Lista de Exercícios de Qualidade da Energia Elétrica Prof.: Luís Fernando Pagotti outubro/2013

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Raphael Carrilho Martinho
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1 Prof.: Luís Fernando Pagotti outubro/213 Nome: Parte I Teoria Geral Questão 1: (a) Quais são os fenômenos elétricos que se classificam como Problemas que deterioram a Qualidade do Suprimento Elétrico. (b) Comente sobre tais fenômenos. Questão 2: (a) Identifique as causas de ocorrências de fenômenos do tipo Sag e Swell. (b) Comente sobre algumas das possíveis soluções para este problema. Questão 3: (a) Identifique as causas de ocorrências mais relevantes em redes de distribuição de energia, sobre fenômenos do tipo Sobretensões Transitórias. (b) Comente sobre algumas das possíveis soluções para estes problemas. Questão 4: (a) Identifique as causas de ocorrências mais relevantes, sobre fenômenos do tipo Sobretensões Transitórias em bancos de capacitores trifásicos. (b) Comente sobre algumas das possíveis soluções para estes problemas. Parte II Qualidade da Tensão Questão 1: A partir do diagrama unifilar de um sistema industrial hipotético, determine: a) A queda de tensão de regime permanente na barra de 38[V]; b) A queda de tensão provocada pela partida direta do maior motor, para I P /I N = 7,5 c) Possibilidade da partida do maior motor afetar suprimento energético do CPD, de acordo com a curva CBEMA Considere: Concessionária: Imp. adicionada a z%; Trafo: 15 kva 13,8/,38 kv 9%; X/R = Motores: 3CV/ Fp=,8 / n=,85 / 38V; Maior Motor: 3CV / Fp=,7 / n=,85 / 38V; Valores Base: = Trafo; Considerar impedâncias equivalentes dos motores constantes; Considerar Fator de Potência na Partida =, 1

2 Prof.: Luís Fernando Pagotti outubro/213 Questão 2: Determine a tensão na extremidade do circuito abaixo, considerando: a) 1j [] b) 2 [] c) 2j [] d) 22 º [V] Questão 3: Determine os Níveis de Qualidade da Tensão de Suprimento da questão 1, classificando-a em: Adequada, Precária ou Crítica. Utilizar a definição da ANEEL - Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional PRODIST / Módulo 8 Qualidade da Energia Elétrica Anexo I, ilustrada na figura abaixo. 2

3 Prof.: Luís Fernando Pagotti outubro/213 Questão 4: Baseando-se na ilustração abaixo, demonstre como pode ser feito o controle da tensão na carga, sem interferir no controle da excitação da geração. Utilize suas próprias considerações. Parte III Distorções Harmônicas 1 ª Questão: Desenhe as formas de onda das tensões e correntes dos lados CC e CA de um retificador a diodo trifásico de 6 pulsos em onda completa. Considerar o indutor de alisamento infinito e ausência do fenômeno da comutação. Lado CC Lado CA 2 ª Questão: Calcular o espectro harmônico das formas de onda das correntes CA, amostradas na experiência, com e sem a presença do indutor de alisamento. Verificar e comentar a diferença entre estes valores. 3

