Gêmeos Digitais e Método dos Elementos Finitos, um Estudo de Caso: Mapeamento Térmico de Transformador

Abstract

O monitoramento de equipamentos elétricos previne falhas e corrobora com a confiabilidade do sistema elétrico. Nesse contexto, os transformadores estão entre os equipamentos mais importantes, devido a sua ampla aplicação na conversão de potência associada a um elevado custo. Perante o exposto, neste trabalho, foi desenvolvido um gêmeo digital, a partir de um modelo 3D, para simular em tempo real o comportamento térmico de um transformador de baixa potência (440 VA, 220/150 V). Os dados de entrada do modelo são: tensão, corrente e condições ambientais. Um software baseado no método dos elementos finitos foi empregado para discretizar o domínio contínuo e encontrar a solução numérica das equações de transferência de calor. Os resultados foram validados por meio de experimentos de variação de temperatura, monitorados por uma câmera termovisora. Para um ponto no centro do enrolamento, o erro médio ficou abaixo dos 5% em todos os experimentos. Já para um ponto no núcleo do equipamento, esse erro foi inferior a 3,5%.