Medição precisa do deslocamento de fase do transformador

Medição do deslocamento de fase em transformadores para verificação do grupo vetorial

Um transformador trifásico é composto por três enrolamentos primários e três secundários. Cada enrolamento corresponde a uma fase do sistema de potência trifásico. Quando é aplicada tensão trifásica, os enrolamentos primários geram um campo magnético, o que induz tensão nos enrolamentos secundários. O ângulo de fase específico resulta da configuração dos enrolamentos e da disposição física relativa dos mesmos dentro do núcleo. Dependendo da instalação, cada configuração pode apresentar vantagens e desvantagens específicas. O grupo vetorial resultante de um transformador é determinado por meio de medições de deslocamento de fase.

Para um teste de grupo vetorial do transformador, é aplicada tensão trifásica ao enrolamento primário. A tensão e o deslocamento de fase são medidos no enrolamento secundário. O deslocamento de fase medido, juntamente com a conexão do enrolamento, confirma que o grupo vetorial especificado está correto.

Leitura dos resultados da verificação do grupo vetorial

A designação do grupo vetorial de um transformador consiste em:

• uma letra maiúscula que indica a configuração de um enrolamento de alta tensão;
• uma letra minúscula que indica a configuração de um enrolamento de baixa tensão;
• um «n» minúsculo indicando o ponto neutro acessível no lado de baixa tensão; e
• um número que representa o ângulo de deslocamento de fase entre os lados de alta e baixa tensão, expresso na notação do relógio, em que cada hora após as 12 no relógio representa um atraso de 30 graus.

A título de exemplo, veja a seguir uma explicação detalhada sobre o nome do grupo vetorial «Dyn11»:

• «D» para conexão em delta de alta tensão;
• «y» para conexão em estrela/Y de baixa tensão;
• «n» para o ponto neutro acessível; e
• «11» para um deslocamento de fase de 330° (ou −30°, 1 hora antes das 12 no mostrador do relógio).

Dyn11 é o tipo mais comum de transformador trifásico e é amplamente utilizado em redes de energia. Após a medição do deslocamento de fase e a verificação do grupo vetorial, um transformador pode operar com segurança em paralelo com transformadores com mesmo grupo vetorial. Por exemplo, o Dyn11 pode ser operado em paralelo com outros transformadores certificados com grupo vetorial Dyn11, desde que os demais requisitos para operação em paralelo também sejam atendidos.

Riscos de transformadores incompatíveis

A diferença de ângulo de fase entre transformadores com grupos vetoriais incompatíveis não pode ser compensada. Se forem operados em paralelo, as diferenças no deslocamento de fase criam correntes circulantes entre os transformadores. Essas correntes podem atingir valores consideravelmente altos, o que pode resultar em aquecimento excessivo, aumento das perdas, acionamento de dispositivos de proteção e danos ao equipamento.

Seus desafios nos testes de grupo vetorial em transformadores

As indústrias e redes de energia dependem rotineiramente de vários transformadores trifásicos operando em paralelo. Esse procedimento padrão é econômico e permite a redução, adaptação ou ampliação flexível das capacidades. A medição precisa do deslocamento de fase e a verificação do grupo vetorial são essenciais para garantir que os transformadores estejam sincronizados.

A verificação do grupo vetorial do transformador pode ser realizada aplicando-se tensão no enrolamento primário e medindo-se a tensão e o deslocamento de fase no enrolamento secundário com um medidor de ângulo de fase, um voltímetro ou um osciloscópio. O método de notação do relógio ou o diagrama vetorial de fases exige, então, uma análise manual para identificar a configuração dos enrolamentos e o ângulo de fase a fim de confirmar o grupo vetorial.

Os analisadores de potência padrão não conseguem determinar diretamente esse deslocamento de fase. Isso ocorre porque eles sincronizam os canais do lado primário e do lado secundário de forma independente, cada um com apenas um sinal de corrente ou tensão proveniente de seu respectivo sistema trifásico. Sem uma referência de tempo comum entre os dois lados, não é possível que o analisador compare diretamente seus ângulos de fase.

Nossa solução para testes de grupo vetoriais em transformadores

Um avançado analisador de potência de precisão, como o LMG671, mede o deslocamento de fase entre os enrolamentos primário e secundário, ao mesmo tempo em que determina e exibe o grupo vetorial de um transformador. Com sua análise de harmônicos de alta resolução, ele exibe os harmônicos medidos de potência, tensão e corrente (tanto no valor RMS quanto no ângulo de fase). Para verificar a qualidade do sinal e a simetria de fase, ele fornece uma representação gráfica das tensões e correntes em um diagrama vetorial para a respectiva ordem harmônica. A frequência fundamental é a mais importante para a verificação do grupo vetorial.

Além disso, mostra o deslocamento de fase durante medições diretas e abrangentes de eficiência. Para isso, o aparelho utiliza seis canais de medição de potência e não requer nenhuma nova recabeamento adicional. O LMG671 possui um script exclusivo que calcula diretamente o deslocamento de fase com base nos ângulos de fase fundamentais obtidos a partir da análise de harmônicos sem aliasing.

A verificação do grupo vetorial por meio da medição do deslocamento de fase elimina a necessidade de cálculos manuais a partir de medições separadas. Os testes multicanais permitem medições sofisticadas e rápidas, resultando em dados confiáveis. Essa configuração abrangente de medição permite a verificação imediata da qualidade da fase e das relações entre as fases em tempo real.

Nossa solução para testes de transformadores de potência é personalizável, confiável e voltada tanto para as aplicações quanto para o usuário. Fabricantes e laboratórios de teste confiam nela por sua medição e análise precisas e abrangentes das perdas em vazio.