1. Introdução Máquina de indução na região de motor/gerador

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1 Produto Calculando quantidade de energia regenerada com conversores regenerativos. Marcel Dorti Objetivo: Cálcular de forma simples e abrangente a quantidade de energia regenerada utilizando Power Modules regenerativos como Sinamics G120 PM250, 250-2, 260 e Aviso: Este documento apresenta dicas e exemplos sobre o produto e supõe que o leitor possua conhecimento básico prévio sobre o mesmo. Para informações completas e atualizadas, deve-se consultar o manual do produto. O intuito deste texto é meramente didático, podendo ser alterado pela Siemens sem aviso prévio. Os exemplos devem ser adaptados ao uso final e exaustivamente testados antes de utilizados em projetos reais. Índice 1. Introdução Máquina de indução na região de motor/gerador Equações e exemplos de regeneração Qualidade de energia e paramêtros de rede Referências Suporte técnico Introdução Máquina de indução na região de motor/gerador A máquina de indução pode atuar na região tanto de motor quanto de gerador, quando utilizamos energia elétrica para mover o eixo do rotor o utilizamos como motor, quando energia mecânica é aplicada na ponta do eixo e o rotor permanece ligado a rede, ou seja, magnetizado, a máquina de indução se torna um gerador. 27/03/2015 Página 1 / 5

2 Com conversores não regenerativos, temos que dissipar energia regenerada em resistores de frenagem, com os módulos dos conversores regenerativos podemos retornar essa energia para a rede para que outros equipamentos a usem, diminuindo a demanda da concessionária e energia da mesma. Aplicações nas quais a regeneração geralmente é viável na relação custo do equipamento / econômia de energia por ciclo de regeneração e potência: Moinhos Pontes rolantes Elevadores Centrífugas Transportadores de minério Embora estas aplicações sejam mais vantajosas, a regeneração também pode ser usada em qualquer aplicação onde há necessidade de parada rápida e o uso de resistores de frenagem é inviável. 2. Equações e exemplos de regeneração A quantidade de energia de regeneração, pode ser dada pela seguinte relação: = ( )/ [kwh] Onde 1 e 2 são as velocidades de qual o acionamento descrece em rad/s, J total o somatório de todos os momentos de inércia atrelados ao eixo. Contudo, visto a eficiência da máquina de indução e do conversor, a quantidade de energia recuperada para rede é: = [kwh] Onde = eficiência da redução, = eficiência da máquina de indução e = eficiência do conversor de frequencia. Logo, quanto maior o momento de inércia, a diferença de velocidade, e eficiciência do conversor, motor e redutor maior é quantidade de energia que pode ser regenerada pela máquina de indução em modo gerador e então reaproveitada. 27/03/2015 Página 2 / 5

3 Exemplo 1 Centrífuga Uma centrífuga segue o seguinte ciclo de funcionamento, mostrado na figura abaixo: Figura 2 Ciclo de uma centrífuga Tendo dados como momento de inércia, velocidade, podemos calcular a energia regenerada em regime transiente na desaceleração da centrífuga, com velocidade 1 e 2 explícitas no gráfico, Momento de inércia J total de 761 kgm 2, redução unitária e eficiência da máquina de indução e do conversor respectivamente = 0,92, = 0,96. = ( ) = (761) = ,849 [J] = = ,849 = 1,045 [ ] = = 1 0,92 0,96 1,045 = 0,923 [ ]/ 27/03/2015 Página 3 / 5

4 Exemplo 2 Elevador Uma vez calculados os dados mecânicos de torque e velocidade do elevador, é possível verificar sua potência, e consequentemente quanta energia pode ser reaproveitada, considerando uma velocidade angular de 162,22 rad/s (1555 rpm) e Torque de 30,71 Nm. = = 30,71 162,22 = 4905 [W] = ç Supomos uma eficiência na redução = 0,8, eficiência do motor em 0,91 e eficiência do conversor = 0,92. = ,8 0,91 0,92 = 3,21 [kw] Toda vez, que o elevador estiver descendo haverá uma regeneração de 3,21 kw de potência e disponibiliza para a rede, para que ela possa ser consumida por outras cargas. Supomos agora que este elevador, com velocidade = 1 m/s, percorra num prédio de 10m, logo 10s descendo e regenerando, a quantidade de energia regenerada pode ser dada por: = ( ) = 3208,17 (10 0)=, = 9,12 [kwh] 3. Qualidade de energia e paramêtros de rede Conversores regenerativos possuem o mesmo THD(V) e THD(I) de conversores não regenerativos, cerca de 30%, o que muda é a amplitude dos componentes na 5a e 7a harmônica. Os PM 250 e 260 são conversores regenerativos não ativos, conversores ativos como Sinamics ALM possuem níveis de THD de cerca de 5%. 4. Referências Dorti, M. (2013). Caracterização de motores na região de gerador utilizando conversores regenerativos. São Paulo: USP. 27/03/2015 Página 4 / 5

5 5. Suporte técnico Siemens Industry Sector Customer Service Division / Service Delivery - Technical Support & Hotline Requisição de suporte: /SR Tel.: Portal de Suporte: Homepage Brasil: 27/03/2015 Página 5 / 5