neutroaterra n16 2s2015 digital
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7/25/2019 NeutroATerra N16 2S2015 Digital
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Revista Tcnico-Cientfica |N16| dezembro de 2015
http://www.neutroaterra.blogspot.com
EUTRO TERRAEUTRO TERRAEUTRO TERRAEUTRO TERRA
Instituto Superior de Engenharia do Porto Engenharia Electrotcnica rea de Mquinas e Instalaes Elctricas
H ,
16 E N . A
, ,
, ,
, .
N ,
,
, .
Jos Antnio Beleza Carvalho, Professor Doutor
Mia eVecl Elic
Pg.05
Pd, Tae eDiibi Eegia
Pg. 23
IalaeElicaPg. 37
Telecicae
Pg. 51
Segaa
Pg. 61
Ge de Eegia eEficicia Eegica
Pg.65
Aa, GeTcica e Dica
Pg. 79
N16 2 semestre de 2015 ano 8 ISSN: 16475496
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EUTRO
TERRA
EUTRO
TERRA
EUTRO
TERRA
EUTRO
TERRA
FICHA TCNICA DIRETOR: Jos Antnio Beleza Carvalho, Doutor
SUBDIRETORES: Antnio Augusto Arajo Gomes, Eng.Roque Filipe Mesquita Brando, DoutorSrgio Filipe Carvalho Ramos, Doutor
PROPRIEDADE: rea de Mquinas e Instalaes EltricasDepartamento de Engenharia ElectrotcnicaInstituto Superior de Engenharia do Porto
CONTATOS: [email protected] ; [email protected]
ndice
03| Editorial
05| Mquinas e veculos Eltricos
Requisitos do projeto eltrico de motores de induo para acionamento por variador de velocidade
Henrique Gonalves
.
Manuel Bolotinha
Utilizao de um veculo eltrico para abastecer uma residncia no horrio de ponta.
Horst Huldreish Ardila Hamada Marques, Fernando Maurcio Dias
23| Produo, Transporte e Distribuio de Energia
Impacto da introduo de baterias de armazenamento de energia em G.
Diogo Soares, Judite Ferreira, Jos Puga
Previso do diagrama de carga de subestaes da REN utilizando redes neuronais.
Silvana Mafalda Rocha, Maria Teresa Costa, Manuel Joo Gonalves
37| Instalaes Eltricas
Interruptores (mecnicos) para instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas.
Antnio Augusto Arajo Gomes
Anlise da Qualidade de Energia. Instalaes eltricas com Miniproduo.
Carlos Silva, Roque Brando
51| Telecomunicaes
ITED 3 Dimensionamento das redes de cabos coaxiais.
Jos Eduardo Pinho, Marco Rios da Silva, Srgio Filipe Ramos
ITUR 2 Dimensionamento das redes de cabos coaxiais.
Srgio Manuel Correia Vieira, Marco Rios da Silva, Srgio Filipe Ramos
61| Segurana
NFPA 850. Fe os fogos em turbinas de vento.
Carlos Neves
65| Gesto de Energia e Eficincia Energtica
Tecnologias de produo de frio: Estudo e anlise de medidas de eficincia energtica.
Fernando Barrias, Teresa Nogueira, Joo Pinto
Reduo de consumos na iluminao pblica.
Pedro Caote, Roque Brando
79| Automao, Gesto Tcnica e Domtica
MAR PANEL: Medio, controlo e monitorizao num clique.
Lus Carvalho, Paulo Vaz
85| Autores
PUBLICAOSEMESTRAL: ISSN: 16475496
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EDITORIAL
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Estimados leitores
Honrando o compromisso que temos convosco, voltamos vossa presena com a publicao da 16 Edio da nossa revista
Neutro Terra. Ao terminar um ano que foi difcil, mas que ao mesmo tempo permitiu podermos viver sem a Troika,
esperemos que por muito tempo, ou para sempre, a industria eletrotcnica que no esteve imune s dificuldades que todos
sentiram, manteve apesar de tudo uma dinmica muito aprecivel. No mbito da nossa revista, esta dinmica fezse sentir
fundamentalmente no interesse que algumas empresas do setor eletrotcnico manifestaram pelas nossas publicaes,
demonstrando vontade em colaborar connosco no s com a publicao de artigos tcnicos, mas tambm colaborando no
desenvolvimento de assuntos tcnicocientficos em que vrios dos autores da nossa revista se encontram envolvidos.
Um facto importante, que se deve destacar, o crescimento exponencial que se tem verificado da procura e visualizao da
revista Neutro Terra um pouco por todo o mundo, destacandose neste caso os Estados Unidos. Assim, mantemos o
compromisso de publicar um artigo de natureza mais cientfica em lngua Inglesa, nesta edio um interessante artigo sobre
Transformadores, C P , da autoria do Engenheiro Manuel Bolotinha.
Ainda num mbito mais cientfico, destacase a publicao do artigo Requisitos do Projeto Eltrico de Motores de Induo para
Acionamento por Variador de Velocidade, da autoria do Doutor Henrique Gonalves, um investigador sobre o assunto e que
tambm exerce as suas atividades na WEG Euro Industria Eltrica, SA.
Nesta edio da revista merecem particular destaque vrios assuntos que corresponderam a trabalhos de investigao
realizados no ISEP, muitos deles em colaborao com vrias Empresas, tendo vrios deles correspondido a trabalhos realizados
no mbito de dissertaes de mestrado.
Destacamse ainda a publicao de outros interessantes artigos no mbito das Instalaes Eltricas (Interruptores mecnicos
para instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas), no mbito das Telecomunicaes (ITUR 2 Dimensionamento das redes
de cabos coaxiais), no mbito da Segurana (NFPA 850. Fe os fogos em turbinas de vento) e no mbito da Gesto de
Energia e da Eficincia Energtica, com um artigo sobre tecnologias de produo de frio e outro sobre reduo de consumos de
energia eltrica na iluminao pblica.
Estando certo que esta edio da revista Neutro Terra apresenta artigos de elevado nvel tcnico e cientfico, com elevado
interesse para todos os profissionais do setor eletrotcnico, satisfazendo assim novamente as expectativas dos nossos leitores,
apresento os meus cordiais cumprimentos e desejo a todos um Bom Ano de 2016.
Porto, 29 dezembro de 2015
Jos Antnio Beleza Carvalho
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Vialia de gia a
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ARTIGOTCNICO
5
R
O
(
)
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, ,
,
. N
PM .
.
1. Id
De todos os tipos de motores o de induo o mais usado,
quer no sector industrial quer no sector comercial.
O seu baixo custo, uma simples e robusta construo, a
elevada fiabilidade, a reduzida manuteno e os nveis de
eficincia conseguidos com as atuais tecnologias de controlo
fazem dele um elemento de converso eletromecnica
muito apetecvel. Contudo, j hoje unanimemente aceite
que o desempenho da motor de induo diferente quando
este alimentado por um conversor esttico de potncia
(variador de velocidade), ou quando alimentado
diretamente pela tenso da rede. Em aplicaes onde o
desempenho exigido no elevado a utilizao de motores
com uma construo padro tem resultados satisfatrios,
mas quando requerido elevado desempenho mais
apropriado um motor com uma conceo especfica o que
vai atenuar as restries construtivas associadas s
aplicaes de velocidade constante.
Os variadores de velocidade podem utilizar um controlo
escalar ou vetorial. Em ambos os casos a tenso que geram
do tipo PWM (P M) com um contedo
harmnico e gradientes de tenso cujos efeitos no motor
assumem grande relevncia e que necessitam de ser
considerados no projeto do motor. O efeito dos elevados
gradiente de tenso particularmente importante quando o
motor alimentado por cabos longos, pois a impedncia dos
cabos de alimentao reduz o gradiente de tenso aos
terminais do motor mas cria a um efeito de onda
amortecida onde as sobretenses podem ser vrias vezes
superiores tenso nominal, reduzindo a vida til do
isolamento dos enrolamentos do motor. Para mitigar este
problema alguns autores defendem a utilizao de filtros [1].
Os harmnicos de tenso e corrente apesar de no
contriburem para um aumento do binrio motor, uma vez
que no aumentam o fluxo fundamental no entreferro que
gira velocidade sncrona, aumentam as perdas no ferro e
no cobre, respetivamente [2, 3, 4]. Para agravar o problema
o acionamento a velocidades mais baixas reduz a ventilao
do motor. A conjugao destes dois fatores trs problemas
adicionais ao nvel do isolamento dos enrolamentos,
podendo mesmo ser excedido o limite de temperatura
definido pela classe de isolamento com que o motor foi
construdo. Este aumento da temperatura pode no
provocar danos imediatos mas provocar, com certeza, uma
diminuio do tempo de vida do motor. Para a maioria dos
atuais isolantes um aumento da temperatura de 10C
resultar numa reduo em 50% no tempo de vida esperado
do mesmo [5].
Para alm doa efeitos anteriormente referidos, podem
aparecer outros efeitos, que no se devem especificamente
aos harmnicos, mas que so tambm relevantes e que no
devem ser desprezados, tais como a circulao de corrente
pelos rolamentos [6] e o aumento dos nveis de vibrao e
rudo [7, 8].
Heie Gale
REQUISITOS DO PROJETO ELTRICO DE MOTORES DE INDUO PARA ACIONAMENTO
POR VARIADOR DE VELOCIDADE
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ARTIGOTCNICO
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2. Cideae Naia
Analogamente a vrios outros aspetos construtivos, tambm
as condies de acionamento do motor de induo por
variador de velocidade esto normalizadas.
Os principais organismos normalizadores internacionais
dedicam vrios captulos das suas normas de mquinas
eltricas rotativas inteiramente a esta temtica, o que
demonstra tambm a importncia do tema. Assim,
destacamse:
IEC: 6003417: Rotating Electrical Machines Cage
induction motors when fed from converters
application guide;
IEC 6003425: Rotating Electrical Machines Guide
for the design and performance of cage induction
motors specifically designed for converter supply;
NEMA MG1 Part 30: Application considerations for
constant speed motors used on a sinusoidal bus with
harmonic content and general purpose motors used
with adjustablevoltage or adjustablefrequency
controls or both;
NEMS MG1 Part 31: Definite purpose inverterfed
polyphase motor.
