Dissertação

{pt_PT=Transformador modular de alta frequência para aplicação em sistemas de energia} {} EVALUATED

{pt=Os transformadores trifásicos de média/alta frequência têm particular interesse em sistemas flexíveis de distribuição de energia, assim como em turbinas eólicas offshore e em sistemas de tração. As várias aplicações possíveis destes equipamentos, fundamentais em sistemas de energia, devem-se em muito à possibilidade de redução das suas dimensões, quando comparados com transformadores a operar a 50Hz. O facto de o volume do núcleo magnético ser inversamente proporcional à frequência de operação, faz com que seja possível obter dimensões mais reduzidas do núcleo ao aumentar-se a frequência. Esta redução de volume do transformador permite um sistema de conversão mais compacto. O grande desafio deste tema é, com a redução das dimensões dos componentes que constituem o transformador, manter o rendimento elevado. Para obter o comportamento esperado, é necessária uma análise cuidada no dimensionamento do transformador, pois com o aumento da frequência surgem novos problemas quando comparado com os transformadores convencionais de 50/60 Hz. Problemas como as correntes de Foucault, efeito de proximidade e efeito pelicular são inerentes às frequências elevadas e como tal, é necessário perceber corretamente a sua repercussão nos diferentes componentes do transformador. Para o correto dimensionamento do transformador, são apresentadas equações empíricas bem como simulações recorrendo a um programa de elementos finitos. Finalmente apresentam-se os resultados reais obtidos em laboratório, no ensaio do protótipo construído e apresentam-se as devidas conclusões, sugerindo, com base no trabalho realizado, possíveis trabalhos futuros. , en=Three-phase medium/high frequency transformers are relevant in flexible power distribution systems, as well as offshore wind turbines and traction systems. The wide application possibilities of these fundamental equipment in energy systems, is due in large part to the reduction of their dimensions. As the volume of the magnetic core is inversely proportional to the operating frequency, it is possible to obtain smaller core dimensions by increasing the frequency. This reduction of volume of the transformer allows a complete system of conversion more compact and then, the possibility of having in one place the whole system of energy conversion. The big challenge of this subject is to maintain high efficiency by reducing the size of the components of the transformer. In order to obtain the expected behavior of the different parts of the system, a careful analysis is required in the design of the transformer, because with the increase in frequency, new problems arise when compared to the conventional 50/60 Hz transformers. Problems as eddy current, proximity effect and skin effect are inherent to the high frequencies, so it is necessary to correctly understand its repercussion in the different components of the transformer. For the correct sizing of the transformer, empirical equations are presented as well as simulations using a finite element program. Finally, practical results obtained in the laboratory on the test of the built prototype are presented and the appropriate conclusions, suggesting possible future work, based on the work carried out. }
{pt=Transformadores de alta frequência, Dimensionamento do transformador, Ensaios de transformador, Rendimento, en=High frequency transformers, Transformer’s design, Transformer’s tests, Efficiency.}

Abril 30, 2018, 15:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

José Fernando Alves da Silva

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Sónia Maria Nunes dos Santos Paulo Ferreira Pinto

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar