SENSORES DE CORRENTE

Pelos resultados obtidos, os sensores de corrente configurados em malha fechada são lineares na conversão corrente-tensão. Obtiveram um bom desempenho na resposta em frequência e praticamente não existe ruído 1/f. Mas no ensaio da interferência magnética sofre alterações no sinal devido a campos externos com intensidade maior no sentido ortogonal do que no paralelo do campo magnético. Isto pode ser resolvido com blindagens magnéticas onde apenas o campo magnético gerado pelo condutor seja lido pelo sensor.

Já os sensores na configuração diferencial, apresentaram resultados compatíveis com o realimentado, apenas limitado na frequência pelo filtro utilizado no projeto e o aparecimento de uma pequena oscilação perto de 1200 Hz. Pelo seu aspecto diferencial, a interferência por campos externos apresentou um valor mínimo. Apesar deste fato, pode-se prever que para campos magnéticos muito intensos o sensor tenderá a saturar mais facilmente em um dos sentidos da corrente. Diante disto o sensor de corrente diferencial é desaconselhável para medições em lugares com alto nível de campo magnético interferente, salvo seja feita uma blindagem magnética para atenuar estas interferências.

A blindagem citada nos 2 casos pode ser feita com um material com alta permeabilidade magnética como o ferro, ou uma combinação deste mesmo metal com cobre que trará uma boa proteção para campos magnéticos contínuos e variáveis como recomendado por Bastos (2008).

Na questão da construção mecânica, a melhor opção atual dos 3 sensores que foram analisados no trabalho, apesar da necessidade de mais testes nas outras duas configurações, é o método diferencial pela sua simplicidade durante a montagem em série do sensor. A configuração de malha fechada tem o inconveniente da confecção da bobina de realimentação e o sensor flux-gate seria melhor aplicável em medição de correntes baixas devido à sua sensibilidade.

6.2 PQ-Logger

Os testes com o chip da FTDI resultaram na criação de um arquivo de texto de 1 GB sem problemas técnicos, apenas com o inconveniente na demora de alguns minutos em sua abertura e o componente reconheceu um pendrive de 8 GB.

O PQ-Logger utiliza a rede elétrica do cliente para a sua alimentação, e por isso qualquer falta de energia desta rede elétrica acarreta o seu desligamento do monitoramento. Isto pode ser resolvido com um sistema de apoio por bateria que não foi implementada neste projeto.

Em virtude do uso de divisores de tensão resistivos do conversor de tensão não isolado, é necessário o ajuste manual dos valores destes resistores para medições em 127 V ou 220 V (ou ainda 380 V) com o objetivo de fornecer um sinal com amplitude suficiente para a entrada do conversor A/D do microcontrolador. Isto pode ser realizado com chaves seletoras que fazem esta comutação, mas não foram implementadas no presente trabalho.

O PQ-Logger apenas armazena os dados de corrente e tensão para serem processados posteriormente através de um programa que lê estes dados do arquivo do pendrive. Assim é necessária a criação de um programa que faça este processamento das amostras em questão para emitir um relatório da QEE da instalação do cliente.

A medição do PQ-Logger pode ser classificada como sendo modo offline, mas há a possibilidade de converter este sistema para ser online com a substituição do armazenamento em pendrive por uma comunicação sem fio (Zigbee, Miwi, Wi-fi, etc.), cabeada (I2C, CAN, Ethernet, etc), ou ainda a combinação das duas. Desta forma, os dados processados (valor RMS, frequência, potência, etc) deverão ser realizados localmente para não sobrecarregar a comunicação até o servidor. Iniciativas como o Google PowerMeter servem de exemplo para a aplicação deste modelo. Outro exemplo é o sistema de medição de consumo energético (denominado AGREE) que está sendo desenvolvida na UTFPR. Consiste de vários medidores de corrente elétrica espalhados na planta da universidade que se comunicam via rede sem fio e os seus dados são agrupados em um banco de dados no servidor. Existe uma página da Internet (http://200.134.25.56/zigbee) que permite a visualização de gráficos de consumo destes medidores conforme solicitação.

Além dos resultados mencionados anteriormente, o presente trabalho produziu as seguintes publicações:

• Na revista O setor elétrico, edição 50 de março de 2010, na matéria

Suplemento Eletrônico, intitulado “Registrador de corrente e tensão para análise da qualidade de energia” (KOIZUMI, 2010);

• Nos anais do congresso brasileiro de automática CBA 2010 realizado em

Bonito (MS), intitulado “PQ-Logger – Registrador de corrente e tensão para redes monofásicas” (KOIZUMI, 2010);

• Nos anais do congresso internacional T&D 2010 realizado em São

Paulo(SP), intitulado” PQLogger-Tran - Registrador de transientes elétricos para análise de qualidade de energia em redes elétricas industriais” (KOIZUMI, 2010);

• Nos anais do congresso brasileiro de potência COBEP 2011, realizado

em Natal (RN), intitulado “Electroplated planar transformers” e com sua

respectiva publicação no IEEExplorer sob o

DOI:10.1109/COBEP.2011.6085246 (KOIZUMI, 2011);

• No INPI em forma de depósito do pedido de patente de invenção sob o

código PI1103037-2A2 intitulado “REGISTRADOR MULTIPONTO

PORTÁTIL DE CORRENTE E TENSÃO” na data de 14/06/2011;

