Qualidade_09_Desequilibrio de tensao

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
DESEQUILÍBRIO DE 
Joaquim Eloir Rocha 1
TENSÃO
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
Um sistema trifásico está equilibrado ou 
simétrico se as tensões e as correntes 
tiverem a mesma amplitude e 
Definição 
Joaquim Eloir Rocha 2
tiverem a mesma amplitude e 
deslocadas de 120° uma em relação à 
outra.
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
O desequilíbrio é a condição na qual as 
fases apresentam diferentes valores de 
tensão tanto em módulo como em fase.
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 4
tensão tanto em módulo como em fase.
A caracterização da presença de 
desequilíbrios pode ser feita através de 
diferentes métodos.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
No Brasil, a expressão para o cálculo 
do desequilíbrio de tensão é:
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 5
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
No método das componentes 
simétricas, o grau de desequilíbrio é 
definido pela relação entre os 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 6
definido pela relação entre os 
módulos da tensão de seqüência 
negativa e da tensão de seqüência 
positiva.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
Desequilíbrio de Tensão






⋅





⋅=




 ab
V
V
aaV
V
2
0
1
111
1
Joaquim Eloir Rocha 7







⋅








⋅=






 −
+
ca
bc
V
V
aa
aa
V
V
2
2
1
1
3
1
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
Desequilíbrio de Tensão




⋅



⋅=


 VVab 0
2
111
1
Joaquim Eloir Rocha 8







⋅








⋅=






 −
+
V
V
aa
aa
V
V
ca
bc
2
2
1
1
3
1
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
Alternativamente, pode-se utilizar a 
expressão abaixo, que conduz a resultados 
em consonância com a formulação anterior.
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 9
em consonância com a formulação anterior.
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
No método do máximo desvio da tensão 
média, o grau de desequilíbrio é definido 
como a relação entre o máximo desvio da 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 11
como a relação entre o máximo desvio da 
tensão média e a tensão média.
100
V
V
%GD
médio
×∆=
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
No Brasil, o valor de referência nos 
barramentos do sistema de 
distribuição, com exceção da BT, deve 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 12
distribuição, com exceção da BT, deve 
ser igual ou inferior a 2%. Esse valor 
serve para referência do planejamento 
elétrico em termos de QEE.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
Normas internacionais como a EN-
50160 ou a série IEC 1000-3-x 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 13
estabelecem o limite de 2% para a 
baixa e a média tensão e 1% para 
a alta tensão.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
As causas para o desequilíbrio de 
tensão são:
- Tensão terminal dos geradores;
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 14
- Tensão terminal dos geradores;
- Impedância do sistema elétrico; e
- Cargas desequilibradas entre as fases.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
Os geradores síncronos das grandes 
centrais produzem tensões simétricas. 
No entanto, atualmente os consumidores 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 15
No entanto, atualmente os consumidores 
podem utilizar instalações fotovoltaicas 
que são conectadas à rede de forma 
monofásica.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
A impedância do sistema elétrico não é 
exatamente a mesma para cada fase.
A configuração geométrica das linhas 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 16
A configuração geométrica das linhas 
aéreas causa diferenças nos 
parâmetros das linhas. A transposição 
das fases reduz o problema.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
Na maioria dos casos práticos, o 
desequilíbrio das cargas é a causa 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 17
desequilíbrio das cargas é a causa 
do desequilíbrio das tensões. O 
caso mais crítico é a alimentação 
de trens elétricos.
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
Nos projetos elétricos, as cargas 
monofásicas são distribuídas de forma 
equilibrada, no entanto, no 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 19
equilibrada, no entanto, no 
transformador as cargas são flutuantes 
devido a distribuição estatística do 
funcionamento das cargas.
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
Nos motores de indução, 
a presença da sequência
positiva consiste na 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 21
positiva consiste na 
circulação de correntes 
simétricas e rotacionando
na sequência 1,2,3 ou 
A,B,C.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
A presença no motor de 
indução da componente 
de sequência negativa cria 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 22
de sequência negativa cria 
um componente de fluxo 
magnético que rotaciona
em sentido inverso ao 
fluxo principal.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
Consequência nos motores de indução:
- Redução da eficiência;
- redução do conjugado disponível;
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 23
- redução do conjugado disponível;
- torque pulsante;
- redução da vida útil; e
- Aumento da temperatura.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
A solução para superar os problemas 
causados pela existência de 
desequilíbrio de tensão é reclassificar o 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 24
desequilíbrio de tensão é reclassificar o 
motor de indução, ou seja, instalar um 
motor de maior potência.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
Desequilíbrio de Tensão
Relação entre o grau de desequilíbrio de tensão e o grau de 
desequilíbrio de corrente (valores típicos)
2,5
G
ra
u 
de
 d
es
eq
ui
líb
rio
 d
e 
Joaquim Eloir Rocha 25
0
0,5
1
1,5
2
0 2 4 6 8 10 12
Grau de desequilíbrio de corrente em %
G
ra
u 
de
 d
es
eq
ui
líb
rio
 d
e 
te
ns
ão
 e
m
 %
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
Desequilíbrio de Tensão
Relação entre a perda de vida útil e o grau de dese quilíbrio de 
tensão (valores típicos)
60
70
P
er
da
 d
e 
vi
da
 ú
til
 e
m
 %
Joaquim Eloir Rocha 26
0
10
20
30
40
50
60
0 1 2 3 4 5 6
Grau de desequilíbrio de tensão em %
P
er
da
 d
e 
vi
da
 ú
til
 e
m
 %
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
A capacidade dos transformadores e 
condutores em transferir potênciaútil fica 
reduzida devido a circulação de corrente 
Desequilíbrio de Tensão
Joaquim Eloir Rocha 27
reduzida devido a circulação de corrente 
de sequência negativa.
Afinal, o limite operacional é determinado 
pelo valor eficaz da corrente.