2.1. Ced Haic
Os valores limite de distoro harmnica da tenso gerada
pelo variador de velocidade, e consequentemente da
corrente, no esto normalizados. No entanto, as normas
consideram o aumento das perdas do motor devido ao uso
do variador.
A norma IEC 6003417 exemplifica o aumento das perdas do
motor devido ao uso de um variador com o caso prtico de
um motor com uma carcaa 315, com valores nominais de
binrio e velocidade, apresentando para este caso perdas
15% maiores, sendo a maior contribuio a das perdas no
ferro com 12% desses quinze. No captulo IEC 6003417
comparado o acionamento carga nominal e em vazio de
um motor de 37 kW alimentado com tenses a variar entre
os 20 e os 100 Hz, sendo apontadas solues para mitigar o
aumento de perdas verificado.
A NEMA MG1 Parte 30 considera uma reduo percentual
do binrio do motor ( ) para evitar o excessivo
sobreaquecimento de um motor alimentado por um
inversor, que estar sujeito a correntes harmnicas
decorrentes do contedo harmnico da tenso PWM.
2.2. Gadiee de e
As definies do tempo de subida ( ) so diferentes
na norma IEC e NEMA, o que gera divergncias de
interpretao e conflitos entre fabricantes e consumidores.
Segundo o IEC 6003425 o tempo de subida corresponde ao
tempo que a tenso leva para subir de 10 a 90% da tenso do
barramento DC. Pelo critrio NEMA devese tomar o valor da
tenso do barramento, enquanto que pelo IEC se deve usar o
valor de pico da tenso aos terminais do motor. Este ltimo
leva em considerao o efeito do cabo de alimentao,
podendo por isso ser mais preciso mas mais difcil de ser
previsto ou estimado a priori.
2.3. Ilae d elae
Relativamente aos efeitos sobre o isolamento dos
enrolamentos dos motores, tanto a IEC 60034 como a NEMA
MG1 apresentam tabelas e grficos com os valores da tenso
de pico e tempo de subida da tenso ( ) que os
isolamentos devem suportar. Para motores com tenses de
alimentao mais elevadas sugerem o reforo do isolamento
e a instalao de filtros na sada do inversor para limitar as
tenses de pico. Garantindo que a tenso de sada do
inversor no excede os limites apresentados na norma
assumese que no haver significativa reduo na vida til
do isolamento por stress de tenso.
2.4. Cee de cicla el lae
Os problemas devidos a tenso/corrente induzida no eixo
so agravados pela forma de onda da tenso PWM gerada
pelos variadores de velocidade, devido a estas serem
tendencialmente desequilibradas e por terem componentes
de alta frequncia [9].
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A IEC 60034 recomenda o uso de filtros para reduo da
componente de sequncia zero, a reduo do dV/dt e o
isolamento dos rolamentos em motores com carcaas acima
da 315 e ou potncias superiores a 400 kW. Recomenda
ainda a utilizao de escovas de aterramento no eixo.
A NEMA MG1 refere a maior ocorrncia de correntes de
circulao nos rolamentos em motores com carcaas mais
pequenas, menores que 500. E sugere o isolamento de
ambos os rolamentos, ou alternativamente a utilizao de
escovas de aterramento no eixo para desviar a corrente dos
rolamentos.
3. Cideae Relaia a Haic
Tal como referido anteriormente o motor de induo
acionado por um variador de velocidade recebe nos seus
terminais uma tenso PWM, pelo que estar sujeito a
harmnicos que afetam o seu desempenho, nomeadamente,
um aumento de perdas e de temperatura de
funcionamento. A influncia do variador sobre o motor
depende de uma srie de fatores relacionados com o
controlo, tais como a frequncia de comutao, a largura
efetiva dos pulsos, o nmero de pulsos, entre outros.
A Figura 1 ilustra a forma de onda tpica da tenso composta
e respetivo espectro de frequncias de uma alimentao
PWM. visvel o elevado contedo harmnico, com
componentes at cerca dos 50kHz.
Estas componentes harmnicas no contribuem para a
produo de binrio motor, uma vez que no aumentam o
fluxo fundamental no entreferro, que gira velocidade
sncrona. Contudo, so responsveis por um aumento das
perdas, uma vez que para frequncias mais elevadas as
perdas por histerese aumentam, assim como aumenta a
saturao efetiva do ncleo. Concomitantemente, as
correntes harmnicas aumentam as perdas por efeito de
Joule nos condutores.
A operao do motor a velocidades de rotao mais baixas
promove uma reduo na ventilao e consequente perda
de transferncia de calor (em motores autoventilados),
contribuindo tambm para a elevao da temperatura de
estabilizao trmica.
Figa 1. Te ca e eei eec de fecia
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ARTIGOTCNICO
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Portanto, quando da operao com variador de velocidade, e
por efeito da influncia conjunta dos fatores supracitados
devem ser consideradas medidas para mitigao do
sobreaquecimento do motor, nomeadamente:
Reduo do binrio nominal (sobredimensionamento
do motor);
Utilizao de um sistema de ventilao
independente;
Utilizao do fluxo timo (soluo patenteada pela
WEG [4]).
Na Figura 2 apresentada uma curva tpica de
sobredimensionamento aplicvel a motores de produo em
srie com projeto padro. .
Na Tabela 1 so apresentadas algumas medidas, genricas,
para mitigao do contedo harmnico da tenso gerada por
variadores de velocidade.
Tabela 1. Md de ed de haic da e
geada aiade de elcidade (fe [10])
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
0.1 0.3 0.5 0.8 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0
Red
uod
e
binrio(
p.
u.)
f/fn frequncia (p.u.)
para elevao de temperatura da classe B (80 K)
para elevao de temperatura da classe F (105 K)
Figa 2. Ca ica de bedieiae alicel a e de d e ie c je ad
Md de ed
de haic
Caaceica da l
Iala de fil
ai de ada
Aumento do custo da instalao
Restries para operao nos
modos vetoriais
Queda de tenso (reduo da
potencia do motor)
Uilia de
ie c ai
ei
Aumento de custos
Reduo de fiabilidade do inversor
Aumento da complexidade
do controlo
Melhia a
alidade da
dla
PWM
M
No aumenta custos
Melhoria no controle de tenso
Maior rendimento do conjunto
(motor + inversor)
Ae da
fecia de
ca
Reduo do rendimento do
inversor (aumento das perdas por
comutao)
Aumento das correntes de fuga
para a terra
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Por forma a minimizar estas sobretenses podem ser
implementados diferentes tipos de solues,
nomeadamente a introduo de uma bobina em srie com o
variador e o motor. Esta bobina limita a corrente, filtra a
tenso PWM e reduz o rudo eltrico. Contudo, dada a
elevada indutncia necessria, afeta o desempenho
dinmico do conjunto, volumosa e cara comparativamente
com outras solues.
Uma segunda soluo o j referido reforo do isolamento
dos enrolamentos do motor e tambm a implementao de
filtragem [13]. A filtragem pode utilizar diversas topologias e
ser implementada do lado do variador ou do motor.
4.3. Efei Ca
Dependendo da qualidade/homogeneidade do sistema de
impregnao, o material impregnante pode conter bolhas de
ar (vazios), que podem levar, em conjugao com as
sobretenses ao aparecimento de Descargas Parciais que por
sua vez podem levar ao rompimento do isolamento entre
espiras. Um fenmeno complexo decorrente do efeito
Corona. Este efeito resulta do campo eltrico criado pela
diferena de potencial entre condutores adjacentes.
Se for estabelecido um campo eltrico suficientemente alto
(mas abaixo da tenso de rutura do material isolante), a
rigidez dieltrica do ar pode ser rompida, e o oxignio (O2)
ionizado em ozono (O3). O ozono altamente agressivo e
ataca os componentes orgnicos do isolamento dos
enrolamentos, deteriorandoos. Para que isso ocorra, o
potencial nos condutores precisa exceder um valor limiar
denominado CIV (C I ), que a rigidez
dieltrica do ar local (dentro da bolha). O CIV depende do
projeto do enrolamento, do tipo de isolamento, da
temperatura, de caractersticas superficiais e da humidade.
A eroso resulta na diminuio da espessura do material
isolante, acarretando progressivas perdas de propriedades
dieltricas, que acabaro por levar falha do isolamento.
4.4. Te Mi ee Pl Ceci e
Fecia de Ca
Tal como o nome da modulao PWM sugere, o valor eficaz
da tenso que aplicada ao motor controlado por variao
da largura dos pulsos e pelo tempo entre eles. Acontece
porem que o efeito de sobretenso agravado quando o
tempo entre os pulsos mnimo. Condio que ocorre
durante regimes transitrios, como acelerao e
desacelerao do motor.
Figa 3. Te de eada e de ada de cab elic aliead c l de e
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Se o tempo entre pulsos for menor que 3 vezes o perodo
ressonante do cabo (tipicamente 0,2 a 2s para cabos
industriais), ocorrer um acrscimo na sobretenso.
Associada aos efeitos originados pelo tempo de subida e
tempo mnimo entre pulsos consecutivos, est a frequncia
com que os mesmos so produzidos. Atualmente so j
comuns frequncias de comutao na ordem dos 20 kHz.
Porm, h estudos que indiciam que quanto maior for a
frequncia de comutao mais rpida ser a degradao do
isolamento dos enrolamentos. A relao de dependncia
entre o tempo de vida til do isolamento e a frequncia de
comutao no uma relao simples.
Resultados experimentais mostram que para frequncias de
comutao menores, ou iguais, a 5 kHz a probabilidade de
falha do isolamento diretamente proporcional frequncia
de comutao, enquanto que para frequncias de
comutao maiores que 5 kHz a probabilidade de falha do
isolamento diretamente proporcional ao quadrado da
frequncia de comutao.
Por outro lado, o aumento da frequncia de comutao
melhora o contedo harmnico da tenso injetada nomotor, tendendo, dessa forma, a melhorar o desempenho
do motor em termos de temperatura e rudo.
