CCUURRSSOO DDEE MMOOTTOO--CCOOMMPPRREESSSSOORR
PPAARRAA OOPPEERRAAÇÇÃÃOO DDAA PP--4433 EE PP--4488
VVSSDD
&&
FFIILLTTRROOS...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 2
ÍÍNNDDIICCEE
VVSSDD ((VVAARRIIAABBLLEE SSP...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 3
3.10.6.5 A Interface Ótica para LINT/ PINT...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 4
6.1.1 Geral .................................
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 5
10.5 Teste funcional.........................
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 6
VVSSDD ((VVaarriiaabbllee SSppeeeedd DDrri...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 7
11 IInnttrroodduuççããoo
O VSD é um conjunt...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 8
como gerador, forneça potência reativa no ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 9
A Tabela 1, no final deste capítulo, mostr...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 10
22..33 RRoottoorr
O modelo MAS 900 LH da ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 11
ressonâncias (impedância do motor junto c...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 12
A área purgada pelo sistema compreende a ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 13
Na fase de compensação de vazamento, o fl...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 14
• Uma unidade retificadora de 24 pulsos, ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 15
nesse processo é criada pela necessidade ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 16
NOTA:
A abertura das portas dos cubículos...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 17
O sistema de resfriamento consiste de trê...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 18
Tabela 2
Componentes TAG Características
...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 19
Strainer Z1 0,25 mm
Filtro Z2
33..22..11 ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 20
1. Muda a unidade de medição de condutivi...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 21
• Entrar com a faixa e o retardo do alarm...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 22
Procedimento de desaeração da carcaça da ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 23
tampa protetora do ventilador do motor da...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 24
33..33..11 CCaarraacctteerrííssttiiccaass...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 25
33..66 DDuuaass EEnnttrraaddaass ((3300ºº...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 26
33..88 DDuuaass SSaaííddaass ((00ºº)) ee ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 27
Através deste dispositivo é feito o ajust...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 28
33..1100..11 CCoonnttrroollee SSeeqqüüeen...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 29
33..1100..22 CCoonnttrroollee ddee VVeell...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 30
estator e indicada ao Controlador de Tens...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 31
dispositivos “hardware” que agem como “ba...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 32
33..1100..66..11 AA UUnniiddaaddee ddee P...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 33
33..1100..66..22 AA FFoonnttee ddee AAlli...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 34
33..1100..66..33 OO DDiissppoossiittiivvo...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 35
Características:
O PP C322 é constituído ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 36
33..1100..66..44 AA IInntteerrffaaccee CC...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 37
33..1100..66..55 AA IInntteerrffaaccee ÓÓ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 38
33..1100..66..66 UUnniiddaaddee ddee CCoo...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 39
33..1100..66..77 GGeerraaddoorr ddee TTee...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 40
33..1100..66..88 CCaarrttããoo ddee AAjjuu...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 41
33..1100..66..99 UUnniiddaaddee ddee DDii...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 42
33..1100..66..1100 DDiissppoossiittiivvoo...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 43
33..1100..66..1111 DDiissppoossiittiivvoo...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 44
33..1100..66..1122 AAccooppllaaddoorr AAR...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 45
33..1100..66..1133 EEnnttrraaddaa DDiiggi...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 46
33..1100..66..1144 SSaaííddaa DDiiggiitta...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 47
33..1100..66..1155 IInntteerrffaaccee dde...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 48
33..1100..66..1166 MMééddiiuumm VVoolltta...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 49
33..1100..66..1177 PPuullssee TTrraannssf...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 50
33..1100..66..1188 PPaaiinneell ddee CCoo...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 51
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 52
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 53
33..1111 OOppeerraaççããoo ddoo CCoonnvvee...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 54
33..1111..33 PPrriinncciippaaiiss CCaarra...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 55
Uma particularidade deste tipo de transfo...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 56
44..22 CCaarraacctteerrííssttiiccaass TTé...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 57
55 CCuubbííccuulloo ddee AAlliimmeennttaa...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 58
66 LLiissttaa ddee VVeerriiffiiccaaççããoo...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 59
77 BBiibblliiooggrraaffiiaa
Manuais da Si...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 60
FFIILLTTRROOSS
HHAARRMMÔÔNNIICCOOSS
BBAAR...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 61
11 IInnttrroodduuççããoo
A presença de har...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 62
A distorção da forma de onda é definida c...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 63
( )∫=
π
θθθ
π
2
0
)..cos(.
1
dnfAn (1.3)
...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 64
Figura 3: Forma de onda resultante.
No pa...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 65
22 DDeeffiinniiççõõeess
Comutação: transf...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 66
Fator harmônico: relação da raiz da soma ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 67
Distorção harmônica total (THD): este ter...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 68
33 SSíímmbboollooss
á = ângulo de atraso ...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 69
44 EEffeeiittooss ddee hhaarrmmôônniiccaa...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 70
pelicular, que leva a condução da corrent...
Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 71
Além disso, caso os cabos sejam longos e ...
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48
Próximos SlideShares
Carregando em…5
×

Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48

483 visualizações

Publicada em

Apostila

Publicada em: Engenharia
0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
483
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
4
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
5
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Curso de moto compressor para operação da p-43 e p48

  1. 1. CCUURRSSOO DDEE MMOOTTOO--CCOOMMPPRREESSSSOORR PPAARRAA OOPPEERRAAÇÇÃÃOO DDAA PP--4433 EE PP--4488 VVSSDD && FFIILLTTRROOSS HHAARRMMÔÔNNIICCOOSS UUNN--RRIIOO PP--4433 PP--4488
  2. 2. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 2 ÍÍNNDDIICCEE VVSSDD ((VVAARRIIAABBLLEE SSPPEEEEDD DDRRIIVVEE)) ............................................................................................................................................................ 66 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 7 2 MOTOR SÍNCRONO................................................................................................. 8 2.1 Tensão nominal............................................................................................. 9 2.2 Duplo enrolamento do Estator..................................................................... 9 2.3 Rotor ........................................................................................................... 10 2.4 Excitatriz..................................................................................................... 10 2.5 Proteções do Motor .................................................................................... 10 2.6 Resfriamento............................................................................................... 11 2.7 Sistema de Pressurização e Purga ............................................................. 11 2.8 Características Técnicas ............................................................................ 13 3 CONVERSOR......................................................................................................... 13 3.1 Descrição.................................................................................................... 13 3.2 Unidade de Produção de Água Deionizada (+BPA 60)............................. 16 3.2.1 Vaso de Resina Deionizadora................................................................. 19 3.2.2 Medição de Condutividade ..................................................................... 19 3.2.2.1 Modo de medição (operação normal) ............................................. 20 3.2.2.2 Operação......................................................................................... 20 3.2.2.3 Parâmetros ...................................................................................... 21 3.2.2.4 Configuração................................................................................... 21 3.2.3 Pré-Operação da Unidade de Água Deionizada ..................................... 21 3.3 Reator DC (+BPA 20) ................................................................................ 23 3.3.1 Características Técnicas.......................................................................... 24 3.4 Duas Entradas (0º) e (15º) para as Pontes Retificadoras (+BPA 31/ +BPA 36) .....................................................................................................................24 3.5 Conjunto das Quatro Pontes Retificadoras (+BPA 30: 0°e 30°/ +BPA 35: 15°e 45°, ligadas em série)................................................................................... 24 3.6 Duas Entradas (30º) e (45º) para as Pontes Retificadoras (+BPA32/ +BPA 37) .....................................................................................................................25 3.7 Conjunto das Duas Pontes Inversoras (+BPA 40: 0°/ +BPA 45: 30°, ligadas em série)..................................................................................................... 25 3.8 Duas Saídas (0º) e (30º) para os Enrolamentos do Motor (+BPA 41/ +BPA 46) .....................................................................................................................26 3.9 Módulo de Excitação do Motor Síncrono (+BPA 15)................................ 26 3.10 Módulo de Controle e Supervisão (+BPA 10)............................................ 27 3.10.1 Controle Seqüencial................................................................................ 28 3.10.2 Controle de Velocidade .......................................................................... 29 3.10.3 Controle do Ângulo â ............................................................................. 29 3.10.4 Controle de Tensão ................................................................................. 29 3.10.5 Supervisão e Proteção............................................................................. 30 3.10.6 Principais Componentes do Módulo de Controle e Supervisão (PSR)... 31 3.10.6.1 A Unidade de Processamento e Medição de Sinal UA C317......... 32 3.10.6.2 A Fonte de Alimentação NU 8976 ................................................. 33 3.10.6.3 O Dispositivo de Processamento PP C322 AE............................... 34 3.10.6.4 A Interface Combinada de Entrada e Saída.................................... 36
  3. 3. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 3 3.10.6.5 A Interface Ótica para LINT/ PINT GD C780 ............................... 37 3.10.6.6 Unidade de Controle de Gate SRN (Lado da Rede) GD B021....... 38 3.10.6.7 Gerador de Tensão de Referência AS 9923.................................... 39 3.10.6.8 Cartão de Ajuste de Ângulo FM 9925............................................ 40 3.10.6.9 Unidade de Disparo SRM (Lado da Máquina) GD 9924 ............... 41 3.10.6.10 Dispositivo de Monitoração Analógica CS A463 .......................... 42 3.10.6.11 Dispositivo de Monitoração Combinado CS A464 ........................ 43 3.10.6.12 Acoplador ARCnet UP C090.......................................................... 44 3.10.6.13 Entrada Digital UF C092................................................................ 45 3.10.6.14 Saída Digital AR C093 ................................................................... 46 3.10.6.15 Interface de Entradas e Saídas Analógicas UA C095..................... 47 3.10.6.16 Médium Voltage Converter Light Interface (MV-LINT) DD C330 .........................................................................................................48 3.10.6.17 Pulse Transformer Interface (PINT) DD C779 .............................. 49 3.10.6.18 Painel de Controle Local AF C094................................................. 50 3.11 Operação do Conversor ............................................................................. 53 3.11.1 Pré-condições para partida...................................................................... 53 3.11.2 Seqüência de partida do Conversor:....................................................... 53 3.11.3 Principais Características Técnicas do Conversor.................................. 54 3.12 Alimentação Auxiliar.................................................................................. 54 4 TRANSFORMADORES ............................................................................................ 54 4.1 Descrição.................................................................................................... 54 4.2 Características Técnicas ............................................................................ 56 5 CUBÍCULO DE ALIMENTAÇÃO.............................................................................. 57 5.1 Principais componentes dos Cubículos ...................................................... 57 6 LISTA DE VERIFICAÇÃO RECOMENDADA ............................................................. 58 7 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 59 FFIILLTTRROOSS HHAARRMMÔÔNNIICCOOSS .................................................................................................................................................................................. 6600 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 61 1.1 Distorções harmônicas ............................................................................... 62 2 DEFINIÇÕES ......................................................................................................... 65 3 SÍMBOLOS............................................................................................................ 68 4 EFEITOS DE HARMÔNICASEM COMPONENTES DO SISTEMA ELÉTRICO................... 69 4.1 Motores e geradores ................................................................................... 69 4.2 Transformadores......................................................................................... 70 4.3 Cabos de alimentação................................................................................. 70 4.4 Capacitores................................................................................................. 73 4.5 Equipamentos eletrônicos........................................................................... 74 4.6 Aparelhos de medição................................................................................. 74 4.7 Relés de proteção e fusíveis........................................................................ 75 5 CAUSAS DE DISTORÇÃO HARMÔNICA ................................................................... 76 5.1 Conversores................................................................................................ 76 5.1.1 Formas de onda em conversores ideais .................................................. 77 5.1.2 A comutação ........................................................................................... 78 5.1.3 Formas de onda típicas, indicando o fenômeno da comutação .............. 79 5.1.4 Retificadores com filtro capacitivo......................................................... 80 6 IEEE 519............................................................................................................. 82 6.1 Práticas recomendadas para Consumidores Individuais........................... 82
