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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-0952-2038
Tipo do documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Término do embargo: 2024-06-10
Título: Desenvolvimento e implementação de uma metodologia de chaveamento para reguladores estáticos de baixa tensão
Título(s) alternativo(s): Development and implementation of a switching methodology for static low voltage regulators
Autor(es): Lima, Rodrigo Nobis da Costa
Primeiro orientador: Macedo Junior, José Rubens
Primeiro membro da banca: Coelho, Ernane Antônio Alves
Segundo membro da banca: Gondim, Isaque Nogueira
Terceiro membro da banca: Pomilio, José Antenor
Quarto membro da banca: Vieira Junior, José Carlos de Melo
Resumo: Dentre os diversos fenômenos relacionados com a qualidade da energia elétrica, as variações de tensão de longa e curta duração representam os fenômenos mais comuns nos sistemas elétricos de uma maneira geral. Nesse contexto, particularmente, as variações de tensão de curta duração (VTCDs) representam o fenômeno que mais causa prejuízos à sociedade, protagonizando paradas de processos produtivos em diversos tipos de instalações industriais e comerciais. Não obstante, existem atualmente várias formas de atenuação dos efeitos decorrentes desses eventos e uma delas é o emprego de reguladores estáticos de tensão, os quais são equipamentos magnéticos, transformadores ou autotransformadores, que realizam o controle da tensão através do chaveamento estático dos taps em suas bobinas primária ou secundária. O tema em questão tem sido explorado pela comunidade científica desde o início da década de 1990, porém, várias das metodologias propostas apresentam limitações difíceis de serem transpostas em algumas situações, como, por exemplo, a necessidade do conhecimento da passagem por zero da corrente instantânea para efetivação dos acionamento das chaves estáticas, assim como a falta do detalhamento técnico necessário para a replicação de algumas dessas metodologias e dos custos exorbitantes de implementação, inviabilizando seu uso para a maioria das aplicações práticas. Diante disso, o presente trabalho tem o objetivo de apresentar uma proposta de concepção de um novo regulador estático de tensão capaz de realizar chaveamentos de taps com intervalos de tempo menores do que aqueles apresentados na literatura disponível. Essa nova concepção de regulador estático de tensão contempla ainda uma fácil implementação, com poucas variáveis de controle e, principalmente, sem a necessidade de medição do sinal de corrente instantânea para identificação de sua passagem por zero. Para apresentação da metodologia proposta, foram implementados modelos matemáticos, consubstanciados por diversas simulações computacionais, visando a análise de desempenho dos principais aspectos da metodologia proposta. Finalmente, a metodologia de chaveamento apresentada foi implementada em um protótipo laboratorial de escala reduzida. Os resultados obtidos demonstraram a viabilidade técnica do método proposto, assim como a possibilidade de sua aplicação em redes reais de forma bastante promissora.
Abstract: Among the several phenomena related to power quality issues, long and short-term voltage variations represent the most common phenomena in electrical systems in general. In this context, in particular, voltage dips and swells represent the most harmful disturbances to electric power utility customers, leading to stoppages in production processes in a large number of commercial and industrial facilities. Fortunately, there are currently some technical solutions commercially available to mitigate the effects of these voltage events. One of these solutions is the use of static voltage regulators, which are basically composed of magnetic devices (transformers or autotransformers) that perform voltage control through static switching of taps in their primary or secondary coils. The subject has been explored by the scientific community since the early 1990s. However, several of the proposed methodologies have limitations that are difficult to overcome in some situations, such as, for example, the need for knowledge of the instantaneous current zero crossing to perform the switching of static switches, as well as the lack of technical detail necessary for the replication of some of these methodologies and the exorbitant costs of implementation, making its use unfeasible for most practical applications. In this sense, the present work has the goal of presenting a proposal for the design of a new static voltage regulator capable of performing tap changes faster than those presented in the available literature. This new concept of static voltage regulator also includes an easy implementation, with few input variables and, mainly, without the need to measure the instantaneous current signal to identify zero crossing. To present the proposed methodology, resulting in a new concept of static voltage regulator, mathematical models were implemented based on computer simulations, aiming the analysis of the performance of the main aspects of the proposed methodology. Finally, the presented switching methodology was implemented in a small-scale laboratory prototype. The results demonstrated the technical feasibility of the proposed method, as well as the possibility of its application in real networks in a very promising way.
Palavras-chave: Regulador de tensão estático
Static voltage regulator
Chaveamento estático
Static switching
Variações de tensão de longa duração
Long duration voltage variations
Variações de tensão de curta duração
Short duration voltage variations
Comutação de taps sob carga
On-load tap changing
Qualidade da energia elétrica
Power quality
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::CIRCUITOS ELETRICOS, MAGNETICOS E ELETRONICOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
Assunto: Engenharia elétrica
Tensão - alta e baixa
Sistemas de energia elétrica - Controle de qualidade
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Referência: LIMA, Rodrigo Nobis da Costa. Desenvolvimento e implementação de uma metodologia de chaveamento para reguladores estáticos de baixa tensão. 2022. 106 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.248
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.248
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/35158
Data de defesa: 13-Mai-2022
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