5. Cee de Cicla Rlae
O problema da tenso/corrente induzida no eixo gravou se
com o advento dos variadores de velocidade. A soma
vetorial instantnea das trs fazes da tenso PWM de sada
do variador de velocidade no igual a zero, mas igual a um
potencial eltrico de alta frequncia relativamente a um
ponto comum de referncia, usualmente a terra ou o polo
negativo do barramento DC, denominada, por isso de tenso
de modo comum. Havendo capacidades parasitas do motor
para a terra, ocorre a circulao de uma corrente de modo
comum indesejada que atravessa o rotor, eixo, rolamento e
tampa aterrada.
Portanto, as causas de tenso induzida no eixo devido aos
variadores de velocidade somamse quelas intrnsecas ao
motor (por exemplo, desbalanceamento eletromagntico
Causado por assimetria) e que tambm provocam a
circulao de corrente nos rolamentos.
Estas correntes desgastam as esferas e a pista dos
rolamentos, dando origem a pequenos furos, que comeam
a sobreporse e, e que com o passar do tempo promovem a
formao de sulcos (Figura 5), reduzindo a vida til dos
rolamentos e podendo mesmo provocar a falha do motor.
Figa 5. Pia de lae daificada deid cicla
de cee elica (fe [4]).
Estes efeitos podem ser mitigados utilizando rolamentos
isolados e introduzindo escovas de aterramento entre orotor e a carcaa do motor por intermdio de uma escova
deslizante de grafite.
6. Ccle
O rpido desenvolvimento da eletrnica de potncia tem
permitido que os motores de induo, tradicionalmente
acionados a velocidade constante, sejam utilizados com
sucesso em aplicaes de velocidade varivel. Nestes casos,
o motor alimentado por um variador de velocidade.
Estes sistemas apresentam grandes vantagens tanto
energticas quanto econmicas, quando comparado com
outras solues existentes para aplicaes industriais de
velocidade varivel. No entanto, o uso do variador traz
consequncias para o motor, fazendo com que os fabricantes
de motores precisem de estar atentos.
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Refecia
[1] C. Choochuan., A survey of output filter topologies to
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threephase ac induction motors, em he 7th
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2005, 2005.
[2] E. N. H. a. H. Roehrdanz, Losses in threephase
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[3] T. C. G. a. A. C. S. Carlos A. HernandezAramburo,
Estimating rotational iron losses in an induction
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[4] H. N. K.H. H. J.P. H. a. D.H. H. JeongJong Lee, Loss
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pulsewidthmodulated inverter, EEE Transactions on
Magnetics, vol. 40, 2004.
[5] A. M. J. S. S. B. a. G. L. S. Mike Melfi, Effect of surge
voltage risetime on the insulation of lowvoltage
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bearing current in inverter drives, em ThirtyFirst IAS
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[7] S. Ueda, K. Honda, T. Ikimi, M. Hombu e A. Ueda,
Magnetic noise reduction technique for an AC motor
driven by a PWM inverter, IEEE Transactions on Power
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[8] N. Hashemi, R. Lisner e D. Holmes, Acoustic noise
reduction for an inverterfed threephase induction
motor, em 39th IAS Annual Meeting Industry
Applications Conference, 2004.
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[10] H. G. G. M. Waldiberto de Lima Pires, Minimizao de
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[13] P. T. Finlayson, Output filters for pwm drives with
induction motors, IEEE Industry Applications
Magazine, p. 4652, 1998.
Na la:
Gadea fica Uidade
Denominao Smbolo Denominao Smbolo
Capacidade C Farad F
Carga eltrica Q Coulonb C
Comprimento L metro m
Corrente
eltricaI Ampre A
Densidade de
correnteJ Ampre/m2 A/m2
Energia E Joule J
Fluxo
magnticof Weber Wb
Fora F Newton N
Frequncia F Hertz Hz
Impedncia Z Ohm
Indutncia L Henry H
Potncia
eltrica P Watt W
Presso P Pascal Pa
Resistncia
eltricaR Ohm
Resistividade r Ohmxmetro xm
Tenso
eltricaV Volt V
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I. Idci
Transformers may be classified according to dielectric
insulation material as follows:
Oilfilled transformers
Dry type transformers
II. Oilfilled Tafe
Two types of oilfilled transformers are commonly used:
With expansion tank (conservator)
Sealed
In this type of transformers windings and core are immersed
in oil, in a tank with radiators; oil plays both functions of
insulating material and cooling fluid.
Common applications of oilfilled transformers with
conservator are:
As stepup transformers in power plants.
As stepdown transformers in EHV/EHV, EHV/HV and
HV/MV utilities substations (primary voltages above
52 kV).
As stepdown transformers in HV/MV or MV/MV
industrial plants substations, with rated power above
2.5 MVA.
Oilfilled sealed transformers (without conservator) are
mainly used in distribution networks (MV/LV) and in
installations up to 52 kV, with a rated power up to 2.5 MVA,
although some manufactures built this type of transformers
up to 30 MVA.
The degree of protection (IP) provided by the tank allows
that both types of transformers can be installed outdoors.
III. D Te Tafe
Dry type transformers present the most suitable solution in
situations where the distribution of energy requires absolute
safety and environmental friendliness. These transformers
require less maintenance than oilfilled transformers, more
safe to environment and have low fire hazard.
Windings and core are not installed in a tank and insulation
of windings is usually made of cast resin.
They possess less space, about 2/3 of that of corresponding
oil filled transformers, and their simple construction allows
onsite replacement of windings.
Mael BlihaEgehei Elecic Cl
TYPES AND CONSTRUCTION OF POWER TRANSFORMERS
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ARTIGOTCNICO
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Dry type transformers are only suitable for indoors
installation because the degree of protection provided by
enclosure is IP00 and are usually employed on distribution
networks and in installations with voltages up to 52 kV and
rated power up to 2.5 MVA, although some manufactures
built this type of transformers up to 50 MVA.
Typical use of dry type transformers is:
Multistorey buildings
Hotels
Malls
Hospitals and clinics
Airports
Mines
Other places where fire safety is a great concern
IV. Ga Ilaed Tafe (GIT)
Rising demand for electric power in large cities, lack of space
to construct new substations or upgrade existing substations
and adverse environment conditions has encouraged large
scale substations to be tucked away underground in
overpopulated urban areas, leading to strong demand for
incombustible and nonexplosive, largecapacity gas
insulated transformers from the view point of accident
prevention and compactness of equipment.
In line with this requirement, several types of largecapacity
gas insulated transformers have been developed, being SF6
the most common gas used.
Because the gas forced cooling type was considered to be
available up to approximately 60 MVA, all of these gas
insulated transformers are liquid cooled.
The main advantages of GIT are:
Non flammable (gas insulated transformers, using
incombustible SF6 gas as an insulation and cooling
medium).
Explosionproof tank (pressure tank withstands
pressure rise in case of internal fault).
Compactness (since conservator or pressure relief
equipment is not necessary, height of transformer
room can be reduced approximately 22.5 meters).
Easy installation (oil or liquid purifying processes are
not necessary with gas insulated transformers).
Easy inspection and maintenance work (only SF6 gas
pressure need be basically monitored during periodic
inspection).
Since gas insulated transformers do not need a conservator,
the height of transformer room can be reduced. In addition,
its nonflammability and non tankexplosion characteristics
can remove firefighting equipment from transformer room.
As a result, gas insulated transformers, gas insulated shunt
reactor, GIS and control panels can be installed in the same
room, and such installation realizes the fully SF6 gas
insulated substation.
V. T ad Thee Widig Tafe
Usually transformers have two windings, the primary and the
secondary.
However, in HV and EHV substations, with voltages above 52
kV, power transformers may have a third winding, with a
rated voltage of 7 kV or 11.5 kV.
This winding is used for harmonic compensation, to reduce
the unbalancing in the primary due to unbalancing in three
phase load and to redistribute the flow of fault current.
It is common practice to use this third winding to LV auxiliary
services power transformer.
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ARTIGOTCNICO
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VI. Sigle Phae Tafe ad Aafe
For voltages above 123 kV and for high values of rated power
(usually above 100 MVA), for handling and economic reasons
it is usual to use single phase transformers.
In such a situation the three single phase transformers must
work as a whole, since they are relatively interdependent.
The windings (both primary and secondary) of the three
single phase transformers must be connected together in
star or in delta.
A special case of single phase transformers are
autotransformers that have one single core and winding.
The main advantages of an autotransformer compared to a
common single phase transformer are:
More economic and easier to handle (only one
winding and for the same rated power the
dimensions and the weight are lower).
More efficient (losses by Joule effect are lower,
because there is only one winding).
Lower voltage drop, being able to keep the voltage
more stable.
In contrast the major disadvantages are:
Primary and secondary windings are not isolated
from each other.
As the internal voltage drop is lower, in case of a
short circuit the fault current is higher, causing
higher electrodynamics stress in the windings, which
by be a cause of ageing.
VII. Diciaed Phae Tafe
Another construction solution for voltages above 123 kV and
for high values of rated power is the dissociated phases
transformer, formed by three singlephase transformers
within a common enclosure, where are made the
connections of the three transformers and where the
bushings are assembled.
The conservator, the cooling system and the onload tap
changer may be also assembled at that enclosure or
assembled separately.
VIII. ZigZag & Gdig Tafe
Neutral grounding of transformers and transmission and
distribution networks may be:
Solid grounded
Grounded through an impedance or a resistance
Ungrounded
When it is required to connect the neutral of the
transformers to the ground, (solid or through an impedance
or a resistance) and when at the side it is designated to
ground the neutral the windings are delta connected
(usually MV/LV power transformers), in order to achieve
neutral grounding is necessary to form an artificial neutral
point. This is achieved using a zigzag grounding transformer.
Lad
Sigle Ce SeieWidig
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DIVULGAO
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LICENCIATURA EMENGENHARIAELETROTCNICA SISTEMASELTRICOS DEENERGIA
A Licenciatura em Engenharia Eletrotcnica Sistemas Eltricos de Energia forma profissionais com competncias nos
tradicionais domnios dos sistemas eltricos de energia, mas tambm em reas emergentes como as energias renovveis,
mobilidade eltrica, , gesto de energia e eficincia energtica, telecomunicaes, automao e domtica,
sistemas de segurana.
ea geai de eegabilidade: Produo, transporte e distribuio e comercializao de energia eltrica, eficincia
energtica e gesto de energia, certificao energtica de edifcios, projeto, execuo e explorao, oramentao:
instalaes eltricas, telecomunicaes, sistemas de segurana, automao, domtica e Gesto tcnica centralizada,
eletromecnica, manuteno de instalaes: industrias, comerciais, hospitalares, atividades tcnicocomerciais: fabricantes,
distribuidores, ensino e formao.
