Transformador com vibração

Transformador com
vibração
Estudo de
caso
de
qualidade
de
energia
Descrição do problema
Esta estudo de caso nos foi
enviado por um eletricista
autônomo. Vários de seus
clientes operavam grandes
prédios comerciais. Um desses
clientes pediu ajuda com os
problemas que estava tendo
com um transformador que
repentinamente tinha começado
a vibrar e a fazer um som alto
de vibração. O cliente estava
preocupado achando que o
transformador estava a ponto
de parar de funcionar e que ele
se defrontaria com altos custos
de reposição. O eletricista
imediatamente mandou um
engenheiro ao local.
Quando o engenheiro chegou
nas instalações, ele pegou seu
caderno e seu Fluke 43B. Ele
fez algumas anotações e
desenhou um diagrama:
Tamanho do transformador:
1500 kVA
Configuração do
transformador: Delta/wye,
480 V secundário, trifásico
Carga secundária: Motores,
Ferramenta de medição: Analisador
de Qualidade de Energia Fluke 43B
Operador: Engenheiro de empresa
de serviços elétricos
Funções usadas: Corrente, espectro
harmônico, THD
1500 kVA
Instalações
277/480
Nota de aplicação
luzes e equipamentos de
escritório de prédio grande de
escritórios
Observação: O cliente mencionou que
o transformador estava com carga leve,
porque vários inquilinos tinham se
mudado para outro local recentemente.
Dados de medição
O engenheiro registrou os
seguintes dados por meio do
Fluke 43B:
Distorção harmônica total de
tensão secundária: 2,7 %
Equilíbrio de tensão
secundária: dentro de 1 %
Corrente secundária: 57 A rms
Espectro de corrente
secundária: Fundamental 55 A
2o harmônico 1,6 A
3o harmônico 2,5 A
4o harmônico 0,7 A
5o harmônico 2,4 A
6o harmônico 0,4 A
7o harmônico 4,0 A
Teoria e análise
As medições de tensão não
mostram nada anormal. A
distorção harmônica total de
tensão está bem dentro do
máximo aceitável, que é 5 %. O
equilíbrio de tensão entre as
fases também está adequado. A
corrente secundária de 57 A
indica que o cliente estava
correto ao afirmar que a carga
Luzes
Motores
120/208
Tomadas
Fig. 1 Diagrama parcial de um prédio comercial grande
D a B i b l i o t e c a D i g i t a l d a F l u k e , n o s i t e : w w w. f l u k e . c o m / l i b r a r y
era pouca. Não foi observado
nenhum sobreaquecimento.
Quando há algum problema
com um transformador, o
engenheiro dessa empresa
elétrica sempre usa o Fluke 43B
para medir o espectro harmônico
da corrente secundária. O
espectro funciona como uma
impressão digital, indicando os
tipos de cargas presentes. Nesse
caso, a presença do terceiro
harmônico mostra que parte da
carga consiste de dispositivos
monofásicos (ex.: lastros de
lâmpadas fluorescentes) ligados
de fase a neutro. Nos dados, a
quantidade do terceiro
harmônico é relativamente baixa
e parece ser normal.
O quinto e o sétimo
harmônico indicam que parte da
carga é um dispositivo trifásico
grande com retificadores de
semicondutores no circuito de
entrada. O exemplo mais comum
disso seria uma transmissão de
motor de velocidade ajustável
acionando um ventilador uma
bomba. Quando a transmissão
de um motor trifásico funciona
normalmente, as formas de onda
de corrente de alimentação são
simétricas ao redor do zero. Ou
seja, a parte no sentido positivo
da forma de onda é como uma
imagem espelhada da parte
negativa. Quando todos os
semicondutores funcionam
normalmente, as correntes de
alimentação não apresentam
deslocamento CC e somente
harmônicos ímpares estão
presentes.
O engenheiro observou que o
espectro tinha harmônicos pares
(2o, 4o e 6o). Esses harmônicos
anormais indicam a presença de
corrente CC no enrolamento
secundário do transformador.
Compare os exemplos de
espectros na Fig. 2 e na Fig. 3.
Infelizmente, a corrente CC
tende a saturar o núcleo do
transformador no pico de uma
das metades da forma de onda
CA. Quando o núcleo entra e sai
do estado de saturação, ele vibra
e produz o som de vibração.
O engenheiro suspeitou que a
carga das instalações continham
uma transmissão grande de
motor e que um dos
2 Fluke Corporation
Fig. 2 Exemplo de espectro de corrente CA normal com todos os harmônicos ímpares
Fig. 3 Exemplo de espectro de corrente CA anormal com os harmônicos ímpares e pares
semicondutores de alimentação
apresentou uma falha de
abertura. Com um dos
semicondutores abertos, o
circuito que está nessa fase se
torna retificador de meia-onda,
e produz corrente CC. Aqui, o
fator que dificulta a questão é
que a transmissão do motor
continuará a funcionar a baixa
velocidade porque as outras
duas fases estão funcionando
normalmente.
Fluke. Mantendo o seu mundo
funcionando.
Solução
O engenheiro perguntou se
alguma transmissão de motor
grande estava em
funcionamento. O gerente das
instalações confirmou que uma
transmissão grande estava
acionando um exaustor. O
engenheiro instruiu o gerente
das instalações a desligar a
transmissão. Quando esta foi
desligada, o transformador
imediatamente parou de vibrar.
Estudo de caso de qualidade de energia: Transformador com vibração
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