Qualidade da Energia Elétrica

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1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina Departamento Acadêmico de Eletrônica Condicionamento de Energia p/sistemas Microc. Qualidade da Energia Elétrica Prof. Clóvis Antônio Petry. Florianópolis, agosto de 2009.

2 Bibliografia para esta aula Unicamp Unesp Procobre Schneider Electric UFPR

3 Nesta aula Qualidade da energia elétrica: 1. Definições; 2. Principais fenômenos; 3. Harmônicas; 4. Fator de potência; 5. Fator de crista; 6. Medição de tensões; 7. Principais tipos de cargas; 8. Filtros de harmônicas.

4 Qualidade de energia Conceitos: Qualquer problema de energia manifestado na tensão, corrente ou na freqüência que resulte em falha ou má operação de equipamentos de consumidores; Qualidade de Energia é o grau de proximidade que a tensão fornecida pela concessionária, tem com o caso ideal, em termos de forma de onda, amplitude, freqüência, distorção zero, confiabilidade, estabilidade e fontes livres de distúrbios.

5 Qualidade de energia Sistema de energia elétrica

6 Qualidade de energia Do ponto de vista do usuário: Qualidade da energia significa confiabilidade de fornecimento, com a mínima interação entre os vários equipamentos conectados à rede. Do ponto de vista do sistema de potência: Qualidade significa o quão próximo a tensão da rede de energia elétrica está do caso ideal de estabilidade (forma e freqüência), sem distorção, livre de distúrbios e confiável.

7 Qualidade de energia Tensão alternada senoidal: Vantagens na geração, transmissão e distribuição; Minimizar perdas; Alterar sua amplitude; Maior segurança para o usuário.

8 Qualidade de energia Relembrando... Valor de pico Semiciclo Período

9 Qualidade de energia Relembrando... Demo Demo: Sinal senoidal; Valor de pico; Valor pico a pico; Período; Frequência; Fase.

10 Qualidade de energia Identificação do Problema Fluxo de energia reativa e harmônica Filtros ativos Restauradores dinâmicos Sistema de energia elétrica Condicionador de energia Cargas Fluxo de energia ativa e reativa Legislação do setor elétrico; Limitações de fornecimento; FACTs; Custom Power. Estabilizadores Conversores CA-CA; Tecnologia usando tiristores; Norma NBR Geração de harmônicas; Cargas não-lineares; Cargas críticas.

11 Qualidade de energia Regulamentação : Aneel Agência Nacional de Energia Elétrica; Resolução 676 de 19 de dezembro de 2003.

12 Qualidade de energia Regulamentação : Aneel - Resolução 676 de 19 de dezembro de 2003.

13 Qualidade de energia Regulamentação : Aneel - Resolução 676 de 19 de dezembro de 2003.

14 Principais fenômenos

15 Principais fenômenos Perturbações na tensão

16 Principais fenômenos Interrupção total da alimentação elétrica ocasionada principalmente por curto-circuito

17 Principais fenômenos Transientes resultando em um rápido e elevado sobre-sinal na onda da tensão, tendo como causa descargas atmosféricas e manobras da concessionária.

18 Principais fenômenos Afundamentos/elevação na tensão de curta duração (de meio ciclo a três segundos), também chamada por voltage sags/swell ocasionada pela partida/queda de grandes equipamentos, de curto-circuito, manobras da concessionária.

19 Principais fenômenos Harmônicos gerando uma deformação no formato da onda senoidal causadas por freqüências múltiplas da fundamental, ocasionados pela crescente presença de cargas não-lineares conectadas ao sistema, tais como: retificadores, inversores, fontes chaveadas, reatores eletrônicos, entre outros.

20 Principais fenômenos Variações de tensão de longa duração (acima de um minuto), principalmente devido a equipamentos e condutores sobrecarregados.

21 Principais fenômenos

22 Principais fenômenos

23 Principais fenômenos

24 Harmônicas Definição: Uma tensão ou corrente harmônica pode ser definida como um sinal senoidal cuja freqüência é múltiplo inteiro da freqüência fundamental do sinal de alimentação. Semiciclo Período

25 Harmônicas Onda resultante T = 1 + 5

26 Harmônicas Composição da onda T

27 Harmônicas Sinal senoidal praticamente puro

28 Harmônicas Sinal distorcido

29 Harmônicas Demo Demo: Sinal senoidal puro; Sinal distorcido; Análise harmônica.

30 Fator de potência Potência aparente (VA) Potência reativa (QVA) co-seno de teta = fp Potência ativa ou eficaz (W)

31 Fator de potência Analisador de potência

32 Fator de potência Demo Demo: Analisador de potência.

33 Fator de potência Correção passiva de fator de potência: Introduzir elementos passivos (resistores, capacitores, indutores) para aumentar o fator de potência; Se o fator de potência da carga mudar, o circuito compensador projetado ser tornará ineficiente; Circuitos passivos são robustos, mas são volumosos e pesados. Correção ativa de fator de potência: Introduzir elementos ativos (conversores) para aumentar o fator de potência; Se o fator de potência da carga mudar, o circuito compensador poderá se ajustar e continuar eficiente; Circuitos ativos são menos robustos, mas são mais leves e menos volumosos.

34 Fator de crista Definição: Relação entre o valor de pico e eficaz de um sinal.

35 Medição de tensões Instrumento: Convencional de medição de valor médio. Medição de um sinal senoidal

36 Medição de tensões Instrumento: Convencional de medição de valor médio. Medição de um sinal com harmônicas

37 Medição de tensões Instrumento: De medição de valor eficaz verdadeiro. Medição de um sinal distorcido

38 Medição de tensões Comparativo...

39 Medição de tensões Comparativo...

40 Medição de tensões Demo Demo: Medições com multímetro convencional e eficaz verdadeiro.

41 Principais tipos de cargas Cargas lineares:

42 Principais tipos de cargas Cargas não-lineares:

43 Principais tipos de cargas Retificadores...

44 Principais tipos de cargas Retificadores...

45 Principais tipos de cargas Retificadores...

46 Principais tipos de cargas Máquinas de solda...

47 Filtros de harmônicas Filtro passivo...

48 Filtros de harmônicas Filtro passivo...

49 Filtros de harmônicas Filtro passivo...

50 Filtros de harmônicas Filtro ativo...

51 Filtros de harmônicas Filtro ativo

52 Próxima aula Sistemas ininterruptos de energia

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