Monitorização da Máquina Branqueadora Benninger Zell

Esta monitorização realizou-se no PT2 no quadro eléctrico correspondente à máquina branqueadora Benninger Zell (Figura 6.11). A monitorização teve a duração de aproximadamente 7 dias. Os dados resultantes das medições foram registados na memória do equipamento em períodos de 52 s. Cada valor registado corresponde à média das medições desse período de registo. Desse modo, cada ponto dos gráficos de tendências desta monitorização corresponde à média dos valores medidos em períodos de 52 s.

Figura 6.11 – Monitorizador de QEE instalado no PT2 para monitorizar o quadro eléctrico da máquina branqueadora Benninger Zell.

g _{Rámula é uma máquina utilizada no acabamento e secagem do tecido. É também utilizada na fixação}

das fibras dos tecidos.

¶ _{A máquina branqueadora faz o branqueamento ou descoloração dos tecidos através da introdução do}

Capítulo 6 – Estudos de Qualidade de Energia Eléctrica em Empresas

6.3.1.1. Fase a

Os valores eficazes e de THD mínimos, máximos e médios da tensão e da corrente na Fase a são apresentados na Tabela 6.10. A evolução desses valores durante a monitorização é apresentada na Figura 6.12 e na Figura 6.13.

Tabela 6.10 – Valores eficazes e de THD da tensão e da corrente na Fase a da máquina branqueadora Benninger Zell do PT2.

Mínimo Máximo Média

Tensão Valor eficaz 175,9 V 231,5 V 221,1 V

THD 0,6% 10,3% 3,2% Corrente Valor eficaz _{THD 8,5% 1040,2%} 0,3 A 49,3 A 9,0 A _73,9%

Figura 6.12 – Evolução dos valores eficazes da Fase a da máquina Benninger Zell do PT2 ao longo da monitorização: a) Tensão (V); b) Corrente (A).

Figura 6.13 – Evolução dos valores de THD da Fase a da máquina Benninger Zell do PT2 ao longo da monitorização: a) THD tensão (%); b) THD corrente (%).

6.3.1.2. Fase b

Os valores eficazes e de THD mínimos, máximos e médios da tensão e da corrente na Fase b são apresentados na Tabela 6.11. A evolução desses valores durante a monitorização é apresentada na Figura 6.14 e na Figura 6.15.

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114 Sistema de Monitorização de Consumos Energéticos e de Problemas de Qualidade de Energia Eléctrica

Tabela 6.11 – Valores eficazes e de THD da tensão e da corrente na Fase b da máquina

Benninger Zell do PT2.

Mínimo Máximo Média

Tensão Valor eficaz _THD 204,6 V _{0,8 %} 230,4 V _{10,5 %} 220,3 V _{3,4 %} Corrente Valor eficaz _THD 0,7 A _{18,7 %} 53,6 A _{200,3 %} 10,2 A _{50,2 %}

Figura 6.14 – Evolução dos valores eficazes da Fase b da máquina Benninger Zell do PT2 ao longo da monitorização: a) Tensão (V); b) Corrente (A).

Figura 6.15 – Evolução dos valores de THD da Fase b da máquina Benninger Zell do PT2 ao longo da monitorização: a) THD tensão (%); b) THD corrente (%).

6.3.1.3. Fase c

Os valores eficazes e de THD mínimos, máximos e médios da tensão e da corrente na Fase c são apresentados na Tabela 6.12. A evolução desses valores durante a monitorização é apresentada na Figura 6.16 e na Figura 6.17.

Tabela 6.12 – Valores eficazes e de THD da tensão e da corrente na Fase c da máquina

Benninger Zell do PT2.

Mínimo Máximo Média

Tensão Valor eficaz 209,0 V 231,5 V 221,0 V

THD 0,7 % 10,3 % 3,2 %

Corrente Valor eficaz 0,4 A 55,5 A 9,5 A

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Figura 6.16 – Evolução dos valores eficazes da Fase c da máquina Benninger Zell do PT2 ao longo da monitorização: a) Tensão (V); b) Corrente (A).

