NeutroATerra N16 2S2015 Digital

7/25/2019 NeutroATerra N16 2S2015 Digital

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Revista Tcnico-Cientfica |N16| dezembro de 2015

http://www.neutroaterra.blogspot.com

EUTRO TERRAEUTRO TERRAEUTRO TERRAEUTRO TERRA

Instituto Superior de Engenharia do Porto Engenharia Electrotcnica rea de Mquinas e Instalaes Elctricas

H ,

16 E N . A

, ,

, ,

, .

N ,

,

, .

Jos Antnio Beleza Carvalho, Professor Doutor

Mia eVecl Elic

Pg.05

Pd, Tae eDiibi Eegia

Pg. 23

IalaeElicaPg. 37

Telecicae

Pg. 51

Segaa

Pg. 61

Ge de Eegia eEficicia Eegica

Pg.65

Aa, GeTcica e Dica

Pg. 79

N16 2 semestre de 2015 ano 8 ISSN: 16475496


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EUTRO

TERRA

EUTRO

TERRA

EUTRO

TERRA

EUTRO

TERRA

FICHA TCNICA DIRETOR: Jos Antnio Beleza Carvalho, Doutor

SUBDIRETORES: Antnio Augusto Arajo Gomes, Eng.Roque Filipe Mesquita Brando, DoutorSrgio Filipe Carvalho Ramos, Doutor

PROPRIEDADE: rea de Mquinas e Instalaes EltricasDepartamento de Engenharia ElectrotcnicaInstituto Superior de Engenharia do Porto

CONTATOS: [email protected] ; [email protected]

ndice

03| Editorial

05| Mquinas e veculos Eltricos

Requisitos do projeto eltrico de motores de induo para acionamento por variador de velocidade

Henrique Gonalves

.

Manuel Bolotinha

Utilizao de um veculo eltrico para abastecer uma residncia no horrio de ponta.

Horst Huldreish Ardila Hamada Marques, Fernando Maurcio Dias

23| Produo, Transporte e Distribuio de Energia

Impacto da introduo de baterias de armazenamento de energia em G.

Diogo Soares, Judite Ferreira, Jos Puga

Previso do diagrama de carga de subestaes da REN utilizando redes neuronais.

Silvana Mafalda Rocha, Maria Teresa Costa, Manuel Joo Gonalves

37| Instalaes Eltricas

Interruptores (mecnicos) para instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas.

Antnio Augusto Arajo Gomes

Anlise da Qualidade de Energia. Instalaes eltricas com Miniproduo.

Carlos Silva, Roque Brando

51| Telecomunicaes

ITED 3 Dimensionamento das redes de cabos coaxiais.

Jos Eduardo Pinho, Marco Rios da Silva, Srgio Filipe Ramos

ITUR 2 Dimensionamento das redes de cabos coaxiais.

Srgio Manuel Correia Vieira, Marco Rios da Silva, Srgio Filipe Ramos

61| Segurana

NFPA 850. Fe os fogos em turbinas de vento.

Carlos Neves

65| Gesto de Energia e Eficincia Energtica

Tecnologias de produo de frio: Estudo e anlise de medidas de eficincia energtica.

Fernando Barrias, Teresa Nogueira, Joo Pinto

Reduo de consumos na iluminao pblica.

Pedro Caote, Roque Brando

79| Automao, Gesto Tcnica e Domtica

MAR PANEL: Medio, controlo e monitorizao num clique.

Lus Carvalho, Paulo Vaz

85| Autores

PUBLICAOSEMESTRAL: ISSN: 16475496


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EDITORIAL

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Estimados leitores

Honrando o compromisso que temos convosco, voltamos vossa presena com a publicao da 16 Edio da nossa revista

Neutro Terra. Ao terminar um ano que foi difcil, mas que ao mesmo tempo permitiu podermos viver sem a Troika,

esperemos que por muito tempo, ou para sempre, a industria eletrotcnica que no esteve imune s dificuldades que todos

sentiram, manteve apesar de tudo uma dinmica muito aprecivel. No mbito da nossa revista, esta dinmica fezse sentir

fundamentalmente no interesse que algumas empresas do setor eletrotcnico manifestaram pelas nossas publicaes,

demonstrando vontade em colaborar connosco no s com a publicao de artigos tcnicos, mas tambm colaborando no

desenvolvimento de assuntos tcnicocientficos em que vrios dos autores da nossa revista se encontram envolvidos.