4 Prof.: Luís Fernando Pagotti outubro/213 3 ª Questão: Calcular os valores das distorções harmônicas totais e individuais das formas de onda das correntes CA, amostradas na experiência, com e sem a presença do indutor de alisamento. Verificar e comentar a diferença entre estes valores. 4 ª Questão: Calcular os valores eficazes das formas de onda das correntes CA, amostradas na experiência, com e sem a presença do indutor de alisamento. Verificar e comentar a diferença entre estes valores. 5 ª Questão: Procure calcular os valores de potência média, potência aparente e fator de potência, para as formas de onda em questão. Verificar e comentar a diferença entre estes valores. 6 ª Questão: Apresente as equações das transformadas de Fourier, e procure apresentar um algoritmo para o cálculo da transformada discreta e da transformada rápida de fourier. 7 ª Questão: Apresente os algoritmos empregados para os cálculos de valores médios e eficazes. Questão 8: A partir das amostras de tensão e corrente digitalizadas no arquivo pontos.txt : a) Desenhe os gráficos das correntes e tensões; b) Encontre o espectro harmônico das tensões e correntes; c) Determine os valores eficazes das tensões e correntes; d) Calcule as potências complexas por fase; e) Calcule as potências distorcidas e o fator de potência; f) Encontre o banco de capacitores para a correção do fator de potência dpf=,95; g) Encontre a corrente de neutro estimada para o circuito; Questão 9: A partir do diagrama unifilar de um sistema industrial hipotético, determine: a) As Potências Complexas na barra de 38[V]; b) A queda de tensão provocada pela corrente de carga total c) As Distorções Harmônicas totais e individuais na barra d) O Fator de Potência de Deslocamento e Distorcido e) A potência do Banco de Capacitores para corrigir o Fp para,95 Considere: Concessionária: Imp. adicionada a z%; Trafo: 15 kva 13,8/,38 kv 9%; X/R = Motores: 3CV Fp=,8 n=,85 38V; Retificador 6 pulsos: I1=1@-25, In=I1/n, considerar até 15 ordem. Valores Base: = Trafo; Ordens harmônicas de Retificadores: n=pk1; Questão 1 : Dimensionar o Transformador e os condutores da Instalação Elétrica, abaixo: 4

5 Prof.: Luís Fernando Pagotti outubro/213 Considerar: a) Concessionária: barramento infinito; b) Trafo: 13,8/,38kV, secundário em estrela aterrado; c) Cabos: Monopolares, embutidos em eletrodutos não-magnéticos, comprimento total do circuito de baixa tensão: 5 metros; d) Carga: 3 UPS /estabilizadores monofásicos formando uma conexão em estrela aterrada; Dados do sistema elétrico: i. A corrente de linha da carga e seu espectro harmônico é ilustrado pela tabela abaixo: ii. O transformador é imerso em óleo: Considerar P HF =1% K In 2. 2 In n 2 Irms 1 P 1 K. P HF HF pu Fator K Derating do Trafo iii. iv. Dimensionar os Cabos da Instalação da maneira convencional, pelos critérios da capacidade de corrente e da queda de tensão (utilizar valores rms para a corrente de linha). Após a determinação dos condutores, calcular as novas quedas de tensão no circuito e a corrente no Neutro: Considerar a variação da Resistência Elétrica dos condutores, de acordo com as seguintes fórmulas empíricas: Para Condutores em eletrodutos não-magnéticos; Para Condutores em eletrodutos magnéticos: ; Considerar a variação das Reatâncias indutivas proporcionais à n 5

6 Prof.: Luís Fernando Pagotti outubro/213 Questão 11 : Determinar os valores eficazes das correntes de linha e de neutro para a conexão Y abaixo: Obs.: Considerar o espectro da carga ao lado, por fase e equilibrado nas três fases. Questão 12: Considerando a Corrente amostrada na tabela ao lado, determine a distorção total de tensão na barra, caso o circuito fosse monofásico. considere o Trafo com: Zt 1 =,8664j [Ω], Impedância equivalente na freqüência fundamental, e a Tensão Fundamental da barra, já obtida, V 1 = 22[V]. Questão 13 A tabela abaixo ilustra as formas de ondas e amostras de sinais de tensão e de corrente. 6

7 Prof.: Luís Fernando Pagotti outubro/ K = (Ih2. h 2 ) Ih V(n) I(n) FFT (v) FFT(I) Determinar os valores eficazes da Tensão e da Corrente; Determinar as Distorções Harmônicas Totais da Tensão e da Corrente; Determinar as Distorções Harmônicas Individuais de Tensão e da Corrente; Encontrar o fator K para a Corrente; Obs. Valores da FFT estão em função de valores de pico. 7

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