205.1ˆ

34.1295.0 RmsUu

HzfHz 6040

tnn CkVP 2UEM - TAT - 2015/AJA

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Valores típicos das Capacitâncias de Equipamento de AT

Equipamento Capacidade em [pF]

Isoladores de Suspensão 10

Buchas 100 -1000

Transformadores de potencial 200 - 500

Transf. de potência (<1000 kVA) 1000

Transf. de potência (>1000 kVA) 1000 -10000

Cabos de AT (Óleo- papel impregnado) 250 – 300 pF/m

Cabos de AT ( isolados a gás) 60 pF/m

Subestação a SF6 1000 - 10000

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Transformadores de Ensaio

Grandes razões de transformação. Transformadores de 500kV podem ser construídos a partir de tensões primárias de 0.5kv.

Menores potências (na ordem de 100 kVA or um pouco mais). A corrente nominal no lado de alta tensão varia de 1 a poucos amperes

Resistência de curto circuito, (porque a ruptura do objecto de ensaio ocorre frequentemente)

Requerem uma distribuição uniforme de potenciais (consegue-se fazendo com que o comprimento das camadas seja inversamente proporcional ao campo) nos enrolamentos para evitar esforços locais como resultado de fenómenos transitórios. Isso proporcional ao diâmetro. Isto permite que as capacitâncias entre as camadas seja constante e igualmente divididos entre as camadas.

6

Transformadores de Ensaio:Tanque Metálico/Isolado

a)(1) Núcleo de Ferro(2) Enrolamento de BT(3) Enrolamento de AT(4) Anéis para controle de campo(5) Tanque metálico aterrado(6) Bucha de AT(7) Tanque isolado(8) Eléctrodo de AT

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Transformadores de Ensaio SimétricosTanque Metálico/Isolado

a)(1) Núcleo de ferro. (2)enrolamento primário. (3a & b) enrolamento de AT. (4a & b) Enrolamento de compensação. (5) Enrolamento de excitação

AT

1

3a

2

5

3b

4b

4a


8

Transformadores de construção em tanque metálico

Características: Tensões acima de100 kV Potência nominal mais elevada Isolamento de óleo ou papel impregnado em óleo Núcleo e enrolamento dentro dum tanque metálico

Vantagens: Boa refrigeração (maiores potências)

Desvantagens: Grandes esforços para a bucha de AT

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9

Transformadores de construção em tanque isolado

Características: Enrolamento e núcleo dentro de um tanque isolado com

óleo isolante Isolamento de óleo

Vantagens: Nenhuma bucha Grande eléctrodo de AT

Desvantagens: Pequena refrigeração própria Necessidade de radiadores para refrigeração forçada

adicional


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Transformadores de Ensaio Simétricos

Características: 2 estágios cada estágio tem metade da tensão um único núcleo possível em tanque metálico ou isolado enrolamentos ternários (acoplamento/compensação)

• Distribuição uniforme do fluxo eléctrico nos dois lados do núcleo;

• Redução da grande inductividade de dispersão entre os enrolamentos 3b e o enrolamento de excitação.


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Transformadores em cascata

O peso do transformador pode ser subdividido em 3 unidades, o que facilita o transporte;

Cada estágio pode ser usado separadamente possibilitando testes com menor tensões;

Caso seja necessário as unidades podem ser ligadas de forma a obter a tensão trifásica;

A grande impedancia de curto circuito constitui a principal desvantagem


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Impedancia de Curto circuitotransformadores de ensaio em cascata 500VBT,nom/500kVA

Número de Estágios

Tensão de CC

(eg)

Impendacia de CC

[k]

VBT[V]

VAT[kV]

IBT[kA]

IAT[A]

1 2% 10 10 50

2 8% 40 40 12.5

3 20% 100 100 5


13

Transformadores de 3x500kVA

300kVA

200 200

500

100 100

400

500

500

400

400

AT1

AT2

AT3

500kV

1000kV

1500kV

200A

1A

400A

600A

Compensaçaoprimária

BT1


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Compensação paralela ( no secundário do transformador )

LC

AIT 1 AIL 97

AI C 8

CUTI

LI

CI

Princípio: compensar a corrente para cargas de grande capacitância

Por ex. |8-7| = 1A

U/(L) = 8

U = 100 kV segue que L = 40H

Desvantagem: construir grandes inductâncias

TLC III

TILj

UCUj

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Compensação paralela ( no primário do transformador)

Usada em cargas puramente capacitivas Objectivo: Não sobrecarregar a fonte alimentadora (s)

Eg.N=1000; |1000-800|=200 U/(L) = 800A U = 500V, segue que L = 2mH Desvantagens:Temos que construir grandes correntes

AIT 1

AI S 200

'

CIC

AI L 800

S

SC

SLC

INLj

UCUNj

ILjU

NI

III

1

1

'

1'


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Ressonância em série (parcial) Princípio: compensação da tensão

Se R~0 então:

A tensão secundária pode ser superior a esperada (prevista) por causa das inductâncias internas no transformador. Medir a tensão directamente sobre o objecto de ensaio (teste)

34

4..

j zL

UU

ZZsegE

Cj

Z

L

UZZ

ZIZU

CC

L

C

LC

CCC

CU

L

CU

R

LU

TU

IR

CU


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Transformadores Ressonantes (ressonância completa)

C

U

L CU

R

LU

TU

IR

CU

jQRZ

RZ

UU

RCj

Lj

UCj

U

LCC

C

)1

(.

1

•Q = 40-50

•Considerar o valor da resistência


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Transformadores Ressonantes (cont)

Vantagens: Grandes cargas capacitivas podem ser testadas A presença do divisor de tensão permite também testar

pequenas cargas capacitivas A forma de onda é puramente senosoidal (nâo há

ampliação de harmónicas de ordem superior) O ensaio pode ser feito com uma fonte de alimentação de

pequena potência. P = PC/Q; segue que para Q = 40 P~2.5%

Em caso de curto circuito a ressonância é quebrada e não haverá circulação de grandes correntes (corrente de curto circuito limitada)

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Transformadores com Isolamento de resina fundida

Características: Tensões até 100 kV Potência nominal de alguns KVA

Vantagens: Pequena manutenção Pequenas dimensões

Desvantagens: Pequena magnitude de tensão Pequenas potências


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