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Stefany Belém Álvares
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1 Série de conceitos básicos de medições com sensores

2 Medições de energia, potência, corrente e tensão Renan Azevedo Engenheiro de Produto, DAQ & Teste NI Henrique Sanches Marketing Técnico, LabVIEW NI

3 Pontos principais Fundamentos básicos sobre potência Obtenção da potência a partir da tensão e corrente Medições de alta tensão e alta corrente Considerações sobre o sistema de medição de potência Triângulo de potência

4 Por que medir a potência e energia? Instalações/utilitários Integridade da máquina Teste de eletrodomésticos

5 Os benefícios da medição de potência Medição Ação Benefício Consumo total de energia Verifica a fatura do utilitário Elimina o o pagamento excessivo Medição de energia Atribui custo ao centro Foco nos maiores consumidores de energia Previsão de demanda Fator de potência Nível/tendência RMS, harmonicas, subtensão/sobretensão, desbalanceado Executa os aparelhos alternadamente ou alterna o algoritmo de controle do processo Executa os aparelhos alternadamente ou alterna o algoritmo de controle do processo Monitoramento da integridade da máquina Evita taxas de pico de uso Evita multas do utilitário Previsão de manutenção e eficiência energética (vida útil da máquina, maximiza o tempo de operação)

6 O que consideramos quando pensamos em medição de potência?

7 É preciso duas medições para potência Tensão Corrente P V * I

8 Analogia água/eletricidade Corrente = taxa de fluxo de água (Amps) Tensão = pressão da água (Volts)

9 Geradores

10 Transmissão de energia

11 Medições de tensão

12 Isolação Esse circuito de isolação inclui isolação básica, dupla isolação, aterramento de proteção (terra de segurança), pontos de teste de isolação, área de tensão de risco (vermelho), barreira de isolação (amarelo) e tensão sem risco.

13 Tipos de isolação Isolação óptica Isolação capacitiva Isolação de acoplamento indutivo

14 Topologias de isolação Entre canais e o terra do sistema Entre canais e o barramento (banco) Entre canais

15 Isolação entre canais e o terra do sistema

16 Isolação entre canais e por banco

17 Isolação entre canais

18 Medições de corrente Transdutores e transformadores de corrente Transformadores de corrente de núcleo sólido ou núcleo separado

19 Considerações sobre a instrumentação Aquisição simultânea Resolução Filtros antialiasing

20 Sincronização

21 Tensão (volts) Resolução Resolução de 3 bits X 16 bits (Onda senoidal de 5 khz) bits 3 bits Tempo (ms)

22 Filtros anti-aliasing Teorema da amostragem de Shannon A máxima frequência (frequência de Nyquist: f N ) que pode ser analisada é dada por: f N = f s /2 f s : frequência de amostragem Amostragem inadequada Amostragem adequada

24 Medições de dados de forma de onda

25 Medições de tensão Fio preto Fio branco Dispositivo DAQ de tensão Fonte de alimentação, conexão feita usando cabo de alimentação unido

26 Medições de corrente Dispositivo DAQ de corrente

27 Transdutores e transformadores Corrente ou tensão de saída Alta frequência ou DC Núcleo sólido ou separado Bancada ou handheld

28 Medições de corrente Fios B, W e G expostos Fio preto passa pelo CT Dispositivo DAQ de corrente ou tensão

30 RMS (valor quadrático médio) AC equivalente do DC Três formas comuns de calcular: RMS verdadeiro Pico Média Equação

31 Processamento de sinais Recursos Tensão, corrente, potência Instantânea RMS Pico a pico Frequência Fator de potência Potência (ativa, reativa, aparente) Eventos Subtensão Sobretensão Interrupções Flicker (cintilação)

Eventos de qualidade da energia Subtensão Sobretensão Interrupções Nível de tensão (% nominal) 10%<subtensão<90%* Duração 0.

32 Eventos de qualidade da energia Subtensão Sobretensão Interrupções Nível de tensão (% nominal) 10%<subtensão<90%* Duração ciclos instantâneos 30 ciclos momentâneos - 3 segundos 3 segundos temporários - 1 minuto Nível de tensão (% nominal) 110%<sobretensão<180%* Duração ciclos instantâneos 30 ciclos momentâneos - 3 segundos 3 segundos temporários - 1 minuto Nível de tensão (% nominal) interrupção<10%* Duração 0,5 ciclos momentâneos - 3 segundos 3 segundos temporários - 1 minuto *Os níveis diferem com base na duração. Dados extraídos do IEEE 1159:1995. Veja as normas para obter dados completos.

33 Eventos de qualidade da energia

34 Implementação de monitoramento de rede elétrica Desafio Necessidade de uma grande quantidade de energia para aquecer a fornalha para reciclagem, a qual está gerando oscilação na rede elétrica. Solução Implementação de um reator online em série com a fornalha para medir a quantidade de energia retirada da rede elétrica. Se chegar próximo ao limite, o sistema pode rapidamente modificar as cargas na rede para melhorar o fator de potência.

35 Demonstração de medição de potência, tensão e corrente elétrica

37 Tipos de cargas elétricas Resistiva Indutiva Capacitiva Em fase Atraso de fase Avanço de fase

38 Triângulo de potência Analogia matemática Potência ativa = V * I cos ( ) [Watts] Potência reativa [Var] Potência aparente = V * I [VA]

39 Fator de potência = Potência ativa Potência aparente

40 Triângulo de potência Analogia matemática

41 Correção do fator de potência Conexão do circuito "Relés Banco de capacitores

42 Aquisição de Medição PXI CompactDAQ CompactRIO Placas PXI Módulos da Série C Módulos da Série C PXIe-4300 PXI NI 9225 NI 9239 NI 9225 NI 9239 PXI PXI NI 9227 NI 9242 NI 9227 NI 9242 PXI NI 9229 NI 9244 NI 9229 NI 9244 Vantagens da plataforma Melhor sincronização Padrão amplamente adotado pela indústria Vantagens da plataforma Medições de forma de onda Rápida customização de software Vantagens da plataforma Medições determinísticas em um único ponto Temporização customizada e de triggeri

43 LabVIEW Electrical Power Suite Medição da qualidade e características da energia elétrica conforme padrões IEC, EN e IEEE. Harmônicas (IEC ). Flicker (IEC ). Subtensão / sobretensão / interrupções com níveis padronizados ou customizados (IEC ). Compatibilidade com o formato de arquivo COMTRADE (IEEE ). Baixe a versão de avaliação: Pesquise Electrical Power Suite no PN:

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