Avaliação de perdas em transformadores com base na IEC 60076

I. Definições de Perdas na IEC 6007

A IEC 60076-1 (Requisitos Gerais) e a IEC 60076-7 (Diretrizes de Carga) especificam dois tipos principais de perdas:

Perda em Vazio (P0)

Definição: Perdas medidas quando o enrolamento primário é energizado com tensão nominal e o enrolamento secundário está em circuito aberto (dominado por perdas no núcleo).

Condições de Teste

• Medidas na frequência e tensão nominais (geralmente frequência senoidal de energia).

• Corrigidas para a temperatura de referência (75°C para transformadores imersos em óleo, 115°C para seco).

Perda de Carga (Pk)

Definição: Perdas medidas quando o enrolamento secundário está em curto-circuito e a corrente nominal flui pelo enrolamento primário (dominada por perdas de cobre).

Condições de Teste:

• Medidas na corrente e frequência nominais.

• Corrigidas para a temperatura de referência (75°C para imersos em óleo; varia para seco com base na classe de isolamento).

II. Testes e Cálculo de Perdas

Teste de Perda em Vazio (IEC 60076-1 Cláusula 10)

Método

• Medição direta usando um analisador de potência (as perdas do instrumento devem ser subtraídas).

• Tensão de teste: tensão nominal ±5%, com o valor mais baixo sendo usado.

Fórmula de Correção de Temperatura:

Bref: Densidade de fluxo na temperatura de referência; B test: Densidade de fluxo medida.

2. Teste de Perda de Carga (IEC 60076-1 Cláusula 11)

Método:

• Medido durante o teste de impedância de curto-circuito.

• Corrente de teste: corrente nominal; desvio de frequência ≤ ±5%.

Fórmula de Correção de Temperatura (para enrolamentos de cobre)

Tref: Temperatura de referência (75°C); T test: Temperatura do enrolamento durante o teste.

Parâmetros Chave e Tolerâncias

Tolerâncias de Perdas (IEC 60076-1 Cláusula 4.2):

• Perda em vazio: +15% permitido (o valor medido não deve exceder o valor garantido).

• Perda de carga: +15% permitido (o valor medido não deve exceder o valor garantido).
  Perdas Parasitas:

Perdas causadas pelo fluxo de fuga em componentes estruturais, avaliadas via separação de componentes de alta frequência ou imagens térmicas.

Classes de Eficiência Energética e Otimização de Perdas

De acordo com a IEC 60076-14 (Diretrizes de Eficiência Energética para Transformadores de Potência):

Perdas Totais (P total):

β: Razão de carga (carga real / carga nominal).

Classes de Eficiência (por exemplo, IE4, IE5) requerem que as perdas totais sejam reduzidas em 10%~30%, alcançadas através de:

• Aço silício de alta permeabilidade (reduz as perdas em vazio).

• Design de enrolamento otimizado (minimiza as perdas de corrente de fuga).

Exemplo de Aplicação Prática

Caso: Transformador Imerso em Óleo de 35kV (IEC 60076-7)

Parâmetros Nominais:

• Capacidade: 10 MVA

• Perda em vazio garantida: 5 kW

• Perda de carga garantida: 50 kW (a 75°C).

Dados de Teste:

Perda em vazio: 5.2 kW (dentro da tolerância de +15% → limite de 5.75 kW).

Perda de carga (testada a 30°C):

Conclusão: A perda de carga excede a tolerância? Verifique contra 50 × 1.15 = 57.5 kW.

VI. Questões Comuns e Considerações

Temperatura Ambiente:

Os testes devem ser realizados entre -25°C a +40°C; correções necessárias fora dessa faixa.

Perdas Harmônicas:

Avalie as perdas harmônicas adicionais sob cargas não senoidais conforme a IEC 60076-18.

Teste Digital:

Use sensores calibrados conforme a IEC 61869 para precisão.