Sıradanlaşma, Mekanikleşme, Şematize Olma

Existem basicamente duas formas distintas de se obter a resposta em

freqüência de um transformador. A primeira delas utiliza-se de uma varredura

de freqüências, dentro de um intervalo, para medir a resposta do enrolamento

no domínio da freqüência, também conhecida como Método de Varredura em

freqüência, sFRA (do inglês, Sweep Frequency Response Analysis). Outra

forma de se obter tal caracterização é através da utilização da Transformada

Rápida de Fourier (FFT), onde as medições são feitas no domínio do tempo e

depois convertidas para o domínio da freqüência. Esta técnica é também

conhecida como Método do Impulso, ou iFRA (do inglês, Impulse Frequency

Response Analysis).

2.3.1 O método sFRA

O método de Varredura, ou sFRA, realiza medições de módulo e ângulo

de fase da impedância para cada freqüência de interesse. O gerador de sinais

fornece um sinal senoidal de amplitude constante para uma mesma freqüência,

que é aplicado ao enrolamento sob ensaio, no qual são medidas tensões e

2

Quanto a técnicos, o termo refere-se a equipamentos de aquisição e metodologia de ensaio.

3

correntes. Em geral a amplitude dos sinais aplicados não excede a 15Vpp,

indiferentemente da potência nominal do transformador sob teste.

A necessidade de digitalização de sinais a cada freqüência de interesse

aplicada é uma característica que faz do ensaio de sFRA um pouco mais

demorado em relação ao iFRA, devido ao próprio tempo de digitalização

necessário dos equipamentos de medição. Um ensaio de sFRA pode levar até

dezenas de minutos para se completar, dependendo de seus parâmetros de

configuração, como número de pontos de medição e intervalo de freqüências.

O ensaio se executará mais rapidamente em freqüências mais altas, e terá

uma lentidão maior para o início do intervalo de medição.

A técnica de sFRA possui uma característica que se bem utilizada

favorece muito a sua imunidade a ruídos. Esta característica é a possibilidade

de estabelecer-se faixas de passagem para a medição.A faixa de passagem é

definida como sendo a freqüência aplicada, mais ou menos uma tolerância,

compondo assim uma janela de medição em freqüência, atuando como um

filtro passa-faixas que previne a medição de demais freqüências e também de

ruído.

Se realizado utilizando-se a característica de “janelas de medição”, os

ensaios de sFRA obtém uma imunidade a ruídos muitas vezes maior do que o

2.3.2 O método iFRA

O teste de impulso é realizado através da aplicação de um sinal de

impulso com tempos de subida e descida predeterminados. Um impulso típico

pode ter um pico de amplitude de 200 ~ 300 v com um tempo de subida menor

que 200 ns e uma duração de menos de 20 us. Ambos os sinais de entrada e

saída são registrados, e a FFT é então aplicada a ambos os resultados e as

componentes discretas de freqüência são extraídas e comparadas. As relações

de amplitude e fase são determinadas para cada ponto de comparação.

A principal vantagem do método de medição em iFRA é o tempo

necessário para a aquisição e processamento dos sinais envolvidos. O

processo de aquisição pode levar menos de 100ms para se completar e o

processamento através da FFT pode ser extremamente rápido nos

processadores atuais [15].

Limitações quanto à taxa de amostragem são um ponto negativo desta

técnica. Uma taxa de amostragem fixa permite que as amostras fiquem

igualmente espaçadas no tempo. Entretanto, no domínio da freqüência isso faz

com que as freqüências menores à taxa de amostragem fiquem super

amostradas e as maiores fiquem sub-amostradas. Como a faixa de medição é

extensa, a escolha de uma freqüência única é impraticável, e ao mesmo tempo

uma taxa dinâmica de amostragem é inviável devido a curta duração do sinal

aplicado. Além disso, a limitação da sensibilidade do conversor A/D para a

faixa de valores possíveis de impedância (de miliohms a quiloohms) torna o

Temos também os problemas relacionados a ruídos que são mais

freqüentes nesta técnica que no sFRA, uma vez que se é impossível realizar a

filtragem do sinal medido, já que o ruído possui as mesmas características do

sinal aplicado no domínio da freqüência

As altas taxas de variação de tensão inerentes ao ensaio são também

responsáveis pelo estabelecimento de tensões potencialmente elevadas no

decorrer do ensaio, o que pode configurar uma condição de risco à integridade

física dos executores do procedimento, aumentando a classe de risco do

ensaio.

A distinção entre as técnicas de sFRA e iFRA, além de suas

características fundamentais citadas, é feita também pela filosofia de ensaio.

Enquanto o sFRA é uma técnica de medição offline, necessitando que o

transformador sob ensaio seja completamente desconectado do sistema e

preparado para teste, o iFRA é uma técnica que permite sua realização online,

isto é, com o equipamento energizado. Tal aplicação constitui o principal

interesse no método, uma vez que reduz os custos associados ao ensaio.

Contudo, assim como no caso do sFRA, diversos avanços ainda devem ser

feitos para que o método seja aplicável e seus problemas de aplicação

resolvidos.

Embora haja a distinção dos termos sFRA e iFRA em Resposta em

Freqüência, é comum se observar na literatura o uso do termo FRA para

longo deste texto, e o termo sFRA será empregado somente nos casos em que

existir a necessidade de distinção.

A Figura 6 ilustra, de forma comparativa, os processos de obtenção da

resposta em freqüência de transformadores através de sFRA e de iFRA.

Figura 6: Seqüência de passos para realização de iFRA (acima) e sFRA (abaixo)