Um facto importante, que se deve destacar, o crescimento exponencial que se tem verificado da procura e visualizao da

revista Neutro Terra um pouco por todo o mundo, destacandose neste caso os Estados Unidos. Assim, mantemos o

compromisso de publicar um artigo de natureza mais cientfica em lngua Inglesa, nesta edio um interessante artigo sobre

Transformadores, C P , da autoria do Engenheiro Manuel Bolotinha.

Ainda num mbito mais cientfico, destacase a publicao do artigo Requisitos do Projeto Eltrico de Motores de Induo para

Acionamento por Variador de Velocidade, da autoria do Doutor Henrique Gonalves, um investigador sobre o assunto e que

tambm exerce as suas atividades na WEG Euro Industria Eltrica, SA.

Nesta edio da revista merecem particular destaque vrios assuntos que corresponderam a trabalhos de investigao

realizados no ISEP, muitos deles em colaborao com vrias Empresas, tendo vrios deles correspondido a trabalhos realizados

no mbito de dissertaes de mestrado.

Destacamse ainda a publicao de outros interessantes artigos no mbito das Instalaes Eltricas (Interruptores mecnicos

para instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas), no mbito das Telecomunicaes (ITUR 2 Dimensionamento das redes

de cabos coaxiais), no mbito da Segurana (NFPA 850. Fe os fogos em turbinas de vento) e no mbito da Gesto de

Energia e da Eficincia Energtica, com um artigo sobre tecnologias de produo de frio e outro sobre reduo de consumos de

energia eltrica na iluminao pblica.

Estando certo que esta edio da revista Neutro Terra apresenta artigos de elevado nvel tcnico e cientfico, com elevado

interesse para todos os profissionais do setor eletrotcnico, satisfazendo assim novamente as expectativas dos nossos leitores,

apresento os meus cordiais cumprimentos e desejo a todos um Bom Ano de 2016.

Porto, 29 dezembro de 2015

Jos Antnio Beleza Carvalho


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Vialia de gia a


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ARTIGOTCNICO

5

R

O

(

)

. C ,

, ,

,

. N

PM .

.

1. Id

De todos os tipos de motores o de induo o mais usado,

quer no sector industrial quer no sector comercial.

O seu baixo custo, uma simples e robusta construo, a

elevada fiabilidade, a reduzida manuteno e os nveis de

eficincia conseguidos com as atuais tecnologias de controlo

fazem dele um elemento de converso eletromecnica

muito apetecvel. Contudo, j hoje unanimemente aceite

que o desempenho da motor de induo diferente quando

este alimentado por um conversor esttico de potncia

(variador de velocidade), ou quando alimentado

diretamente pela tenso da rede. Em aplicaes onde o

desempenho exigido no elevado a utilizao de motores

com uma construo padro tem resultados satisfatrios,

mas quando requerido elevado desempenho mais

apropriado um motor com uma conceo especfica o que

vai atenuar as restries construtivas associadas s

aplicaes de velocidade constante.

Os variadores de velocidade podem utilizar um controlo

escalar ou vetorial. Em ambos os casos a tenso que geram

do tipo PWM (P M) com um contedo

harmnico e gradientes de tenso cujos efeitos no motor

assumem grande relevncia e que necessitam de ser

considerados no projeto do motor. O efeito dos elevados

gradiente de tenso particularmente importante quando o

motor alimentado por cabos longos, pois a impedncia dos

cabos de alimentao reduz o gradiente de tenso aos

terminais do motor mas cria a um efeito de onda

amortecida onde as sobretenses podem ser vrias vezes

superiores tenso nominal, reduzindo a vida til do

isolamento dos enrolamentos do motor. Para mitigar este

problema alguns autores defendem a utilizao de filtros [1].