Cecia fiiai OE/OET:
Tcnico responsvel pelo Projeto, Execuo e Explorao de Instalaes eltricas. (Sem formao complementar).
Tcnico Responsvel pelo Projeto e Execuo de Infraestruturas de Telecomunicaes ITED/ITUR. (Mediante formao
habilitante complementar (ANACOM)).
Peritos Qualificados em Certificao Energtica. (Mediante formao habilitante complementar/exame (ADENE)).
Projetista de Segurana Contra Incndio em Edifcios (SCIE). (Mediante formao habilitante complementar (ANPC)).
Imagem adaptada de:http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_EU/SmartGrid/EUSmart
Grid/
Da: 6 semestres curriculares / letivos
Ga: Licenciado
Tal de ECTS: 180 crditos
Pa de ige: 19 Matemtica e 07 Fsica e Qumica
Regie de fciae: Horrios: diurno e pslaboral
O curso tem uma forte componente de formao
prtica e laboratorial e possibilita a realizao de um
estgio curricular em ambiente profissional fatores
decisivos para a integrao dos seus diplomados nomercado de trabalho.
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C ,
,
, ,
.
,
. O
.
1. Id
Modalidade tarifria o conjunto de tarifas aplicveis ao
consumo de energia eltrica e procura de potncia ativa,
podendo ser divididas em tarifas convencionais e tarifas
horrias [1].
Na primeira, o cliente cobrado igualmente pela energia
eltrica que consome independente do horrio do dia ou
perodo do ano. J a cobrana de energia eltrica nas tarifas
horrias caracterizada por refletir os custos de outras
variveis, como o perodo do dia que o consumo ocorre e
custo de produo.
Quando comparado um horrio de ponta a um mesmo
perodo fora da ponta, o custo de energia eltrica e da
procura pode chegar at nove vezes mais que o seu
corresponde num horrio normal [1]. Como alternativa, a
produo independente de energia eltrica pode ser um
sistema economicamente vivel.
Com uma capacidade assinalvel nas suas baterias, os
veculos eltricos (VE) podem ser utilizados como
dispositivos armazenadores de energia num sistema de
compensao de consumo no horrio de ponta.
Isso pode ser til tambm para compensar a natureza
intermitente das fontes renovveis de energia, por exemplo.
2. Siea aifi g
Assim como o Brasil, Portugal possui diferentes modalidades
tarifrias. H as Tarifas de Mdia Tenso (MT), Baixa Tenso
Especial (BTE) e a Baixa Tenso Normal (BTN) que utilizada
pela maioria dos clientes residenciais, foco deste estudo.
Para BTN, adotamse diferentes tarifas ao longo do dia, a
Ponta, a Cheia e o Vazio.
A figura 1 exemplifica visualmente a diviso horria de um
dia de acordo com a respetiva tarifa.
Figa 1. Dii diia aifi [2]
Atravs da Equao 1 ser feito o clculo da chamada Tarifa
de Compensao, pois considerarse o carregamento do
veculo eltrico durante a madrugada, ou horrio de vazio, e
sua descarga no horrio de ponta.
O clculo da economia se dar a partir da diferena entre as
tarifas de compra.
(1)
H Hldeih Adila Haada Mae, Fead Maci DiaIi Sei de Egehaia d P
UTILIZAO DE UM VECULO ELTRICO PARA ABASTECER UMA RESIDNCIA NO
HORRIO DE PONTA
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3. Vecl elic
So denominados VE, todos aqueles veculos que, para seu
funcionamento, possuem pelo menos um motor que
converte a energia eltrica armazenada em baterias em
energia mecnica. Os Veculos a Bateria Eltrica, dependem
nica e exclusivamente da energia armazenada nas baterias
para a sua locomoo. Nesse caso, ele ligado diretamente
rede eltrica para o carregamento. Veculos Eltricos
Hbridos Plugin, VHEP, so movidos a eletricidade ou a
gasolina e tm a singularidade de poderem se recarregar
atravs do motor de combusto interna, ao invs de serem
carregadas somente pela rede eltrica.
3.1. Baeia aa ecl elic
Especificamente para os VE, h duas tecnologias de bateria
que so predominantes, a de NquelHidreto Metlico
(NiHM) e a de LiIon [1].
As principais caractersticas que se deve conhecer a respeito
das mesmas, para dimensionlas e entender o seu
funcionamento para esta aplicao, so:
Caacidade: a quantidade de corrente por hora que a
bateria, ou clula de bateria capaz de fornecer [Ah];
DD: Profundidade de Descarga (PdD), ou Depth of
Discharge (DoD). Mede quanto da capacidade total da
bateria ser utilizado na descarga, dada pela relao da
Capacidade Utilizada pela Capacidade declarada.
3.2. Deeia da cia diel a baeia
A potncia disponvel para uso nas baterias pode ser
determinada conforme a seguinte Equao 2 [4]:
(2)
Onde:
Pd Potncia disponvel [kW]
Ea Energia armazenada na bateria [kWh]
DD Distncia percorrida desde que a bateria foi 100%
carregada [km]
Res Distncia reserva na bateria, definida pelo condutor
[km]
Eficincia do veculo eltrico em kWh/km
Eficincia do inversor utilizado [adimensional]
Tdesc Tempo de descarga desejado [h]
Para os veculos 100% eltricos, levase em conta a PdD
mxima permitida pela bateria, uma vez que se,
ultrapassados esses valores, baixase drasticamente a vida
til das mesmas. Isso gera a Equao 3 [5].
(3)
Para os VHEP, no necessrio prever uma reserva na
bateria, uma vez que o motor a combusto pode carregar a
bateria e/ou movimentar o veculo, dando origem Equao
4.
(4)
4. Ed de ca
Construiuse uma ferramenta de simulao capaz de receber
como entrada todos os dados relevantes ao clculo da
utilizao do VE como uma fonte de compensao de
energia, sendo a plataforma escolhida o Excel. A sadainformar a economia e tempo de payback do sistema para
cada caso.
O Fluxograma 1 representa o funcionamento do simulador.
Flgaa 1. Fciae d ilad
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Para a simulao da viabilidade econmica, escolheuse
trabalhar com 3 veculos reais e disponveis no mercado. O
Outlander PHEV, um hbrido plugin da Mitsubishi, e os
veculos 100% eltricos, o Leaf da Nissan e o i3 da BMW.
A tabela 1 contm um sumrio das principais caractersticas
eltricas dos modelos escolhidos para se efetuar a
simulao.
4.1. C d iea
Sabese que o brasileiro troca de carro a cada 1,7 anos. Para
Portugal, estimouse cerca de 3 [1].
Como as baterias que equipam os veculos eltricos tm uma
vida til na ordem de 2000 a 3000 ciclos, ou seja, de no
mnimo 5 anos (2000 365 = 5,47 anos) [8], os seus custos
de depreciao foram desprezados, uma vez que o perodo
de troca de um veculo usado por um novo menor do que a
vida til da sua bateria.
Desprezouse tambm o preo do VE, assumindose que o
condutor j possui veculo na sua residncia, e no que o
compre exclusivamente para compensao.
Compe o custo do sistema um carregador e um medidor de
energia bidirecionais, para ligao rede e controlo da
carga/descarga da bateria, somando um valor estimado de
426.
4.2. Hbi de cd d cid g
A primeira simulao foi feita com base nos hbitos de
conduo de um condutor mdio portugus.
Constatouse que o cidado comum cobre diariamente, uma
distncia de 45 km [3]. Para a distncia de reserva que ser
mantida na bateria, utilizouse um valor de 15% da
autonomia total do veculo. O tempo de descarga da bateria
para compensao de energia ser fixado em 2,5h, para
aproveitar o intervalo do horrio de ponta na sua totalidade.
Obtevese os resultados demonstrados na Tabela 2.
Tabela 2. Te de ecl
Verificouse que o sistema economicamente vivel para
aqueles que possuem veculos 100% eltricos, cujo tempo de
payback fica em torno de um ano. Aps esse perodo outilizador comear a ter lucro efetivamente.
Para os VHEP, o retorno financeiro pode chegar a quase 9
anos, devido ao facto das suas baterias serem de muito
menor capacidade que a dos veculos 100% eltricos.
Geal
Mada Mibihi Nia BMW
Veculo Outlander PHEV Leaf I3
Tecnologia PHEV 100% EV 100% EV
Baeia
Tecnologia da Bateria es de Ltio es de Lt io es de Ltio
Tenso (V) 300 360 355,2
Capacidade (Ah) 40 66,67 60,81
Energia (kWh) 12 24 21,6
VeclAutonomia EV (km) 52 199 160
Eficincia (kWh/100km) 18,46 9,65 10,8
Geal Mada Mibihi Nia BMW
Veiculo OutlanderPHEV
Leaf i3
Tecnologia PHEV 100%EV
100%EV
Payback t payback(anos)
8,59 0,93 1,13
Tabela 1. Piciai caaceica d ecl hbid e elic
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Nesse caso, a utilizao do VHEP seria vantajosa apenas para
uso do veculo como um , no caso de uma falha
eltrica da rede ou de algum equipamento interno
instalao do cliente.
4.3. Difeee efi de cd
Para diferentes perfis de conduo foi analisado qual VE, de
entre os modelos de veculos prdefinidos, ter o menor
tempo dee maiores lucros aos utilizadores.
Para tal, variouse de 0 a 50 km a distncia percorrida
diariamente, utilizandose um passo de 10 km. Para cada
uma dessas distncias variouse tambm a distncia de
reserva de 0 a 30 km, com o mesmo passo de 10 km.
Ser considerado rentvel apenas aqueles casos em que o
do sistema se d em menos de 3 anos, ou seja,
antes que o utilizador troque de veculo.
Os resultados foram compilados em diferentes tabelas. A
Tabela 3 referente ao Nissan Leaf.
