DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE GERADOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO CONECTADO ASSINCRONAMENTE À REDE MONOFÁSICA

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1 DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE GERADOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO CONECTADO ASSINCRONAMENTE À REDE MONOFÁSICA LIMA, Nélio Neves; CUNHA, Ygho Peteson Socoo Alves MARRA, Enes Gonçalves. Escola de Engenhaia Elética e de Computação UFG Gupo PEQ nelioneves@gmail.com; ypsacunha@hotmail.com enes@eee.ufg.b PALAVRAS CHAVE: Geado de indução, geação de enegia elética, conveso de feqüência; inveso de coente. 1. INTRODUÇÃO O pojeto de Desenvolvimento e Aplicação de Geado de Indução Tifásico Conectado Assinconamente à Rede Monofásica é baseado na máquina de indução tifásica com oto em gaiola opeando como geado e associado à ede monofásica. São objetivos do sistema poposto a geação de tensões tifásicas senoidais, equilibadas e com feqüência fixa, com o intuito de atende aplicações uais e em localidades isoladas. Este sistema é capaz de fonece enegia paa a concessionáia atavés de um conveso de tensão CC-CC abaixado e um inveso monofásico de coente, conectados à ede da concessionáia atavés de uma linha monofásica. O conveso abaixado opea como um cicuito egulado de fato de potência, mantendo a foma de onda apoximadamente senoidal e alto fato de potência paa a coente enviada à ede.(marra, 1999) 2. METODOLOGIA O sistema poposto é composto po: 1) geado de indução tifásico como oto do tipo gaiola; 2) banco tifásico de capacitoes de magnetização (C ca ); 3) inveso PWM bidiecional alimentado po tensão (inveso PWM); 4) conveso CC- CC abaixado de tensão (buck); e 5) inveso monofásico de coente (IMC), confome a figua 1. Ge. Ind. L f + Vcc L c I cc R cc C cc C ca caga CA P6 L4981A PWM P7 +15 V + P5 V ef P3 P4 P1 PI P2 C cf R cf R ci I C Figua 1 Sistema de geação conectado assinconamente à ede monofásica. Fonte: (MARRA, 1999).

2 Em séie com os tansistoes no inveso monofásico tem-se diodos que potegem os tansistoes conta coentes no sentido eveso da condução nomal paa o inveso. No sistema poposto, o inveso PWM opea com feqüência fundamental constante em 60 Hz, ciando assim, uma efeência de feqüência fixa e mantendo a feqüência síncona constante no geado. A enegia acumulada em no capacito C cc, que é poveniente da difeença ente a potência geada e a potência consumida pela caga CA, é enviada à ede monofásica da concessionáia, atavés do conveso CC-CC abaixado e do inveso monofásico de coente (IMC). (MARRA E POMILIO, 1998) A utilização do geado de indução tifásico opeando como co-geado possibilita o apoveitamento de fontes locais de enegia, evitando a extensão adial da ede monofásica paa o atendimento de cagas dispesas. O conveso CC-CC abaixado é chaveado no modo PWM e atua como egulado do fato de potência da coente injetada na ede monofásica. O cicuito integado (CI) L4981A ealiza o contole da tensão V cc atavés do ajuste de amplitude da coente I cc injetada na ede monofásica a pati do capacito C cc, de modo popocional ao aumento da tensão V cc. Poém, o contole ocoe apenas paa valoes de V cc supeioes ao valo de efeência da tensão, não sendo pemitida a invesão da coente I cc com a finalidade de coigi subtensões.(marra, 1999) 3. MODELO MATEMÁTICO Paa este pojeto foi feita a deteminação do modelo da máquina de indução, efeida ao sistema de eixos estacionáios é αβγ. O sistema é desenvolvido a pati das seguintes consideações: As gandezas do oto são efeidas ao estato. Não há satuação magnética na máquina. A foça magnetomotiz (FMM) do estato e o fluxo do entefeo não apesentam componentes hamônicas espaciais. A máquina é tifásica a tês condutoes. v abc é Consideando-se que na máquina de indução com oto em gaiola [ nulo, o modelo αβγ da máquina de indução tifásica com oto em gaiola é descito pelas equações 1 a 5. [ v abcs, [ i abcs e [ [ vabcs s [ iabcs = + d 0 = i + [ αβγ d [ αβγ [ λ abcs dt (1) λ + [ λ αx (2) dt 3 [ λ abcs = Lls + M [ iabcs + M[ i αβγ [ λ = + [ + [ αβγ L l M i αβγ M i abcs ( ) (3) ( ) (4) λ abcs são os espectivos vetoes de tensão, coente e fluxo concatenado nos enolamentos do estato, na efeência αβγ. i λ αβγ são os espectivos vetoes de coente e fluxo concatenado nos [ αβγ e [ enolamentos do oto, efeidos ao estato, na efeência αβγ.