Os harmnicos de tenso e corrente apesar de no

contriburem para um aumento do binrio motor, uma vez

que no aumentam o fluxo fundamental no entreferro que

gira velocidade sncrona, aumentam as perdas no ferro e

no cobre, respetivamente [2, 3, 4]. Para agravar o problema

o acionamento a velocidades mais baixas reduz a ventilao

do motor. A conjugao destes dois fatores trs problemas

adicionais ao nvel do isolamento dos enrolamentos,

podendo mesmo ser excedido o limite de temperatura

definido pela classe de isolamento com que o motor foi

construdo. Este aumento da temperatura pode no

provocar danos imediatos mas provocar, com certeza, uma

diminuio do tempo de vida do motor. Para a maioria dos

atuais isolantes um aumento da temperatura de 10C

resultar numa reduo em 50% no tempo de vida esperado

do mesmo [5].

Para alm doa efeitos anteriormente referidos, podem

aparecer outros efeitos, que no se devem especificamente

aos harmnicos, mas que so tambm relevantes e que no

devem ser desprezados, tais como a circulao de corrente

pelos rolamentos [6] e o aumento dos nveis de vibrao e

rudo [7, 8].

Heie Gale

REQUISITOS DO PROJETO ELTRICO DE MOTORES DE INDUO PARA ACIONAMENTO

POR VARIADOR DE VELOCIDADE


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ARTIGOTCNICO

6

2. Cideae Naia

Analogamente a vrios outros aspetos construtivos, tambm

as condies de acionamento do motor de induo por

variador de velocidade esto normalizadas.

Os principais organismos normalizadores internacionais

dedicam vrios captulos das suas normas de mquinas

eltricas rotativas inteiramente a esta temtica, o que

demonstra tambm a importncia do tema. Assim,

destacamse:

IEC: 6003417: Rotating Electrical Machines Cage

induction motors when fed from converters

application guide;

IEC 6003425: Rotating Electrical Machines Guide

for the design and performance of cage induction

motors specifically designed for converter supply;

NEMA MG1 Part 30: Application considerations for

constant speed motors used on a sinusoidal bus with

harmonic content and general purpose motors used

with adjustablevoltage or adjustablefrequency

controls or both;

NEMS MG1 Part 31: Definite purpose inverterfed

polyphase motor.

2.1. Ced Haic

Os valores limite de distoro harmnica da tenso gerada

pelo variador de velocidade, e consequentemente da

corrente, no esto normalizados. No entanto, as normas

consideram o aumento das perdas do motor devido ao uso

do variador.

A norma IEC 6003417 exemplifica o aumento das perdas do

motor devido ao uso de um variador com o caso prtico de

um motor com uma carcaa 315, com valores nominais de

binrio e velocidade, apresentando para este caso perdas

15% maiores, sendo a maior contribuio a das perdas no

ferro com 12% desses quinze. No captulo IEC 6003417

comparado o acionamento carga nominal e em vazio de

um motor de 37 kW alimentado com tenses a variar entre

os 20 e os 100 Hz, sendo apontadas solues para mitigar o

aumento de perdas verificado.

A NEMA MG1 Parte 30 considera uma reduo percentual

do binrio do motor ( ) para evitar o excessivo

sobreaquecimento de um motor alimentado por um

inversor, que estar sujeito a correntes harmnicas

decorrentes do contedo harmnico da tenso PWM.

2.2. Gadiee de e

As definies do tempo de subida ( ) so diferentes

na norma IEC e NEMA, o que gera divergncias de

interpretao e conflitos entre fabricantes e consumidores.

Segundo o IEC 6003425 o tempo de subida corresponde ao

tempo que a tenso leva para subir de 10 a 90% da tenso do

barramento DC. Pelo critrio NEMA devese tomar o valor da

tenso do barramento, enquanto que pelo IEC se deve usar o

valor de pico da tenso aos terminais do motor. Este ltimo

leva em considerao o efeito do cabo de alimentao,

podendo por isso ser mais preciso mas mais difcil de ser

previsto ou estimado a priori.