  4. 4. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 4 6.1.1 Geral ....................................................................................................... 82 6.1.2 Limites de Distorção de Corrente ........................................................... 83 6.1.3 Limites para Afundamentos devido a Comutação.................................. 84 6.1.4 Limites de Distorção de Corrente ........................................................... 84 6.1.4.1 Aplicação Probabilística dos Limites de Distorção Harmônicos ... 86 6.1.5 Flicker ..................................................................................................... 86 6.1.5.1 Limites para o flicker...................................................................... 86 6.2 Práticas recomendadas para o Sistema de Geração.................................. 87 6.2.1 Geral ....................................................................................................... 87 6.2.2 Adição de Harmônicos ........................................................................... 88 6.2.3 Harmônicos de Curta Duração................................................................ 88 6.2.4 Condições anormais que causam Problemas com Harmônicos.............. 88 6.2.5 Limites de Distorção de Tensão ............................................................. 89 6.3 Exemplos de Aplicação............................................................................... 90 6.3.1 Exemplo de um Planta Industrial Grande............................................... 90 6.3.2 Exemplo de Vários Usuários em um Único Alimentador de Distribuição .................................................................................................................92 6.4 Síntese......................................................................................................... 96 7 FILTROS PASSIVOS ............................................................................................... 99 7.1 Filtros passivos aplicados a um conjunto de cargas.................................. 99 7.2 Filtros passivos aplicados à carga ........................................................... 102 7.2.1 Exemplos monofásicos ......................................................................... 103 8 P-43 E P-48........................................................................................................ 106 8.1 Estudo preliminar de harmônicas ............................................................ 106 8.1.1 Modelamento para simulação de harmônicas....................................... 107 8.1.1.1 Modelamento dos geradores ......................................................... 107 8.1.1.2 Modelamento dos transformadores............................................... 108 8.1.1.3 Modelamento do acionamento do compressor de gás (LCI) ........ 108 8.1.1.4 Modelamento das bombas de transferência de óleo ..................... 109 8.1.1.5 Modelamento das bombas de injeção de água.............................. 110 8.1.1.6 Modelamento de painéis e capacitores de surto ........................... 110 8.1.2 Modelamento para simulação da resposta em freqüência .................... 110 8.1.2.1 Modelamento dos geradores ......................................................... 110 8.1.2.2 Modelamento dos transformadores............................................... 111 8.1.2.3 Modelamento dos cabos ............................................................... 111 8.1.2.4 Modelamento dos motores/ cargas ............................................... 112 8.1.2.5 Modelamento da rede ................................................................... 113 8.1.3 Resultados............................................................................................. 113 8.1.3.1 Resposta em freqüência ................................................................ 113 8.1.3.2 Níveis de distorção de tensão, THDv ........................................... 115 8.1.3.3 Níveis de distorção de corrente, THDi......................................... 115 8.1.3.4 Conteúdo harmônico..................................................................... 116 8.2 Estudo do comportamento do sistema após a definição do filtro............. 120 9 PROTEÇÃO ......................................................................................................... 131 10 MEDIÇÃO........................................................................................................... 134 10.1 Fator de crista.......................................................................................... 134 10.2 A escolha de um aparelho......................................................................... 135 10.3 Funções asseguradas pelos analisadores numéricos ............................... 135 10.4 Princípio dos analisadores e modo de tratamento de dados.................... 135
  5. 5. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 5 10.5 Teste funcional.......................................................................................... 135 11 APÊNDICE 1 – RESSONÂNCIA SÉRIE................................................................... 137 12 APÊNDICE 2 – RESSONÂNCIA PARALELA ........................................................... 139 13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 141
  6. 6. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 6 VVSSDD ((VVaarriiaabbllee SSppeeeedd DDrriivvee)) BBAARRRRAACCUUDDAA// CCAARRAATTIINNGGAA PP--4433// PP4488 PP--4488 EEllaabboorraaddoo ppoorr:: FFrraanncciissccoo HHeerrbbeett BBeezzeerrrraa ddee MMeenneezzeess PP--4433
  7. 7. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 7 11 IInnttrroodduuççããoo O VSD é um conjunto de equipamentos (Transformadores, Conversor e Motor) que fornece a ação motriz com variação de velocidade para a caixa multiplicadora acoplada ao Compressor de Gás principal. Esse equipamento acionador (driver) é responsável pela partida e parada, em rampa, como também pelo ajuste da velocidade do Compressor quando das suas exigências operacionais. O controle, a supervisão e a proteção do sistema são feitos no Conversor, que possui um software dedicado para essas finalidades e, no caso específico de sobrevelocidade e sobrecorrente, também é equipado com cartões eletrônicos, promovendo uma redundância dessas proteções por hardware. Portanto, os Transformadores, o próprio Conversor e o Motor são protegidos com circuitos de alarme e trip que garantem a segurança operacional do sistema. São utilizados dois transformadores com secundário duplo para promover a defasagem de ângulo necessária à operação da ponte retificadora de 24 pulsos do Conversor. Os Transformadores são alimentados por dois disjuntores, no painel de 13,8 kV, ¹que são programados para ter um retardo entre os seus fechamentos, a fim de evitar um valor alto de corrente de energização no sistema elétrico, e um intertravamento com os Filtros de Harmônicos para garantir que o VSD só opere com um dos Filtros energizado, por ser o maior gerador de harmônicos do navio. Além desses intertravamentos, é necessário garantir que o Conversor seja desativado sempre que algum desligamento ocorra nos disjuntores principais. O desligamento da eletrônica de potência do Conversor durante uma parada não programada (shut down, por exemplo), em que os Transformadores são desligados, evita que o motor, operando
  8. 8. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 8 como gerador, forneça potência reativa no sentido da rede. Como a carga, nesse instante, seria apenas os Transformadores, poderiam surgir ²altos valores de corrente danificando componentes internos do Conversor. O Motor Síncrono é alimentado pela ponte inversora de 12 pulsos, sendo 6 pulsos para cada um dos dois enrolamentos – defasados em 30º elétricos – do estator. Esse sistema, com base em máquina síncrona e inversor com comutação natural por tiristores, é um dos sistemas de acionamento mais eficientes do mercado. Isso se deve ao rendimento elevado das máquinas síncronas cujo valor típico situa-se na faixa de 97% e do Conversor, que tem seu valor típico em torno de 99%. NOTAS: Esses intertravamentos ainda não foram testados e existem discussões sobre o assunto, pois a KBR não entregou a documentação oficial. Em alguns documentos descreve-se a operação desses disjuntores (VSD e Filtro de Harmônicos) como decisão do pessoal de operação, ou seja, sem intertravamento. Ainda não foram fechadas as questões desse tipo. Teoricamente, um valor momentâneo elevado de corrente não danificaria os tiristores e sim, “picos de tensão”. Como a abertura inesperada dos disjuntores do VSD, numa ação manual indevida, não provocaria nenhum “pico de tensão” suficiente para danificar os componentes,, não seria necessário o intertravamento entre disjuntores e eletrônica do Conversor. No entanto, estamos solicitando uma definição mais clara da KBR, pois todos os outros comandos de desliga disjuntor são através dos relés MULTILIN e esses enviam sinal simultâneo para a eletrônica do Conversor, mas não há nada garantindo o desligamento da eletrônica quando os disjuntores são abertos manualmente. 22 MMoottoorr SSíínnccrroonnoo
  9. 9. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 9 A Tabela 1, no final deste capítulo, mostra as principais características do Motor Síncrono, que foi especialmente projetado para trabalhar com o Conversor LCI. 22..11 TTeennssããoo nnoommiinnaall A tensão nominal de um motor acionado por conversor de freqüência geralmente difere dos padrões adotados para outras aplicações, visto que este parâmetro é definido pelo fornecedor a partir de um cálculo econômico que envolve o motor e o conversor. Além da tensão (custo do isolamento) e da corrente (custo do enrolamento), o custo de fabricação de um motor de grande porte associado a conversores é também influenciado pelas perdas (rendimento), pela reatância de comutação e pelo fator de potência. O custo do conversor depende da capacidade e, principalmente, da quantidade de tiristores empregados nas fontes conversoras, podendo-se considerar para fins práticos que o custo do conversor é proporcional à tensão. Como o custo do conversor é maior que o do motor na análise global, a otimização do conjunto invariavelmente tende para o projeto de um conversor com a tensão mais baixa possível (isto é, com a utilização do menor número possível de tiristores). Isso explica por que os motores de grande porte associados a conversores são especificados pelo fabricante com tensão nominal relativamente baixa, geralmente variando de 3 a 10 kV, quanto comparados a motores do mesmo porte destinados a operação com rotação fixa. Para a P-43 e P-48, foi adotada a tensão nominal de 3,5 kV (um motor desse porte acionado com rotação fixa teria tensão nominal de 13,2 kV). 22..22 DDuupplloo eennrroollaammeennttoo ddoo EEssttaattoorr A corrente de saída de um conversor do tipo LCI (Load Commutated Inverter) tem aproximadamente a forma trapezoidal e, portanto, contém considerável teor de harmônicos. Uma das formas mais eficazes de atenuar os efeitos das correntes harmônicas nas perdas e nos torques parasitas do motor consiste na utilização de duas unidades inversoras defasadas de um ângulo igual a 360º/2n, onde n é o número de pulsos de cada unidade. O motor, de forma correspondente, necessita de dois enrolamentos igualmente defasados eletricamente. No projeto Barracuda-Caratinga, o sistema é constituído pela associação de dois inversores de 6 pulsos (lado da carga) defasados de 30º elétricos, isto é, 360º/2x6. Portanto, o motor também dispõe de dois enrolamentos trifásicos distintos defasados de 30º elétricos. É possível demonstrar que a força magneto-motriz de ambos os enrolamentos é equivalente à de um motor suprido por um sistema de 12 pulsos, no qual os harmônicos de 5ª e 7ª ordem seriam eliminados.
  10. 10. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 10 22..33 RRoottoorr O modelo MAS 900 LH da ABB apresenta o rotor com as seguintes características: • Fabricação em peça maciça de aço forjado (rotor juntamente com as coroas); • Sapata polar executada em aço maciço (pólos sólidos), rigidamente aparafusada à coroa; • Enrolamento de campo formado por barras de cobre. Essa construção é padronizada pela ABB para motores acionados por conversores de freqüência principalmente por ser a mais adequada para suportar esforços gerados por rotações superiores à rotação síncrona. O material das peças polares é selecionado criteriosamente, devendo atender às solicitações mecânicas e, ao mesmo tempo, deve apresentar baixa resistência, a fim de reduzir as perdas provocadas por indução dos componentes harmônicos do fluxo do entreferro. A literatura técnica de motores acionados por conversor indica a sapata polar como sendo o local mais suscetível à elevação de temperatura durante o funcionamento com freqüência variável. 22..44 EExxcciittaattrriizz A utilização de uma excitatriz convencional traria limitações para a tensão de excitação do motor síncrono na operação em baixas rotações, pois a tensão induzida é proporcional à velocidade do eixo. Nesse caso, a tensão induzida no estator seria muito pequena, incapaz de promover a comutação dos tiristores da ponte inversora. Por esse motivo, o estator da excitatriz não é suprido por corrente contínua como nas máquinas convencionais, mas é constituído por um enrolamento trifásico alimentado por corrente alternada intencionalmente com a seqüência de fases oposta ao estator do motor. Invertendo-se os sentidos dos campos magnéticos aumenta-se o movimento relativo e, portanto, o escorregamento. Mesmo em rotações baixas, a tensão induzida no rotor da excitatriz será suficiente para alimentar o campo do motor. 22..55 PPrrootteeççõõeess ddoo mmoottoorr O Motor está protegido contra: sobretensão, subtensão, sobrecarga, falha diferencial, sobrecorrente, perda de campo, e sobrevelocidade. Sobretemperatura de enrolamentos e mancais, e vibração são monitoradas pelo PLC da SIEMENS (S7-400), na sala de Controle do Compressor. Não há proteção contra a falha de diodos da ponte rotativa. A ABB não utiliza pára-raios e capacitor supressor de surtos nos terminais do motor, pois devido à variação de freqüência do conversor (42-66 Hz) podem surgir
  11. 11. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 11 ressonâncias (impedância do motor junto com “surge arrestors” e capacitores) que facilmente provocariam picos de tensão, danificando os tiristores e os enrolamentos do motor. As oscilações de tensão e o fenômeno dv/dt devido à comutação dos tiristores são considerados pelo projeto de uma isolação reforçada (6,6 kV) a fim de suportar o nível máximo de sobretensão calculado para a saída do conversor. O que não se torna problema para o fabricante, pois a tensão nominal de alimentação do motor é baixa (3,5 kV) se considerado o porte da máquina. 22..66 RReessffrriiaammeennttoo O resfriamento do motor é do tipo TEWAC (Total Enclosure Water Air Cooling). O circuito fechado de ar troca calor com a água de resfriamento que circula em duas serpentinas montadas sobre a carcaça do motor (FIG. 2). Ventoinhas fixadas no eixo do rotor promovem o deslocamento do ar através de furos formados pelas lâminas que constituem o núcleo de ferro do estator. Como o motor é pressurizado, o ar que circula para fazer o resfriamento é garantido pelo sistema de purga. Na parte inferior das serpentinas, é montada uma calha que tem a finalidade de recolher água proveniente de condensação ou vazamentos e direcionar a mesma para um recipiente próprio onde há um detector de vazamentos. 22..77 SSiisstteemmaa ddee PPrreessssuurriizzaaççããoo ee PPuurrggaa Os motores síncronos empregados nos motocompressores são projetados com um sistema de purga tipo LCA 102 da marca Expo Safety Systems Ltd.
