Imaginemos a seguinte analogia: você pega seu carro, engata uma marcha e acelera o máximo possível, mantendo nesta condição por algumas horas. Depois, aciona forte e abruptamente o freio até que o carro pare por completo. Agora repita isso algumas vezes por dia, todos os dias por anos e avalie o desgaste do seu carro. Claramente é gerado um desgaste muito maior comparado ao uso “normal” do carro no dia-a-dia.
Guardadas as devidas proporções de comparação e analogia, um transformador empregado em sistemas geradores de energia renovável é submetido a variações abruptas de carga diariamente durante sua operação. A cada incidência máxima e mínima de radiação solar ou vento, os transformadores são submetidos a um carregamento máximo e mínimo, respectivamente. Este efeito é mais intenso nos transformadores acoplados diretamente aos sistemas geradores mas podem ser observado também nos transformadores de potência coletores que interligam os parques geradores ao sistema elétrico.
Além dos estresses mecânicos causados pelos ciclos de carga no transformador, podemos ressaltar também as exigências relacionadas às grandezas eletromagnéticas (envolvendo basicamente os inversores com eletrônica de potência embarcada). Aqui caberia alguns artigos com várias páginas falando sobre estes fenômenos elétricos e magnéticos, mas, nesta abordagem inicial ressalto somente que em parques de geração renovável ocorrem muitas solicitações que, caso não sejam consideradas na fase de projeto podem comprometer a vida útil destes transformadores.
Resumidamente, podemos destacar as seguintes características de projeto de transformadores para energia renovável que devem ser avaliadas desde a especificação técnica, cálculo e projeto até a construção final do equipamento:
· Conceito construtivo com múltiplos enrolamentos secundários
· Tensão e corrente não simétrica entre fases;
· Subtensões e sobretensões transitórias e permanentes;
· Blindagem eletrostática entre primário e secundário para atenuar as altas frequências;
· Transientes elétricos de alta frequência gerados por chaveamentos e ou falhas;
· Repetidas solicitações geradas pela corrente de magnetização (inrush);
· Condições de curto-circuito em função dos múltiplos componentes susceptíveis a falha conectados ao transformador
· Ambiente de instalação (altas temperatura, salinidade, poluição, umidade, entre outros);
· Harmônicos de corrente (só este tema gera assunto para vários outros posts);
· Solicitações mecânicas em função da variação térmica dos ciclos de carga e ou temperatura ambiente;
· Vibrações mecânicas (principalmente quando o transformador tem algum acoplamento com a turbina eólica que, tipicamente, gera um nível significativo de vibrações);
· Variações de projeto com a utilização de fluido vegetal.
Texto elaborado por: Odirlan Iaronka
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