Figura 6.17 – Evolução dos valores de THD da Fase c da máquina Benninger Zell do PT2 ao longo da monitorização: a) THD tensão (%); b) THD corrente (%).

6.3.1.4. Neutro

A Tabela 6.13 mostra o valor eficaz mínimo, médio e máximo da corrente de neutro durante o período de monitorização. Na Figura 6.18 é possível verificar-se a variação do valor eficaz dessa corrente ao longo desse período.

Tabela 6.13 – Valores eficazes da corrente no neutro da máquina Benninger Zell do PT2.

Mínimo Máximo Média

Corrente Valor eficaz 0,1 A 9,7 A 0,5 A

Figura 6.18 – Variação do valor eficaz da corrente no neutro da máquina Benninger Zell ao longo da monitorização.

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6.3.1.5. Desequilíbrios

A Tabela 6.14 indica os valores de desequilíbrios mínimos, médios e máximos de tensão e de corrente. A variação desses valores é apresentada na Figura 6.19.

Tabela 6.14 – Valores percentuais dos desequilíbrios de tensão e de corrente.

Mínimo Máximo Média

Tensão 0,0 % 0,7 % 0,3 %

Corrente 0,4 % 280,8 % 41,3 %

Figura 6.19 – Evolução dos valores de desequilíbrio durante a monitorização da máquina

Benninger Zell do PT2: a) Desequilíbrio de tensão (%); b) Desequilíbrio de corrente (%).

6.3.1.6. Formas de Onda

Durante a monitorização da máquina branqueadora Benninger Zell do PT2 foram registadas periodicamente as formas de onda das tensões e das correntes (períodos de 2 horas). Na Figura 6.20 pode-se observar um exemplo de formas de ondas das tensões e das correntes. A Tabela 6.15 apresenta vários dados sobre essas formas de onda.

Figura 6.20 – Formas de onda da tensão e das correntes nas três fases e no neutro da máquina

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Tabela 6.15 – Dados referentes às formas de onda apresentadas na Figura 6.20.

Sinal Valor Valor eficaz Va 219,5 V Vb 219,0 V Vc 219,9 V Ia 23,7 A Ib 26,1 A Ic 26,6 A In 1,2 A Valor THD Va 9,9 % Vb 10,2 % Vc 10,0 % Ia 85,0% Ib 80,3 % Ic 80,4 % In 228,2 % Factor de potência Fase A 0,7 ind. Fase B 0,8 ind. Fase C 0,7 ind. Total 0,7

Desequilíbrio Tensão _{Corrente 7,8 %} 0,3 %

Como se pode observar na Figura 6.20 as correntes que esta máquina consome contêm um elevado conteúdo harmónico. A forma de onda das correntes corresponde a um exemplo clássico de cargas que se encontra frequentemente nas indústrias, como é o caso dos variadores de velocidade de motores. O valor de THD da tensão por vezes atinge valores elevados, conforme se pode observar nas formas de onda da tensão apresentadas na Figura 6.20, em que o valor de THD é superior a 8% (limite definido pela norma EN 50160). Isso acontece porque estas instalações eléctricas contêm muitas cargas não-lineares, que consomem correntes com conteúdo harmónico elevado, que ao passarem pelas impedâncias da instalação provocam quedas de tensão com harmónicos, e fazem com que as tensões se tornem distorcidas. Também pode ser observado nos gráficos que apresentam a evolução do valor de THD ao longo da monitorização que o seu valor vária vezes ultrapassou os 8%.

6.3.1.7. Potência e Energia

A Tabela 6.16 apresenta o consumo de energia activa e reactiva da instalação durante o período de monitorização. Os valores do factor de potência são indicados na

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Tabela 6.17. A evolução do valor do factor de potência pode ser observada na Figura 6.21.

Tabela 6.16 – Consumos energéticos medidos durante a monitorização da máquina

Benninger Zell do PT2.

