Distribuio de Energia Eltrica MODELOS DE CARGA Prof. Ana Paula
C. de Mello Alegrete, 2014 Aula 10 Modelos de Cargas Classificao As
cargas equilibradas ou desequilibradas podem ser representadas por
um conjunto de impedncias complexas Z = R + jX constantes. Na
realidade, a potncia absorvida por uma carga depende de sua
natureza, e pode variar em funo da tenso a ela aplicada. Essa
dependncia pode ser descrita por: aplicada tenso da funo em
reativae ativa potncias as relacionam que funes ) ( ), (carga;
aplicada fase de tensofase; porcarga pela absorvida reativa
potnciafase; porcarga, pela absorvida ativa potncia) ( ;) (2 12
1===== =f fffff f f fV f V fVQPV f Q V f PModelos de Cargas
Classificao Existem vrios modelos para a representao do
comportamento da carga em funo da tenso aplicada, dentre os quais
destaca-se: cargas de potncia constante com a tenso; cargas de
corrente constante com a tenso; cargas de impedncia constante com a
tenso. Modelo ZIP: modelo composto por uma combinao dos modelos
anteriores Modelos de Cargas Carga de Potncia Constante com a Tenso
Para as cargas de potncia constante com a tenso, as potncias ativa
e reativaso invariantes, permanecem constantes, iguais aos seus
valores nominais, ou seja: Neste caso, a corrente absorvida pela
carga, quando alimentada com uma tenso qualquer , obtida por:
Exemplo de cargas potncia constante: cargas industriais, motor
eltrico (PROBLEMA: TENSO BAIXA) Z = + =nf nf nf nfS jQ P S1u Z =V
VVSVSVSIn n n 111** uu Z= Z Z= =A corrente absorvida inversamente
proporcional tenso aplicada.Modelos de Cargas Carga de Potncia
Constante com a Tenso Ento: Potncia da carga o dado de entrada
Calcula-seacorrenteconsiderandotensonominalnos terminais da carga
Nasiteraesseguintesobtidoaquedadetensoeonovo valor de tenso na
barra da carga A corrente deve ser recalculada utilizando a potncia
da carga e o novo valor de tenso na barra da carga
Acorrenteabsorvidapelacargainversamenteproporcional tenso
Apotncia(calculada)absorvidapelacarganovariacoma tenso
cars**vsicarcar=Modelos de Cargas Carga Corrente Constante com a
Tenso Para as cargas de corrente constante com a tenso, o mdulo da
corrente absorvida e o fator de potncia permanecem constantes.
Estes valores so obtidos a partir das potncias ativa e reativa
absorvidas pela carga quando alimentada com tenso nominal. Assim: u
Z =nf nfV VPotncia absorvida com tenso nominal: Resulta para a
corrente:Em que o mdulo da corrente In=Sn/Vn e o fator de potncia
permanecem constantes. u uu Z = Z= Z Z= =nfnfnfnfnfnfnfnIVSVSVSI**
Z = + =nf nf nf nfS jQ P SModelos de Cargas Carga Corrente
Constante com a Tenso Ento: Potncia da carga o dado de entrada
Calcula-se a corrente considerando tenso nominal nos terminais da
carga Nas iteraes seguintes obtido o novo valor de tenso na barra
da carga O mdulo da corrente deve permanecer o mesmo Realiza-se uma
correo de fase A corrente no varia com a tenso
Apotncia(calculada)absorvidapelacargavarialinearmente com a tenso
cars**vsicarcar=Modelos de Cargas Carga Impedncia Constante com
Tenso 1u Z =V V Neste modelo, a impedncia da carga mantm-se
constante, e obtida a partir das potncias ativa e reativa
absorvidas pela carga quando alimentada com tenso nominal. Assim:
Para qualquer valor de tensoaplicada carga, a potncia absorvida ser
dada por: Exemplo de cargas impedncia constante: capacitores,
equipamentos resistivos, cargas residenciais (PROBLEMA TENSO ALTA)
Z = = + =nnnnSVSVjX R Z2 2* cos2nnSVR =2senSVXnn=nnnnSVVVVSZVS
||.|
\|= ||.|
\|= =2222*A potncia absorvida pela carga varia quadraticamente
com a tenso a ela aplicada. Z = + =n n n nS jQ P Su Z =n nV
VModelos de Cargas Carga Impedncia Constante com Tenso Ento:
Potncia da carga o dado de entrada
Calcula-seaimpednciaeacorrenteconsiderandotensonominal nos
terminais da carga Nas iteraes seguintes obtido o novo valor de
tenso na barra da carga A corrente deve ser recalculada utilizando
a impedncia da carga e o novo valor de tenso na barra da carga A
corrente absorvida pela carga varia linearmente com a tenso
Apotncia(calculada)absorvidapelacargavariaquadraticamente com a
tenso cars*2carcarsvz =carcarzvi=Modelos de Cargas Comportamento
dos 3 modelos: Variao da potncia absorvida em funo da tenso, para
os modelos de corrente, potncia e impedncia constantes com a tenso.
Avariaonosresultadospodesersignificativaquandoa
tensonabarradacargasedistanciadatensonominal (1,0 pu)
Omodelodecorrenteconstantepodeserutilizadoquando se quer
representar um comportamento mdio Scar V S cte I cte Z cte Escolha
do modelo de carga: Depende de uma anlise criteriosa do planejador:
Envolveoconhecimentodotipodecargaatendidaem determinada regio
(residencial, industrial, comercial)
Geralmente,adota-seummodeloZIPparatodaa empresa ou uma regio de
estudo possvelobterummodelodecargadiferenciadopara cada
transformador de distribuio a partir da agregao de seus
consumidores Bastaria atribuir a cada curva tpica de carga um
modelo ZIP adequado quele tipo de consumidor Caracterizao da carga
Exemplo numrico (Barioni et al., 2000): Tenso nos terminais do
gerador: 380 V Impedncia: (0,2 + j0,4) O Carga: 27.000 W e fator de
potncia 0,9 indutivo NZCZNZCZNZCZNZPZNZPZNZPZNBACABCP QCaracterizao
da carga Exemplo numrico resultados: ModeloImpedncia constante
Potncia constante Corrente constante ( )V VA N ' 204 73 3 0 , | ,
202 08 352 , | , 20355 3 23 , | , ( )I AA 42 30 28 84 , | , 49 49
29 36 , | , 45 45 29 07 , | , ( )S V I VAF A N A='8.66010.0009.252
MATERIAL DE APOIO E REFERNCIA PARA ESTA APRESENTAO: N. Kagan,
C.C.B. de Oliveira, E.J. Robba, Introduo aos sistemas de distribuio
de energia eltrica, 1 Ed., So Paulo: Edgard Blucher, 2005. C.
Barioni, H. Schmidt, N. Kagan E. Robba, Introduo a sistemas
eltricos de potncia componentes simtricas, 2 Ed., So Paulo: Edgard
Blucher, 2000.
