Title

Transformadores de Fornos Elétricos a arco: Impactos dos transitórios Elétricos e da ferro-ressonância na vida útil e no risco operacional

Electric Arc furnace transformers: Impacts of electrical transients and ferroresonance on service life and operational risk

Authorship

ONOFRI, VIRNA COSTA; FILHO, BRAZ DE J. CARDOSO; VILELA, ANTÔNIO CEZAR FARIA

ONOFRI, VIRNA COSTA

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FILHO, BRAZ DE J. CARDOSO

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VILELA, ANTÔNIO CEZAR FARIA

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DOI

10.5151/2594-5300-43144

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Abstract

Transformadores aplicados a Fornos Elétricos a Arco (EAF) e Fornos Panela (LF) são ativos estratégicos na indústria siderúrgica, operando sob condições severas e sujeitos a eventos transitórios que comprometem sua confiabilidade. Este trabalho tem como objetivo avaliar os efeitos dos transitórios de manobra e da ferrorressonância nesses equipamentos. A metodologia baseia-se em modelagem não linear validada por meio de cálculos analíticos, simulações por elementos finitos e medições experimentais. Os resultados indicam saturação do núcleo, aumento dos esforços eletromecânicos nos enrolamentos e a ocorrência de sobretensões e sobrecorrentes. Conclui-se que esses fenômenos podem impactar significativamente a vida útil e a disponibilidade dos transformadores. Ajustes de projeto são propostos para mitigar tais efeitos.

Transformers applied to Electric Arc Furnaces (EAF) and Ladle Furnaces (LF) are strategic assets in the steel industry, operating under severe conditions and being subjected to transient events that compromise their reliability. This work aims to evaluate the effects of switching transients and ferroresonance on these equipment. The methodology is based on nonlinear modeling validated through analytical calculations, finite element simulations, and experimental measurements. The results indicate core saturation, increased electromechanical stresses in the windings, and the occurrence of overvoltages and overcurrents. It is concluded that these phenomena may significantly impact transformer lifetime and availability. Design adjustments are proposed to mitigate such effects.

Keywords

Transformador de forno a arco, Elementos finitos, Transitório de manobra, Ferroressonância

Arc furnace transformer, Finite element, Switching transient, Ferroresonance