Data inicial Hora inicial Data final Hora final Valor Energia Activa 26-10-2007 11:02:59 2-11-2007 10:02:58 794,3 kWh Energia Reactiva 26-10-2007 11:02:59 2-11-2007 10:02:58 708,5 kVArh

Tabela 6.17 – Dados sobre o factor de potência da máquina Benninger Zell do PT2.

Mínimo Máximo Médio

Factor de potência 0,2 0,8 0,6

Figura 6.21 – Evolução do Factor de potência ao longo da monitorização da máquina

Benninger Zell do PT2.

No período em que a máquina está em operação o factor de potência varia entre 0,5 e 0,8. O factor de potência médio para a situação referida anteriormente é de cerca de 0,72. Este valor encontra-se abaixo de 0,93 (que corresponde a 40% de energia reactiva), que é o limite para o qual a energia reactiva é taxada.

6.3.1.8. Subtensões e Sobretensões (Sag & Swell)

Verificou-se a ocorrência de 4 eventos do tipo subtensão momentânea (sag). Os limites utilizados para considerar a existência de um evento foram os definidos pela norma EN 50160 (± 10% da tensão nominal). A Tabela 6.18 indica alguns dados referentes a essas subtensões momentâneas.

Capítulo 6 – Estudos de Qualidade de Energia Eléctrica em Empresas

Tabela 6.18 – Subtensões momentâneas ocorridas durante a monitorização da máquina

Benninger Zell do PT2.

Data Hora Sinal Valor RMS (V) Duração. Tipo Evento 01-11-2007 12:00:45 Van 176 9 ciclos Subtensão (Sag ) 01-11-2007 12:00:48 Van 176 9 ciclos Subtensão (Sag ) 01-11-2007 12:00:45 Vbn 205 3 ciclos Subtensão (Sag ) 01-11-2007 12:00:48 Vbn 205 3 ciclos Subtensão (Sag )

6.3.1.9. Deformações da Forma de Onda da Tensão (Wave Shape)

O equipamento de monitorização registou a ocorrência de 47 eventos de deformação da forma de onda das tensões. A Tabela 6.19 apresenta dados referentes a alguns dos eventos ocorridos. As formas de 4 desses eventos são apresentadas na Figura 6.22.

Tabela 6.19 – Alguns eventos Wave Shape que ocorridos durante a monitorização da máquina

Benniger Zell do PT2.

Evento Origem Data Instante

1 Vcn 26-10-2007 13:22:14 2 Van 26-10-2007 19:56:47 3 Vcn 26-10-2007 23:46:25 5 Vbn 27-10-2007 0:24:07 10 Vbn 29-10-2007 6:01:35 11 Vbn 29-10-2007 6:01:37 12 Van 29-10-2007 6:09:21 13 Vcn 29-10-2007 8:56:32 14 Vbn 29-10-2007 9:04:57 15 Vcn 29-10-2007 16:46:18 16 Vbn 30-10-2007 1:57:59 17 Van 30-10-2007 3:02:02 18 Vbn 30-10-2007 17:43:09 25 Vbn 31-10-2007 2:02:22 26 Vbn 31-10-2007 3:20:06 27 Vbn 31-10-2007 4:25:45 28 Vcn 31-10-2007 5:08:28 30 Vbn 31-10-2007 6:50:56 31 Van 31-10-2007 7:28:15 32 Vbn 31-10-2007 7:28:17 39 Vbn 31-10-2007 20:41:12 40 Vbn 31-10-2007 22:07:07 41 Van 31-10-2007 22:22:12 42 Vbn 31-10-2007 23:01:50 45 Vbn 01-11-2007 2:28:51 46 Van 01-11-2007 4:38:20 47 Vcn 01-11-2007 4:49:42

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Figura 6.22 – Algumas deformações na forma de onda das tensões da máquina Benninger Zell do PT2: a) Evento 3; b) Evento 10 c); Evento 31; d) Evento 40.

Estas deformações verificadas na forma de onda das tensões devem-se provavelmente à comutação de bancos de condensadores. Estes problemas são muito frequentes nas indústrias devido à utilização de bancos de condensadores para a correcção do factor de potência.