1. Introdução Máquina de indução na região de motor/gerador

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Produto

Calculando quantidade de energ ia regenerada com conversores

regenerativos.

Marcel Dorti

Objetivo: Cálcular de forma simples e abrangente a quantidade de energia regenerada

utilizando Power Modules regenerativos como Sinamics G120 PM250, 250-2, 260 e 260-2.

Aviso: Este documento apresenta dicas e exemplos sobre o produto e supõe que o leitor possua conhecimento básico prévio sobre o mesmo. Para informações completas e atualizadas, deve-se consultar o manual do produto. O intuito deste texto é meramente didático, podendo ser alterado pela Siemens sem aviso prévio. Os exemplos devem ser adaptados ao uso final e exaustivamente testados antes de utilizados em projetos reais.

Índice

1. Introdução – Máquina de indução na região de motor/gerador ... 1

2. Equações e exemplos de regeneração ... 2

3. Qualidade de energia e paramêtros de rede ... 4

4. Referências... 4

5. Suporte técnico ... 5

1. Introdução – Máquina de indução na região de motor/gerador

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s Industry Sector - Technical Support & Hotline www.siemens.com.br/Hotline Com conversores não regenerativos, temos que dissipar energia regenerada em resistores de frenagem, com os módulos dos conversores regenerativos podemos retornar essa energia para a rede para que outros equipamentos a usem, diminuindo a demanda da concessionária e energia da mesma.

Aplicações nas quais a regeneração geralmente é viável na relação custo do equipamento / econômia de energia por ciclo de regeneração e potência:

Moinhos Pontes rolantes Elevadores Centrífugas

Transportadores de minério

Embora estas aplicações sejam mais vantajosas, a regeneração também pode ser usada em qualquer aplicação onde há necessidade de parada rápida e o uso de resistores de frenagem é inviável.

2. Equações e exemplos de regeneração

A quantidade de energia de regeneração, pode ser dada pela seguinte relação

:

=

(

)/360000 [kWh]

Onde 1 e 2 são as velocidades de qual o acionamento descrece em rad/s, Jtotal o somatório de todos os momentos de inércia atrelados ao eixo. Contudo, visto a eficiência da máquina de indução e do conversor, a quantidade de energia recuperada para rede é:

=

[kWh]

Onde = eficiência da redução, = eficiência da máquina de indução e =

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s Industry Sector - Technical Support & Hotline www.siemens.com.br/Hotline Exemplo 1 – Centrífuga

Uma centrífuga segue o seguinte ciclo de funcionamento, mostrado na figura abaixo:

Figura 2 – Ciclo de uma centrífuga

Tendo dados como momento de inércia, velocidade, podemos calcular a energia regenerada em regime transiente na desaceleração da centrífuga, com velocidade 1 e 2 explícitas no gráfico, Momento de inércia Jtotal de 761 kgm2, redução unitária e eficiência da máquina de indução e do conversor respectivamente = 0,92 , = 0,96.

= ( ) = (761) 250 1200 =3761998,849 [J]

=

_{3600000 =}

3600000 = 1,045 [ ]

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s Industry Sector - Technical Support & Hotline www.siemens.com.br/Hotline Exemplo 2 – Elevador

Uma vez calculados os dados mecânicos de torque e velocidade do elevador, é possível verificar sua potência , e consequentemente quanta energia pode ser reaproveitada, considerando uma velocidade angular de 162,22 rad/s (1555 rpm) e Torque de 30,71 Nm.

= = 30,71 162,22 = 4905 [W]

=

Supomos uma eficiência na redução = 0,8, eficiência do motor em 0,91 e eficiência do conversor = 0,92.

= 4905 0,8 0,91 0,92 = 3,21 [kW]

Toda vez, que o elevador estiver descendo haverá uma regeneração de 3,21 kW de potência e disponibiliza para a rede, para que ela possa ser consumida por outras cargas. Supomos agora que este elevador, com velocidade = 1 m/s, percorra num prédio de 10m, logo 10s descendo e regenerando, a quantidade de energia regenerada pode ser dada por:

=

( )

= 3208,17 (10 0) =

= 9,12 [kWh]

3. Qualidade de energia e paramêtros de rede

Conversores regenerativos possuem o mesmo THD(V) e THD(I) de conversores não regenerativos, cerca de 30%, o que muda é a amplitude dos componentes na 5a e 7a harmônica.

Os PM 250 e 260 são conversores regenerativos não ativos, conversores ativos como Sinamics ALM possuem níveis de THD de cerca de 5%.

4. Referências

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5. Suporte técnico

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