MATHEMATICAL MODELING OF TRANSFORMERS BASED ON THE FREQUENCY RESPONSE OF MAGNETIZING PARAMETERS

Authors

  • Jalberth Fernandes de Araújo Doutorando na Universidade Federal de Campina Grande
  • Marcus Tulios Barros Florentino Mestrando na Universidade Federal de Campina Grande
  • Tarso Vilela Ferreira Professor Adjunto na Universidade Federal de Campina Grande
  • Edson Guedes da Costa Professor Titular na Universidade Federal de Campina Grande
  • Benedito Antonio Luciano Professor Adjunto na Universidade Federal de Campina Grande
  • George Rossany Soares de Lira Professor Adjuunto na Universidade Federal de Campina Grande
  • Rafael Mendonça Rocha Barros Graduando e Pesquisador de Iniciação Científica na Universidade Federal de Campina Grande

Abstract

A mathematical modeling procedure for single phase low power transformers is presented in this paper. It is based on the frequency response of the shunt parameters, taken from the electric model. The open circuit test was performed for different frequencies in four transformers, and the magnetizing parameter frequency responses were determined. It was verified that the sum of exponential functions can be employed to represent the behavior of the magnetizing parameters as a function of frequency, with notable accuracy. The results contribute to the improvement of mathematical models and circuit equivalents of single phase transformers. Keywords: Frequency response, magnetizing parameters, mathematical modeling, transformers. RESUMO Um procedimento de modelagem matemática para transformadores monofásicos de baixa potência é apresentado neste artigo. Este procedimento é baseado na resposta em frequência dos parâmetros de derivação do modelo elétrico. O teste de circuito aberto foi realizado para diferentes frequências em quatro transformadores, e a resposta em frequência dos parâmetros de magnetização foi determinada. Foi verificado que a soma de funções exponenciais pode ser empregada para representar o comportamento dos parâmetros de magnetização como uma função da frequência, com boa acurácia. Os resultados contribuem para o melhoramento de modelos matemáticos e circuitos equivalentes de transformadores monofásicos. Palavras-chave: Resposta em frequência, parâmetros de magnetização, modelagem matemática, transformadores

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Author Biographies

Jalberth Fernandes de Araújo, Doutorando na Universidade Federal de Campina Grande

Jalberth Fernandes de Araujo nasceu em Campina Grande, Paraíba, Brasil, em dezembro de 1988. Possui graduação (2012) e mestrado (2013) em Engenharia Elétrica, cursados na Universidade Federal de Campina Grande, onde atualmente é doutorando em Engenharia Elétrica. Além disso, Jalberth é professor dos cursos de engenharia na Faculdade Maurício de Nassau (Unidade Campina Grande). Tem desenvolvido trabalhos que envolvem, dentre outros temas: monitoramento de equipamentos elétricos baseado em ultrassom, termovisão e radiação ultravioleta; identificação de sistemas; harmônicas, resposta em frequência, monitoramento e simulação computacional, baseada em elementos finitos, de transformadores. Jalberth é membro do IEEE (2012) e do SBA (2012).

Marcus Tulios Barros Florentino, Mestrando na Universidade Federal de Campina Grande

Marcus Tulius Barros Florentino nasceu em Princesa Isabel, Paraíba, Brasil, em junho de 1991. Possui graduação (2014) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Campina Grande, onde atualmente é aluno do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Tem desenvolvido trabalhos que envolvem, dentre outros temas: monitoramento de equipamentos elétricos baseado em algoritmos de estimação numérica e inteligência artificial; desenvolvimento de materiais didáticos para laboratórios de ensino e projetos de instalações elétricas.

Tarso Vilela Ferreira, Professor Adjunto na Universidade Federal de Campina Grande

Tarso Vilela Ferreira nasceu em Aracaju, Sergipe, Brasil, em julho de 1980. Possui graduação (2005), mestrado (2007) e doutorado (2011) em Engenharia Elétrica, todos cursados na Universidade Federal de Campina Grande, onde atualmente é professor e pesquisador. Tem desenvolvido trabalhos que envolvem, dentre outros temas: monitoramento de equipamentos elétricos baseado em ultrassom, rádio-interferência, descargas parciais, infravermelho e ultravioleta; aquisição de dados; inteligência artificial; aterramento; simulações computacionais de campos eletromagnéticos.