  12. 12. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 12 A área purgada pelo sistema compreende a excitatriz, a caixa de terminais de entrada da excitatriz, a caixa de terminais principais e todo o invólucro do motor, incluindo a tampa de resfriamento integrada (permutador). A unidade de purga consiste em três partes principais: 1. Unidade de Controle do Ar de Purga, que distribui o ar de purga e de compensação de vazamento por meio de duas válvulas. A quantidade de ar que vaza do sistema é regulada no regulador de ar de compensação. Essa unidade localiza-se ao lado da caixa de terminais principais; 2. Unidade de Proteção 102, que possui a válvula de descarga de ar, que opera durante a fase de purga, o transdutor de monitoração da pressão interna do invólucro, o interruptor de fluxo, que controla a demanda de ar durante a fase de purga, e o extintor de centelhas. A unidade de proteção está montada no permutador; 3. Unidade de Controle, que distribui os sinais entre a área interna segura do motor e a área de risco. Possui encapsulamento Exd e está localizada no motor, do lado oposto à caixa de terminais principais. A purga do motor é feita com a distribuição de ar realizada pela unidade de controle de ar de purga. O ar é introduzido na parte inferior do invólucro do motor e da caixa de terminais principal, e nas partes inferior e superior da excitatriz por meio de quatro tubos. No início, acontece a purga do volume de ar do motor (15 m³), durante 20 a 30 min., até o temporizador enviar sinal para transferir o modo de operação para a fase de compensação de vazamentos. Esse tempo deve ser suficiente para que haja a purga de 5 vezes o volume de ar. Durante a fase de purga, o fluxo de ar flui do casulo do motor para a válvula de descarga e o extintor de centelhas, localizados no interior da unidade de proteção 102.
  13. 13. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 13 Na fase de compensação de vazamento, o fluxo de ar é regulado na unidade de controle de ar de purga por meio do regulador de compensação de vazamento. Durante essa fase (operação normal do motor), a pressão é monitorada no ponto de menor pressão dentro do motor, que é a excitatriz. Entre esse ponto e a unidade de proteção há um tubo que alimenta o transdutor de pressão. O transdutor de pressão possui dois pontos de ajuste (min., 50 Pa e max., 2200 Pa). Ocorre trip se a pressão excede ou fica abaixo destes pontos. Depois do trip a unidade reinicia automaticamente um novo processo de purga. 22..88 CCaarraacctteerrííssttiiccaass TTééccnniiccaass Tabela 1 Motor M-C-UC-122031 A/B/C Classificação EEx-p II T3 Fabricante ABB Motors AB Modelo AMS 900 LH Potência Nominal 14.200 kW Tensão Nominal 2 x 3.520 V Corrente Nominal 1.305 A Faixa de Freqüência 70 a 105 % Torque Nominal 75,33 Nm Fator de Potência 0,908 Velocidade Síncrona Nominal 1.800 rpm Modo de Operação Contínuo Fator de Serviço 1,0 Classe de Isolação 155ºC (F) Método de Resfriamento IC8 A1W7 Excitatriz Potência Nominal 11.500 W Tipo de Excitação Brushless MLB 600B Corrente nominal 80 A Tensão Nominal 160 V 33 CCoonnvveerrssoorr 33..11 DDeessccrriiççããoo O MEGADRIVE LCI – Load Commutated Inverter – da ABB é constituído por:
  14. 14. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 14 • Uma unidade retificadora de 24 pulsos, lado da linha, que converte os sinais de corrente alternada e freqüência constante, através da comutação dos tiristores de suas quatro pontes de seis pulsos, em corrente contínua; • Um reator instalado para promover o desacoplamento entre a unidade retificadora e a unidade inversora, que também tem a função de atenuar o ripple (ondulação) da corrente retificada, diminuir o conteúdo harmônico da corrente de entrada do conversor e limitar a corrente no caso de defeito; • Uma unidade inversora de 12 pulsos, lado da carga, que converte esses sinais de corrente contínua, comutando os tiristores de suas duas pontes de seis pulsos, em corrente alternada e freqüência variável; • O PSR (onde roda o software de manutenção, controle e proteção) e seus cartões auxiliares. A comutação dos tiristores da unidade retificadora é feita de maneira tradicional, ou seja, pelo fornecimento da potência reativa, necessária à comutação, vinda da própria rede (Linha). Enquanto na unidade inversora, essa potência reativa é fornecida pelo próprio motor (Carga). Por isso, só pode haver comutação quando surgem tensões induzidas nos terminais do motor suficientes para promover o corte dos tiristores. Desse fato, surge o nome de "Conversor Comutado pela Carga", cuja sigla em inglês é LCI. Esta tecnologia de comutação pela carga é muito apropriada para utilização com motores síncronos, pois é possível, para melhor entendimento, substituir a máquina síncrona por uma fonte de tensão senoidal (gerador) com uma determinada reatância que limita o tempo e a corrente no momento da comutação dos tiristores. A dificuldade
  15. 15. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 15 nesse processo é criada pela necessidade de tensão gerada (induzida) nos terminais do motor em rotações baixas a fim de possibilitar o corte dos tiristores que estejam conduzindo. Portanto, este controle automático de corte de tiristores só é possível após a obtenção de uma determinada velocidade no eixo do motor (rotor) para se obter as tensões induzidas suficientes no estator. A ABB resolveu este problema criando um modo de partida cuja operação permite que o corte dos tiristores ocorra na unidade retificadora e a condução dos tiristores da unidade inversora dependa somente da posição do rotor em relação aos enrolamentos do estator. Essa posição é determinada pela medição da tensão nos terminais do motor devido à indução provocada pelo campo magnético criado pela excitatriz assíncrona. Nesse modo, a tensão ainda não é suficiente para promover a comutação, mas a rotina empregada pelo controlador do conversor possibilita o disparo dos tiristores, provocando uma alimentação em corrente contínua através do par de tiristores que alimenta os enrolamentos dos pólos subseqüentes à posição do rotor. Isso promove a criação de um campo magnético no estator que interage com o do rotor provocando seu deslocamento até o alinhamento de ambos os campos. Neste momento, ainda pela determinação da posição do rotor, o controlador envia sinal para a unidade de disparo dos tiristores do retificador, possibilitando o corte. O processo inicia-se novamente com os pulsos de corrente contínua para permitir novo deslocamento. Esse modo de operação é chamado “DC Pulsing Mode” e opera de 0 até 10% da rotação nominal. Quando o controlador verifica que a rotação (proporcional a freqüência das tensões nos terminais do motor) é suficiente para fornecer a potência reativa requerida para executar a comutação dos tiristores do inversor,o modo de operação passa a ser do tipo “Load Commutated Inverter”. O conversor, portanto, parte no Modo Pulsante de Corrente Contínua e muda para o modo de Comutação pela Carga quando atinge cerca de 6 Hz, operando assim numa rampa até os 42 Hz e variando a velocidade desse valor até os 63 Hz, conforme as exigências operacionais. Os componentes do conversor são montados em um painel modular, que fica no Módulo 6 do navio e cujo resfriamento é feito por um trocador água-água, montado externamente na sala ao lado à sala dos Conversores. A disposição interna do painel é a seguinte: • Seção 1: Unidade de Produção de Água Deionizada; • Seção 2: Reator DC; • Seção 3: Duas entradas (0º) e (15º) para suprimento das pontes retificadoras; • Seção 4: Conjunto das quatro pontes retificadoras (Ligadas em série); • Seção 5: Duas entradas (30º) e (45º) para suprimento das pontes retificadoras; • Seção 6: Conjunto das duas pontes inversoras (Ligadas em Série); • Seção 7: Duas saídas (0º) e (30º) para suprimento dos dois enrolamentos trifásicos do motor; • Seção 8: Módulo de excitação do motor síncrono; • Seção 9: Módulo de controle e supervisão.
  16. 16. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 16 NOTA: A abertura das portas dos cubículos +BPA 20/30/31/32/35/36/37/40/41/45/46 irá causar trip nos disjuntores principais. Normalmente o conversor é operado remo tamente pelo painel de controle principal (Sala de Controle dos Compressores, no Mod. 6) e a operação local, no painel de controle do conversor, é possível para testes. 33..22 UUnniiddaaddee ddee PPrroodduuççããoo ddee ÁÁgguuaa DDeeiioonniizzaaddaa ((++BBPPAA 6600)) Tem a função de manter a temperatura dos componentes eletrônicos do retificador e inversor, e do reator (indutor) em níveis aceitáveis.
  17. 17. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 17 O sistema de resfriamento consiste de três circuitos: 1. O circuito principal, que transfere as perdas de calor dos componentes do Conversor pela circulação de aproximadamente 200 litros de água deionizada através da bomba centrífuga, para um trocador de calor água/água. Por estar em contato com circuitos energizados, a condutividade, pressão e temperatura são monitorados em tempo real, e caso a condutividade ultrapasse 0,5 µS/cm ocorrerá o trip do Conversor. Alguns parâmetros químicos da água também são controlados; 2. O circuito de tratamento de água, que purifica a água de resfriamento continuamente. Uma parcela da água passa por uma resina de troca iônica mista, para retirada dos sais responsáveis pela condutividade da água, que aumentará se a água deixar de circular. A água é mantida com condutividade menor que 0,5 µS/cm, e o circuito funciona pressurizado a 130 kPA. Esse sistema de tratamento inclui uma conexão de água de compensação, onde a pressão e o nível do tanque de expansão são monitorados; 3. O circuito secundário, que transfere o calor do circuito principal para um fluxo de água industrial (circuito externo).
