Resultados com Carga Resistiva Equilibrada 81

A figura 4.5 apresenta a forma de onda da tensão Vcc a vazio, ou seja,

sem carregamento. Verifica-se que a forma de onda se encontra fixa no valor de referência VREF que no caso é 370 V, não apresentando oscilações, porém apresenta

um pequeno erro em regime permanente em torno de 2 V. Este valor de referência foi adotado de modo que tensão a eficaz nos terminais do GI se mantivesse próximo de 220 V.

As figuras 4.6 e 4.7 ilustram, respectivamente, as formas de onda da tensão terminal do GI e da corrente de fase na carga CA ajustável para o sistema sem carregamento. Como pode ser verificada, a tensão terminal do GI manteve-se próxima a 220 V com a freqüência síncrona fixa em 60 Hz, característica fundamental do sistema.

Figura 4.6 Forma de onda da tensão terminal do GI (sem carga) – 100 V/div.

Constata-se pela figura 4.6 que a tensão terminal do GI é distorcida devido à não linearidade da carga CA ajustável. Isto pode ser comprovado pela forma de onda da corrente de fase na carga CA ajustável para o sistema a vazio, ou seja, sem cargas CA, além da carga CA ajustável, conectadas nos terminais do GI.

O primeiro teste a ser analisado foi a adição de uma carga resistiva trifásica equilibrada de 300 W com o sistema inicialmente a vazio. À medida que se aumenta a carga CA aplicada ao GI, o ângulo de disparo dos tiristores que compõe a carga CA ajustável é aumentado, reduzindo o tempo de condução e a potência na carga CA ajustável. A figura 4.8 apresenta a forma de onda da tensão Vcc.

Figura 4.8 Tensão Vcc estando o sistema inicialmente a vazio e posterior adição de carga de

300 W – 50 V/div.

Observa-se que a forma de onda da tensão Vcc, no momento em que é

adicionada a carga de 300 W, sofre um decréscimo caracterizando um erro em regime permanente em torno de 7 V. Este erro está em limites aceitáveis, pois a tensão terminal do GI permanece em torno de 217,4 V (figura 4.9), dentro da conformidade da resolução 505 da ANEEL (ANEEL, 2001) que trata das disposições relativas à conformidade dos níveis de tensão de energia elétrica em regime permanente. De acordo com a resolução 505 a faixa de valores adequados para tensão está no intervalo entre 201 V e 231 V.

À medida que se adiciona carga CA ao sistema, a potência consumida pela carga CA ajustável diminui. A figura 4.10 apresenta a forma de onda da corrente de fase na carga CA ajustável para o caso em que está conectada uma carga de 300 W. Neste caso verifica-se uma diminuição no valor da corrente na carga CA ajustável pois a energia consumida diminui de forma a manter o equilíbrio energético do sistema

Figura 4.9 Forma de onda da tensão terminal do GI (carga de 300 W) – 100 V/div.

Figura 4.10 Forma de onda da corrente de fase na carga CA ajustável estando o sistema carregado com carga de 300 W – 1 A/div.

O comportamento de Vcc para o sistema com adição de nova carga é

apresentado na figura 4.11. Neste caso o gerador está alimentando inicialmente uma carga de 180 W, quando é conectada em seus terminais uma nova carga de 300 W, totalizando uma carga de 480 W (0,65 pu).

Figura 4.11 Tensão Vcc com o sistema inicialmente carregado com 180 W e posterior adição de

carga de 300 W – 50 V/div.

No momento em que se adiciona a carga de 300 W ocorre uma redução em Vcc. Essa redução resulta em um erro de regime permanente em torno de 10 V,

porém, como no caso anterior, a tensão terminal do GI permanece em torno de 218 V, dentro dos limites aceitáveis. A forma de onda da tensão terminal do GI para este caso é apresentada na figura 4.12.

Figura 4.12 Forma de onda da tensão terminal do GI (carga de 480 W, 0,65 pu) – 100 V/div.

Observa-se que a tensão terminal do GI é maior que no caso anterior. O aumento da carga CA aplicada ao gerador provoca a redução da amplitude das componentes harmônicas de corrente no sistema, causadas pela carga CA ajustável. Considerando-se que as componentes harmônicas de corrente circulam entre o capacitor Cca e o conversor PWM, através das indutâncias Lf, a redução da

amplitude das componentes harmônicas reduz a queda na tensão terminal do GI, produzindo assim uma pequena elevação de tensão.

A figura 4.13 apresenta simultaneamente as formas de onda da tensão Vcc

e da tensão na carga RL que compõe a carga CA ajustável. Esta figura ilustra a atuação do controle de potência da carga CA ajustável.

Neste caso inicialmente o sistema está a vazio e primeiramente é adicionada uma carga de 300 W e logo em seguida adiciona-se uma carga de 180 W.

Figura 4.13 Teste com aplicação de carga de 480 W. Tensão Vcc (1) – 50 V/div; Tensão de linha na carga CA ajustável (2) – 200 V/div.

Realizou-se também a conexão de uma carga de 300 W seguida de uma conexão de outra carga de 450 W, totalizando um carregamento superior a 1 pu. Neste caso, a corrente na carga ajustável tem valor nulo, pois toda energia convertida pelo GI é consumida pela carga CA conectada em seus terminais. A figura 4.14 apresenta a forma de onda da tensão Vcc simultaneamente com a tensão

na carga CA ajustável. Constatou-se que, no momento em que se adiciona a carga de 450 W, a tensão na carga CA ajustável vai a zero, evidenciando a estratégia de operação do controle.

Figura 4.14 Teste com carga de 750 W. Tensão Vcc (1) – 50 V/div; Tensão de linha na carga CA ajustável (2) – 200 V/div.

Figura 4.15 Forma de onda da tensão terminal do GI (carga de 750 W, 1 pu) – 100 V/div.

Quando o GI de indução é submetido à carga nominal, a tensão terminal fica em torno de 211 V, pois a tensão Vcc apresenta uma queda em torno de 20 V no

momento em que se conecta carga máxima. A figura 4.15 ilustra a forma de onda da tensão terminal para o caso de carregamento nominal com carga resistiva. Neste caso é importante salientar que a freqüência permanece em 60 Hz.

Como dito anteriormente, à medida que a potência da carga CA aumenta o nível do sinal de referência para o disparo dos tiristores da carga ajustável também se eleva, resultando em elevação do ângulo de disparo no controle da carga CA ajustável e em redução de sua potência. A correção de Vcc, através da ação do

controlador PI, resulta em maior ângulo e menor tempo de condução para os tiristores, como conseqüência do aumento da potência da carga CA não ajustável.

As figuras 4.16 e 4.17 apresentam as formas de onda da tensão Vcc

simultaneamente com o sinal de referência SREF para os casos em que se conecta 480 W (300 W + 180 W) e 750 W (300 W + 450 W). O sinal de referencia SREF é o

responsável pelo comando dos disparos dos tiristores da carga CA ajustável. Este sinal é amplificado e enviado ao circuito de eletrônico de disparo dos tiristores. Quanto maior o valor de SREF, maior é o ângulo de disparo dos tiristores e menor é a

potência da carga CA ajustável.

Figura 4.16 Teste com carga de 480 W. Tensão Vcc (1) – 50 V/div; Tensão de referência SREF (2)

Figura 4.17 Teste com carga de 750 W. Tensão Vcc (1) – 50 V/div; Tensão de referência SREF (2)

– 5 V/div.