Edson Guedes da Costa, Professor Titular na Universidade Federal de Campina Grande

Edson Guedes da Costa possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Paraíba (1978), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Paraíba (1981) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Paraíba (1999), hoje campus I da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). Atualmente é professor Titular do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande. Ele tem se dedicado à orientação de alunos de graduação, mestrado e doutorado e tem participado de vários projetos de pesquisa e desenvolvimento, tipo P&D, para inúmeras empresas do setor elétrico brasileiro, como coordenador e pesquisador. Ele tem trabalhado na coordenação de convênios nacionais e internacionais. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Transmissão da Energia Elétrica, Distribuição da Energia Elétrica, atuando principalmente nos seguintes temas: monitoramento e diagnóstico de sistemas elétricos e equipamentos de potência, monitoramento de sistemas de isolação aplicados em sistemas de alta tensão, de forma geral tem pesquisado aterramentos elétricos, disjuntores, transformadores, pára-raios de óxido de zinco, alta tensão, linha de transmissão. Edson Guedes é revisor de artigos inúmeros congressos nacionais e internacionais e revisor de conceituados periódicos científicos. Ele é associado a SBA, IEEE e Cigre.

Benedito Antonio Luciano, Professor Adjunto na Universidade Federal de Campina Grande

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Paraíba (1977), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Paraíba (1984) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Paraíba (1995). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Conversão Eletromecânica, Circuitos Magnéticos, Magnetismo e Eletromagnetismo aplicados, atuando principalmente nos seguintes temas: eficiência energética, ligas amorfas, ligas nanocristalinas, transformadores com núcleo de liga amorfa, transformadores de corrente com núcleo de ligas nanocristalinas, sensores eletromagnéticos e novos materiais magnéticos. Atuou como Tutor do Programa de Educação Tutorial (PET) no âmbito do curso de graduação em Engenharia Elétrica da UFCG (01/2012 a 03/2014). Atualmente, é professor Associado IV, lotado no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande e Senior Member do IEEE - The Institute of Electrical and Electronic Engineers.

George Rossany Soares de Lira, Professor Adjuunto na Universidade Federal de Campina Grande

Possui Doutorado (2012), Mestrado (2008) e Graduação (2005) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Campina Grande, e curso técnico-profissionalizante pelo Centro Federal de Educação Tecnológica da Paraíba (1998). Atualmente é Professor da Universidade Federal de Campina Grande. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica e Computação, com ênfase em Sistemas Elétricos de Potência, Alta Tensão e Eletrônica. Atuando principalmente nos seguintes temas: Técnicas de Alta Tensão, Transitórios Eletromagnéticos, Instrumentação Eletrônica, Métodos de Otimização e Inteligência Artificial.

Rafael Mendonça Rocha Barros, Graduando e Pesquisador de Iniciação Científica na Universidade Federal de Campina Grande

Rafael M. R. Barros é graduando do curso de Engenharia Elétrica na Universidade Federal de Campina Grande, onde também desenvolve atividades de pesquisa no Laboratório de Alta Tensão - LAT/UFCG - atuando em trabalhos que envolvem, principalmente, os seguintes temas: mapeamento de campos elétricos, Método dos Elementos Finitos, isoladores poliméricos e estresses eletromecânicos em transformadores. Cursou parte de sua graduação na University of Maine (EUA). Foi durante três anos consecutivos Bolsista de Iniciação Científica do CNPq na modalidade PIBIC e atualmente é Bolsista de Fixação de Recursos Humanos do CNPq - Nível I na empresa Suna Engenharia. Também possui formação de Técnico em Eletrotécnica (2009) pelo Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Alagoas.

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Published

2016-03-02

Issue

Vol. 24 No. 2 (2015)

Section

Electrical Engineering