  18. 18. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 18 Tabela 2 Componentes TAG Características Tanque de expansão C1 63 litros Filtro deionizador C2 16,8 litros Trocador de calor E1 155 kW Válvula de Segurança F1 300 kPa Medidor de Fluxo F|10 0-400 l/min Medidor de Fluxo F|11 2-15 l/min Medidor de Fluxo F|12 2-30 l/min Indicador de Nível L|10 Sensor de Nível LS1 10-40 VDC Sensor de Nível LS2 10-40 VDC Chave de Nível Ultrasonica LS3 18-30 VDC/AC Chave de Nível Ultrasonica LS4 18-30 VDC/AC Motor Elétrico M1 3x480V, 60 Hz, 5,5 kW, 9 A Motor Elétrico M2 3x480V, 60 Hz, 5,5 kW, 9 A Bomba P1 Q=276 l/min, H= 50m Bomba P2 Q=276 l/min, H= 50m Bomba de Ar P4 Transmissor de Pressão PT1 0-10 bar, 4-20 mA, 10-30 VDC Transmissor de Pressão PT2 0-10 bar, 4-20 mA, 10-30 VDC Transmissor de Pressão PT3 0-10 bar, 4-20 mA, 10-30 VDC Sensor de Condutividade QT1 Sensor de Temperatura TT1 Sensor de Temperatura TT2 Sensor de Temperatura TT3 Válvula Borboleta V1 Válvula Borboleta V2 Check Valve V3 Check Valve V4 Válvula Borboleta V5 Válvula Borboleta V6 Válvula Borboleta V7 Válvula Esfera V8 Válvula Borboleta V10 Válvula Esfera V50 Check Valve V51 Válvula Esfera V52 Válvula Esfera V55 Nipple V65 Válvula Desaeradora V70 Válvula Desaeradora V71 Válvula Esfera V80 Válvula Esfera V81 Manometer Valve V91 Manometer Valve V92 Manometer Valve V93
  19. 19. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 19 Strainer Z1 0,25 mm Filtro Z2 33..22..11 VVaassoo ddee RReessiinnaa DDeeiioonniizzaaddoorraa Quando presentes em maiores concentrações, os íons dos sais dissolvidos presentes na água transformam-na num eletrólito capaz de conduzir corrente elétrica. A água do sistema de resfriamento do conversor deve ter baixa condutividade, e para isso precisa ter baixíssima concentração de sais. A água adicionada ao sistema precisa estar deionizada. No entanto, para manter a água dentro dos parâmetros, é necessária uma permanente deionização. Com este propósito é inserido no circuito um vaso contendo resina mista de troca iônica. A resina mista é assim chamada por conter resina aniônica e catiônica misturadas no mesmo vaso. A resina aniônica contém íons OH- . Os ânions dos sais, como o Cl- (cloro), ao passar pela resina tomam o lugar do OH- que é liberado. Na resina catiônica, os íons H+ dão lugar aos cátions dos sais, como o Na+ (sódio), que ficam presos. Finalmente, os íons OH- e H+ se combinam na forma de H2O e os sais, como o NaCl (cloreto de sódio) ficam presos à resina. Devido essa retenção de sais, a resina vem a saturar, sendo necessária a sua substituição quando se observa que a condutividade da água começa a aumentar mesmo com o sistema operando normalmente. É esperado que isso aconteça num período de dois anos, independente do regime de trabalho do sistema de resfriamento. 33..22..22 MMeeddiiççããoo ddee CCoonndduuttiivviiddaaddee O dispositivo de medição de condutividade, do tipo microprocessado, tem a função de monitorar as condições químicas, no tocante à quantidade de sais dissolvidos, e a temperatura de entrada da água de resfriamento. Durante a partida, o medidor de condutividade faz um “auto-teste” e após aproximadamente 10s entra no “modo de medição”. A medição de condutividade e de temperatura é indicada no display do controlador, que opera conforme os parâmetros ajustados. No “modo de medição”, podem ser ativadas a operação manual, o coeficiente de temperatura da solução que está sendo medida, a calibração do sensor, a condição “hold” (útil para a ocasião da troca do tanque de resina deionizadora, por evitar a parada do equipamento) e a constante utilizada pelo sensor de medição.
  20. 20. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 20 1. Muda a unidade de medição de condutividade de “ìS/cm”para “mS/cm”; 2. Indicação de “Status”; 3. Incremento para alterar parâmetros ou ativar a operação manual do relé K2; 4. Decréscimo para alterar parâmetros ou ativar a operação manual do relé K1; 5. “Saída” para abandonar as mudanças; 6. Seleção de parâmetros e confirmação de entradas; 7. Indicação de temperatura; 8. Indicação do valor da condutividade; 9. (4) + (6) Calibração da Célula (relativo a constante da célula ou ao coeficiente de temperatura); 10. (3) + (5) Operação manual ou “hold”. As funções do microprocessador transmissor e controlador são dispostas em quatro níveis: • Modo de Medição; • Operação; • Parâmetros; • Configuração. 33..22..22..11 MMooddoo ddee mmeeddiiççããoo ((ooppeerraaççããoo nnoorrmmaall)) O valor da variável de processo (condutividade) e a temperatura são mostrados no display. A operação manual, “hold” e calibração podem ser ativadas nesse modo. 33..22..22..22 OOppeerraaççããoo Nesse modo, pode-se: • Ativar "hold" e calibração; • Entrar com os ajustes de setpoints;
  21. 21. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 21 • Entrar com a faixa e o retardo do alarme e o valor para o comparador de limite de temperatura. 33..22..22..33 PPaarrââmmeettrrooss Os parâmetros do controlador podem ser programados nesse nível. 33..22..22..44 CCoonnffiigguurraaççããoo As funções básicas do instrumento são configuradas nesse nível. 33..22..33 PPrréé--OOppeerraaççããoo ddaa UUnniiddaaddee ddee ÁÁgguuaa DDeeiioonniizzaaddaa 1. Checagens para o Start-up: Ajuste todas as válvulas para o estado "Funcionando" (Running). As válvulas V1, V2, V5, V6, V7, V10 (Válvulas Borboletas), V8, V50, V52 (Válvula Esfera), V91, V92 e V93 (Manometer Valve), devem ser abertas. Válvulas de dreno e válvulas abertas à atmosfera devem ser fechadas. 2. Abastecimento do sistema: Para colocar o sistema em operação é preciso alimentá-lo com água deionizada através da válvula V55 (make-up). Esta água deve atender as especificações quanto à condutividade, pH, sais dissolvidos, etc., de acordo com a tabela fornecida pelo fabricante. Uma desaeração intermitente será necessária durante o enchimento. A alimentação deve ser feita através da V55 até que comece a drenar água pelas válvulas de sangria. Fechar então as válvulas de purga e dar prosseguimento ao enchimento até a pressão em P|1 e P|12 atingir aproximadamente 130 Kpa. NOTA: A utilização de água não deionizada reduzirá substancialmente a vida útil da resina. Inibidores ou outros agentes químicos não devem ser misturados à água. 3. Desaeração do sistema: A desaeração do sistema é feita ligando as bombas por aproximadamente 10 segundos para que todo ar que esteja nos circuitos seja retirado. O sistema será então automaticamente desaerado pelo tanque de expansão. Este procedimento deverá ser repetido duas ou três vezes antes das bombas operarem por longos períodos. É necessário cuidado ao abrir os bujões de desaeração, pois a água poderá estar quente e provocar queimaduras. NOTA: Antes de colocar as bombas em operação pela primeira vez é necessário assegurar que suas carcaças estejam cheias d’água, abrindo seus bujões de desaeração. Se operarem com ar no interior de suas carcaça podem ocorrer danos aos seus selos mecânicos.
  22. 22. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 22 Procedimento de desaeração da carcaça da bomba: Na primeira vez em que as bombas forem operar é importante verificar o sentido de rotação. Como já foi dito, o correto sentido de rotação das bombas está indicado na
  23. 23. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 23 tampa protetora do ventilador do motor da bomba. No caso, o sentido é visto a partir do ventilador do motor e é anti-horário. Faça operar as bombas uns 30 minutos para que todo ar de dentro do sistema seja eliminado pelo tanque de expansão. 4. Pressurizando o Sistema: O sistema é fechado e a pressão é mantida pela pressão de ar do tanque de expansão, além de absorver mudanças de volume causadas por vazamentos e flutuações térmicas. A pressão em P1, interior do vaso de expansão C1, deverá ser aproximadamente 130kPa com o nível nominal, de acordo com o indicado pela marca verde. Se a pressão estiver muito baixa, conectar a bomba de ar portátil à válvula V65 e pressurizar até 130kPa. Se ao contrário, estiver muito alta, liberar ar do tanque pela válvula V65. NOTA: A abertura das válvulas de segurança deve ser controlada. Pressurize o sistema com a bomba de ar portátil até que as válvulas de segurança abram, e observe o valor da pressão neste instante. 5. Start-up: Dar partida em uma das bombas e circular a água até o condutivímetro indicar um valor inferior a 0,5 µS/cm. A continuidade subirá se a água não circular continuamente. Quando os itens descritos forem executados o sistema estará operacional. Rotinas de Manutenção geral: É aconselhável anotar os valores das leituras para antecipar quando a água precisará ser adicionada ou a resina de troca iônica renovada. Manutenção Semanal: • Cheque as bombas, elas devem operar sem ruídos excessivos ou vibração; • Cheque os vazamentos de água; • Cheque a condutividade; • Cheque o nível e a pressão da água no tanque de expansão. Alarmes e trips: A fim de manter a continuidade operacional e a integridade do Conversor, as variáveis do sistema de resfriamento são monitoradas e dependendo do desvio poderá ocorrer alarme ou mesmo trip. 33..33 RReeaattoorr DDCC ((++BBPPAA 2200)) O Reator desacopla as duas pontes, retificadora e inversora, reduzindo o “ripple” da corrente DC e ajuda a limitar a taxa de crescimento da corrente em caso de defeito, além de limitar o conteúdo harmônico das correntes de entrada do Conversor. O seu resfriamento é realizado através da circulação de água deionizada.
  24. 24. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 24 33..33..11 CCaarraacctteerrííssttiiccaass TTééccnniiccaass • Indutância: 3 mH; • Tensão direta: 8.900 V; • Corrente: 1.674 A. 33..44 DDuuaass EEnnttrraaddaass ((00ºº)) ee ((1155ºº)) ppaarraa aass PPoonntteess RReettiiffiiccaaddoorraass ((++BBPPAA 3311// ++BBPPAA 3366)) Nesta seção encontram-se as barras de conexão para as entradas de duas pontes retificadoras. 33..55 CCoonnjjuunnttoo ddaass QQuuaattrroo PPoonntteess RReettiiffiiccaaddoorraass ((++BBPPAA 3300:: 00°°°° ee 3300°°°°// ++BBPPAA 3355:: 1155°°°° ee 4455°°°° ,, lliiggaaddaass eemm sséérriiee)) Essa seção é composta por 48 tiristores distribuídos em quatro pontes retificadoras ligadas em série, sendo que cada ponte possui seis pulsos. Um pulso é formado por dois tiristores e cada tiristor possui uma unidade de proteção contra sobretensões (-V _ _ _) e uma unidade de disparo de gate (-A _ _ _). A unidade de controle de disparo, por sua vez, possui um acoplamento óptico feito pelo MV-LINT (-A _ _). A figura mostra como é a ligação de três desses pulsos. Sendo semelhantes os outros três de cada ponte.
  25. 25. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 25 33..66 DDuuaass EEnnttrraaddaass ((3300ºº)) ee ((4455ºº)) ppaarraa aass PPoonntteess RReettiiffiiccaaddoorraass ((++BBPPAA3322// ++BBPPAA 3377)) Nessa seção encontram-se as barras de conexão para as entradas de duas pontes retificadoras. 33..77 CCoonnjjuunnttoo ddaass DDuuaass PPoonntteess IInnvveerrssoorraass ((++BBPPAA 4400:: 00°°°° // ++BBPPAA 4455:: 3300°°°° ,, lliiggaaddaass eemm sséérriiee)) Essa seção é composta por 36 tiristores distribuídos em duas pontes inversoras ligadas em série, sendo que cada ponte possui seis pulsos. Um pulso é formado por três tiristores e cada tiristor possui uma unidade de proteção contra sobretensões (-V _ _ _) e uma unidade de disparo de gate (-A _ _ _). A unidade de controle de disparo, por sua vez, possui um acoplamento óptico feito pelo MV-LINT (-A _ _). A figura mostra como é a ligação de três desses pulsos. Sendo semelhantes os outros três de cada ponte.