3 [ λ αx é o veto de difeenças de fluxos, esultante da tansfomação. O compotamento dinâmico do sistema eletomecânico é deteminado po (5). Sendo que J é a constante de inécia do oto em kg.m²; m é a constante de atito otacional em kg.m²/s; e T L é o conjugado da caga mecância em N.m. T J d 2 2 mec = ( P) + ( P) m + TL (5) dt Este modelo dinâmico da máquina de indução descito po (1) a (5) é apesentado po Szczesny e Ronkowski (Szczesny et al., 1991) como neste texto com algumas alteações na notação e no fomato das equações. Paa a epesentação cicuital deste sistema, o conjugado mecânico da maquina (Tmec) é deteminado po (5) e o valo de Tmec é epesentado po uma fonte de coente. O cicuito elético é descito pela equação (6) que tem a mesma foma de (5). T C d m 1 mec = j + m + T dt R Compaando-se (6) e (5), tem-se as seguintes analogias: J m é a tensão no capacito C j. T mec é o conjugado desenvolvido pela máquina. L (6) = C j (7) m = 1 (8) R T L é conjugado da caga mecânica, e é constante e invaiável com m, no entanto váias outas epesentações são possíveis paa T L. Sendo assim, a epesentação cicuital do sistema é mostada na figua 2. s i cs i as i bs i cm L ls i bm i am M L l i α i β i γ λ γ λ α λ β λ γ λ α λ β Tmec m + C j R T L Figua 2 Cicuito epesentativo do modelo αβγ da máquina de indução com oto em gaiola. Fonte: (MARRA, 1999).

4 4. RESULTADOS O sistema descito na figua 1 foi simulado com base no modelo αβγ linea da máquina de indução descito anteiomente, com o auxilio do softwae Psim. Os paâmetos utilizados paa a máquina de indução estão descitos na tabela 1. Tabela 1 - Paâmetos V nom 220V/380V Potência nominal 1,0 cv s 9,96Ω ' 5,05Ω m 1,17Ω M 345,9mH 16,26mH L ls L' l 16,26mH J (Inécia) kg.m² P (n de pólos) 4 Feqüância nominal 60 Hz n f (n de fases) 3 n 1730 pm A tensão de efeência V cc é ajustada em 356V, e os valoes dos demais componentes utilizados na simulação do sistema são: C ca = 0,01mF, C cc = 2,2 mf e L f = 5mH. Paa o conveso PWM, foi utilizada a feqüência de 4200Hz paa a potadoa tiangula e a feqüência de 60 Hz paa os sinais modulantes. Paa o índice de modulação foi atibuído o valo constante em 1. A figua 3 apesenta os esultados da simulação do sistema da figua 1 com caga esistiva ligada em delta de valo 300Ω. Figua 3 (1) V cc, (2) Coente enviada à ede monofásica, (3) Coente de fase do estato. O intevalo ente 0s a 100ms foi suficiente paa a patida e estabilização do sistema. A coente enviada à ede monofásica estabiliza-se em 0.624A de pico e a tensão V cc em V. 5. CONCLUSÃO Consideando-se a simulação feita, pode-se conclui que é possível a implementação pática do sistema de geação poposto.

5 Também está sendo ealizada uma oba de eestutuação da Mico Cental Hidelética da Escola de Engenhaia Elética da UFG (EEEC-UFG), onde seá implementado um potótipo baseado nesta poposta. 6. AGRADECIMENTOS Agadecimentos à FUNAPE, SECTEC e a Companhia Hidoelética de São Patício (CHESP). 7. ILIOGRAFIA MARRA, E. G. Geado de Indução Associado a Inveso PWM Opeando com Feqüência Constante. Tese (Doutoado) Univesidade Estadual de Campinas (UNICAMP), MARRA, E. G., POMILIO, J. A. Aplicação de um Geado de Indução Tifásico Autoexcitado Fonecendo Coente com Alto Fato de Potência paa Rede Monofásica. XII Congesso asileio de Automática (CA 98), Ubelândia, asil, SZCZESNY, R. e RONKOWSKI, M. A New Equivalent Cicuit Appoach to Simulation of Convete Induction Machine Associations. Euopean Confeence on Powe Eletonics and Applications (EPE 91), pp. 4/356-4/361, Fienze, Italy, 1991.