2.3. Ilae d elae

Relativamente aos efeitos sobre o isolamento dos

enrolamentos dos motores, tanto a IEC 60034 como a NEMA

MG1 apresentam tabelas e grficos com os valores da tenso

de pico e tempo de subida da tenso ( ) que os

isolamentos devem suportar. Para motores com tenses de

alimentao mais elevadas sugerem o reforo do isolamento

e a instalao de filtros na sada do inversor para limitar as

tenses de pico. Garantindo que a tenso de sada do

inversor no excede os limites apresentados na norma

assumese que no haver significativa reduo na vida til

do isolamento por stress de tenso.

2.4. Cee de cicla el lae

Os problemas devidos a tenso/corrente induzida no eixo

so agravados pela forma de onda da tenso PWM gerada

pelos variadores de velocidade, devido a estas serem

tendencialmente desequilibradas e por terem componentes

de alta frequncia [9].


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ARTIGOTCNICO

7

A IEC 60034 recomenda o uso de filtros para reduo da

componente de sequncia zero, a reduo do dV/dt e o

isolamento dos rolamentos em motores com carcaas acima

da 315 e ou potncias superiores a 400 kW. Recomenda

ainda a utilizao de escovas de aterramento no eixo.

A NEMA MG1 refere a maior ocorrncia de correntes de

circulao nos rolamentos em motores com carcaas mais

pequenas, menores que 500. E sugere o isolamento de

ambos os rolamentos, ou alternativamente a utilizao de

escovas de aterramento no eixo para desviar a corrente dos

rolamentos.

3. Cideae Relaia a Haic

Tal como referido anteriormente o motor de induo

acionado por um variador de velocidade recebe nos seus

terminais uma tenso PWM, pelo que estar sujeito a

harmnicos que afetam o seu desempenho, nomeadamente,

um aumento de perdas e de temperatura de

funcionamento. A influncia do variador sobre o motor

depende de uma srie de fatores relacionados com o

controlo, tais como a frequncia de comutao, a largura

efetiva dos pulsos, o nmero de pulsos, entre outros.

A Figura 1 ilustra a forma de onda tpica da tenso composta

e respetivo espectro de frequncias de uma alimentao

PWM. visvel o elevado contedo harmnico, com

componentes at cerca dos 50kHz.

Estas componentes harmnicas no contribuem para a

produo de binrio motor, uma vez que no aumentam o

fluxo fundamental no entreferro, que gira velocidade

sncrona. Contudo, so responsveis por um aumento das

perdas, uma vez que para frequncias mais elevadas as

perdas por histerese aumentam, assim como aumenta a

saturao efetiva do ncleo. Concomitantemente, as

correntes harmnicas aumentam as perdas por efeito de

Joule nos condutores.

A operao do motor a velocidades de rotao mais baixas

promove uma reduo na ventilao e consequente perda

de transferncia de calor (em motores autoventilados),

contribuindo tambm para a elevao da temperatura de

estabilizao trmica.

Figa 1. Te ca e eei eec de fecia


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ARTIGOTCNICO

8

Portanto, quando da operao com variador de velocidade, e

por efeito da influncia conjunta dos fatores supracitados

devem ser consideradas medidas para mitigao do

sobreaquecimento do motor, nomeadamente:

Reduo do binrio nominal (sobredimensionamento

do motor);

Utilizao de um sistema de ventilao

independente;

Utilizao do fluxo timo (soluo patenteada pela

WEG [4]).

Na Figura 2 apresentada uma curva tpica de

sobredimensionamento aplicvel a motores de produo em

srie com projeto padro. .

Na Tabela 1 so apresentadas algumas medidas, genricas,

para mitigao do contedo harmnico da tenso gerada por

variadores de velocidade.

Tabela 1. Md de ed de haic da e

geada aiade de elcidade (fe [10])

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

1.05

0.1 0.3 0.5 0.8 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0

Red

uod

e

binrio(

p.

u.)

f/fn frequncia (p.u.)

para elevao de temperatura da classe B (80 K)

para elevao de temperatura da classe F (105 K)

Figa 2. Ca ica de bedieiae alicel a e de d e ie c je ad

Md de ed

de haic

Caaceica da l

Iala de fil

ai de ada

Aumento do custo da instalao

Restries para operao nos

modos vetoriais

Queda de tenso (reduo da

potencia do motor)