  26. 26. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 26 33..88 DDuuaass SSaaííddaass ((00ºº)) ee ((3300ºº)) ppaarraa ooss EEnnrroollaammeennttooss ddoo MMoottoorr ((++BBPPAA 4411// ++BBPPAA 4466)) Nessa seção encontram-se as barras de conexão para as saídas de alimentação do estator duplo do Motor Síncrono. 33..99 MMóódduulloo ddee EExxcciittaaççããoo ddoo MMoottoorr SSíínnccrroonnoo ((++BBPPAA 1155)) O Controlador de Potência Trifásico a Tiristor da Siemens (SIVOLT A), é constituído por elementos eletrônicos de controle que produzem uma variação da tensão AC de saída do módulo. O Controlador AC (G 10, é o símbolo no diagrama elétrico) opera com controle de fase. A seção de potência desse controlador é constituída por dois tiristores ligados em antiparalelo, por fase. No modo de operação “Controle de Fase”, a freqüência de onda fundamental da tensão de saída é igual à freqüência da linha (entrada). Os controladores contidos no Controlador AC mantêm constante a tensão ou a corrente de saída, conforme o ajuste determinado pelo valor de setpoint.
  27. 27. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 27 Através deste dispositivo é feito o ajuste da tensão de excitação do motor com a finalidade de suprir as condições necessárias a partida e manter o fluxo magnético constante durante a operação. Esse módulo de controle (G 10) é responsável, portanto, pelo Controle de Tensão. 33..1100 MMóódduulloo ddee CCoonnttrroollee ee SSuuppeerrvviissããoo ((++BBPPAA 1100)) A função do sistema de controle consiste em gerar os pulsos de disparo para os tiristores do retificador e do inversor, nos instantes adequados, de modo a manter o motor operando com o torque requerido, na velocidade selecionada. OPÇÃO 1: TRANSFORMADOR DECOMANDO OPÇÃO 2: TRANSFORMADOR PARA CONTROLADORES COM 430,590 E 950A OPÇÃO 3: TRANSFORMADOR PARA CONTROLADORES COM 30 A 275A
  28. 28. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 28 33..1100..11 CCoonnttrroollee SSeeqqüüeenncciiaall É responsável pela execução de partida e parada da máquina em rampa. A operação de partida é feita por dois tipos de controle. No início do processo de partida, de 0 a 6 Hz, o VSD opera em "Pulsing Mode" e a partir daí o sistema de comutação pela carga “LCI” é acionado para dar seqüência a rampa de partida. O Controle de Seqüência, portanto, seleciona os dois sistemas de controle de velocidade através da leitura das tensões nos terminais do estator do motor, com a qual é calculada a velocidade. O “DC Pulsing Mode” opera, como explicado anteriormente no item Conversor, sem cálculo de velocidade, mas tomando como referência apenas a posição do rotor tendo como base às tensões induzidas no estator do motor. O “Load Commutated Inverter”, no entanto, opera conforme rotina empregada nos controles a seguir:
  29. 29. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 29 33..1100..22 CCoonnttrroollee ddee VVeelloocciiddaaddee O módulo de Controle de Velocidade atua juntamente com um Controle de Corrente na unidade de disparo dos tiristores da ponte retificadora, de modo a atingir e manter determinada rotação. O torque é proporcional ao fluxo, à corrente e ao fator de potência do motor, T = K.Ö.I.cos(ö). Como o fluxo, Ö, e o fator de potência, cos(ö), são mantidos constantes por outros controladores, pode-se ajustar o torque, T, e conseqüentemente a velocidade, variando-se a tensão “dc”, ou seja, a corrente I na saída do retificador. O Controlador de Velocidade fornece ao Controlador de Corrente, na Unidade de Controle de Gate, o valor de “set point” para atingir e manter a velocidade requerida, através do controle do ângulo (á) de disparo dos tiristores da ponte retificadora. Esse “set point”, por sua vez, é gerado pela comparação dos sinais vindos do módulo de Cálculo de Velocidade (nx) e do Painel de Controle da Siemens (nw). 33..1100..33 CCoonnttrroollee ddoo ÂÂnngguulloo ââ O módulo de Controle do Ângulo Beta garante a operação da ponte inversora, controlando a comutação e o bloqueio dos tiristores através da Unidade de Controle de Gate, o que influencia também no “fator de potência”. Esse ajuste de disparo dos tiristores é realizado em função dos valores de corrente e velocidade medidos, Idx e nx respectivamente. De acordo com a teoria de conversores, o ângulo (á) de disparo dos tiristores da ponte retificadora é, aproximadamente, igual ao ângulo (ö) de defasagem entre tensão e corrente cujo co-seno é o fator de potência da carga. Segundo essa mesma teoria, existe uma relação entre os ângulos de disparo dos tiristores do retificador e do inversor que pode ser expressa da seguinte forma: â = 180 – á, sendo assim, pode-se controlar o cos.ö (fator de potência), controlando-se o ângulo âeta. 33..1100..44 CCoonnttrroollee ddee TTeennssããoo O módulo de Controle de Tensão fornece a excitação necessária para que a tensão nos terminais do motor seja mantida. Esta tensão (E) é ajustada proporcionalmente com a velocidade (n) a fim de manter o fluxo magnético (Ö) constante. Ö = E/n. O Controlador de Tensão provê o “setpoint” para o Controlador de Corrente de Excitação manter a tensão requerida nos terminais do motor. Desta forma, qualquer variação de velocidade é percebida pelo valor de tensão induzida nos enrolamentos do
  30. 30. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 30 estator e indicada ao Controlador de Tensão, que interage com o Controle de Corrente de Excitação mantendo o fluxo constante. A velocidade do motor é calculada no módulo de Cálculo de Velocidade através da leitura de freqüência das tensões do estator, gerando o valor de “setpoint” de tensão. 33..1100..55 SSuuppeerrvviissããoo ee PPrrootteeççããoo As funções de proteção garantem que os limites térmicos e mecânicos de operação não são excedidos. Estas funções são implementadas em um aplicativo que roda no microprocessador do controlador do conversor e seus sinais avaliados por um sistema de diagnóstico. As proteções mais importantes (sobrecorrente e sobrevelocidade) são duplicadas por
  31. 31. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 31 dispositivos “hardware” que agem como “back up” das funções de proteção por “software”. 33..1100..66 PPrriinncciippaaiiss CCoommppoonneenntteess ddoo MMóódduulloo ddee CCoonnttrroollee ee SSuuppeerrvviissããoo ((PPSSRR)) O monitoramento, controle e proteção são desempenhados por dispositivos instalados neste módulo. Deve-se observar que a mostra um esquema simplificado do rack do PSR. Nas páginas seguintes são descritas as principais características e funções dos dispositivos mais importantes do sistema
  32. 32. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 32 33..1100..66..11 AA UUnniiddaaddee ddee PPrroocceessssaammeennttoo ee MMeeddiiççããoo ddee SSiinnaall UUAA CC331177 Função: A Unidade de Processamento e Medição de Sinal trabalha como um transdutor para adaptar as medições de sinais do Conversor para o sistema PSR. Características: • Medição de tensão dos terminais do motor; • Medição de tensão da rede; • Medição da tensão de teste; • Medição da corrente do circuito intermediário da 1ª ponte; • Ajuste da corrente de excitação; • Ajuste da referência da corrente de excitação.
  33. 33. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 33 33..1100..66..22 AA FFoonnttee ddee AAlliimmeennttaaççããoo NNUU 88997766 Função: Essa fonte de alimentação gera as tensões CC 5V, ± 15V, 24V e 48V do estabilizador de entrada de 24Vcc. Ela possui um circuito de monitoração que detecta qualquer valor de tensão que ultrapasse as tolerâncias.
  34. 34. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 34 33..1100..66..33 OO DDiissppoossiittiivvoo ddee PPrroocceessssaammeennttoo PPPP CC332222 AAEE Função: O Dispositivo de Processamento com conexão para o barramento de campo da ARCnet processa um aplicativo criado na linguagem do bloco de funções do FUPLA2 (software do PSR). Nesse aplicativo, o usuário ajusta as instruções específicas para a conexão entre os sinais de entrada, os sinais de saída e os valores parametrizados. O programa pode ser dividido em 10 seções diferentes, sendo uma seção reservada para a inicialização do usuário e a outra para o programa de “background” (sistema operacional). As oito seções restantes podem “rodar” ciclicamente em uma seqüência selecionável e com prioridades individuais. O PP C322 é um dispositivo de processamento com módulo ARCnet, que juntamente com a interface descentralizada (Acoplador para o barramento serial ARCnet UP C090 AE) e os dispositivos de entrada (UF C092) e saída (Relé de Saída AR C093) forma um completo sistema de processamento. Os dados transferidos entre o Processador e o Acoplador da ARCnet ocorrem via barramento serial.
  35. 35. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 35 Características: O PP C322 é constituído de Microprocessadores: • RISC (Reduced Instruction Set Computer) para os aplicativos; • Intel 80C186 para comunicação com o barramento B448 e o gerenciador de memória. Capacidade de dados: • 16/32 bits (dependendo do bloco de funções). Transmissão de dados via Barramento B448: • Tipicamente, 1,5s (escrita); • Tipicamente, 3,0s (leitura-alteração-escrita). Memória: • 512 kB de RAM; • 256 kB de EEPROM para parâmetros; • 768 kB para o programa aplicativo. Comunicação: • Interface serial RS 485 (1Mbits/s); • Barramento serial ARCnet.
  36. 36. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 36 33..1100..66..44 AA IInntteerrffaaccee CCoommbbiinnaaddaa ddee EEnnttrraaddaa ee SSaaííddaa Função: Esse dispositivo permite uma rápida interface entre as entradas e saídas analógicas e digitais via barramento B448. Possui oito entradas e saídas digitais, 12 entradas analógicas (12 bits) e 8 saídas analógicas são disponibilizadas e podem ser convertidas simultaneamente. Vários dispositivos podem ser sincronizados. Características: Níveis de tensão: • Entradas digitais = 5V BI-ZB • Saídas digitais = 24V BO-ZB • Entradas analógicas = ± 10V AI-ZA • Saídas analógicas = ± 10V AO-ZA
  37. 37. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 37 33..1100..66..55 AA IInntteerrffaaccee ÓÓttiiccaa ppaarraa LLIINNTT// PPIINNTT GGDD CC778800 Função: A Interface Ótica GD C780 é usada como um cartão de interface de dois canais entre o LINT ou o PINT e o barramento B448 do sistema PSR. A informação do disparo dos tiristores para uma ponte de 6 pulsos é transmitida do PSR para o LINT/PINT num protocolo serial via fibra ótica.
  38. 38. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 38 33..1100..66..66 UUnniiddaaddee ddee CCoonnttrroollee ddee GGaattee SSRRNN ((LLaaddoo ddaa RReeddee)) GGDD BB002211 Função: A Unidade de Controle de Gate GD B021 fornece os pulsos de disparo para os tiristores do retificador. É um dispositivo que faz a conexão entre o equipamento de controle (PSR) e a eletrônica do Conversor. As tensões da rede são aplicadas como referência de tensão de entrada (URT, USR e UTS) através de um transformador de medição trifásico e representam as tensões de linha no Conversor. Para eliminar os distúrbios durante a comutação dos tiristores nas tensões de referência, o cartão GD B021 toma com base os valores medidos antes de cada comutação.
  39. 39. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 39 33..1100..66..77 GGeerraaddoorr ddee TTeennssããoo ddee RReeffeerrêênncciiaa AASS 99992233 Função: O Gerador de Tensão de Referência é usado para acionar a Unidade de Controle de Gate SRM (Lado da Máquina). Como entrada, são usadas as tensões nos terminais do motor. A freqüência variável e as amplitudes dos sinais são processadas de tal forma que a unidade de controle de gate pode acionar os pulsos para os tiristores. Se for necessário um deslocamento do ângulo de disparo, o Cartão de Ajuste de Ângulo é acionado.
  40. 40. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 40 33..1100..66..88 CCaarrttããoo ddee AAjjuussttee ddee ÂÂnngguulloo FFMM 99992255 Função: Essa unidade é utilizada para fornecer o deslocamento de um sistema trifásico simétrico através do ajuste de um ângulo ö, ajustável entre 0° e 360°. O ajuste desse ângulo pode ser feito com um sinal analógico ou binário, na forma de uma “palavra” de 12 bits. Dois sistemas trifásicos estão presentes na saída dessa unidade, deslocados pelo ângulo ö e por ö + 30°. Portanto, esse cartão foi projetado como um “deslocador” de ângulo de disparo em sistemas trifásicos.
