26.4 : Transformadores com Relações de Espiras Fora do Nominal

Em cenários envolvendo transformadores paralelos com classes de tensão diferentes, o desenvolvimento de modelos por unidade requer a acomodação de relações de espiras fora do nominal. Essa situação surge quando as tensões de base selecionadas não são proporcionais às classes de tensão do transformador. Considere um transformador em que as tensões nominais são relacionadas pelo termo a. Se as bases de tensão escolhidas satisfazem uma relação envolvendo o termo b, o termo c é definido como a relação dessas bases. Essa relação é então substituída na relação de tensão nominal.

Para abordar relações de espiras fora do nominal, a relação é representada por dois transformadores em série:

1. Modelo padrão por unidade: esse modelo inclui todas as perdas associadas e representa os aspectos práticos do transformador.
2. Transformador ideal: esse modelo simplifica a representação da relação de tensão sem considerar perdas.

Nesse modelo combinado, os ramos de excitação de derivação são normalmente negligenciados para simplificar a análise. No entanto, embora essa abordagem seja válida teoricamente, ela pode não ser adequada para programas de computador que não suportam a representação de enrolamentos de transformadores ideais.

Um método de modelagem alternativo envolve o uso de equações nodais para fornecer parâmetros de admitância. Essa abordagem é vantajosa para representar transformadores com relações de espiras fora do nominal em programas de computador. As equações nodais oferecem um meio direto de incorporar os parâmetros de admitância, tornando o modelo compatível com a maioria dos softwares de simulação.

Para casos em que o termo c é um número real, o transformador pode ser modelado usando uma rede de circuitos pi. A rede pi fornece uma representação prática e precisa do comportamento do transformador, particularmente ao lidar com relações de espiras fora do nominal. Este modelo captura efetivamente as características de impedância e é compatível com a maioria das ferramentas computacionais.

Em conclusão, embora os modelos tradicionais por unidade sejam eficazes para simplificar a análise do transformador, eles enfrentam limitações ao lidar com relações de espiras fora do nominal e bases de tensão variáveis. Ao empregar equações nodais e redes de circuitos pi, os engenheiros podem desenvolver modelos mais versáteis e precisos que são adequados para análise baseada em computador. Essas abordagens garantem que transformadores com classes diferentes e bases de tensão não padronizadas possam ser representados e analisados ​​com precisão em sistemas elétricos complexos.