A terceira coluna mostra a energia da bateria que est
disponvel para utilizao na residncia e a quarta informa de
quanto ser a economia bruta anual do usurio.
Por ltimo est o tempo de do sistema. Mais uma
vez foi considerado vivel aqueles casos em que esse valor
seja menor que 3 anos.
Para os VHEP bvio que a distncia de reserva no afeta o
tempo de do sistema, uma vez que pelo facto de
possuir um motor a combusto, assumese que nunca faltar
gasolina em perodos de emergncia, portanto no se deve
constituir reserva da bateria. Os perfis vantajosos so
aqueles que percorrem at 30 km dirios, ou seja, do A ao I.
J para os veculos eltricos, observase que quanto menor a
soma das distncias percorrida e reserva, menor o tempo
necessrio para. Para ambos modelos, o Leaf e o i3,
independente da distncia percorrida e da distncia de
reserva os veculos so recomendveis, com dentro
dos limites estabelecidos neste trabalho.
PefilDicia
PecidaReea
Eegia aa eidcia
(kWh)
Ecia ba aal
(EUR)Paback
A 10 10 15,89 662,40 0,64
B 10 20 15,00 625,40 0,68
C 10 30 14,11 588,39 0,72
D 20 10 15,00 625,40 0,68
E 20 20 14,11 588,39 0,72
F 20 30 13,23 551,39 0,77
G 30 10 14,11 588,39 0,72
H 30 20 13,23 551,39 0,77
I 30 30 12,34 514,38 0,83
J 40 10 13,23 551,39 0,77
K 40 20 12,34 514,38 0,83
L 40 30 11,45 477,37 0,89
M 50 10 12,34 514,38 0,83
N 50 20 11,45 477,37 0,89
O 50 30 10,56 440,37 0,97
Tabela 3. Te deaa difeee efi de cd Nia Leaf
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4.4. Eegia ia da baeia aa iliad
Para a ltima simulao variouse a energia da bateria de
forma a se obter um tempo de exato de 3 anos,
obtendo a capacidade mnima da bateria para cada
tecnologia.
Na Tabela 4, as quarta e quinta colunas indicam,
respetivamente, qual a energia mnima necessria na bateria
para cada tecnologia, de acordo com os perfis. Isso til,
principalmente, para os veculos no mencionados aqui e
tambm os VHEP, que no geral tm capacidades de bateria
menores. Dessa forma, o condutor sabe, de acordo com seu
perfil, qual a menor energia que a bateria do veculo deve
possuir.
Tabela 4. Caacidade ia da baeia
4.5. Relad e alie d elad
Para o proprietrio do veculo eltrico, a vantagem de utilizar
o sistema de compensao de energia eltrica no horrio de
ponta seria a de otimizar o seu consumo de energia
proveniente da rede.
Ao final de cada ms, alm da economia na fatura de energia
eltrica, o condutor teria tambm uma fonte de renda
adicional.
Neste trabalho provouse que a utilizao da bateria de
veculos eltricos para alimentar uma residncia durante o
horrio de ponta economicamente vantajosa. Para o
cidado mdio portugus obrigatria a utilizao de
veculos movidos 100% a energia eltrica para que haja
economia percetvel na fatura de energia.
Quando se testou outros perfis de conduo, os veculos
100% eltricos continuaram a ser uma opo
financeiramente vivel. Para os veculos hbridos
importante que o condutor no possua grandes
necessidades de deslocamento dirio. Para tal, o limite de
distncia percorrida de 30 km para que o seja
aceitvel.
Refecia
[1] ANEEL. Resoluo Normativa N 479: Condies Gerais
de Fornecimento de Energia Eltrica. [s. L.]: Aneel, 2012.
56 p. Disponvel em:
.[2] EDP. Horrios Baixa Tenso Normal. 2014. Disponvel em:
. Acesso em: 22 dez.
2014.
[3] INFAS. Mobilitt in Deutschland 2008: Ergebnisbericht
Struktur Aufkommen Emissionen Trends. Berlin:
Bundesministeriums Fr Verkehr, Bau Und
Stadtentwicklung, 2008. Disponvel em:
.
[4] KEMPTOM, Willett et al. VehicletoGrid Power: Battery,
Hybrid, and Fuel Cell Vehicles as Resources for
Distributed Eletric Power in California. California:
California Air Resources Board And The California
Environmental Protection Agency, 2001. 78 p. Disponvel
em: .
Pe
fil
Di.
Peci
da
Re
e
a
Eegia
ia
VE (kWh)
Eegia
ia
Hbid
(kWh)
A 10 10 7,13 6,88
B 10 20 8,38 6,88
C 10 30 9,63 6,88
D 20 10 8,38 9,13
E 20 20 9,63 9,13
F 20 30 10,88 9,13
G 30 10 9,63 11,38
H 30 20 10,88 11,38
I 30 30 12,13 11,38
J 40 10 10,88 13,63
K 40 20 12,13 13,63
L 40 30 13,38 13,63
M 50 10 12,13 15,88
N 50 20 13,38 15,88
O 50 30 14,63 15,88
P 45 32 14,25 14,75
-
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[5] MAGALHES, Daniel Filipe Pereira. Projeto De Um
Sistema De Gesto De Baterias (BMS) Aplicadas Na
Alimentao De Veculos Eltricos (EVs). 2012. 41 f.
Dissertao (Mestrado em Curso de Engenharia
Eletrotcnica e de Computadores Major Automao)
Feup, Porto, 2012. Disponvel em:
.
[6] ROSOLEM, Maria de Ftima N. C. et al. Bateria de Ltio
on: Conceitos Bsicos e Suas Potencialidades. Saber
Eletrnica, So Paulo, v. 48, n. 464, p.5666, set. 2012.
Disponvel em:
.
[7] TELEFONICA. Connected Car Industry Report 2014.
London, 2014. Disponvel em:
.
[8] WITTMANN, D; BERMANN, C; WITTMANN, T F. Anlise
Crtica da Integrao em Larga Escala de Veculos
Eltricos no Brasil. In: INTERNATIONAL WORKSHOP
ADVANCES IN CLEANER PRODUCTION, 4., 2013, So
Paulo. Proceedings... . So Paulo: International Workshop
Advances In Cleaner Production, 2013. p. 1 10.
Disponvel em:
.
Dilga: Tl: Instalaes Eltricas de Baixa TensoA: Antnio Augusto Arajo GomesEdia: PublindstriaDaa de Edi: 2015ISBN: 9789897230752N Pgia: 151Ecadea: Capa mole
-
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23
Re
D
, ,
. ,
.
, .
P ,
.
N G,
. A ,
, ,
, .
E
, B
A E (BAE), .
N D E,
, . C
,
.
N
.
I. Eadae geal
Tal como de conhecimento geral, o desenvolvimento do
setor energtico tomou pores impensveis, levando a uma
enorme dependncia do ser humano para com a energia
eltrica. Desta forma, de extrema importncia garantir a
qualidade de servio no fornecimento de energia eltrica
(menor nmero de falhas na alimentao possvel),
garantindo assim a satisfao e a comodidade dos clientes.
Para que a qualidade de servio seja assegurada,
necessrio que as redes para alm de conseguirem
responder corretamente exigncia da procura, se tornem
mais eficientes e seguras.
A eficincia energtica pode ser descrita como a relao
entre a energia til de um processo e a energia necessria
para ativar esse mesmo processo. Para que esta relao seja
cada vez melhor, isto , para que haja pouco desperdcio de
energia, surgiram as G(Figura 1), que integram a
evoluo da eletrnica e da Tecnologia de Informao e
Comunicao (TIC) nos Sistemas Eltricos de Energia (SEE).
Apesar de j existirem certos mecanismos automatizados nas
redes eltricas, grande parte das operaes das entidades
responsveis so feitas de forma manual e no integrada.
Assim, integrando estas recentes tecnologias, o trabalho
humano reduziria substancialmente, fazendo com que as
operaes passassem a ser automatizadas, resultando numa
utilizao mais eficiente da energia [1].
A implementao deste tipo de redes, apesar de se refletir
em ganhos claros, necessita de uma preparao prvia das
infraestruturas, que por sua vez engloba custos para a sua
realizao [2]. Com isto, atravs de um programa europeu, o
H 2020, foram criados incentivos monetrios para
possibilitar a sua construo [3].
IMPACTO DA INTRODUO DE BATERIAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA EM
Dig Sae, Jdie Feeia, J PgaIi Sei de Egehaia d P
-
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Para alm do melhoramento da qualidade de servio e da
segurana que est adjacente criao de G, este
tipo de redes tem ainda uma outra grande vantagem porque
recorre a fontes de energia renovveis.
Para ser possvel proceder ao armazenamento de energia
foram criados alguns equipamentos tais como as Baterias de
Armazenamento de Energia (BAEs). A sua recente
incorporao em G, veio ainda trazer mais
benefcios, tanto a nvel tcnico como a nvel econmico [4].
Quanto vertente econmica, tal como sucede nas redes
convencionais, os nveis de produo de cada unidade
geradora e da prpria BAE existente no sistema acarretam
custos. Para isso, com a utilizao de metodologias de
clculo, denominados por Despachos Econmicos, tornouse
possvel a minimizao desses mesmos custos.
Utilizando essas metodologias, tornase possvel saber quais
so os nveis de produo que cada unidade necessita de ter
para satisfazer a procura, da forma mais eficiente do ponto
de vista econmico e tcnico.
II. Mdel d deach ecic alicad a
O Despacho Econmico para G consiste em
determinar a potncia necessria proveniente das unidades
geradoras, bem a potncia de sada (ou de entrada) das
BAEs e da rede principal em cada perodo de tempo, com
vista otimizao (minimizao) dos custos operacionais de
gerao de energia [5] [6].
A funo objetivo da Formulao Matemtica do Despacho
Econmico est representada pela equao (1):
min=()+()+() (1)
Relativamente s restries:
++= (2)
(3)
_||_ (4)
_car max_dr (5)
Como a G se encontra interligada com a rede
principal, esta inclui m unidades geradoras e uma BAE.
A equao (2) diz respeito restrio do equilbrio de carga e
de produo. Na equao (3) est representada a restrio
dos limites de produo das unidades geradoras existentes.
