Premio TCC PUCC 2012

Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias.Engenharia Elétrica com Habilitação em Telecomunicações

Prêmio TCC 2011

Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas

• Introdução• Necessidade• Abordagem Geral• Desenvolvimento e Metodologia• Resultados • Avaliação dos Resultados• Conclusões • Bibliografia


Tópicos

Introdução

Corrente ou tensão harmônica:Sinal senoidal cuja frequência é múltiplo inteiro da frequência fundamental do sinal de alimentação.


Corrente ou tensão harmônica: Melhor exemplo de aplicação é a onda quadrada.

Ordem da Amplitude Freqüência

harmônicaharmônica

(V)harmônica

(Hz)n An fn1 10,000 603 3,333 1805 2,000 3007 1,429 4209 1,111 54011 0,909 66013 0,769 78015 0,667 90017 0,588 102019 0,526 114021 0,476 126023 0,435 138025 0,400 1500


Introdução


Introdução Corrente ou tensão harmônica:

Onda resultante se assemelha a uma onda quadrada.

Introdução

Aumento do uso de componentes não lineares em circuitos eletroeletrônicos em geral

Distorções harmônicas causam diversos malefícios na rede CA


Necessidade

Controle da geração das fontes geradoras Mitigação Redução Dimensionamento de componentes elétricos


Abordagem Geral

Qualidade de energia elétrica Diversas medidas como flutuação, sobre

tensão, afundamento e etc. Grande ou maior destaque às distorções

harmônicas

Maiores responsáveis pela geração das distorções?


Abordagem Geral

Cargas não lineares são os maiores geradores Semicondutores em geral (corte e saturação) Triac’s, diac’s, SCR’s, diodos, etc.


Desenvolvimento e Metodologia

Composição de blocos do medidor



Transdução de tensão



Transdução de corrente



Conversão e tratamento dos sinais



Circuito final

Entrada analógica

Chave “H”

Sinal de tensão

Sinal de corrente

Divisor de tensão


Aquisição dos dados


ADC da plataforma amostragem e quantização

8400 Hz e 10 bits

Entradas analógicas

Entrada USB


Processamento dos dados

Array com os dados amostrados e quantizados = buffer com 70 amostras.



Cálculos

Aplicação direta DFT.



SoftwarePrincipais trechos.



Montagem

Resultados


Montagem

Resultados


Medição de sinal contínuo

Resultados

Ordem da Distorções DistorçõesHarmônica Tensão Corrente

n (%) (%)3 33,36 33,365 20,04 20,047 14,34 14,349 11,19 11,1911 9,18 9,1813 7,80 7,8015 6,79 6,7917 6,03 6,0319 5,43 5,4321 4,94 4,9423 4,55 4,5525 4,22 4,2227 3,94 3,9429 3,70 3,7031 3,50 3,5033 3,33 3,3335 3,17 3,1737 3,04 3,0439 2,92 2,9241 2,82 2,8243 2,73 2,7345 2,65 2,6547 2,58 2,5849 2,52 2,5251 2,46 2,4653 2,42 2,4255 2,38 2,3857 2,34 2,3459 2,31 2,31

THDf 48,00 48,00THDr 43,31 43,31

Resultados obtidos sinal contínuo equivalente à

onda quadrada


Discussão dos resultados

Ordem da Distorções DistorçõesHarmônica Tensão Corrente

n (%) (%)3 33,33 33,335 20,00 20,007 14,29 14,299 11,11 11,1111 9,09 9,0913 7,69 7,6915 6,67 6,6717 5,88 5,8819 5,26 5,2621 4,76 4,7623 4,35 4,3525 4,00 4,0027 3,70 3,7029 3,45 3,4531 3,23 3,2333 3,03 3,0335 2,86 2,8637 2,70 2,7039 2,56 2,5641 2,44 2,4443 2,33 2,3345 2,22 2,2247 2,13 2,1349 2,04 2,0451 1,96 1,9653 1,89 1,8955 1,82 1,8257 1,75 1,7559 1,69 1,69

THDf 47,47 47,47THDr 42,89 42,89

Resultados teóricos,

cálculos por An e Fn

Ordem da Erro ErroHarmônica Tensão Corrente

n (%) (%)3 0,08 0,085 0,20 0,207 0,38 0,389 0,70 0,7011 0,97 0,9713 1,38 1,3815 1,82 1,8217 2,45 2,4519 3,07 3,0721 3,61 3,6123 4,44 4,4425 5,21 5,2127 6,00 6,0029 6,80 6,8031 7,83 7,8333 9,00 9,0035 9,87 9,8737 11,10 11,1039 12,19 12,1941 13,51 13,5143 14,81 14,8145 16,14 16,1447 17,53 17,5349 19,02 19,0251 20,29 20,2953 22,03 22,0355 23,61 23,6157 25,03 25,0359 26,63 26,63

THDf 1,10 1,10THDr 0,96 0,96

Comparação entre resultados medidos

e teóricos


Erros de leitura de até 10 % até ordem 35 Utilização das medições para

dimensionamento de componentes elétricos Fácil utilização Possível melhora nos circuitos de conversão Possível melhora na leitura dos sinais Futuro desenvolvimento em medidor

completo Baixo custo

Conclusões


P. H. Tavares. (2011, 15 November). [Online]. Available:

http://www.engematec.com.br/site/downloads/harmonicos_em_Instalacoes_eletricas

.pdf

H. Moreno, Harmônicos Nas Instalações Elétricas. ed. 1. São Paulo: PROCOBRE, 2001

FLUKE. (2011, 10 October). FLUKE 433 Analisadores de Qualidade de Energia Trifásica

[Online]. Available: http://www.fluke.com/fluke/brpt/Ferramentas-de-qualidade-de-

energia/Corrente-trif%C3%A1sica/Fluke-433.htm?PID=56079

Arduino. (2011, 5 October). Arduino Mega [Online]. Available:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Divisor_de_tens%C3%A3o

Bibliografia


Muito obrigado!

Evandro Guilherme Miguel, Graduado da Faculdade de Engenharia ElétricaHabilitação em Telecomunicações da PUCCampinas.

E-mail: [email protected]

Fim


Engineering

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