Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

A disciplina TRANSFORMADORES (FEELT31607) tem como objetivo apresentar ao estudante as bases teóricas e práticas de Transformadores de Potência, em especial os trifásicos, utilizados nos sistemas elétricos para fazer a conexão entre os sub-sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica aos usuários finais. Esta disciplina será ministrada considerando a Resolução N. 07/2020, que dispõe sobre a instituição, autorização e recomendação de Atividades Acadêmicas Remotas e Emergenciais e de acordo com a Resolução N. 25/2020, do Conselho de Graduação, publicada em 15 de Dezembro de 2020.

JUSTIFICATIVA

Os transformadores são parte importante dos sistemas elétricos de potência e podem trazer sério comprometimento ao desempenho dos mesmos se não forem operados de forma adequada e dentro dos limites de sua capacidade. É nesta disciplina que os alunos adquirirão conhecimento básico do equipamento a determinar as suas condições de operação, e seus correspondentes ajustes, adequados a cada condição de carga do sistema.

OBJETIVO

PROGRAMA

1)       O transformador nos Sistemas Elétricos de Potência.

Definição. A importância dos transformadores. Funcionamento - uma visão aproximada. Elementos Construtivos - Núcleo, Enrolamentos, Tanque e Acessórios.

2)       Funcionamento a Vazio

Corrente a Vazio. Objetivos e forma de onda. Harmônicos da Corrente a Vazio - o terceiro harmônico.

3) Ligações e Conexões Trifásicas

As ligações trifásicas Y, Delta e Z. Características e diagramas fasoriais de tensão e corrente. As conexões trifásicas usadas nos transformadores trifásicos de potência Y-Y, Delta-Delta, Delta-Y, Y-Delta, Delta-Z, Y-Z e Y-Delta-Y. Características, vantagens, desvantagens e aplicações.

4) Tensão Induzida e Circuito Equivalente

Fluxos nos transformadores. Razão e Tensões e Correntes. Indutâncias e Reatâncias de Fuga. O transformador Ideal. Circuitos equivalentes de Steinmetz referidos a primário e secundário.

5) Ensaio a Vazio

Objetivos. Perdas a Vazio. Corrente a Vazio - componentes. Corrente Inrush. Relação de Transformação e parâmetros do ramo magnetizante. Exercícios.

6) Funcionamento com Carga - Ensaio em Curto- Circuito

Circuito Equivalente simplificado com carga. Perdas em curto-circuito. Queda de Tensão Interna - impedância, reatância e resistência percentuais do transformador. Correção de valores para temperatura de operação. Tensão de Curto-circuito.  Perdas Adicionais. Exercícios.

7) Rigidez Dielétrica do Óleo Isolante e Condições Térmicas de Operação

Tipos de óleo. Características. Rigidez Dielétrica. Sistemas de Preservação do óleo mineral. O medidor de rigidez dielétrica. Relé Buchholz. Secadores de sílica-gel.

Verificação das condições térmicas de operação- os ensaios em circuito aberto e em curto-circuito. Exercícios.

8) Rendimento e Regulação de transformadores

Conceito de rendimento. Fator de carga de rendimento máximo. Transformadores de Distribuição e de Fôrça. Rendimento Diário Médio. Exercícios.

Regulação de Transformadores - estudo analítico e gráfico - Diagramas de Kapp. Estudo da variação da regulação com o fator de potência e com a carga. Diagrama fasorial do modelo completo de Steinmetz. Exercícios.

9) Polaridade e Defasamento Angular de Transformadores Trifásicos

Conceito de Polaridade das colunas de um transformador trifásico. Polaridades Aditiva e Subtrativa. Aplicações. Métodos para a sua determinação.

Defasamento Angular. Conceito e grupos de defasamento. Métodos de ensaios. Exercícios.

10) Paralelismo de transformadores

Conceito. Vantagens do paralelismo. Condições obrigatórias e de otimização do paralelismo. Corrente de circulação. Distribuição de potência entre unidades em paralelo. Determinação da potência certa para inclusão e exclusão de unidades no paralelismo de bancos de transformadores. Exercícios.