A equao (4) referente restrio de transmisso de
energia entre a rede principal e a G. A restrio da
potncia da BAE representada pela equao (5) [7].
Nota: ver Nomenclatura.
III. Silae e alie
De forma a se poder fazer uma anlise prtica deste
contedo, sero apresentados diversos casos de estudo,
entre os quais a Ginterligada rede principal e a
Ginterligada BAE.
Para cada caso, foi desenvolvido um estudo relativo ao
comportamento de cada unidade geradora face aplicao
do mtodo do Despacho Econmico (atravs da utilizao de
duas ferramentas computacionais Excel e M) e, no
final, um estudo relativo viabilidade econmica da
implementao de uma BAE num sistema.
a) Rede de Ed
Para a realizao do problema, ento necessrio definir a
rede de estudo.
Foi selecionada uma rede de 6 barramentos, 4 unidades
geradoras, 4 cargas e ainda uma ligao rede principal.
A carga apresenta um comportamento dinmico, isto ,
sofre variaes ao longo do tempo, mais precisamente ao
longo do dia.
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A figura 1 mostra a rede em estudo.
Relativamente s unidades geradoras existentes, o sistema
possui uma fonte de produo com base ao recurso Solar
(PS), uma fonte de produo com base ao recurso Elico
(PE), uma fonte de produo com base ao recurso Hdrico
(PH) e uma fonte de produo com base na cogerao aBiomassa (PB).
Cada unidade possui os respetivos limites, mximo e
mnimos, de produo e custos de produo (Tabela 1) [8]
[9].
Tabela 1. Caaceica da Uidade da Rede
A BAE, desenvolvida segundo [10], tem o respetivo perfil
representado na Figura 2.
Figa 2. Pefil da BAE
Tal como se pode verificar, a BAE tem trs estados possveis:
o perodo de carga, o perodo de inatividade e o perodo de
produo.
O primeiro perodo carga referese ao perodo de tempo
em que a BAE se encontra a carregar/armazenar energia.
Figa 1. Rede de Ed
Uidade Geada
Ne
Limite
Mnimo
(kW)
Limite
Mximo
(kW)
Custos de
Produo
()
PS 0 6 0,455
PE 0 12 0,65
PH 0 30 0,195
PB 0 30 0,195
Rede Picial 0 30 0,0231
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O segundo perodo inativo referese ao perodo de
tempo em que a BAE no se encontra nem a produzir nem a
consumir.
Por fim, o terceiro perodo produo para os instantes
em que a BAE injeta energia na rede, ou seja, descarrega a
energia anteriormente armazenada.
A nvel econmico, a produo de eletricidade a partir da
BAE tem o custo apresentado na Tabela 2.
Tabela 2. C de Pd da BAE
Com a definio de todos os componentes da rede j
concluda, agora possvel proceder resoluo do
problema do Despacho Econmico, para os diferentes
cenrios.
As Figuras 3 e 4 representam, respetivamente, os valores de
produo (em kW) de cada unidade geradora e os custos (em
) a si associados para o Cenrio 1 Smart Grid Ligada
Rede Principal.
Para este estudo, foi utilizada a ferramenta computacional
E.
Figa 3. Nei de Pd da Uidade Geada da
c liga Rede Picial
Figa 4. C de Pd da c liga
Rede Picial
Tabela 3. Relad Obid Cei 1
Para o Cenrio 2 GLigada BAE, o processo foi
maioritariamente igual ao anterior, destacandose apenas a
utilizao de mais uma ferramenta, o M, de forma a
poder ser possvel realizar um estudo comparativo entre
ambas.
Os respetivos resultados esto apresentados nas Figuras 5 e
6 para a simulao em Excel
Figa 5. Nei de Pd da Uidade Geada da
c liga BAE Sila
NeC de Pd
()
BAE 0,00407
Vale de Pd e C
NeProduo
(kW)
Custos
()
PS 27,19 12,37
PE 196,19 127,53
PH 283,58 55,29
PB 683,19 133,22
Rede Picial 25,79 0,59
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Figa 6. C de d da c liga
BAE Sila
Tabela 4. Relad Obid Cei 2
... e nas Figuras 7 e 8 para a simulao emM.
Figa 7. Nei de d da idade geada da
c liga BAE Sila
Figa 8. C de d da c liga
BAE Sila
Tabela 5. Relad Obid Cei 2
b) Caa d Vale ObidPela anlise das figuras 3 a 8, comprovase que para o
perodo inicial os nveis de produo do segundo cenrio
assumem valores maiores do que os observados no primeiro
(isto devido incluso da BAE e esta estar na sua fase de
carregamento). Por outro lado, quando a BAE entra na sua
fase de descarregamento, dse uma diminuio brusca dos
nveis de produo das unidades geradoras do sistema.
Figa 9. C de d da c liga
BAE Sila
Vale de Pd e C
Ne Produo (kW) Custos ()
PS 22,39 10,19
PE 7,39 4,81
PH 511,57 99,76
PB 684,59 133,49
BAE Varivel 0,0407
Vale de Pd e C
Ne Produo (kW) Custos ()
PS 23,59 10,74
PE 7,39 4,81
PH 609,52 118,86
PB 576,79 112,47
BAE Varivel 0,0407
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Numa anlise comparativa, podese constatar que, tal como
era de esperar, a incluso de uma BAE resulta em custos de
produo dirios mais baixos (3099,84/dia Excel e
3071,99/dia M) do que com a rede ligada rede
principal (3339,47/dia). Em termos percentuais, houve um
decrscimo de 7,18% para a simulao no Excel e um
decrscimo de 8,01% para a simulao noM.
Em termos dos valores das perdas de transmisso, a incluso
de uma BAE, para alm da reduo dos custos de produo,
reduz ainda, de forma ligeira, as perdas da rede.
Figa 10. Caa da Peda de Tai
Analisando a nvel numrico, a rede ligada rede principal
possui um valor de perdas de 29,56 kW, enquanto que com a
BAE possui um valor de 29,53 kW (reduo de 0,01%).
Outro estudo analisado, consiste na observao do
comportamento das linhas ao longo de um dia.
Figa 11. Cae da Liha da c
liga ede icial
Figa 12. Cae da Liha da c
liga BAE
Como se pode comprovar, o nmero total de linhas que se
encontra mais prxima da sobrecarga e que se encontra em
operao normal de funcionamento, so iguais para os dois
cenrios, em que 3 delas se encontram acima dos valores
mdios estabelecidos e as restantes 7 se encontram dentro
desses valores.
Relativamente s que se encontram em estado mais crtico, a
linha 12 a que apresenta um valor mdio percentual mais
elevado, de aproximadamente 81% de sobrecarga (tanto
para um cenrio como para o outro). A linha em melhores
condies de funcionamento a 36, com um valor mdio de
2% de carga.
Em concluso, podese confirmar que a condio do limite
das linhas foi verificada em ambos os cenrios, no sendo
necessrio uma reconfigurao dos componentes da rede.
c) Viabilidade Ecica
A viabilidade econmica consiste numa anlise baseada em
projees e nmero, que tem como finalidade conseguir
saber o potencial de retorno de um projeto e saber, desta
forma, se esse mesmo projeto deve ir adiante ou no [11].
Para este estudo foram utilizadas 3 baterias diferentes: uma
bateria de chumbo cido (A), um sistema de acumulador
eltrico (B) e um sistema de ar comprimido (C).
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Figa 13. Viabilidade a Vi de 6 a
Figa 14. Viabilidade a Vi de 20 a
Tendose em considerao os respetivos custos dosequipamentos, de operao e manuteno e investimento
de cada bateria, foi possvel criar a funo da diferena entre
os gastos acumulados da Gligada BAE e da
Gligada rede principal (para uma viso de 6 e 20 anos).
Como se pode verificar, pela anlise da Figura 13 e 14, as
baterias A e C so as que apresentam condies mais
favorveis de serem aplicadas. Contudo, a bateria C a
preferencial entre estas duas.
Em termos numricos, tanto para a viso de 6 anos como
para a viso de 20 anos, a bateria A e C apresentam
viabilidade logo a partir do ano 0. Por outro lado, a bateria C
s apresenta viabilidade a partir do ano 4.
IV. Ccle
Neste relatrio foram abordados aspetos tericos sobre
Ge Baterias de Armazenamento de Energia, com
principal incidncia nas vantagens tcnicas e econmicas da
introduo deste equipamento neste tipo de redes. Tal
estudo foi possvel graas utilizao de tcnicas de
otimizao, que foi executado na rede de estudo, sob a
forma de diversos cenrios, desde a conexo/desconexo da
G com uma rede eltrica principal e a
incluso/excluso de uma Bateria de Armazenamento de
Energia.
Atravs dos respetivos clculos e simulaes, tornouse
evidente que, com a integrao destas baterias numa
G, os custos associados produo de energia eltrica
passam a ser mais baixos. A eficincia do sistema tornase
tambm a ser maior, pois atravs de uma comparao dos
nveis das perdas de transmisso (apesar de no ter
assumido grandes diferenas) sofreu uma reduo.
Numa anlise comparativa dos valores obtidos em cada
software (Ee M), as diferenas numricas no so
relevantes, tendose verificado uma diferena de 27,85/dia, que se traduz em 10 165,25 /ano de custos de
produo, ou seja, um valor inferior a uma unidade
percentual (0,90%) dos custos totais num ano.
Neclaa:
Pk Potncia fornecida pela unidade geradora k
Prede Potncia fornecida pela rede principal
PBAE Potncia fornecida pela BAE
Fk Funo do custo da unidade geradora k
Frede Funo do custo da rede principal
FBAE Funo do custo da BAE
Pcarga Cargas totais
Ptrans Perdas de transmisso
Prede_min Limite inferior da potncia da rede
Prede_max Limite superior da potncia da rede
Pmax_car Potncia mxima de carga da BAE
Pmax_descar Potncia mxima de descarga da BAE
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Refecia
[1] Liu, X.P., Ding, M., Han, J., Peng, Y., Dynamic Dispatch
for Microgrids Including Battery Energy Storage, 2nd
IEE International Symposium on Power Electronics for
Distributed Generating Systems, 2010.
