fagner araujo dissertação

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tese transformador de corrente e tensao

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE

    CENTRO DE ENGENHARIA ELTRICA E INFORMTICA

    PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA ELTRICA

    Dissertao de Mestrado

    Modelagem de Transformadores de Corrente e

    Correo de Correntes Distorcidas no Enrolamento

    Secundrio

    Fagner de Araujo Pereira

    Campina Grande Paraba Brasil Fagner de Araujo Pereira, maro de 2012

  • Fagner de Araujo Pereira

    Modelagem de Transformadores de Corrente e Correo de

    Correntes Distorcidas no Enrolamento Secundrio

    Dissertao apresentada Coordenao do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Eltrica da Universidade Federal de Campina Grande, em cumprimento s exigncias para obteno do Grau de Mestre em Cincias no Domnio da Engenharia Eltrica.

    rea de Concentrao: Processamento da Energia

    Edson Guedes da Costa, Dr. Orientador

    Francisco das Chagas Fernandes Guerra, Dr.

    Orientador

    Campina Grande Paraba Brasil

    maro de 2012

  • Ficha Catalogrfica

    Deve ser colocada no

    verso da pgina de rosto

  • Modelagem de Transformadores de Corrente e Correo de

    Correntes Distorcidas no Enrolamento Secundrio

    Fagner de Araujo Pereira

    Dissertao aprovada em 26 de maro de 2012

    Edson Guedes da Costa, Dr. Orientador

    Francisco das Chagas Fernandes Guerra, Dr.

    Orientador

    Benedito Antonio Luciano Componente da Banca

    Benemar Alencar de Souza Componente da Banca

    Campina Grande maro de 2012

  • i

    minha me, Maria do Socorro Pereira, e aos meus avs Severina Faustulino de Souza e Incio Jos de Souza, que me deram condies de poder realizar esse sonho, DEDICO. minha esposa Erica Manuela do Nascimento, que muito apoio me deu ao longo de toda minha vida acadmica, OFEREO.

    Fagner de Araujo Pereira

  • ii

    Agradecimentos

    Agradeo a Deus acima de tudo e de todos por sempre estar presente,

    dando-me foras para vencer os desafios e me abenoando em cada fase da vida.

    Ao professor Francisco das Chagas Fernandes Guerra pela amizade, pela

    orientao e pelos ensinamentos dignos de um verdadeiro facilitador.

    Ao professor Edson Guedes pela presteza.

    minha me, Maria do Socorro Pereira e aos meus avs Severina

    Faustulino de Souza e Incio Jos de Souza pelo inesgotvel amor, carinho e

    dedicao prestados na minha criao como homem e como profissional.

    minha namorada, e agora esposa, Erica Manuela do Nascimento que

    cedeu muito tempo para que eu pudesse realizar esse trabalho.

    A todos os meus amigos por todo incentivo e amizade.

  • iii

    Sumrio

    Lista de Figuras............................................................................................................ v Lista de Tabelas............................................................................................................ vii Glossrio......................................................................................................................... viii Lista de Smbolos.......................................................................................................... ix Resumo.......................................................................................................................... Xi Abstract......................................................................................................................... xii 1 Introduo..................................................................................................................... 1 1.1 Objetivos e Contribuies....................................................................................... 1 1.2 Reviso Bibliogrfica............................................................................................... 2 1.2.1 Simulao do Comportamento Transitrio.................................................... 2 1.2.2 Correo de Correntes Distorcidas no Secundrio....................................... 3 1.3 Organizao da Dissertao................................................................................... 4 2 TCs em Regime Transitrio......................................................................................... 5 2.1 Representao do Sistema Primrio....................................................................... 5 2.2 Representao do TC............................................................................................. 7 2.2.1 Consideraes Gerais................................................................................... 7 2.2.2 Desempenho em Regime No-Saturado...................................................... 7 2.2.3 Desempenho em Regime Saturado.............................................................. 9 2.3 Erros nos TCs de Proteo..................................................................................... 10 2.3.1 Erro de Relao............................................................................................ 10 2.3.2 Curva de Excitao Secundria e Erro de Relao...................................... 11 2.3.3 Classes de Exatido dos TCs de Proteo................................................... 13 2.3.4 Causas de Erros nos TCs............................................................................. 13 2.4 Efeitos da Saturao em Rels............................................................................... 16 2.4.1 Rels de Sobrecorrente ............................................................................... 16 2.4.2 Rels de Distncia........................................................................................ 16 2.4.3 Rels Diferenciais......................................................................................... 16 3 Modelo de TC para Clculo de Transitrios 17 3.1 Equaes do Circuito Eltrico e do Circuito Magntico.......................................... 17 3.2 Modelo de Jiles-Atherton......................................................................................... 18 3.3 Resultados Obtidos................................................................................................. 22 4 Deteco e Correo de Distores em Correntes Secundrias............................. 28 4.1 Modelo do TC Considerado.................................................................................... 28

  • iv

    4.2 Deteco da Saturao por Diferenas de Terceira Ordem................................... 30 4.3 Correo da Corrente Secundria - Mtodo da Corrente de Magnetizao........... 36 4.4 Critrios de Avaliao do Desempenho do Mtodo................................................ 37 4.5 Sistema para Modelagem e Testes......................................................................... 38 4.6 Resultados Obtidos................................................................................................. 40 4.6.1 Consideraes Gerais................................................................................... 40 4.6.2 Falta a 2 km do Barramento Emissor............................................................ 41 4.6.3 Falta a 20 km do Barramento Emissor.......................................................... 42 4.6.4 Falta a 40 km do Barramento Emissor.......................................................... 43 4.6.5 Falta a 60 km do Barramento Emissor.......................................................... 44 4.7 Anlise dos Resultados Obtidos............................................................................. 45 4.8 Mtodo de Deteco e Correo Proposto............................................................. 46 5 Ensaios para Correo de Distores em Correntes no Enrolamento

    Secundrio.................................................................................................................... 50 5.1 Caracterizao do TC............................................................................................. 50 5.2 Descrio do Trabalho Experimentral..................................................................... 55 5.3 Resultados Obtidos................................................................................................. 56 5.3.1 Alimentao de 90 V e Carga Puramente Resistiva (2,2 )......................... 57 5.3.2 Alimentao de 120 V e Carga Puramente Resistiva (2,2 )....................... 58 5.3.3 Alimentao de 90 V e Carga Indutiva (0,65+2,76j )................................. 59 5.3.4 Alimentao de 120 V e Carga Indutiva (0,65+2,76j )............................... 60 5.4 Anlise dos Resultados Obtidos............................................................................. 61 6 Concluso..................................................................................................................... 63 6.1 Consideraes Finais.............................................................................................. 63 6.2 Sugestes para Trabalhos Futuros......................................................................... 64

    Referncias........................................................................................................................... 65

  • v

    Lista de Figuras

    2.1 Representao simplificada do sistema primrio....................................................... 5 2.2 Corrente de curto-circuito tpica................................................................................. 6 2.3 ( a ) Transformador de corrente; ( b ) circuito eltrico equivalente simplificado........ 7 2.4 Curva de magnetizao linearizada por partes.......................................................... 7

    2.5 Fluxo de enlace no ncleo do TC em condio de curto-circuito no p