A Modelagem e Simulação do Comportamento de Variáveis de Importância Energética da Escola Normal Superior da UEA

[pic 1]

Modelagem e simulação do comportamento de variáveis de importância energética da Escola Normal Superior da UEA

Dério Crisóstomo Oliveira1,  Bruno Henrique Peres Silva1,  Reginaldo José P.Silva1, Daniel Guzmán del Rio1

1Escola Superior de Tecnologia (EST) – Universidade do Estado do Amazonas (UEA)

CEP 69050-020 – Manaus – AM – Brasil

dco.ele21@uea.edu.br, bhps.ele21@uea.edu.br, rjps.ele21@uea.edu.br

 drio@uea.edu.br

1. INTRODUÇÃO

No atual cenário energético mundial, o consumo de energia é um importante indicador do desenvolvimento dos países. A tecnologia que facilita a vida humana não é novidade, tanto profissional quanto pessoalmente. Desta forma, é necessário tomar medidas não só para aumentar a oferta de energia através de fontes de energia renováveis, mas também para utilizar a energia de forma racional e eficiente.

Nas últimas décadas, houve a necessidade de desenvolver sistemas mais complexos para criar, analisar e simular modelos matemáticos aplicados às mais diversas áreas, e o caso da eficiência energética, onde o MATLAB tem ajudado neste fim. Para isto, têm-se desenvolvidos estudos que permitem ajudar os alunos a projetar sistemas reais por meio das simulações, podendo estender e representar qualquer sistema que o usuário tenha interesse.

2. OBJETIVOS

O objetivo deste trabalho é analisar, através da modelagem e simulação, o comportamento de variáveis de importância energética como tensão e potência, para com os modelos facilitar o estudo delas em apoio à eficiência energética.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

A metodologia se baseia na experimentação de laboratório através de programa de simulação computacional que diz respeito à eficiência energética sobretudo tendo como base de dados de estudo a (ENS-UEA).

           Com isso, o método mais utilizado nos tempos modernos é por meio de programas de simulação que além de facilitar a dinâmica de modelagem faz com que esse processo seja mais rápido e prático além de seguir a linha de custo-benefício.

4. RESULTADOS

        Os dados obtidos foram organizados e importados para o programa de computador MATLAB/SIMULINK. Aqui foi possível realizar, utilizando a ferramenta de identificação, procedimentos para a obtenção do modelo, estes resultados podem ser vistos através dos gráficos obtidos da resposta do modelo como seguem abaixo:

[pic 2] [pic 3]

Figura 1. Tensão (Esquerda).  Potência (Direita).

Os gráficos acima apresentam a relação entre a tensão e potência numa instalação elétrica de baixa tensão pública num mesmo intervalo de tempo; é possível observar oscilações em ambas, comportamento observado na medição e modelado. Isso será feito com o objetivo de analisar e tentar compreender a dinâmica desses fenômenos.

Os dados fornecidos correspondem a medições feitas e coletadas da (ENS-UEA). Com eles foi possível obter o modelo e fazer simulações sobre o comportamento energético de dois parâmetros de interesse na instalação. Assim, foram pesquisados diversos modelos, utilizando a toolbox ident do MATLAB, com o intuito de descobrir qual seria mais viável para análise, visto que alguns destoavam muito do experimento. Após algumas tentativas, foi selecionado e utilizado o modelo que tinha melhor ajuste, como mostrado a seguir na figura 2:

[pic 4]

Figura 2. Relação entre o modelo e experimento.

        Com as variáveis de importância energética selecionadas, no caso a potência ativa (útil) e a tensão, foi possível tirar o modelo. Com isso, é possível descobrir sua função de transferência. A função de transferência é um modelo matemático que relaciona a entrada e saída de um sistema, tensão e potência respectivamente. Com ela é possível estudar o comportamento do sistema para diversas entradas, podendo adicionar ruídos e oscilações e testar outros valores de tensão para entender o que pode acontecer.

        O sistema a seguir apresenta as variações de tensão que foram obtidas pelos dados da figura 1. Além disso, introduzimos um ruído, que são sinais indesejáveis, os quais podem distorcer o original, para entender as diferenças que podem surgir.

[pic 5]

Figura 3. Simulação utilizando o modelo em forma de função de transferência do sistema.

A continuação na figura 4 alguns resultados obtidos através das simulações, percebe-se que o ruído afeta a saída, e com o passar do tempo começa a gerar mudanças maiores, que causam uma diferença na potência ativa, que é a saída do sistema. Essas divergências podem gerar problemas que podem comprometer a eficiência energética e os equipamentos instalados na rede, sobretudo os equipamentos de alta sensibilidade como os eletrônicos.

...