11) Autotransformadores

Conceito. Auto-transformadores elevadores e abaixadores. Relação entre pesos de transformadores e autotransformadores de mesmas potências. Vantagens e desvantagens do autotransformador. Potências transferida e transformada. Correntes no primário, secundário e nos enrolamentos. O transformador funcionando como autotransformador. Exercícios.

12) Transformadores de 3 Circuitos

Características e impedâncias individuais e combinadas. Aplicações. Ensaios para a determinação das impedâncias. Exercícios.

METODOLOGIA

Técnicas de ensino que serão utilizadas:

Técnicas de ensino remoto síncronas e assíncronas.

Utilização de software para ensino remoto de conexão síncrona: Microsoft Teams, Google Meet, Zoom, entre outros.

O OBS Studio ou qualquer outro software e recurso audiovisual para ensino assíncrono, de comum acordo entre docentes e o corpo discente.

Cronograma de desenvolvimento do conteúdo proposto nas aulas teóricas:

1)       O transformador nos Sistemas Elétricos de Potência (2 aulas síncronas) - 03/03

2)        Funcionamento do transformador em vazio (2 aulas síncronas) - 10/03

3)       Ligações e Conexões Trifásicas e Tensão induzida e Circuito Equivalente (2 aulas síncronas) - 17/03

4)       Tensão induzida e Circuito Equivalente (2 aulas síncronas) - 24/03

5)       Ensaio a vazio (2 aulas síncronas) - 31/03 (2 aulas síncronas)

6)       Funcionamento com carga e Ensaio em Curto-Circuito (2 aulas síncronas) - 07/04

7)       Ensaio em Curto-Circuito (2 aulas síncronas - 2 aulas assíncronas) - 14/04

8)       Rendimento  de transformadores (2 aulas síncronas) - 28/04

9)       Regulação de transformadores (2 aulas síncronas) - 05/05

10)     Polaridade e Defasamento Angular de Transformadores Trifásicos (2 aulas síncronas) - 12/05

11)     Polaridade e Defasamento Angular de Transformadores Trifásicos (2 aulas síncronas -  2 aulas assíncronas) - 19/05

12)     Paralelismo de transformadores (2 aulas síncronas) - 26/05

13)     Autotransformadores (2 aulas síncronas) - 02/06

14)     Autotransformadores e Transformadores de 3 Circuitos (2 aulas síncronas) - 09/06

15)     Transformadores de 3 Circuitos (2 aulas síncronas e 2 aulas assíncronas) - 16/06

Total: Síncrona: 30; Assíncrona: 6

Cronograma de desenvolvimento do conteúdo proposto nas aulas práticas:

As atividades laboratoriais assíncronas estarão disponíveis em formato de vídeo no Moodle, Google Drive ou YouTube, havendo espaço para discussões através de aulas síncronas. A chave de acesso será enviada por e-mail para os alunos matriculados.

Link do Moodle: https://www.moodle.ufu.br/course/view.php?id=5733, caso o Moodle seja utilizado.

1) Conteúdo Programático. Introdução da Disciplina. Critérios de Avaliação. Rigidez dielétrica do óleo isolante. (1 aula síncrona - 1 aula assíncrona) - 11/03

2) Tensões e correntes no transformador operando em vazio e com carga (2 aulas síncronas) - 25/03

3) Ensaio em vazio de transformadores (2 aulas assíncronas) - 08/04

4) Ensaio de transformadores sob curto-circuito (2 aulas assíncronas) - 22/04

5) Rendimento e regulação (2 aulas assíncronas) - 06/05

6) Simulação do ensaio de um transformador 13.8Kv/220V (2 aulas assíncronas) - 13/05

7) Polaridade e defasamento angular (2 aulas assíncronas) - 20/05

8) Operação de transformadores em paralelo (2 aulas assíncronas) - 27/05

9) Apresentação de Trabalhos (2 aulas síncronas) - 10/06

Total: Síncrona: 5; Assíncrona: 13

AVALIAÇÃO

As avaliações da parte teórica (70 pontos) serão constituídas de duas provas escritas, com consulta, baseadas em livros, apostilas e apontamentos do discente.  As provas serão realizadas nas seguintes datas:

Primeira prova: 14 de Abril de 2021 - Avaliação para entrega em 24 horas.