• No INPI em forma de depósito do pedido de patente de invenção sob o

protocolo Nº 015120000931 intitulado “SISTEMA REGISTRADOR DE

CONSUMO PARA AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA COMPOSTO POR REDES DE SENSORES CABEADOS, INTEGRADAS POR RADIOFREQUÊNCIA EM AMBIENTES COM BLINDAGEM ELETROMAGNÉTICA” na data de 11/04/2012;

• Nos anais do congresso brasileiro de automática CBA 2012 realizado em

Campina Grande (PB), intitulado “Arquitetura De Dispositivos Em Rede Para Medição Elétrica Não Invasiva E Monitoramento Do Consumo De Energia” (HARA, 2012).

7 CONCLUSÃO

As pesquisas dos sensores de corrente desenvolvidos neste trabalho estão na sua fase inicial. São necessários mais ensaios no que se refere ao material utilizado para o núcleo ferromagnético, blindagens (eletrostática e magnética) e o aperfeiçoamento das técnicas de eletrodeposição para o estudo de outros materiais e em concentrações diferentes. O uso do sensor de corrente na configuração diferencial é o mais apto para ser utilizado como acessório para o PQ-Logger devido a sua simplicidade na montagem de seus elementos, resposta em frequência, linearidade e ruído e sendo assim foi utilizado para validar o projeto P&D mencionado no Capítulo 5.

No PQ-Logger a principal limitação da comunicação com o pendrive é o chip controlador da FTDI. Com o upgrade deste componente por um mais eficiente ou outro equivalente de outra empresa, se pode alcançar taxas maiores de tráfego de dados e substituir o atual existente, proporcionado taxas de amostragem maiores.

O PQ-Logger tem como função o armazenamento dos dados amostrados de corrente e tensão para o seu posterior processamento off-line, assim é possível fazer análises mais completas do comportamento da rede elétrica analisada em virtude da preservação da forma de onda original. Com os dados de mais equipamentos se pode avaliar a influência que um evento pode ocasionar em diferentes pontos da instalação elétrica e assim tomar providências para amenizar o problema.

Para fazer a homologação do produto conforme às normas discutidas no segundo capítulo, o PQ-Logger e os sensores de corrente necessitariam de mais desenvolvimento por se tratarem de protótipos, mas pode ser classificado como classe S, pois o equipamento só pode retornar resultados compatíveis com esta classe. Uma mudança no hardware será necessária e o conceito de armazenar todas as amostras não será mais possível devido à maior taxa de amostragem necessária se o for o caso de satisfazer a classe A. Mas como a maioria das medições requeridas por usuários da indústria não requerem tal nível de processamento, salvo auditorias da instalação elétrica, o PQ-Logger e os sensores de corrente atendem o requisito de análise de QEE com baixo custo.

O presente trabalho abre oportunidades para outras pesquisas como o emprego e aperfeiçoamento das técnicas de eletrodeposição da liga de NiFe para a construção de sensores flux-gate utilizando o método de litografia de baixo custo descrita no capítulo 3. Nesta mesma linha de pesquisa há tendências de miniaturização do componente, aumento de sua sensibilidade e diminuição de ruído (KABATAI, 2012). O sensor flux-gate é usado para medir campos magnéticos de baixa intensidade, assim pode-se modificar os materiais ou ainda a construção da parte mecânica para que seja possível ajustar a sua sensibilidade e atuar como um medidor de corrente da ordem de alguns amperes.

Com o aperfeiçoamento da malha fechada do sensor de corrente de efeito Hall pode se conseguir um sensor de custo reduzido, prático e com dimensões reduzidas que permite executar medições multiponto com boa resposta em altas frequências dentro de um quadro elétrico, por exemplo, onde apresente correntes de intensidade mediana da ordem de dezenas de amperes. Para a avaliação de correntes elevadas pode se usar transformadores de corrente em conjunto com os sensores de corrente mencionados no trabalho. Além da parte do circuito eletrônico, o desafio seria construir estes sensores de corrente com adaptações mecânicas que proporcionem melhores resultados, tanto ergonômicos, econômicos e qualidade de sinal (blindagem eletrostática).

O hardware pode, por exemplo, ser alterado como a troca do DSP utilizado para um de arquitetura ARM com maior poder de processamento e assim usar algoritmos convencionais para computar os parâmetros desejados localmente. Outra proposta é utilizar a técnica apresentada por Marques (2007) para detectar eventos de QEE e reduzir o uso de recurso computacional, desta forma podendo até ser usado o microcontrolador atual (DSPIC).

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APÊNDICE

]

Figura 111 - Esquemático d

Figura 112 - Sub-bloco Power.SchDoc

APÊNDICE C – Esquemático do hardware do PQ-Lo

Esquemático dos principais Blocos do hardware do PQ-Logger

bloco Power.SchDoc

Logger

Figura 113 - Sub-bloco Filtro.SchDoc

Figura 114 - Sub-bloco VNC1L.SchDoc bloco Filtro.SchDoc

.

Figura 115 - Sub-bloco RTC.SchDoc

Figura 116 - Sub-bloco dsPIC.SchDoc bloco RTC.SchDoc