Energy Management and Policy Miguel Águas –2002

ENERGIA REACTIVACIRCUITOS EM

CORRENTE ALTERNADA

João Veríssimo

Curso Profissional Técnico de Electrotecnia

Módulo 6Práticas Oficinais

Ano Lectivo 2010-2011

Energy Management and Policy Miguel Águas –2002

Diagrama temporal da função sinusoidal

• u(t) = f(t)

• f(t) = F x sem t

Práticas Oficinais

Ano Lectivo 2010-2011

t

2

Seno

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Diagrama temporal da função sinusoidal

• círculo trigonométrico:

• teorema de Pitágoras:

Práticas Oficinais

Ano Lectivo 2010-2011

hy

x

h2 = y2 + x2 <=> h =

cos = x = h cos

sen = y = h sen

300 450 600

sen

cos

tg 1

cotg 1

3

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CIRCUITOS EM ANÁLISE:

• 1 – CIRCUITO RESISTIVO PURO

• 2 – CIRCUITO INDUTIVO PURO

• 3 – CIRCUITO INDUTIVO REAL

• 4 – CIRCUITO CAPACITIVO REAL

• 5 – COMPENSAÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA

• 6 – CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Práticas Oficinais

Ano Lectivo 2010-20114

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1 – CIRCUITO RESISTIVO PURO

Práticas Oficinais

Ano Lectivo 2010-20115

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1- CIRCUITO RESISTIVO PURO Z = R => U e I estão em fase

UR = R X IP = UR x I P = R x I2

Conclusão:W= potência gasta, útil ou activa,A= corrente que atravessa o receptor, V= tensão fornecida ao receptor,S= V x A, potencia aparente.Verifica=se que: W = V x A <=> P = SQuando o Receptor é resistivo a potência é toda activa

RI

j=0

Obs: Por cada período de 360º, T, a energia representada no rectângulo OKLM é igual a P/T

RU

6

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1- CIRCUITO RESISTIVO PURO (continuação)

• u(t) , i(t):

• potênciamédia p=u.i oup= OKLM:

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2 – CIRCUITO INDUTIVO PURO

Práticas Oficinais

Ano Lectivo 2010-20118

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2- CIRCUITO INDUTIVO PURO Z = XL => U e I estão desfasados.

I está atrasada 90º de U.UL = XL X IQ = S x sen 90º Q = S x 1

Conclusão:W= 0, não há potência gasta, útil ou activaA= corrente que atravessa a bobina V= tensão fornecida à bobinaS= V x A, potência aparente.Verifica=se que: W ≠ V x A <=> P ≠ SQuando o Receptor é bobina pura, a potência é toda reactiva Q.

LI

j = 90

Obs: os valores obtidos no A e no V são relativos à potência aparente, S, e não à potência activa na bobina (P):

LU

230V

9

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3 – CIRCUITO INDUTIVO REAL

Práticas Oficinais

Ano Lectivo 2010-201110

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3- CIRCUITO INDUTIVO REAL Z = R + XL => U e I estão desfasados.

I está atrasada de U.U = UR + UL UR=Ux cos , UC=Ux sen S = P x cos + Q x sen

Conclusão:W ≠ 0, há potência gasta, útil ou activaA = corrente que atravessa a bobina, V = tensão fornecida à bobina,S = V x A, potência aparente. Verifica=se que: P = S x cos => e Q= S x sen R é o aquecimento e XL o armazenamento

U

j

P: área do rectângulo OKLM

I

RU

LU

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3- CIRCUITO INDUTIVO REAL (continuação)

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3- CIRCUITO INDUTIVO REAL (continuação)Exemplo:

P1

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3- CIRCUITO INDUTIVO REAL (continuação)

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3- CIRCUITO INDUTIVO REAL

Simulação

Procedimento

1 - Desenhe o circuito conforme o esquema acima.2 - Configure os instrumentos de forma a conseguir obter resultados no osciloscópio e nos outros aparelhos.

3 - Registe os valores obtidos nos instrumentos e tire conclusões.

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3- CIRCUITO INDUTIVO REAL

Resultado:

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4 – CIRCUITO CAPACITIVO REAL

Práticas Oficinais

Ano Lectivo 2010-201117

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4- CIRCUITO CAPACITIVO REAL Z = R // XC => U e I estão desfasadas de .

I = IR + IC IR = I x cos , IC = I x sen S = P x cos + Q x sen

Conclusão:W ≠ 0, há potência gasta, útil ou activa S = V x A1, potência aparente.