  41. 41. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 41 33..1100..66..99 UUnniiddaaddee ddee DDiissppaarroo SSRRMM ((LLaaddoo ddaa MMááqquuiinnaa)) GGDD 99992244 Função: A unidade GD 9924 contém todas as funções para a ponte de 12 pulsos do lado da máquina, incluindo a lógica de pulsos. A seqüência necessária para operação dos pulsos, a redução de corrente, o intervalo de corrente e o comando de liga e desliga são gerados pela unidade. Ela é usada para os disparos dos tiristores do lado da máquina no Conversor Estático de Freqüência.
  42. 42. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 42 33..1100..66..1100 DDiissppoossiittiivvoo ddee MMoonniittoorraaççããoo AAnnaallóóggiiccaa CCSS AA446633 Função: O dispositivo CS A463 serve para monitorar os sinais analógicos. O excedente dos valores máximos ajustados são guardados, indicados e transmitidos como um único sinal de resumo. Um teste da unidade pode ser feito através da atuação de um botão na parte frontal do cartão, da mesma forma que o reset de falhas. Características: • Seis canais de monitoração; • Geração de sinal de resumo de falhas; • Função de teste; • Função de reset.
  43. 43. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 43 33..1100..66..1111 DDiissppoossiittiivvoo ddee MMoonniittoorraaççããoo CCoommbbiinnaaddoo CCSS AA446644 Função: O dispositivo CS A464 serve para monitorar os terminais do motor quanto a sobretensão, sobrefluxo e sobre freqüência. Também são adicionados seis canais para fornecer o monitoramento dos sinais digitais. Cada um desses canais pode ser ajustado para reconhecer lógica “0” ou “1” como um distúrbio. As falhas são memorizadas, anunciadas e enviadas como um sinal único ou combinado. Um teste da unidade pode ser feito através da atuação de um botão na parte frontal do cartão, da mesma forma que o reset de falhas. Características: • Monitoração de sobretensão, sobrefluxo e sobre freqüência; • Seis canais de monitoração de sinais digitais; • Geração de sinal combinado de falhas; • Função de teste; • Função de reset.
  44. 44. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 44 33..1100..66..1122 AAccooppllaaddoorr AARRCCnneett UUPP CC009900 Função: A unidade UP C090 é um “nó” da rede ARCnet com 32 entradas e saídas digitais, cuja transmissão de dados é feita de maneira serial por cabo coaxial. Desta forma a aquisição e a transmissão remota de sinais de controle podem ser alcançadas com uma quantidade mínima de fiação. A transmissão de dados no barramento é realizada pelo controlador ARCnet e o controle do barramento e a monitoração de erros são integrados ao protocolo do sistema. Características: • 32 entradas digitais para conexão com a interface ótica passiva; • 32 saídas digitais compatíveis com a interface de relés com 16 canais; • Conexão no lado do barramento com conector coaxial BNC e no lado do campo com cabo flat, com 16 canais por cabo.
  45. 45. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 45 33..1100..66..1133 EEnnttrraaddaa DDiiggiittaall UUFF CC009922 Função: O cartão de entrada digital, juntamente com o acoplador UP C090, fornece o módulo de entrada binário para o sistema PSR com o protocolo específico. Cada canal de entrada é independente e, quando ativado, é indicado por um LED verde. Esse dispositivo aciona o UP C090 através de um cabo flat de 26 vias, provendo também sua alimentação. Características: • 16 entradas binárias, com isolação galvânica; • Range de tensão de entrada: de 24 a 250 Vcc, sem ajustes; • Usado junto com o Acoplador UP C090.
  46. 46. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 46 33..1100..66..1144 SSaaííddaa DDiiggiittaall AARR CC009933 Função: O cartão de saída digital, juntamente com o acoplador UP C090, fornece o módulo de saída binário para o sistema PSR com o protocolo específico. É equipado com 16 relés de contatos comutadores. O dispositivo é diretamente acionado pelo UP C090 através de um cabo flat com 26 vias sem alimentação em separado. O comprimento do cabo flat, dos conectores X1 e X2 é limitado em 2m. A indicação de ligado para cada relé é feita por um LED verde. Características: • 16 relés de saída; • Contatos comutadores de 250Vcc/ac; • Usado junto com o Acoplador UP C090.
  47. 47. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 47 33..1100..66..1155 IInntteerrffaaccee ddee EEnnttrraaddaass ee SSaaííddaass AAnnaallóóggiiccaass UUAA CC009955 Função: O dispositivo é utilizado para coletar e fornecer sinais de saídas analógicas pela rede do PSR. As oito entradas podem ser usadas com tensão (± 10 V) ou com corrente (± 20 mA). Os sinais de entrada são filtrados, digitalizados e transferidos para o PSR via barramento serial. Oito canais de saída são disponibilizados para uso com tensão (± 10 V) e corrente (± 20 mA) e operam como fontes de tensão e corrente. As entradas e saídas não utilizadas podem ser deixadas abertas. Características: • Oito entradas analógicas de tensão (± 10 V) ou de corrente (± 20 mA); • Versão 1, com entradas isoladas galvanicamente; • Versão 2, com entradas sem isolação galvânica; • Oito saídas analógicas de tensão ou corrente (± 10 V ou ± 20 mA); • Fonte de alimentação separada e isolada galvanicamente; • Transferência para o sistema PSR via fieldbus.
  48. 48. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 48 33..1100..66..1166 MMééddiiuumm VVoollttaaggee CCoonnvveerrtteerr LLiigghhtt IInntteerrffaaccee ((MMVV--LLIINNTT)) DDDD CC333300 Função: O MV-LINT é um componente de disparo indireto por luz para tiristores conectados em série em aplicações como a do Conversor LCI. O dispositivo converte os sinais recebidos através dos dois cabos de fibra ótica (redundância) vindos do módulo de controle do sistema PSR, via barramento paralelo B448 e interface GD C780, em pulsos para o controle dos acionadores individuais dos gates (MV-GDRs) do tipo XV C517. Esse circuito de disparo dos tiristores também retorna os sinais de erro (como falha de um tiristor) para o PSR, possibilitando a monitoração.
  49. 49. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 49 33..1100..66..1177 PPuullssee TTrraannssffoorrmmeerr IInntteerrffaaccee ((PPIINNTT)) DDDD CC777799 Função: O cartão DD C779 é um dispositivo de interface que fica localizado, via fibra ótica, entre o GD C780 (interface do barramento B448) e os transmissores dos pulsos de disparo. Duas pontes de 6 pulsos podem ser controladas, independentemente, usando esse cartão. A comunicação com o GD C780 AE é feita com 10 Mbaud através de cabos óticos.
  50. 50. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 50 33..1100..66..1188 PPaaiinneell ddee CCoonnttrroollee LLooccaall AAFF CC009944 O Painel de Controle Local indica as diferentes condições de operação no seu display para um adequado controle e teste do conversor. Características: 1. Display com 8 linhas de 40 caracteres para indicar: • 8 mensagens de falha (de 152) com descrição e número do erro, a primeira falha aparece sempre na primeira linha (Modo de mensagem de falha); • 8 valores analógicos (de 64) com número de canal, nome do sinal, valor e unidade física (Modo em analógico); • valores analógicos com número de canal, nome do sinal, valor, unidade física e um display de barra analógica de 0 a 120% (Modo de barra). 2. Seis botões de controle e botões combinados de feed-back e de controle (cada um com um LED) para controlar o modo de operação e as funções do display. 3. 16 botões de feed-back e de controle (cada um com um LED) para funções específicas do conversor. A seguir é mostrada a operação dos principais botões de comando. Maiores detalhes podem ser encontrados no Manual do Conversor, Parte 2.
  51. 51. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 51
  52. 52. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 52
  53. 53. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 53 33..1111 OOppeerraaççããoo ddoo CCoonnvveerrssoorr 33..1111..11 PPrréé--ccoonnddiiççõõeess ppaarraa ppaarrttiiddaa No conversor, os mini disjuntores devem estar fechados. Todas as fontes de alimentação de baixa tensão devem estar ligadas da seguinte maneira: • Primeiramente a fonte de baixa tensão trifásica; • Em seguida a alimentação do sistema de controle. Se não aparecer nenhuma falha durante 30 segundos o conversor estará em stand-by. O sinal "AUX-ESTÃO-PRONTOS=1", tem que aparecer para que os auxiliares possam ser ligados. Sendo dado o sinal descrito acima, é possível iniciar o processo de partida dos auxiliares do painel. Com os auxiliares já ligados, inicia-se a operação da bomba de água de resfriamento. Com as bombas operando, o sinal "AUX-ESTÃO-PRONTOS=1" é emitido e chega ao final a seqüência de ligação dos auxiliares. 33..1111..22 SSeeqqüüêênncciiaa ddee ppaarrttiiddaa ddoo CCoonnvveerrssoorr:: As pré-condições devem ter sido atendidas e a seqüência concluída. A condutividade da água de resfriamento deve estar dentro dos limites aceitáveis. Os disjuntores de alimentação dos transformadores de entrada devem ser fechados. Neste instante o conversor estará pronto para partir, o sinal "INVERSOR-PRONTO=1" será emitido. A partir da emissão do sinal citado, o controle do conversor libera pulsos formando a excitação, e comutando o conversor do lado da linha e da máquina. Agora o inversor está ligado, o motor acelerará até a velocidades selecionada, e estará terminada a seqüência de partida do VSD.
  54. 54. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 54 33..1111..33 PPrriinncciippaaiiss CCaarraacctteerrííssttiiccaass TTééccnniiccaass ddoo CCoonnvveerrssoorr Corrente nominal (incluindo componentes harmônicos) 1.366 A Quantidade e tipo de tiristor 84*3BHB010088 (4"/ 6.500 V) Quantidade de tiristor por braço(lado da linha) 1+1 Quantidade de tiristor por braço(lado da carga) 2+1 Máxima temperatura da água de resfriamento 30ºC 33..1122 AAlliimmeennttaaççããoo AAuuxxiilliiaarr • Os circuitos auxiliares, como o Sistema de Resfriamento e de Excitação, são alimentados pelo PN-514003. Há três cubículos, um para cada Conversor, que fornecem 480 V para esses sistemas; • Os PN-514004 e PN-514005 alimentam as Bombas Auxiliares de Óleo Lubrificante do Compressor, o Sistema de Aquecimento de Óleo e o Sistema de Movimentação de Carga do pacote. Esses painéis ainda alimentam os auxiliares do Compressor Booster; • Os circuitos de Iluminação e Aquecimento do Painel do Conversor e do Painel de Controle do Compressor, Aquecimento do Motor da Bomba de Óleo Lubrificante e Aquecimento do Motor Principal são alimentados com 220 V do PL-514503 (M06). Esse PL recebe alimentação, através do TF-514503, do PN- 514012; • Os painéis das remotas do PLC da SIEMENS com os sistemas de Controle de Surge (CCC) e Monitoração de Vibração (Bently Nevada), PN-UC- 122301A/B/C-04 e 05, respectivamente, são alimentados com 220 V do PL- 514507 (M02A). Esse PL recebe alimentação do PL-514503 (M06); • Há ainda uma alimentação em 120 V, vinda da UPS CB/BT-810004A/B (PN- 514024), para o Controle do Conversor, a Unidade de Purga do Motor, o Painel da Siemens e os cubículos dos Filtros de Harmônicos. 44 TTrraannssffoorrmmaaddoorreess 44..11 DDeessccrriiççããoo Os transformadores são abaixadores com relação aproximada de 6,7 que recebem a energia do painel de distribuição principal do navio com tensão e freqüência constante (13,8 kV / 60 Hz) e alimentam o retificador com um nível menor de tensão (2.060 V).
