Como desenvolver projetos de transformadores com simulação
Os engenheiros e projetistas que atuam no setor de equipamentos industriais buscam por processos cada vez mais otimizados, para desenvolver produtos mais eficientes e sustentáveis. Isto inclui os profissionais que trabalham em projetos de transformadores. Para se adequar às novas necessidades, é necessário utilizar ferramentas mais avançadas, capazes de modelar fenômenos físicos mais complexos em topologias geométricas mais detalhadas e com maior nível de precisão, o que não é possível obter com modelos analíticos.
Nos últimos anos, essa mudança está fazendo com que as empresas fabricantes de transformadores invistam em áreas de P&D ou de engenharia avançada, para trabalharem com ferramentas numéricas e prestarem apoio às equipes de engenharia.
Por outro lado, alguma empresas ainda baseiam o desenvolvimento apenas em equacionamentos analíticos, que fornecem uma resposta rápida com razoável acurácia de resultados e baixo esforço computacional. Porém, os resultados podem não ser suficientes para o modelo atual de produção e os fabricantes podem encontrar dificuldades em se manter competitivos no mercado. Com as mudanças no cenário global, é essencial desenvolver equipamentos mais eficientes e com melhor time-to-market.
Converse com um engenheiro especialista em simulação para equipamentos industriais e veja como melhorar seus projetos de transformadores.
Simulação e análise estrutural para projetos de transformadores
O Método de Elementos Finitos (MEF), mais especificamente na área de eletromagnetismo aplicado a esta indústria, vem sendo largamente aplicado. Há alguns anos, as ferramentas de MEF 2D proviam resultados considerados aceitáveis e ainda são utilizadas como solução de baixo custo e de precisão razoável. No entanto, alguns efeitos importantes não podem ser modelados em 2D por falta de condições de simetria.
Atualmente, as ferramentas de MEF 3D são a solução ideal para modelagens que incluem:
- Perdas e temperatura nas partes estruturais internas e no tanque. Consequentemente, a otimização de possíveis blindagens magnéticas/eletromagnéticas (Figuras 1 e 2)
- Campo elétrico em conexões de alta tensão (Figura 3)
- Perdas no núcleo considerando efeitos tridimensionais como step-lap
Figura 1 – Otimização de blindagens no tanque
Figura 2 – Otimização do tanque do transformador considerando-se a distribuição de temperatura
Figura 3 – Análise de campo elétrico em conexões de transformadores
Além de análises 3D, é importante ainda mencionar que os modelos numéricos para eletromagnetismo estão sempre em pleno desenvolvimento. Podemos citar os modelos de histerese vetorial, que possibilitam um mapeamento mais preciso do comportamento do material magnético do núcleo, além de permitir um cálculo mais preciso das perdas deste tipo, principalmente de transformadores trifásicos, nos quais há um campo magnético rotacional nos cantos T.
Para tornar essas ferramentas computacionais ainda mais aplicáveis aos curtos prazos de engenharia, métodos de programação paralela estão sendo desenvolvidos, como por exemplo, o TDM (Time Decomposition Method), no qual grupos de intervalos de tempo de simulações transientes magnéticas são resolvidos em paralelo.
De uma forma geral, percebe-se que as simulações eletromagnéticas estão se tornando cada vez mais uma ferramenta de suma importância no desenvolvimento de projeto de transformadores, pois possibilitam obter respostas importantes que não são possíveis de serem obtidas com equacionamentos analíticos.
Neste mesmo sentido, as pesquisas em métodos que otimizem o esforço e tempo computacionais auxiliam na expansão destas ferramentas como alternativas viáveis na etapa de projetos. Para garantir que os engenheiros e projetistas possam alcançar todo o potencial da simulação, o Instituto ESSS disponibiliza cursos e treinamentos, incluindo o curso de Análise de Transformadores com Ansys Maxwell, software dedicado para análises de transformadores.
Implemente as simulações Ansys nos seus projetos
A ESSS é uma empresa especializada em simulação computacional e possui soluções específicas para o desenvolvimento de equipamentos industriais. Além de oferecer os softwares mais utilizados no mercado global, conta com times de suporte técnico treinados para auxiliar durante todo o processo, desde a escolha de ferramentas, até a implementação e uso. Converse com um engenheiro especialista e veja como aplicar simulação computacional avançada nos seus projetos de transformadores.
