Qualidade_09_Desequilíbrios de tensão [Modo de Compatibilidade]
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA DESEQUILÍBRIO DE TENSÃO Joaquim Eloir Rocha 1 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Definição Um sistema trifásico está equilibrado ou simétrico se as tensões e as correntes tiverem a mesma amplitude e deslocadas de 120° uma em relação à outra. Joaquim Eloir Rocha 2 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Sistema Trifásico Equilibrado Joaquim Eloir Rocha 3 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão O desequilíbrio é a condição na qual as fases apresentam diferentes valores de tensão tanto em módulo como em fase. A caracterização da presença de desequilíbrios pode ser feita através de diferentes métodos. Joaquim Eloir Rocha 4 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão No Brasil, a expressão para o cálculo do desequilíbrio de tensão é: Joaquim Eloir Rocha 5 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão No método das componentes simétricas, o grau de desequilíbrio é definido pela relação entre os módulos da tensão de seqüência negativa e da tensão de seqüência positiva. Joaquim Eloir Rocha 6 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão 1 1 1 Vab V0 V = 1 ⋅ 1 a a 2 ⋅ V bc + 3 1 a 2 a Vca V− Joaquim Eloir Rocha 7 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão 1 1 1 V0 Vab V = 1 ⋅ 1 a 2 a ⋅ V + bc 3 1 a a 2 V− Vca Joaquim Eloir Rocha 8 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Alternativamente, pode-se utilizar a expressão abaixo, que conduz a resultados em consonância com a formulação anterior. Joaquim Eloir Rocha 9 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Joaquim Eloir Rocha 10 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão No método do máximo desvio da tensão média, o grau de desequilíbrio é definido como a relação entre o máximo desvio da tensão média e a tensão média. ∆V GD % = × 100 Vmédio Joaquim Eloir Rocha 11 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão No Brasil, o valor de referência nos barramentos do sistema de distribuição, com exceção da BT, deve ser igual ou inferior a 2%. Esse valor serve para referência do planejamento elétrico em termos de QEE. Joaquim Eloir Rocha 12 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Normas internacionais como a EN50160 ou a série IEC 1000-3-x estabelecem o limite de 2% para a baixa e a média tensão e 1% para a alta tensão. Joaquim Eloir Rocha 13 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão As causas para o desequilíbrio de tensão são: - Tensão terminal dos geradores; - Impedância do sistema elétrico; e - Cargas desequilibradas entre as fases. Joaquim Eloir Rocha 14 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Os geradores síncronos das grandes centrais produzem tensões simétricas. No entanto, atualmente os consumidores podem utilizar instalações fotovoltaicas que são conectadas à rede de forma monofásica. Joaquim Eloir Rocha 15 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão A impedância do sistema elétrico não é exatamente a mesma para cada fase. A configuração geométrica das linhas aéreas causa diferenças nos parâmetros das linhas. A transposição das fases reduz o problema. Joaquim Eloir Rocha 16 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Na maioria dos casos práticos, o desequilíbrio das cargas é a causa do desequilíbrio das tensões. O caso mais crítico é a alimentação de trens elétricos. Joaquim Eloir Rocha 17 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Joaquim Eloir Rocha 18 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Nos projetos elétricos, as cargas monofásicas são distribuídas de forma equilibrada, no entanto, no transformador as cargas são flutuantes devido a distribuição estatística do funcionamento das cargas. Joaquim Eloir Rocha 19 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Joaquim Eloir Rocha 20 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Nos motores de indução, a presença da sequência positiva consiste na circulação de correntes simétricas e rotacionando na sequência 1,2,3 ou A,B,C. Joaquim Eloir Rocha 21 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão A presença no motor de indução da componente de sequência negativa cria um componente de fluxo magnético que rotaciona em sentido inverso ao fluxo principal. Joaquim Eloir Rocha 22 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Consequência nos motores de indução: - Redução da eficiência; - redução do conjugado disponível; - torque pulsante; - redução da vida útil; e - Aumento da temperatura. Joaquim Eloir Rocha 23 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão A solução para superar os problemas causados pela existência de desequilíbrio de tensão é reclassificar o motor de indução, ou seja, instalar um motor de maior potência. Joaquim Eloir Rocha 24 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Grau de desequilíbrio de tensão em % Relação entre o grau de desequilíbrio de tensão e o grau de desequilíbrio de corrente (valores típicos) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 2 4 6 8 10 12 Grau de desequilíbrio de corrente em % Joaquim Eloir Rocha 25 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão Perda de vida útil em % Relação entre a perda de vida útil e o grau de desequilíbrio de tensão (valores típicos) 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 Grau de desequilíbrio de tensão em % Joaquim Eloir Rocha 26 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA Desequilíbrio de Tensão A capacidade dos transformadores e condutores em transferir potência útil fica reduzida devido a circulação de corrente de sequência negativa. Afinal, o limite operacional é determinado pelo valor eficaz da corrente. Joaquim Eloir Rocha 27