  55. 55. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 55 Uma particularidade deste tipo de transformador é o seu secundário. Construtivamente ele tem secundário duplo com fechamentos distintos em estrela e triângulo que defasa a tensão em 30º na saída de um em relação ao outro. Ainda, um transformador em relação ao outro tem diferenças relativas às conexões dos enrolamentos do primário, para que em um deles as tensões induzidas no secundário estejam com a mesma referência da alimentação do painel principal, e no outro as tensões induzidas já estejam defasadas em 15º elétricos, em relação à mesma alimentação. Sem que haja prejuízo nas defasagens criadas em ambos os secundários. Dessa forma, como o VSD tem dois transformadores com primários que defasam em 15º a tensão induzida nos secundários, um em relação ao outro, e cada transformador tem secundários que defasam as suas saídas em 30º, teremos, na entrada das pontes retificadoras, tensões com posições angulares de 0º, 15º, 30º e 45º elétricos. Este fato é importante para que haja diminuição no riple da tensão após a retificação e que sejam reduzidos também os harmônicos de 5º e 7º , de 11º e 13º e de 17º e 19º devido à característica do retificador com 4 pontes de 6 pulsos (24 pulsos). Resfriamento: Seu resfriamento é feito com ventilação forçada na sala, de forma que o fluxo de ar seja direcionado da parte inferior para a superior, através de "canaletas" formadas pelo distanciamento das espiras, construídas com lâminas condutoras e isoladas com resina.
  56. 56. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 56 44..22 CCaarraacctteerrííssttiiccaass TTééccnniiccaass Tag: TF-UC-122301 A/B/C - 01/02; Fabricante: ABB; Tipo de Construção: Tipo Seco; Modelo: RESIBLOC; Potência Nominal: 9.305 kVA; Potência do Secundário: 2 x 4.653 kVA; Tensão do Primário: 13.8 kV; Tensão do Secundário: 2 x 2.060 V; Tolerância de Tensão no Primário: 10%; N° de Fases: 3; Freqüência Nominal: 60 Hz +/- 3%; Corrente Nominal no Primário: 389,3 A; Corrente Nominal no Primário + Harmônicos: 405 A; Corrente Nominal no Secundário: 2 x 1.304 A; Corrente Nominal no Secundário + Harmônicas: 2 x 1.367 A; Classe de Isolação HV/LV: F; Classe de Proteção: IP 21; Resfriamento: AN; Acessórios: (RTD) 4 x PT 100 (três fios), dois para medição e um reserva , por fase; 1 x TC por fase (Secundário),Tipo GSA 250 B 81, 1500/5 A, 15 VA.
  57. 57. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 57 55 CCuubbííccuulloo ddee AAlliimmeennttaaççããoo A alimentação dos transformadores se dá a partir do painel PN-514001. Nos cubículos 14, 15, 21, 22, 29 e 30. 55..11 PPrriinncciippaaiiss ccoommppoonneenntteess ddooss CCuubbííccuullooss • Disjuntor SF6, ABB SACE, mod. HD4-Z17; • Relé GE-Multilin SR 745 (Relé de proteção dos Transformadores dos VSD's); • GE-Multilin PQM (Medidor de Qualidade de Energia), nos cubículos 15, 22 e 30; • Tc’s e relés auxiliares.
  58. 58. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 58 66 LLiissttaa ddee VVeerriiffiiccaaççããoo RReeccoommeennddaaddaa Tipo de máquina Nº de série Ponto de inspeção Data Potência ativa MW Potência reativa Mvar Fator de potência Cos (ö) Corrente do estator kA Corrente de excitação A Temp. mancal, extremidade D ºC Temp. mancal, extremidade ND ºC Temp. enrolamento U ºC Temp. enrolamento V ºC Temp. enrolamento W ºC Ar de resfriamento ºC Ar quente ºC Nível de vibr. extrem. D / Axial mm/s ou µm Nível de vibr. extrem. D / Vertical mm/s ou µm Nível de vibr. extrem. D / Horizontal mm/s ou µm Nível de vibr. extrem. ND / Axial mm/s ou µm Nível de vibr. extrem. ND /Vertical mm/s ou µm Nível de vibr. extrem. ND / Horizontal mm/s ou µm Quantidade de refrigerante m³/h Fugas de água (sim/ não) Pressão / Fluxo de óleo l/m bar Vazamento de óleo (sim/ não) Indicação de falha (sim/ não) Outras observações/ comentários:
  59. 59. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 59 77 BBiibblliiooggrraaffiiaa Manuais da Siemens, Vols. 10,11,12,13,14 e 15. Relatório Técnico sobre o VSD Autor: Engo. Gilber de Almeida Teixeira ENGENHARIA/IEEPT/EEPTM/EIP ABB Industrial Manual Eletrônica Industrial Autor: Cyril W. Lander Apostilas do CEPEL, Centro de Pesquisas da ELETROBRÁS Power Electronic Autor: Ted Nohan
  60. 60. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 60 FFIILLTTRROOSS HHAARRMMÔÔNNIICCOOSS BBAARRRRAACCUUDDAA// CCAARRAATTIINNGGAA PP--4433// PP4488 PP--4488 EEllaabboorraaddoo ppoorr:: WWiilllliiaann CCaarrllooss FFuurrllaanneettee PP--4433
  61. 61. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 61 11 IInnttrroodduuççããoo A presença de harmônicas é sinônimo de uma onda de tensão ou de corrente deformada. Esta deformação da onda de tensão ou de corrente significa que a distribuição de energia elétrica é perturbada e que a qualidade de energia não é ótima. O conceito de qualidade de energia está relacionado a um conjunto de alterações que podem ocorrer no sistema elétrico. Uma possível definição para este problema é: “qualquer problema de energia manifestado na tensão, corrente ou nas variações de freqüência que resulte em falha ou má operação de equipamentos de consumidores”. Tais alterações podem ocorrer em várias partes do sistema de energia, seja nas instalações de consumidores ou no sistema de geração. Estes problemas vêm se agravando rapidamente em todo o mundo por diversas razões, das quais destacam-se: • Instalação cada vez maior de cargas não-lineares, que não obedecem a Lei de Ohm e têm característica de não drenarem da rede elétrica correntes proporcionais à tensão aplicada a elas. O crescente interesse pela racionalização e conservação da energia elétrica tem aumentado o uso de equipamentos que, em muitos casos, aumentam os níveis de distorções harmônicas; • Maior sensibilidade dos equipamentos instalados aos efeitos dos fenômenos (distúrbios) de qualidade de energia. Em alguns ramos de atividade, como as indústrias têxteis, siderúrgicas e petroquímicas, os impactos econômicos da qualidade da energia são enormes. Nestes setores, uma interrupção elétrica de minutos pode ocasionar grandes prejuízos. Diante disto, fica evidente a importância de uma análise e diagnóstico da qualidade da energia elétrica, no intuito de determinar as causas e as conseqüências dos distúrbios no sistema, além de apresentar medidas técnica e economicamente viáveis para solucionar o problema. A figura 1 mostra as formas de onda típicas dos itens de qualidade mais comuns: Figura 1: Formas de onda típicas de itens de qualidade comuns.
  62. 62. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 62 A distorção da forma de onda é definida como um desvio, em relação ao regime permanente da forma de onda puramente senoidal, na freqüência fundamental, e é caracterizada principalmente pelo seu conteúdo espectral. Existem cinco tipos principais de distorções da forma de onda: • Harmônicos: tensões ou correntes senoidais de freqüências múltiplas inteiras da freqüência fundamental na qual opera o sistema de energia elétrica. Estes harmônicos distorcem as formas de onda da tensão e corrente e são oriundos de cargas com características não-lineares instaladas no sistema elétrico; • Inter-harmônicos: componentes em freqüência, tensão ou corrente, que não são múltiplos inteiros da freqüência fundamental do sistema de geração. Elas podem aparecer como freqüências discretas ou como uma larga faixa espectral. Os inter-harmônicos podem ser encontrados em redes de diferentes classes de tensão. As suas principais fontes são conversores estáticos de potência, cicloconversores e equipamentos a arco; • Nível CC: a presença de tensão ou corrente CC em um sistema elétrico CA é denominado "DC offset". Este fenômeno pode ocorrer como resultado da operação de retificadores de meia-onda, curto-circuito assimétrico, entre outros. O nível CC em redes de corrente alternada pode levar à saturação de transformadores, resultando em perdas adicionais e redução da sua vida útil; • "Notching": distúrbio de tensão causado pela operação de equipamentos de eletrônica de potência quando a corrente é comutada de uma fase para outra. Este fenômeno pode ser detectado através do conteúdo harmônico da tensão. As componentes de freqüência associadas aos "notchings" são de alto valor; • Ruído: é definido como um sinal elétrico indesejado, contendo uma larga faixa espectral com freqüências menores que 200 kHz, as quais são superpostas às tensões ou correntes de fase, ou encontradas em condutores de neutro. Os ruídos em sistemas de potência podem ser causados por equipamentos eletrônicos de potência, circuitos de controle, equipamentos a arco, fontes chaveadas, entre outros. 11..11 DDiissttoorrççõõeess hhaarrmmôônniiccaass Uma harmônica é a componente de uma onda periódica cuja freqüência é um múltiplo inteiro da freqüência fundamental (no caso do nosso sistema de energia elétrica, 60 Hz). Em 1807 Jean-Baptiste Fourier ao estudar a condução de calor, mostrou que toda a função contínua definida no intervalo [-ð, ð] podia ser representada na forma: ( ) ( ) ( )( )∑ ∞ = ++= 1 0 .sen..cos. 2 n nn nBnA A f θθθ (1.1) Sendo: ( )∫= π θθ π 2 0 0 . 1 dfA (1.2)
  63. 63. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 63 ( )∫= π θθθ π 2 0 )..cos(. 1 dnfAn (1.3) ( )∫= π θθθ π 2 0 )..sen(. 1 dnfBn (1.4) A equação 1.1 é conhecida como Série de Fourier e indica que toda função periódica não senoidal pode ser representada como a soma de uma componente contínua e uma série de senóides, sendo: • Uma expressão senoidal na freqüência fundamental; • Expressões senoidais cujas freqüências são múltiplos inteiros da fundamental (harmônicas). Se as áreas dos semiciclos positivo e negativo são iguais, então 2 0A é zero. Se ( ) ( )θπθ ff −=+ , então não existem harmônicos pares (simetria de meia onda). Se ( ) ( )θθ ff −=− , então 0=Βn , isto é, não existem termos em co-seno. Se ( ) ( )θθ ff =− , então 0=Αn , isto é, não existem termos em seno. Uma outra maneira de explicar isto é com a figura 2. Nesta figura são mostradas duas curvas: uma onda senoidal normal, representando uma corrente de energia "limpa", e outra onda menor, representando uma harmônica. Esta segunda onda, a menor, representa a harmônica de quinta ordem, o que significa que sua freqüência é de 5 x 60 Hz, ou 300 Hz. Figura 2: Formas de onda fundamental e componente de quinta harmônica. Na figura 3 está representada a soma das duas curvas. Esta curva resultante mostra a distorção harmônica da curva de tensão, na presença de harmônicas.
  64. 64. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 64 Figura 3: Forma de onda resultante. No passado não havia maiores preocupações com as harmônicas. Cargas com características não-lineares eram pouco utilizadas e os equipamentos eram mais resistentes aos efeitos provocados por harmônicas. Entretanto, nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da eletrônica de potência e a utilização de métodos que buscam o uso mais racional da energia elétrica, o conteúdo harmônico presente nos sistemas tem-se elevado, causando uma série de efeitos indesejáveis em diversos equipamentos, comprometendo a qualidade e o próprio uso racional da energia elétrica. Assim, é de grande importância citar os vários tipos de cargas elétricas com características não-lineares, que têm sido implantadas em grande quantidade no sistema elétrico: • Circuitos de iluminação com lâmpadas de descarga; • Fornos a arco; • Solda a arco; • Dispositivos com núcleos magnéticos saturáveis (motor, transformador, etc.); • Motores de corrente contínua controlados por conversores; • Motores de indução controlados por conversores; • Motores síncronos controlados por conversores; • Processos de eletrólise através de retificadores; • Fornos de indução de alta freqüência; • Fornos de indução controlados por reatores saturados; • Cargas de aquecimento controladas por tiristores; • Reguladores de tensão a núcleo saturado; • UPS; • Computadores e eletrodomésticos com fontes chaveadas, etc.