Uilia de

ie c ai

ei

Aumento de custos

Reduo de fiabilidade do inversor

Aumento da complexidade

do controlo

Melhia a

alidade da

dla

PWM

M

No aumenta custos

Melhoria no controle de tenso

Maior rendimento do conjunto

(motor + inversor)

Ae da

fecia de

ca

Reduo do rendimento do

inversor (aumento das perdas por

comutao)

Aumento das correntes de fuga

para a terra


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ARTIGOTCNICO

10

Por forma a minimizar estas sobretenses podem ser

implementados diferentes tipos de solues,

nomeadamente a introduo de uma bobina em srie com o

variador e o motor. Esta bobina limita a corrente, filtra a

tenso PWM e reduz o rudo eltrico. Contudo, dada a

elevada indutncia necessria, afeta o desempenho

dinmico do conjunto, volumosa e cara comparativamente

com outras solues.

Uma segunda soluo o j referido reforo do isolamento

dos enrolamentos do motor e tambm a implementao de

filtragem [13]. A filtragem pode utilizar diversas topologias e

ser implementada do lado do variador ou do motor.

4.3. Efei Ca

Dependendo da qualidade/homogeneidade do sistema de

impregnao, o material impregnante pode conter bolhas de

ar (vazios), que podem levar, em conjugao com as

sobretenses ao aparecimento de Descargas Parciais que por

sua vez podem levar ao rompimento do isolamento entre

espiras. Um fenmeno complexo decorrente do efeito

Corona. Este efeito resulta do campo eltrico criado pela

diferena de potencial entre condutores adjacentes.

Se for estabelecido um campo eltrico suficientemente alto

(mas abaixo da tenso de rutura do material isolante), a

rigidez dieltrica do ar pode ser rompida, e o oxignio (O2)

ionizado em ozono (O3). O ozono altamente agressivo e

ataca os componentes orgnicos do isolamento dos

enrolamentos, deteriorandoos. Para que isso ocorra, o

potencial nos condutores precisa exceder um valor limiar

denominado CIV (C I ), que a rigidez

dieltrica do ar local (dentro da bolha). O CIV depende do

projeto do enrolamento, do tipo de isolamento, da

temperatura, de caractersticas superficiais e da humidade.

A eroso resulta na diminuio da espessura do material

isolante, acarretando progressivas perdas de propriedades

dieltricas, que acabaro por levar falha do isolamento.

4.4. Te Mi ee Pl Ceci e

Fecia de Ca

Tal como o nome da modulao PWM sugere, o valor eficaz

da tenso que aplicada ao motor controlado por variao

da largura dos pulsos e pelo tempo entre eles. Acontece

porem que o efeito de sobretenso agravado quando o

tempo entre os pulsos mnimo. Condio que ocorre

durante regimes transitrios, como acelerao e

desacelerao do motor.

Figa 3. Te de eada e de ada de cab elic aliead c l de e


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ARTIGOTCNICO

11

Se o tempo entre pulsos for menor que 3 vezes o perodo

ressonante do cabo (tipicamente 0,2 a 2s para cabos

industriais), ocorrer um acrscimo na sobretenso.

Associada aos efeitos originados pelo tempo de subida e

tempo mnimo entre pulsos consecutivos, est a frequncia

com que os mesmos so produzidos. Atualmente so j

comuns frequncias de comutao na ordem dos 20 kHz.

Porm, h estudos que indiciam que quanto maior for a

frequncia de comutao mais rpida ser a degradao do

isolamento dos enrolamentos. A relao de dependncia

entre o tempo de vida til do isolamento e a frequncia de

comutao no uma relao simples.

Resultados experimentais mostram que para frequncias de

comutao menores, ou iguais, a 5 kHz a probabilidade de

falha do isolamento diretamente proporcional frequncia

de comutao, enquanto que para frequncias de

comutao maiores que 5 kHz a probabilidade de falha do

isolamento diretamente proporcional ao quadrado da

frequncia de comutao.

Por outro lado, o aumento da frequncia de comutao

melhora o contedo harmnico da tenso injetada nomotor, tendendo, dessa forma, a melhorar o desempenho

do motor em termos de temperatura e rudo.