[2] Energia dos Sonhos, Revista Controle e
Instrumentao, Edio n 163, 2010.
[3] Siemens, Smart Grid A Rede Eltrica Inteligente do
Futuro, 2015.
[4] Horizon 2020,
www.ec.europa.eu/programmes/horizon2020/en/h20
20section/securecleanandefficientenergy
[5] Quanta Technology, Electric Energy Storage Systems,
2014.
[6] Ferreira, J., Vale, Z., Sousa, T., Canizes, B., Puga, J.,
Transmission costs allocation based on optimal re
dispatch, 2011.
[7] Ferreira, J., Ramos, S., Vale, Z., Soares J., Transmission
expansion planning supported by data mining based
methodology, IEEE Intelligent Systems Al in Power
Systems, vol. 26, no 2, pg. 2837, 2011.
[8] Ding, M., Zhang, Y.Y., Mao, M.Q., Yang, W., Liu, X.P.,
Operation optimization for microgrids under
centralized control, 2nd IEEE International Symposium
on Power Electronics for Distributed Generating
Systems, 2010.
[9] http://www.portalenergia.com/microgeracaoem
portugal/
[10] Liu,X.P., Ding, M., Han, J., Peng, Y., Dynamic Economic
Dispatch for Microgrids Including Battery Energy
Storage, 2nd IEEE International Symposium on Power
Electronics for Distributed Generating Systems, 2010.
[11] http://windlift.wordpress.com/2008/03/01/kiteenergy
storagecompressedairandhydraulicaccumulators/
Ciidade:
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A
,
. A R N A (RNA)
,
.
A
R E N (REN), P E,
RNA .
I. Id
Atualmente a energia eltrica desempenha um papel
fundamental, tanto a nvel econmico do pas, como a nvel
de conforto e satisfao individual.
Com o aumento dos produtores e a utilizao de novas
fontes primrias de energia os diagramas de carga tm
sofrido modificaes, devido ao carcter voltil de energias
como o vento [1]. Deste modo, tornase ainda mais
importante o estudo de uma metodologia de previso de
diagramas de carga. Para tal, neste artigo utilizase as RNA,
que so tcnicas computacionais muito utilizadas em
estudos de previso, baseadas no funcionamento de uma
rede neuronal biolgica, e que tm como objetivo estimar
valores de sada com base em vrios dados de entrada.
II. Rede eai aificiai
As RNA so constitudas por muitas unidades de
processamento, designadas por neurnios artificiais, que
esto ligadas a canais de comunicao que se encontram
associados a um determinado peso.
Os neurnios artificiais consideram as vrias entradas
possveis, realizam o processamento da informao
multiplicando o sinal recebido na entrada pelo peso, que
indica a sua influncia na sada, realiza de seguida a soma
ponderada dos sinais que produz um determinado nvel de
atividade e por fim se esse nvel exceder um certo limite a
unidade produz uma resposta [1][2][3].
Figa 1. Mdel aeic iliad ela RNA [3]
Um diagrama esquemtico de uma RNA est presente na
figura 2, geralmente a arquitetura destas redes composta
por uma camada de entrada, uma ou mais camadas ocultas,
e uma camada de sada. Regra geral, cada neurnio ligado
aos outros neurnios da camada anterior atravs de pesos
adaptveis [3][4].
Figa 2. Eea de a RNA [2]
Silaa Mafalda Rcha, Maia Teea Ca, Mael J GaleIi Sei de Egehaia d P
PREVISO DO DIAGRAMA DE CARGA DE SUBESTAES DA REN UTILIZANDO REDES
NEURONAIS
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III. Md deelid aa a alica
Para o desenvolvimento de uma rede neuronal utilizouse a
ferramenta N N F , do MALAB. Esta
ferramenta resolve problemas de ajuste de inputoutput de
uma rede neuronalde duas camadas, utilizando
o algoritmo deLM .
Figa 3. Eea da aiea da RN
A arquitetura das redes treinadas composta por dados de
entrada (I), uma camada oculta (H L), com
neurnios ocultos ativados pela funo tangente hiperblica,
uma camada de sada (O L), com neurnios de
sada ativados pela funo linear, e finalmente pelos dados
de sada (O).
Eca elh e de ei
A primeira fase do mtodo desenvolvido para alcanar a
melhor rede, para o processo de previso, passou por
efetuar 5 treinos para cada um dos quatro conjuntos
diferentes de neurnios, 10, 20, 25 e 30, que foram
estipulados com o intuito de alargar o campo de opes para
chegar a melhores resultados.
Atravs da ferramenta utilizada, no MATLAB, e analisando os
dados obtidos no fim do processo de aprendizagem para os
diferentes nmeros de neurnios, a melhor rede obtida foi
para 30 neurnios alcanando um erro mdio quadrtico de
6,94868, no subconjunto do treino.
Figa 4. Pge da elh ede, c 30 ei
Figa 5. Relad da elh ede, c 30 ei
O treino terminou com um total de 252 iteraes em 18min
e 09s. Relativamente melhor performance de validao,
esta foi obtida na iterao 246, com um erro mdio
quadrtico de 6,804.
Eca a elh eceage
Aps obter o melhor nmero de neurnios a prxima fase
passa por adquirir as melhores percentagens a utilizar em
cada subconjunto (treino, validao e teste) da ferramenta.
Com a finalizao de todos os treinos para os casos possveis
e a sua anlise, verificase que a melhor opo de
percentagens a utilizar de 75% de Treino, 15% de Validao
e 10% de Teste, tendo em considerao os resultados
obtidos e o facto de subconjunto de Treino ser o mais
relevante.
Iac de difeee cj de dad a be da
ede ideal
Com a definio da estrutura e parmetros da rede
possvel passar realizao de treinos para alcanar a rede
com os resultados mais favorveis. Nesta fase importante
analisar que tipo de dados causam um maior impacto na
aprendizagem da rede e assim verificar a importncia que
tm no treino.
Ao longo dos vrios treinos e sua anlise, para os diferentes
conjuntos de dados (Temperatura, Humidade, Vento,
Luminosidade e Feriados) possvel comprovar que dados
como Feriados so essenciais, neste tipo de estudo, para
alcanar melhores resultados.
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Figa 9. Relad da elh ede, c d dad,
da bea de Eeide
As figuras 8 e 9 demonstram os progressos e resultados da
melhor rede obtida para a subestao de Ermesinde. Esta
rede atingiu um erro mdio quadrtico de 16,09205 no
subconjunto de treino, alcanando a sua melhor
performance de validao na iterao 619, com um erro de17,1039.
IV. Pei d diagaa de caga
A previso dos diagramas de carga foi feita para dois dias e
duas semanas, escolhidos aleatoriamente, do ms de Maro
de 2015, para as subestaes da Prelada e de Ermesinde.
A realizao da previso consistiu em utilizar a melhor rede
encontrada no processo de aprendizagem, atravs da
ferramenta N N F , para cada uma das
subestaes em anlise, e o conjunto de Inputs, com todos
os dados disponveis correspondentes ao dia ou semana que
se pretende efetuar a previso, e utilizar a funo criada para
calcular sadas.
Figa 10. F calcla ada (O)
Pei de Diagaa de Caga d dia 18 de Ma de 2015,
da bea da Pelada
Utilizando a funo presente na figura 10 e a respetiva rede
e Inputs, obtevese o grfico representado na figura 11.
Tm um grande impacto na aprendizagem da rede, o que
seria de esperar pois quando se trata de produo e/ou
consumo de carga, neste tipo de dias, tem tendncia a
diminuir. No entanto, quando se utiliza todos os dados no
mesmo treino possvel alcanar bons resultados,
demonstrando que os dados em conjunto facilitam a
aprendizagem e lhe permitem um maior conhecimento de
comportamento passado.
Figa 6. Pge da elh ede, c d dad,
da bea da Pelada
Figa 7. Relad da elh ede, c d dad,
da bea da Pelada
As figuras 6 e 7 demonstram os progressos e resultados
obtidos na melhor rede encontrada, utilizando todos os
dados disponibilizados pela REN, para a subestao da
Prelada. A rede contm um erro de 6,26863 correspondente
ao treino e um valor de regresso de 0,990823 para o
mesmo subconjunto. A melhor performance obtida quanto
validao est presente na iterao 323 com um erro de
6,1945.
Figa 8 Pge da elh ede, c d dad,
da bea de Eeide
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Figa 11. Gfic de Pei de Diagaa de Caga d dia
18 de Ma de 2015
Atravs da anlise da figura 11 verificase que os valores
obtidos atravs da previso so prximos dos valores reais,
no entanto tm tendncia a serem ligeiramente inferiores.
Realizando a diferena entre os valores representados no
grfico de previso obtmse o erro existente entre eles que
, em mdia, 4,28, tendo uma variao entre 8,70 e 0,04.
Pei de Diagaa de Caga da 1 eaa de Ma de
2015, da bea da Pelada
Novamente utilizando a funo presente na figura 10 e a
respetiva rede eI, obtevese o seguinte grfico.
Figa 12. Gfic de Pei de Diagaa de Caga da 1
eaa de Ma de 2015
Analisando o grfico possvel afirmar que a utilizao de
redes neuronais pode ser uma ajuda na previso de
diagramas de carga uma vez que os resultados obtidos so
muito prximos dos resultados reais, no entanto deve ser
tido em ateno o erro presente no processo de
aprendizagem, que nunca chega a ser nulo e neste caso tem
um valor de 2,49 (erro mdio). A variao de erro ocorre
entre os valores 9,88 e 0,01.
Pei de Diagaa de Caga d dia 30 de Ma de 2015,
da bea de Eeide
Mais uma vez utilizando a funo presente na figura 10 e a
respetiva rede e Inputs, obtevese o grfico de previso do
dia 30 de Maro, neste caso para a subestao de Ermesinde.
Figa 13. Gfic de Pei de Diagaa de Caga d dia
30 de Ma de 2015
Podese verificar que os valores obtidos na previso tm
tendncia a serem superiores aos valores esperados,
contrariamente ao que acontecia na subestao da Prelada.
Podese verificar ainda um aumento do erro entre os dois
conjuntos de dados medida que o tempo aumenta,
principalmente a partir das 17h, aproximadamente. O erro
mdio atingido, neste dia, foi de 7,17, existindo uma
variao entre um erro mximo de 24 e um mnimo de 0,01.
