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Total Losses and Maximum Power Determination for Distribution
Transformers Feeding Non-Linear Loads

L. R. Lisita

J. W. L. Nerys

A. J. Batista

Universidade Federal de Goiás
lisita@eee.ufg.br

Universidade Federal de Goiás
jwilson@eee.ufg.br

Universidade Federal de Goiás
batista@eee.ufg.br

A. M. de Oliveira

A. C. Moreira

Universidade Federal de Goiás
melo@eee.ufg.brUniversidade Federal de Goiás
amoreira@dsce.fee.unicamp.br

Abstract — As a consequence of the increasing
technological development of electrical and electronic
equipments, which are supplied by distribution transformers,
the current and the voltage of transformers have presented
distorted waveforms. These non-sinusoidal currents and
voltages in transformers result in additional losses,which
cause increase in temperature and reduction to the
transformer insulation and lifetime. These additional losses
cause decrease in the transformer efficiency, reduced
reliability, increase in the excitation and in the neutral
currents, increase in the audible noise and, in extreme
operation conditions they may result in the transformer
failure. The purpose of this work is to analysethe behaviour
of the voltages and currents of distribution transformers
when they are supplying energy to non-linear loads and,
from this analysis, to calculate the core losses (PNL), the
resistive losses (Pcu), the maximum current, the efficiency
and the effective capability of power transfer. The
measurements are performed using the back-to-back
configuration and the adopted model is thethree-phase
instantaneous model with measurements and calculus made
per phase. This work is implemented using some data from
previous tests and the programming language is LabVIEW.

alta densidade de perdas se tornam um dos principais
fatores na determinação do desempenho e da vida útil de
transformadores.

II.

MODELAGEM

A modelagem matemática utilizada neste trabalho para
oscálculos da perda no núcleo e da perda no cobre,
corrente máxima, capacidade de potência ativa e eficiência
em transformadores trifásicos alimentando cargas nãolineares, pela configuração de medições back-to-back,
Fig.1, apresenta os seguintes aspectos:

Index Terms — Perdas em transformadores, harmônicas,
cargas não-lineares, correntes não-senoidais, Derating.

I. INTRODUÇÃO
A crescenteutilização de cargas não-lineares tem
elevado significantemente o grau de poluição harmônica
nos sistemas elétricos, apresentando como conseqüências
a redução da eficiência e por vezes a má operação destes
sistemas e de seus componentes. Mesmo quando
alimentadas por tensões senoidais, cargas não-lineares
produzem correntes não-senoidais. Correntes nãosenoidais causam perdas adicionais em equipamentoselétricos, principalmente nos transformadores [1].
Equipamentos para acionamentos com velocidades
controladas em motores de corrente alternada (ca) e de
corrente contínua (cc), cargas alimentadas por diodos,
tiristores, computadores, TVs, eletrodomésticos, lâmpadas
eletrônicas e outros solicitam da fonte transformadora
altos níveis de correntes com conteúdos harmônicos em
relação àscondições normais (lineares) de operação. A
vida da isolação de transformadores está ligada
diretamente a pontos nos quais existam concentrações de
perdas (regiões de altas temperaturas). Estas regiões de

Fig. 1.
Configuração back-to-back de dois
trifásicos Delta – Y, alimentando carga não-linear.

transformadores

· As cargas alimentadas pelos transformadores são
não-lineares balanceadas.
·A aquisição e tratamento de dados são realizadas
por um sistema de medição composto por transdutores de
alta precisão, placa de aquisição de dados e PC, em tempo
real [2].
· Os transdutores para medições são instalados pelos
lados de baixa tensão.
· Os parâmetros dos transformadores são referidos
também para os lados de baixa tensão.
· A modelagem matemática baseia-se inicialmente...
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