Modelos de Geradores e cargas

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1 Modelos de Geradores e cargas Conteúdo Modelos de geradores Modelos para representação da carga Cargas de corrente constante com a tensão Cargas de potência constante com a tensão Cargas de impedância constante com a tensão Composições... Profa. Rosilene Nietzsch Dias Cap. 4 livro texto: Fundamentos de Sistemas Elétricos de Potência Luiz C. Zanetta Jr. Cap. 1 - livro texto: Introdução a Sistemas Elétricos de Potência ROBBA, E. João e colaboradores Cap. 6 Elementos de Análises de Sistemas de Potência - William Stevenson Notas de aulas Prof. Maria Helena M. Vale - UFMG Modelos de geradores Teoria geral das máquinas elétricas Tensão gerada em cada fase a vazio: E f Queda de tensão devido a corrente de armadura : E ar = ji a X ar Tensão gerada na fase a pelo fluxo do entreferro: E r E r = E f + E ar = E f - ji a X ar Tensão terminal: V = E r ji a X Considerando a resistência da armadura: V = E f I a (R a +jx Modelos de geradores Modelo de tensão atrás de uma reatância Utilizado para cálculos de curto-circuito E X I d e = φ = dt di L dt E = jωli = jωψ V = E g ji a X g V = E m + ji a X m

2 Carga Um equipamento Considerações Modelagens Modelo ZIP - Polinomial Modelo Exponencial Categorias: Algumas Características: Porte / Consumo Um conjunto de equipamentos Motores Equip. de Aquecimento Eletrônicos Iluminação Constância (tempo, freqüência, tensão Conjunto de impedâncias complexas constantes... Na realidade, a potência absorvida por uma carga depende de sua natureza. (pode variar de acordo com a tensão Cargas Típicas 1. Concentradas ou Compostas Individualmente Aleatórias Concentradas Previsíveis. Variação previsível no tempo (hora/dia/semana/feriado/estação Variação lenta no tempo 4. Consumo de reativo indutivo (motor de indução é maior parte 5. Simétrica (carga trifásica ou distribuição equilibrada

3 Nos Estudos Representação carga composta (só carga muito significativa é considerada individualmente Dependência da tensão e da freqüência Tipos: Potência Constante Impedância Constante Corrente Constante Modelos: Dinâmico Estático equações diferenciais equações algébricas Estático Potência consumida pela carga calculada a partir do valor da tensão e da freqüência no instante Modelo Estático de Carga É o modelo que expressa a potência da carga (ativa e reativa em função de sua tensão terminal (magnitude e freqüência num dado instante do tempo. Os modelos estáticos são utilizados para representar os componentes de cargas estáticas (cargas resistivas, iluminação etc. e servem como modelos aproximados para os componentes de cargas dinâmicas (motores de indução. Modelo Dinâmico de Carga É o modelo que expressa a potência da carga (ativa e reativa em função de sua tensão terminal (magnitude e freqüência num dado instante do tempo passado ou presente. Estes modelos são normalmente representados por equações diferenciais e podem representar o comportamento da carga em regime normal (permanente ou transitório. Modelo Z I P - Polinomial Modelo de carga do tipo Impedância Constante (Z cte : a potência varia com o quadrado da magnitude da tensão. Esse modelo é conhecido também como admitância constante. V S = * Z Modelo de carga do tipo Corrente Constante (I cte : a potência varia linearmente com a magnitude da tensão. S = VI * Modelo de carga do tipo Potência Constante (P cte : a potência não varia com a magnitude da tensão. Esse modelo também é conhecido como MVA constante. S = S

4 Polinomial Polinomial Forma Geral P e Q :Potências ativa e reativa (efetivas consumidas pela carga (IV (V /Z P = A + BV + CV %Pcte %Icte %Zcte P P o Z constante I constante P constante [ a ( V / V + a ( V V a ] P = P + 1 / [ a ( V / V + a ( V V a ] / 3 6 V :Tensão de referência (nominal na barra de carga P e Q : Potências ativa e reativa (nominais consumidas pela carga na tensão de referência a 1 e a 4 : parcelas de cargas do tipo impedância constante (Z cte V a e a 5 : parcelas de cargas do tipo corrente constante (I cte a 3 e a 6 : parcelas de cargas do tipo potência constante (P cte a 1 + a + a 3 = 1 (1% a 4 + a 5 + a 6 = 1 (1%. Exponencial ( V V np P = P / ( V V nq / P e Q : Potências ativa e reativa (efetivas consumidas pela carga V : Tensão de referência (nominal na barra de carga P e Q : Potências ativa e reativa (nominais consumidas pela carga na tensão de referência np : Parâmetro que representa o comportamento da potência ativa com a tensão nq : Parâmetro que representa o comportamento da potência reativa com a tensão Se n,1,: tipos potência, corrente e impedância constantes ( V V np P = P / ( V V nq / Componente da Carga n p n q Resistência para aquecimento ambiente,, Bomba do sistema de aquecimento ambiente,,5 Bomba do sistema de ar condicionado,,5 Ar condicionado central,, Ar condicionado para quartos,,5 Aquecedor de água,, Refrigerador e freezer,8,5 Lava-louças 1,8 3,5 Máquina de lavar roupas,8 1,6 Máquina de secar roupas, 3,3 Lâmpada incandescente 1,54, Lâmpadas fluorescente convencional,7 3,1 Lâmpadas fluorescente compacta,95-1,3,31-,46 Pequenos motores industriais,1,6 Grandes motores industriais,5,5 Bombas de água para irrigação (agricultura 1,4 1,4

5 Comparação entre os modelos: (ZIP 1. Tensão de linha nos terminais do gerador: 38 V. Impedância da LT por fase = (, +j,4 Ω 3. Carga: tensão de linha: 38 V e potência de 7 kw, cosφ =,9 indutivo Obter Z c, I C e S para cada modelo...