Valor: 30 pontos.

     Assunto: matéria lecionada até a aula anterior.

Segunda prova: 16 de Junho de 2021 - Avaliação para entrega em 24 horas.

Valor: 40 pontos.

     Assunto: toda a matéria lecionada durante todo o período letivo.

Adicionalmente, as avaliações da parte prática (30 pontos) serão baseadas em relatórios técnicos a serem entregues após as aulas, baseadas em livros, apostilas e discussões com os alunos, além de uma avaliação. Os materiais estarão integralmente disponibilizados no Moodle, Google Drive ou email.

1. Os relatórios (20 pontos - 5 pontos cada) deverão ser entregues via email nas seguintes datas (prazo de 7 dias da última aula):

Primeiro relatório: 01/04/2021

Segundo relatório: 29/04/2021

Terceiro relatório: 20/05/2021

Quarto relatório: 08/10/2021

Simulações em softwares livres como Octave, Python ou LTspice poderão ser solicitados pelo docente.

A nota de cada relatório está condicionada a presença e participação na(s) referida(s) aula(s).

2. Trabalho: 10/06/2021

Valor: 10 pontos

Assunto: Abordagem do conteúdo ensinado envolvendo pesquisa acadêmica sobre especificação, operação e/ou manutenção de transformadores em concessionárias brasileiras.

- cada grupo escolherá uma empresa distinta (exceto algumas a serem informadas pelo docente) - entrega de documento escrito via Moodle ou Google Drive (5 pontos) e apresentação online por videoconferência (5 pontos).

O horário-limite de entrega das atividades nas datas mencionadas é 07:00 da manhã, antes do início do próximo conteúdo.

3. A assiduidade da parte prática (75%) será mensurada por meio da presença nas atividades síncronas (registradas em planilha) e estudo das tarefas assíncronas registradas nas plataformas mencionadas acima.

BIBLIOGRAFIA

Básica

- Camacho, J.R., Aguiar, A.L. Apostila de Transformadores – Notas de Aula de Transformadores de Força e Distribuição, 350 páginas, 2010.

- Aguiar, A.L., Camacho, J.R., Silva, E.P., Bernardes, W.M.S. Transformadores de Potência. FEELT - UFU - Notas de Aula (Prática), 85 páginas, 2021.

- Oliveira, J C., Cogo, J.R., de Abreu, J.P.G., Transformadores Teoria e Ensaios, Editora Edgard Blücher Ltda, São Paulo, 1983

- de Simone, Gílio A. - Transformadores – Teoria e Exercício – Editora Érica, São Paulo, 1a Edição, 2001.

- Jordão, R. G. – Transformadores – Editora Edgard Blücher Ltda, São Paulo, 1a Edição, 2002.

Complementar

- Martignoni, A. – Transformadores, Editora Globo, Porto Alegre, 1979

- Martin J. Heathcote, J & P Transformer Book , 12a edição, Newnes Editores, 1998.

- A.V. Ivanov-Smolenski, Máquinas Eléctricas, Editorial Mir, Moscou, 1980.

- Fitzgerald, Kingsley, Umans, Electric Machinery, 6a Edição, McGraw Hill, 2003.

- Guru, Hiziroglu, Electric Machines and Transformers, 3a Edição, Oxford University Press, 2001.

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

---

Documento assinado eletronicamente por José Roberto Camacho, Professor(a) do Magistério Superior, em 20/07/2021, às 15:43, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

---

A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 2919649 e o código CRC E15C5073.

---