SÍNTESE DOS RESULTADOS MECÂNICOS

Na Tabela (8) apresentam-se os resultados obtidos com o MEF na condição estática para as diferentes condições de operação: condição nominal, energização solidária e corrente de inrush. Com isso, são apresentadas informações como: deformação, tensão mecânica e fator de segurança (valores máximos e mínimos obtidos).

Tabela 8 – Síntese dos resultados obtidos para o problema mecânico.

Descrição Unidade de Medida Condição Nominal Energização Solidária Inrush Deformação mm 0,0106 0,102 0,89

Tensão Mecânica MPa 0,84 7,81 71,59

Fator de segurança (Entre os espaçadores)

Unitário

15 15 7,83

Fator de segurança (sobre os espaçadores)

Unitário

15 15 3,83

Fonte: O Autor.

A partir dos resultados apresentados na Tabela (8) pode-se observar que durante a condição de inrush o valor do estresse mecânico aumenta consideravelmente, por isso torna-se importante ressaltar que nesta condição o equipamento sofrerá maiores deformações. No entanto, este equipamento tem a capacidade limite de 280 MPa de tensão mecânica. Destaca-se ainda que na condição de inrush o valor do fator de segurança diminui praticamente pela metade, o que fica subtendido a possibilidade da ocorrência de falhas.

6.4 CONSIDERAÇÕES FINAIS DO CAPÍTULO

Neste capítulo foram apresentadas simulações computacionais utilizando os softwares ANSYS MAXWELL e ANSYS STRUCTURAL, em que ambos utilizam do método de elementos finitos para o desenvolvimento de análises em um transformador monofásico de 50 MVA que está sendo utilizado na subestação Guamá pela empresa Eletrobrás Eletronorte. Destaca-se que no capítulo 5 foi apresentado o modelo do circuito utilizado para obter o comportamento do enrolamento externo durante a energização de transformadores no software ATP (energização solidária e corrente de inrush). Posteriormente, o comportamento dessa

corrente foi utilizado durante a energização do banco de transformadores, sendo informações utilizadas como a entrada para as análises magnéticas no domínio do tempo (ANSYS MAXWELL) e, por conseguinte, nas análises mecânicas dinâmicas (ANSYS STRUCTURAL).

Também, foram realizadas análises estáticas, sendo considerada a pior condição de operação do equipamento, sendo representada a intensidade do primeiro pico da corrente durante a energização. Com isso, pode-se observar que devido ao aumento da intensidade da corrente que circula nos enrolamentos concêntricos durante a sua energização, ocorre um aumento das forças magnéticas. Como resultados da análise magnética, foi apresentado o comportamento da indução magnética e das forças magnéticas.

Essas forças são apresentadas em suas componentes axial e radial para facilitar a compreensão das análises e, por conseguinte, são importadas para a análise do problema mecânico. Na solução mecânica, os espaçadores não sofrem deformações ou deslocamentos, pois os mesmos são considerados como pontos fixos em sua condição de contorno. Nesses resultados, foram apresentadas informações relacionadas a deformação sofrida no enrolamento, estresse mecânico e o grau de segurança frente aos esforços solicitados durante a sua operação. Destaca- se que as análises foram apresentadas tanto para condição estática quanto no domínio do tempo (análise magneto-mecânica).

Ressalta-se que na análise estática é utilizado o primeiro pico da corrente durante a energização (amplitude de maior intensidade). Já para a análise transitória (no domínio do tempo) utiliza-se a toda a curva que representa a corrente de energização do equipamento. Com isso, pode-se observar que devido ao aumento da intensidade da corrente que circula nos enrolamentos concêntricos (durante a energização dos transformadores), provoca um aumento nas forças magnéticas. As mesmas foram apresentadas e comparadas em suas componentes axial e radial.

Essas forças magnéticas foram inseridas como dados de entrada para o desenvolvimento do problema mecânico. Ainda, os espaçadores são adicionados como suporte fixo, consequentemente, os mesmos não sofrem deslocamentos e deformações, sendo estas as condições de contorno do problema mecânico. Com isso, obteve-se como resultados para cada condição de operação: deformação total sofrida no enrolamento, estresse mecânico e fator de segurança. Essas análises foram realizadas tanto na condição estática quanto no domínio do tempo.

A partir de todos os resultados, os possíveis pontos de falhas no enrolamento no transformador podem ser observados devido a atuação dos esforços combinados durante a energização do transformador. Destaca-se que no enrolamento do transformador o possível ponto de falha seria na localização sobre os espaçadores, tendo como análise o baixo valor do fator de segurança devido às elevadas intensidades da tensão mecânica.

No entanto, mesmo com a elevada severidade das forças combinadas, o equipamento é robusto o suficiente e suporta as solicitações mecânicas. Ressalta-se que esta análise toma como base a ocorrência de uma energização, em caso de repetições desse fenômeno, o equipamento poderá apresentar possíveis problemas. Portanto, o objetivo principal deste capítulo foi apresentar os resultados obtidos a partir da metodologia computacional utilizada para os estudos de falhas em transformadores.

CAPÍTULO VII

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

7.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS DO CAPÍTULO

Este capítulo tem por objetivo apresentar as considerações finais do trabalho a partir de todos os resultados obtidos nesta tese. Neste trabalho foram apresentados resultados da análise do problema magnético e mecânico na condição estática no enrolamento do transformador para as diferentes condições de operação: condição nominal, energização solidária e corrente de inrush. A partir disso, pode-se observar que esta última condição apresenta maior severidade das forças magnéticas no enrolamento do transformador de potência. Portanto, esta condição foi utilizada em análise no domínio do tempo (Time Stepping Finite Element Method), devido ao elevado custo computacional para a realização deste tipo de análise.

Com isso, neste capítulo serão apresentadas informações relacionadas à máquina utilizada para as simulações, custo computacional e o tempo de simulação. Também, as conclusões a partir de todos os resultados desta tese, assim como as principais dificuldades enfrentadas, tendo em vista as características solicitadas pelo software para as simulações computacionais utilizando o método de elementos finitos e as propostas futuras.