Verifica=se que: IR = I x cos

IC = I x sen

I

j

U

RI

CI

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4- CIRCUITO CAPACITIVO REAL (continuação)

P2

19

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4- CIRCUITO CAPACITIVO REAL

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4- CIRCUITO CAPACITIVO REAL

Método de Boucherot

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4- CIRCUITO CAPACITIVO REAL

Método de Boucherot

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5 – COMPENSAÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA

Práticas Oficinais

Ano Lectivo 2010-201123

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

Factor de Potência => cos j =

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

cos j =

25

S

P

𝑸

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

Z

j

RZR

LX

CX

X

27

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

28

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

29

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

31

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

32

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

C

33

Compensação

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR POTÊNCIA

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA

Simulação

Procedimento

1 - Desenhe o circuito conforme o esquema acima.2 - Configure os instrumentos de forma a conseguir obter resultados. 3 - Registe os valores obtidos nos instrumentos e tire conclusões.

V1

330 Vpk 50 Hz 0°

XWM1

V I

XMM1

XMM2

R2500Ω

L110H

C11µF

J1

Key = Space

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA

Resultado 1: Sem Compensação => F.P. = 0.157

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA

Resultado 2: Com Compensação => F.P. = 0.997

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA

Simulação 2

Procedimento

1 - Desenhe o circuito conforme o esquema acima.2 - Configure os instrumentos de forma a conseguir obter resultados. 3 - Registe os valores obtidos no osciloscópio e wattímetro.

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA

Desfasamento 1: Sem Compensação => 1 = 81º

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA

Desfasamento 2: Com Compensação => 2 = 4,4º

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA

Comparação: 1 = 81º =>2 = 4,4º

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Instante de comutação

Sem compensação Com compensação

72,295 mA

0.157

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5- COMPENSAÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA

Compensação Dinâmica

42

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6 – CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Práticas Oficinais

Ano Lectivo 2010-201143

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Contador Monofásico – contagem de energia

44

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Contador Monofásico – contagem de energia

45

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Contador Monofásico - constituição

46

I

U

ajuste

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Constituição do Contador Monofásico

47

CMC: bobina de magnetismo da correnteVMC: bobina de magnetismo da tensão BM: Barra magnética (Binário Resistente) DR: disco rotativo

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Binários envolvidos

48

CMC: magnetismo da correnteVMC: magnetismo da tensão BM: magnetismo resistente DR: disco rotativo Td: torque

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO Constituição do contador

49

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO Constituição do contador

50

Ligação de contadores de energia eléctrica

Contador monofásico de energia activa de tarifa simples.

Contador monofásico de energia activa de tarifa bi-horária.

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Constituição do contador monofásico

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Exercício Resolvido

52

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Resolução

53

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Ensaio Experimental

54

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Facturação

55

Baixa tensão

Corrente estipulada de controlo de

potência (monofásico)

Corrente estipulada de controlo de

potência (trifásico)

1,152,303,454,65,756,9

10,3513,8

17,2520,727,634,541,4

5A10A15A20A25A30A45A60A

15A20A25A30A40A50A60A

As instalações de locais de habitação são, em regra, monofásicas (até 13,8 KVA e sem receptores trifásicos), sendo genericamente os circuitos finais do tipo monofásico.

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO Facturação

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POTÊNCIAS CONTRATÁVEIS Até 41,40 kVA, as potências contratáveis (P) são as indicadas no quadro seguinte, controláveis por meio de um disjuntor regulado para a corrente In em função desses valores de potência, sendo a energia consumida medida por meio de contador de energia activa, de ligação directa.

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO Facturação

57

POTÊNCIAS MÍNIMAS REGULAMENTARES Locais de habitação

3,45 kVA, em monofásico (15 A, em 230 V), em locais de um compartimento; 6,90 kVA, em monofásico (30 A, em 230 V), em locais de dois a seis compartimentos; 10,35 kVA, em monofásico (45 A, em 230 V), em locais com mais de seis compartimentos.

6,90 kVA, em trifásico (10 A, em 400 V), em locais até seis compartimentos; 10,35 kVA, em trifásico (15 A, em 400 V), em locais com mais de seis compartimentos.

Nota: são considerados compartimentos todas as áreas superiores a 4 m2 com excepção das cozinhas, casas de banho e corredores.

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO Facturação

58

TarifárioTaxas de potência em baixa tensão com potências contratadas compreendidas entre 3,45 KVA e 20,7 kVA.

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO Facturação

59

TarifárioTaxas de energia em baixa tensão:Tarifas de venda a clientes finais em BTN com potências contratadas compreendidas entre 3,45 kVA e 20,7 kVA.

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO Facturação

60

Horas de vazio, cheias e de ponta

Vazio Ponta

Cheias

Cheias

Fonte: Prof. Lucínio Preza Araújo

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6- CONTAGEM DE ENERGIA E FACTURAÇÃO

Eficiência energética

61