  65. 65. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 65 22 DDeeffiinniiççõõeess Comutação: transferência unidirecional de corrente entre um tiristor (ou diodo) em um circuito de chaveamento. Conversor: dispositivo que transforma energia elétrica de uma forma para outra. Um conversor a semicondutor é um aquele que usa semicondutores como os elementos ativos no processo de conversão. Desvio em uma onda senoidal: número que mede a distorção de uma senóide devido a componentes harmônicos. É igual à relação entre o valor absoluto da diferença entre a onda distorcida e o valor de crista da componente fundamental. Desvio máximo teórico em uma onda senoidal: é a relação da soma aritmética das amplitudes (RMS) de todo o conteúdo harmônico pela amplitude (RMS) da fundamental. Fator de distorção: raiz-quadrada da relação entre o conteúdo harmônico quadrático total e o valor quadrático da componente fundamental, expresso em porcentagem da fundamental. %100. ____ ________ lfundamentadaamplitudedaquadrado harmônicasastodasdeamplitudesdasquadradosdossoma FD= (2.1) Filtro: termo genérico que descreve tipos de equipamentos cujo propósito é reduzir a corrente harmônica. Um filtro geralmente consiste na combinação de capacitores, indutores, e resistores que foram selecionados de tal sorte que o conjunto apresente um valor mínimo (ou máximo) de impedância para uma dada freqüência especificada. Harmônicas: componente senoidal de uma onda periódica ou quantidade que têm uma freqüência que é múltipla integrante da freqüência fundamental. Harmônico, característico: harmônicas produzidas por equipamentos conversores a semicondutores em operação normal. Em um conversor as harmônicas características são: h = k.q ± 1 (2.2) Onde: k = qualquer inteiro; q = número de pulos do conversor. Harmônico, não-característico: harmônico que não é produzido por um conversor a semicondutor no curso de sua operação normal. Estes podem ser resultado de desequilíbrios no sistema de potência AC, defasagens angulares devido assimetria, ou operação de cicloconversores.
  66. 66. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 66 Fator harmônico: relação da raiz da soma dos quadrados do valor de todo o conteúdo harmônico pelo valor (RMS) da fundamental. E EEEtensãoparaharmônicofator 1 2 7 2 5 2 3 ... )__(_ +++ = (2.3) I IIIcorrenteparaharmônicofator 1 2 7 2 5 2 3 ... )__(_ +++ = (2.4) Afundamento de tensão: queda da tensão da fonte devido ao curto-circuito momentâneo das linhas AC durante um intervalo de comutação. Fator de potência total: relação da contribuição de potência total de entrada, em watts, pelo total em volt-amperes na entrada do conversor. 2 1 1 cos THD FP + = φ (para tensão senoidal e corrente não senoidal) (2.5) Número de pulsos: número total de comutações não simultâneas e sucessivas que acontecem no circuito durante cada ciclo, ao operar sem controle de fase. Também é igual à ordem do principal harmônico da tensão, isto é, o número de pulsos presente na tensão DC produzida em um ciclo da tensão de entrada. Fator de qualidade: é uma taxa da freqüência ressonante no espectro de freqüências entre duas de lados opostos, onde a resposta da estrutura ressonante difere de 3 dB. Se o circuito ressonante inclui uma indutância, L, e uma capacitância, C, em série com uma resistência efetiva, R, então o valor de Q é: C L R Q . 1 = (2.6) Taxa de curto-circuito: capacidade de curto-circuito no barramento, em MVA, em relação ao ponto de conexão de conversor, em MW. Distorção de demanda total (TDD): valor RMS total da corrente de distorção harmônica, em porcentagem da corrente máxima demandada (em 15 ou 30 min).
  67. 67. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 67 Distorção harmônica total (THD): este termo tem sido comumente usado para definir o fator de distorção de tensão ou de corrente: 1 2 1 1 2 100(%) V VV THD n h h V −      = ∑ = (2.7) 1 2 1 1 2 100(%) I II THD n h h i −      = ∑ = (2.8)
  68. 68. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 68 33 SSíímmbboollooss á = ângulo de atraso ou ângulo de disparo; ì = ângulo de comutação; ñf = relação da impedância de filtro; ñs = relação da impedância de fonte; cosÖ1 = fator de potência da componente fundamental; cosä = componente de distorção do fator de potência; Ecw = tensão de crista em operação; Ed = tensão média direta na carga; Edx = tensão de comutação; Ef = queda de tensão direta total por elemento de circuito; EL = tensão AC de linha do sistema; En = tensão fase-neutro do sistema; f = freqüência de sistema AC de potência; Id = média da corrente DC na carga em um retificador; Ie = corrente de excitação do transformador; Ig = corrente direta de comutação; Ih = componente harmônico da corrente: ∑ ∞ = 2 2 II hh (3.1) IL = corrente de linha AC (RMS); Im = valor de pico da corrente de linha AC; Isc = corrente de curto-circuito do sistema; Il = componente fundamental de IL; Ld = indutância do reator DC; p = número de pulsos; Pd = potência de saída, em Watts; q = número de pulsos do conversor; Vh = componente harmônica de tensão: ∑ ∞ = 2 2 VV hh (3.2) Vi = tensão de entrada; V0 = tensão na carga; Vp = tensão de pico; XL = reatância de linha na entrada, em ohms.
  69. 69. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 69 44 EEffeeiittooss ddee hhaarrmmôônniiccaass eemm ccoommppoonneenntteess ddoo ssiisstteemmaa eellééttrriiccoo O grau com que harmônicas podem ser toleradas em um sistema de alimentação depende da susceptibilidade das cargas ou da fonte de potência. Os equipamentos menos sensíveis, geralmente, são os de aquecimento (carga resistiva), para os quais a forma de onda não é relevante. Os mais sensíveis são aqueles que, em seu projeto, assumem a existência de uma alimentação senoidal como, por exemplo, equipamentos de comunicação e processamento de dados. No entanto, mesmo para as cargas de baixa susceptibilidade, a presença de harmônicas (de tensão ou de corrente) podem ser prejudiciais, produzindo maiores esforços nos componentes e isolantes. Seus efeitos podem se apresentar em: • Capacitores: queima de fusíveis, e redução da sua vida útil; • Motores: redução da vida útil e impossibilidade de atingir sua potência máxima; • Fusíveis/ Disjuntores: operação indevida; • Transformadores: aumento de perdas, causando redução de capacidade e diminuição da vida útil; • Medidores: possibilidade de medições errôneas; • Telefones: interferências; • Mau funcionamento de equipamentos eletrônicos; • Máquinas Síncronas: sobreaquecimento das sapatas polares, causado pela circulação de correntes harmônicas nos enrolamentos amortecedores; • Acionamentos/ Fontes: operações errôneas devido a múltiplas passagens por zero, e falha na comutação de circuitos; • Sobrecarga de rede de distribuição por aumento da corrente eficaz; • Carregamento do circuito de neutro, principalmente em instalações que agregam muitos aparelhos eletrônicos e possuem malhas de terra mal projetadas, devido às harmônicas de ordem 3. 44..11 MMoottoorreess ee ggeerraaddoorreess O maior efeito das harmônicas em máquinas rotativas (indução e síncrona) é o aumento do aquecimento devido ao aumento das perdas no ferro e no cobre. São afetados, assim, o torque disponível e sua eficiência. Além disso, tem-se um possível aumento do ruído audível, quando comparado com alimentação senoidal. Outro fenômeno é a presença de harmônicas no fluxo, produzindo alterações no acionamento e componentes de torque que atuam no sentido oposto ao da fundamental, como ocorre com a 5ª, 11ª, 17ª, etc. Além destes, tanto a quinta componente, quanto a sétima induzem uma sexta harmônica no rotor. O mesmo ocorre com outros pares de componentes e o sobre-aquecimento que pode ser tolerado depende do tipo de rotor utilizado. Rotores bobinados são mais seriamente afetados do que os de gaiola. Os de gaiola profunda, por causa do efeito
  70. 70. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 70 pelicular, que leva a condução da corrente para a superfície do condutor em freqüências elevadas, produzem maior elevação de temperatura do que os de gaiola convencional. Estas componentes harmônicas, ou pares de componentes (por exemplo, 5ª e 7ª, produzindo uma resultante de 6ª harmônica) podem estimular oscilações mecânicas em sistemas turbina-gerador ou motor-carga, devido a ressonâncias mecânicas. Isto pode levar a problemas industriais como, por exemplo, na produção de fios, em que a precisão no acionamento é elemento fundamental para a qualidade do produto. O efeito cumulativo do aumento das perdas reflete-se numa diminuição da eficiência e da vida útil da máquina. A redução na eficiência é indicada na literatura como de 5 a 10% dos valores obtidos com uma alimentação senoidal. Este fato não se aplica a máquinas projetadas para alimentação a partir de inversores, mas apenas àquelas de uso em alimentação direta da rede. 44..22 TTrraannssffoorrmmaaddoorreess Também neste caso há um aumento nas perdas. Harmônicas na tensão aumentam as perdas no ferro por histerese, enquanto harmônicas na corrente elevam as perdas cobre pelo efeito Joule e perdas no ferro por correntes de Foucault. A elevação das perdas no cobre se deve principalmente ao efeito pelicular, que implica numa redução da área efetivamente condutora à medida que se eleva a freqüência da corrente. As componentes harmônicas de alta freqüência possuem amplitude reduzida, o que colabora para não tornar esses aumentos de perdas excessivos. No entanto, podem surgir situações específicas (ressonâncias, por exemplo) com componentes de alta freqüência e amplitude elevada. Além disso, ocorre o aumento das reatâncias de dispersão, uma vez que seu valor também aumenta com a freqüência. Ainda associado à dispersão existe outro fator de perdas que se refere às correntes induzidas pelo fluxo de dispersão. Esta corrente manifesta-se nos enrolamentos, no núcleo e nas peças metálicas adjacentes aos enrolamentos. Estas perdas crescem proporcionalmente ao quadrado da freqüência e da corrente. Ocorre também uma maior influência das capacitâncias parasitas (entre espiras e entre enrolamento) que podem realizar acoplamentos não desejados e, eventualmente, produzir ressonâncias no próprio dispositivo. 44..33 CCaabbooss ddee aalliimmeennttaaççããoo Em razão do efeito pelicular, que restringe a secção condutora para componentes de freqüência elevada, também os cabos de alimentação têm um aumento de perdas devido às harmônicas de corrente. Além disso, há o chamado "efeito de proximidade", o qual relaciona um aumento na resistência do condutor em função do efeito dos campos magnéticos produzidos pelos demais condutores colocados nas adjacências.
  71. 71. Obs.: Este material é de uso interno da UN-RIO com o objetivo de treinamento. 71 Além disso, caso os cabos sejam longos e os sistemas conectados tenham suas ressonâncias excitadas pelas componentes harmônicas, podem aparecer elevadas sobre- tensões ao longo da linha, podendo danificar o cabo. Na figura 4 é apresentada a resposta em freqüência, para uma entrada em tensão, de um cabo de 10 km de comprimento, com parâmetros obtidos de um cabo trifásico 2 AWG, 6 kV. As curvas mostram o módulo da tensão no final do cabo, sobre uma carga do tipo RL. Dada a característica indutiva da carga, esta se comporta praticamente como um circuito aberto em freqüências elevadas. Quando o comprimento do cabo for igual a ¼ do comprimento de onda do sinal injetado, este "circuito aberto" no final da linha reflete-se como um curto-circuito na fonte. Isto se repete para todos os múltiplos ímpares desta freqüência. As duas curvas mostradas referem-se à resposta em freqüência sem e com o efeito pelicular. Nota-se que considerando este efeito há uma redução na amplitude das ressonâncias, devido ao maior amortecimento apresentado pelo cabo em função do aumento de sua resistência. Na figura 5 é apresentado o perfil do módulo da tensão ao longo do cabo quando o sinal de entrada apresentar-se na primeira freqüência de ressonância. Observa-se que a sobre- tensão na carga atinge quase 4 vezes a tensão de entrada (já considerando a ação do efeito pelicular). Figura 4: Resposta em freqüência de cabo trifásico (10 km).

×