5. Cee de Cicla Rlae

O problema da tenso/corrente induzida no eixo gravou se

com o advento dos variadores de velocidade. A soma

vetorial instantnea das trs fazes da tenso PWM de sada

do variador de velocidade no igual a zero, mas igual a um

potencial eltrico de alta frequncia relativamente a um

ponto comum de referncia, usualmente a terra ou o polo

negativo do barramento DC, denominada, por isso de tenso

de modo comum. Havendo capacidades parasitas do motor

para a terra, ocorre a circulao de uma corrente de modo

comum indesejada que atravessa o rotor, eixo, rolamento e

tampa aterrada.

Portanto, as causas de tenso induzida no eixo devido aos

variadores de velocidade somamse quelas intrnsecas ao

motor (por exemplo, desbalanceamento eletromagntico

Causado por assimetria) e que tambm provocam a

circulao de corrente nos rolamentos.

Estas correntes desgastam as esferas e a pista dos

rolamentos, dando origem a pequenos furos, que comeam

a sobreporse e, e que com o passar do tempo promovem a

formao de sulcos (Figura 5), reduzindo a vida til dos

rolamentos e podendo mesmo provocar a falha do motor.

Figa 5. Pia de lae daificada deid cicla

de cee elica (fe [4]).

Estes efeitos podem ser mitigados utilizando rolamentos

isolados e introduzindo escovas de aterramento entre orotor e a carcaa do motor por intermdio de uma escova

deslizante de grafite.

6. Ccle

O rpido desenvolvimento da eletrnica de potncia tem

permitido que os motores de induo, tradicionalmente

acionados a velocidade constante, sejam utilizados com

sucesso em aplicaes de velocidade varivel. Nestes casos,

o motor alimentado por um variador de velocidade.

Estes sistemas apresentam grandes vantagens tanto

energticas quanto econmicas, quando comparado com

outras solues existentes para aplicaes industriais de

velocidade varivel. No entanto, o uso do variador traz

consequncias para o motor, fazendo com que os fabricantes

de motores precisem de estar atentos.


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ARTIGOTCNICO

12

Refecia

[1] C. Choochuan., A survey of output filter topologies to

minimize theimpact of pwm inverter waveforms on

threephase ac induction motors, em he 7th

International Power Engineering Conference IPEC

2005, 2005.

[2] E. N. H. a. H. Roehrdanz, Losses in threephase

induction machines fed by pwm converter, IEEE

Transactions on Energy, 2001.

[3] T. C. G. a. A. C. S. Carlos A. HernandezAramburo,

Estimating rotational iron losses in an induction

machine, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 39,

2003.

[4] H. N. K.H. H. J.P. H. a. D.H. H. JeongJong Lee, Loss

distribution of threephase induction motor fed by

pulsewidthmodulated inverter, EEE Transactions on

Magnetics, vol. 40, 2004.

[5] A. M. J. S. S. B. a. G. L. S. Mike Melfi, Effect of surge

voltage risetime on the insulation of lowvoltage

machines fed by pwm converters, IEEE Transactions

on Industry Applications, vol. 34, p. 766775, 1998.

[6] S. Chen, T. Lipo e D. Novotny, Circulating type motor

bearing current in inverter drives, em ThirtyFirst IAS

Annual Meeting, IAS '96, 1996.

[7] S. Ueda, K. Honda, T. Ikimi, M. Hombu e A. Ueda,

Magnetic noise reduction technique for an AC motor

driven by a PWM inverter, IEEE Transactions on Power

Electronics, vol. 6, pp. 470475, Jul 1991.

[8] N. Hashemi, R. Lisner e D. Holmes, Acoustic noise

reduction for an inverterfed threephase induction

motor, em 39th IAS Annual Meeting Industry

Applications Conference, 2004.

[9] WEG Equipamentos Eltricos S.A., Guia Tcnico

Motores de induo alimentados por inversores de

frequncia PWM, Jaragu do Sul, 2009.

[10] H. G. G. M. Waldiberto de Lima Pires, Minimizao de

Perdas em Motores de Induo Alimentados Por

Conversores de Frequncia Soluo Fluxo timo,

Jaragu do Sul Barsil, 2006.