Pei de Diagaa de Caga da 2 eaa de Ma de
2015, da bea de Eeide
Atravs da funo presente na figura 10 e a respetiva rede e
Inputs, obtevese o seguinte grfico.
Figa 14. Gfic de Pei de Diagaa de Caga da 2
eaa de Ma de 2015
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de qual ser o comportamento que a carga ter num
determinado espao de tempo e uma aproximao da
quantidade de carga que ser utilizada.
Para concluir este artigo, um especial agradecimento REN e
seus engenheiros, pelo apoio e disponibilizao de dados
que tornou possvel a elaborao deste estudo.
VI. Refecia
[1] RODRIGUES, Ricardo. Previso dos consumos na RNT
considerando a produo distribuda Desenvolvimento
de um procedimento de apoio deciso do Gestor do
sistema. FEUP, 2014.
[2] BARROS, Tiago. Previso de carga Comparao de
tcnicas. FEUP, 2014.
[3] HAYKIN, Simon. Neural Networks A comprehensive
Foundation. 2 Edio. Pearson Education, Canad,
1999.
[4] KALOGIROU, Soteris A.; BOJIC, Milorad. Artificial neural
networks for the prediction of the energy consumption
of a passive solar building. Department of Mechanical
and Marine Engineering, Higher Technical Institute,
Cyprus, e University of Kragujevac, Faculty of Mechanical
Engineering, Department of Energy and Process
Engineering, Yugoslavia. Elsevier Science Ltd., 2000.
Podese verificar que, mais uma vez, os valores alcanados
na previso tendem a ser ligeiramente superiores aos dados
reais, no entanto seguem a linha dos resultados esperados. A
variao do erro, nesta situao, ocorreu entre 19,75 e 0,005
o que calculou um erro mdio de 5,01.
V. Ccle
Analisando o comportamento dos dados obtidos nas
previses em comparao com os dados reais possvel
concluir que as redes neuronais permitem obter previses
credveis e satisfatrias. Conseguem seguir sempre a
tendncia do comportamento dos valores reais. No caso das
previses realizadas para a subestao da Prelada os valores
obtidos tm tendncia a serem inferiores aos valores reais,
enquanto na subestao de Ermesinde acontece o oposto.
Quanto ao valor mdio dos erros obtidos, no processo de
previso, so um pouco elevados, este valor devia ser mais
prximo de zero e para que tal seria necessrio aumentar o
nmero de treinos realizados e utilizar dados meteorolgicos
prprios de cada localizao, diminuindo as variaes.
Podese concluir que as RNA so realmente um bom mtodo
para conseguir boas previses. Na previso de diagramas decarga pode ser uma maisvalia, pois possvel ter uma noo
Na la:
Fa Pefi Sbl Fa Pefi Sbl
1024 yotta Y 101 deci d
1021 zetta Z 102 centi c
1018 exa E 103 mili m
1015 peta P 106 micro
1012 tera T 109 nano n
109 giga G 1012 pico p
106 mega M 1015 femto f
103 kilo K 1018 atto a
102 hecto h 1021 zepto z
101 deca da 1024 yocto y
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DIVULGAO
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CURSOS DEPSGRADUAES DECURTADURAO
O Departamento de Engenharia Eletrotcnica do Instituto Superior de Engenharia do Porto, disponibiliza um conjunto de
cursos de especializao de curtadurao destinados fundamentalmente aos alunos de cursos de engenharia, bacharis,
licenciados e mestres recmformados na rea da Engenharia Eletrotcnica e/ou Engenharia Eletrnica, assim como quadros
no ativo que pretendam atualizar conhecimentos ou adquirirem competncias em reas transversais da Engenharia
Eletrotcnica.
Os cursos tero uma durao varivel entre as 8 e as 16 horas, funcionaro sextafeira em horrio pslaboral, ou
preferencialmente ao sbado de manh. O requisito mnimo para frequentar estes cursos ser o 12 ano completo, sendo
recomendada a frequncia de uma licenciatura ou mestrado em Engenharia Eletrotcnica e/ou Engenharia Eletrnica.
Departamento de Engenharia Eletrotcnica
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Rua Dr. Antnio Bernardino de Almeida, 471, 4200 072 Porto
Telefone: +351 228340500 Fax: +351 228321159
www.dee.isep.ipp.pt
Dispositivos Lgicos Programveis (FPGAs) Mquinas Eltricas Assncronas de Induo
Eficincia Energtica na Iluminao Pblica Mquinas Eltricas Sncronas de Corrente Alternada
Instrumentao e Medidas Eltricas Projeto ITED de uma Moradia Unifamiliar
Mquinas Eltricas Transformadores Projeto de Redes de Terra em Instalaes de Baixa Tenso
Mquinas Eltricas de Corrente Contnua Verificao, Manuteno e Explorao Instalaes Eltricas de Baixa Tenso
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.
A Norma EN 60669 aplicase a interruptores de comando
manual de uso comum para corrente alternada, de tenso
estipulada igual ou inferior a 440 V e de corrente estipulada
igual ou inferior a 63 A, destinados a instalaes eltricas
fixas, domsticas e anlogas, interiores ou exteriores.
2. Claifica a ligae ei
Quanto s ligaes possveis, os interruptores para
instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas so
classificados nos tipos indicados na Tabela 1.
3. Claifica a dicia de abea d
ca
Quanto distncia de abertura dos contatos, os
interruptores para instalaes eltricas fixas, domsticas e
anlogas podem ser classificados nos seguintes tipos:
Interruptores de distncia normal de abertura dos
contactos;
Interruptores de pequena distncia de abertura dos
contactos;
Interruptores de muito pequena distncia de abertura
dos contactos;
Interruptores sem distncia de abertura dos contactos.
1. Ae geai
Um interruptor (mecnico) definido como um aparelho
mecnico de conexo capaz de estabelecer, de suportar e de
interromper correntes nas condies normais do circuito,
incluindo, eventualmente, as condies especificadas de
sobrecarga em servio.
um aparelho que ainda capaz de suportar, num tempo
especificado, correntes nas condies anormais
especificadas para o circuito, tais como as resultantes de umcurtocircuito.
Pode ser capaz de estabelecer correntes de curtocircuito
mas no de as interromper.
Os interruptores de baixa tenso so divididos nos seguintes
tipos principais:
Interruptores para instalaes eltricas fixas, domsticas
e anlogas;
Interruptores de uso industrial.
Os interruptores para instalaes eltricas fixas, domsticas
e anlogas observam o disposto na norma NPEN60669.
Ai Ag Aaj GeIi Sei de Egehaia d P
INTERRUPTORES(MECNICOS)PARA INSTALAES ELTRICAS FIXAS, DOMSTICAS E
ANLOGAS
Deiga Ne de f
Iee ilae 1
Iee bilae 2
Iee ilae 3
Iee ilae c ce de e 03
Cade de ecada 6
Cade de le 5
Cade de ecada c i de deliga 4
Cade de ecada bilae 6/2
Iee de g 7
Pde ae i iee, c fe idica difeee, a bae c.
O e de f e e eie a i de deliga ab alicel a be de e e a iee de ca ee.
Tabela 1. Claifica a ligae ei d iee aa ialae elica fia, dica e alga
-
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4. Claifica a a ga de e ca
efei ejdiciai deid eea de ga
Quanto ao grau de proteo contra os efeitos prejudiciais
devidos penetrao de gua, os interruptores para
instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas so
classificados nos seguintes tipos:
IPX0;
Interruptores sem proteo contra a penetrao de
gua;
IPX4;
Interruptores protegidos contra a projeo de gua;
IPX5.
Interruptores protegidos contra jatos de gua.
5. Claifica a a ga de e ca
ace a ae eiga e ca efei
ejdiciai deid eea de c lid
eah
Quanto ao grau de proteo contra o acesso a partes
perigosas e contra os efeitos prejudiciais devidos
penetrao de corpos slidos estranhos os interruptores
para instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas so
classificados nos seguintes tipos:
IP2X;
Interruptores protegidos contra o acesso s partes
perigosas com um dedo e contra os efeitos
prejudiciais devidos penetrao de corpos slidos
estranhos de dimetro igual ou superior a 12,5 mm;
IP4X;
Interruptores protegidos contra o acesso s partes
perigosas com um fio e contra os efeitos prejudiciais
devidos penetrao de corpos slidos estranhos de
dimetro igual ou superior a 1,0 mm;
IP5X.
Interruptores protegidos contra o acesso s partes
perigosas com um fio e protegidos contra a
penetrao de poeira.
6. Claifica a a ce de aba
ie
Quanto ao processo de manobra os interruptores para
instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas so
classificados nos seguintes tipos:
Interruptores rotativos;
Interruptores de alavanca;
Interruptores de tecla basculante;
Interruptores de boto de presso;
Interruptor de comando em que o rgo de manobra
acionado atravs de uma fora exercida por uma
parte do corpo humano, geralmente o dedo ou a
palma da mo, tendo capacidade para armazenar a
energia necessria para regressar ao seu estado
inicial, utilizando por exemplo uma mola.
Interruptores de cordo.
Interruptor manobrado por meio de um cordo que
altera o estado dos contactos, quando tracionado.
7. Claifica a a i de age
Quanto ao tipo de montagem os interruptores para
instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas so
classificados nos seguintes tipos:
Interruptores para montagem saliente;
Interruptor que depois de ser instalado se encontra
completamente acima da superfcie de instalao.
Interruptores para montagem embebida;
Interruptor que se destina principalmente a ser
instalado numa caixa de aparelhagem para instalao
embebida.
Interruptores para montagem semiembebida;
Interruptor que se destina principalmente a ser
instalado numa caixa de aparelhagem para instalao
semiembebida.
Interruptores para montagem em painel;
Interruptor que se destina principalmente a ser
instalado num painel que possui uma abertura
atravs da qual o interruptor fica acessvel.
Interruptores para montagem em ombreira de porta.
Interruptor com um espelho de dimenses que
permitem a sua instalao numa ombreira de porta.
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8. Claifica a a d de iala
Quanto ao mtodo de instalao, como consequncia da
conceo