STD IEEE - 1469 : RELATÓRIO DA DISCIPLINA DE CONVERSORES ESTÁTICOS
Por: Rafael Neto • 10/2/2018 • Bibliografia • 2.236 Palavras (9 Páginas) • 249 Visualizações
STD IEEE - 1469
RELATÓRIO DA DISCIPLINA DE CONVERSORES ESTÁTICOS
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO 2
CAPÍTULO 1 PADRÃO IEEE 1459 3
1.1 Potência Aparente e Fator de Potência 3
1.2 Potência Aparente Efetiva 4
1.3 Decomposição da Potência Aparente Efetiva 5
1.3.1 Vantagens da abordagem estabelecida pelo Padrão IEEE 1459 7
REFERÊNCIAS 8
INTRODUÇÃO[pic 1]
No fim do século XIX, época em que ocorria a Segunda Revolução Industrial e início da eletrificação mundial, vários engenheiros começaram a estudar as consequências da utilização de linhas AC para distribuição de energia elétrica e suas potenciais aplicações [1] (por exemplo motor AC, patenteado por N. Tesla).
A partir dessa tendência, foi verificado a necessidade de uma figura de mérito que pudesse quantificar a utilização de linhas AC, surgindo assim o conceito “fator de potência”. Esse fator foi descrito por W.V. Lyon [2] como sendo a razão entre a potência real (potência ativa) e a maior potência possível que seria absorvida pela carga (potência aparente) para uma mesma tensão e corrente. Com esse conceito surgiu também um problema, naquele momento da história haviam duas definições de potência aparente (uma aritmética e outra vetorial), que, para sistemas trifásicos não balanceados, levavam à resultados diferentes, e consequentemente à fatores de potências distintos.
A introdução da microeletrônica e, consequentemente, de dispositivos de chaveamento de estado sólido realçaram a deficiência das duas definições de potência aparente supracitadas. Esses dispositivos podem tornar as formas de onda de corrente e tensão drasticamente distorcidas (cheias de harmônicos), que também levam a resultados distintos de fator de potência [1].
Notados os problemas decorrentes das duas representações da potência aparente e suas deficiências em calcular o fator de potência de ondas não-senoidais e para cargas desbalanceadas, foi necessário a criação de um padrão que definisse uma forma de mensurar a potência elétrica de forma mais genérica. Neste propósito foi criado o padrão IEEE 1459, intitulado “Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions”, cujo conteúdo será discutido ao decorrer do presente relatório.
PADRÃO IEEE 1459
Potência Aparente e Fator de Potência
Baseado na definição de Lyon para potência, e no fato de que as perdas no sistema real são equivalentes as perdas no sistema otimizado. Isso leva nas seguintes definições:
Potência aparente é a máxima potência transmitida para carga (ou entregue pela fonte) enquanto mantém-se as mesmas perdas de linha e mesmas tensão e corrente na carga (ou fonte).
Fator de potência é a razão entre a potência ativa e a máxima potência que pode ser transmitida enquanto mantém-se a perda de potência na linha e a tensão na carga constantes.
As definições anteriores de potência às apresentada no padrão IEEE 1459 falhavam em três pontos (quando analisando sistemas trifásicos), são eles:
O fato da expressão “[pic 2]” não ser sempre aplicável:
Quando assume-se tensões balanceadas porém não-senoidais, ao se calcular as tensões de linha a partir das tensões de fase, alguns harmônicos são cancelados. Como consequência, para sistemas não-senoidais que possuem harmônicas de sequência-zero (3ª, 6ª, 9ª, ...), tem-se [pic 3].
Perdas devido a corrente no neutro serem ignoradas:
Para um sistema trifásico de quatro fios, sendo a carga aplicada balanceada porém não-linear, a corrente de linha apresentará distorções. Os harmônicos que são drenados pelo neutro também apresentam perdas (devido à impedância da linha).
Resultados sem sentido quando tem-se cargas desbalanceadas:
Levando em conta as potências aparente aritmética e vetorial de um mesmo sistema, é possível calcular o fator de potência para cada potência aparente obtida. Ao fazer isso para um sistema desbalanceado, é possível observar que os resultados além conflitantes, são inexatos.
Potência Aparente Efetiva
Devido a todos os problemas já citados, fez-se necessário estudar uma definição matemática de potência para sistemas trifásicos, quando uma carga desbalanceada é alimentada por um sistema de quatro fios. Antes de definir essa potência efetiva, é necessário introduzir os conceitos corrente e tensão efetivas.
Para sistemas com as características supracitadas, tem-se perdas da linha é dadas por
[pic 4]. ( 1 )
Para um sistema otimizado, com fator de potência unitário, esse deve dissipar a mesma potência na linha. Considerando a carga puramente resistiva, tem-se que [pic 5]e [pic 6], assim
[pic 7]. ( 2 )
Igualando as Equações ( 1 ) e ( 2 ), e isolando a corrente [pic 8], tem-se
[pic 9], ( 3 )
onde [pic 10]. Essa corrente [pic 11] é conhecida por “corrente efetiva” e será utilizada mas adiante, neste relatório.
Utilizando uma estratégia semelhante, é possível encontrar [pic 12] como sendo a “tensão efetiva”. Dessa vez serão considerados dois arranjos de resistências, o primeiro conectado em [pic 13] (com resistências [pic 14]), cuja potência é dada por
...