[11] P. E. a. W. G. A. von Jouanne, Application issues for

pwm adjustable speed ac motor drives, IEEE Industry

Application Magazine, 1996.

[12] NEMA Standards Publication, Application Guide for AC

Adjustable Speed Drive Systems, National Electrical

Manufacturers Association, Rosslyn, 2007.

[13] P. T. Finlayson, Output filters for pwm drives with

induction motors, IEEE Industry Applications

Magazine, p. 4652, 1998.

Na la:

Gadea fica Uidade

Denominao Smbolo Denominao Smbolo

Capacidade C Farad F

Carga eltrica Q Coulonb C

Comprimento L metro m

Corrente

eltricaI Ampre A

Densidade de

correnteJ Ampre/m2 A/m2

Energia E Joule J

Fluxo

magnticof Weber Wb

Fora F Newton N

Frequncia F Hertz Hz

Impedncia Z Ohm

Indutncia L Henry H

Potncia

eltrica P Watt W

Presso P Pascal Pa

Resistncia

eltricaR Ohm

Resistividade r Ohmxmetro xm

Tenso

eltricaV Volt V


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ARTIGOTCNICO

13

I. Idci

Transformers may be classified according to dielectric

insulation material as follows:

Oilfilled transformers

Dry type transformers

II. Oilfilled Tafe

Two types of oilfilled transformers are commonly used:

With expansion tank (conservator)

Sealed

In this type of transformers windings and core are immersed

in oil, in a tank with radiators; oil plays both functions of

insulating material and cooling fluid.

Common applications of oilfilled transformers with

conservator are:

As stepup transformers in power plants.

As stepdown transformers in EHV/EHV, EHV/HV and

HV/MV utilities substations (primary voltages above

52 kV).

As stepdown transformers in HV/MV or MV/MV

industrial plants substations, with rated power above

2.5 MVA.

Oilfilled sealed transformers (without conservator) are

mainly used in distribution networks (MV/LV) and in

installations up to 52 kV, with a rated power up to 2.5 MVA,

although some manufactures built this type of transformers

up to 30 MVA.

The degree of protection (IP) provided by the tank allows

that both types of transformers can be installed outdoors.

III. D Te Tafe

Dry type transformers present the most suitable solution in

situations where the distribution of energy requires absolute

safety and environmental friendliness. These transformers

require less maintenance than oilfilled transformers, more

safe to environment and have low fire hazard.

Windings and core are not installed in a tank and insulation

of windings is usually made of cast resin.

They possess less space, about 2/3 of that of corresponding

oil filled transformers, and their simple construction allows

onsite replacement of windings.

Mael BlihaEgehei Elecic Cl

TYPES AND CONSTRUCTION OF POWER TRANSFORMERS


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ARTIGOTCNICO

14

Dry type transformers are only suitable for indoors

installation because the degree of protection provided by

enclosure is IP00 and are usually employed on distribution

networks and in installations with voltages up to 52 kV and

rated power up to 2.5 MVA, although some manufactures

built this type of transformers up to 50 MVA.

Typical use of dry type transformers is:

Multistorey buildings

Hotels

Malls

Hospitals and clinics

Airports

Mines

Other places where fire safety is a great concern

IV. Ga Ilaed Tafe (GIT)

Rising demand for electric power in large cities, lack of space

to construct new substations or upgrade existing substations

and adverse environment conditions has encouraged large

scale substations to be tucked away underground in

overpopulated urban areas, leading to strong demand for

incombustible and nonexplosive, largecapacity gas

insulated transformers from the view point of accident

prevention and compactness of equipment.

In line with this requirement, several types of largecapacity

gas insulated transformers have been developed, being SF6

the most common gas used.

Because the gas forced cooling type was considered to be

available up to approximately 60 MVA, all of these gas

insulated transformers are liquid cooled.

The main advantages of GIT are:

Non flammable (gas insulated transformers, using

incombustible SF6 gas as an insulation and cooling

medium).

Explosionproof tank (pressure tank withstands

pressure rise in case of internal fault).

Compactness (since conservator or pressure relief

equipment is not necessary, height of transformer

room can be reduced approximately 22.5 meters).

Easy installation (oil or liquid purifying processes are

not necessary with gas insulated transformers).

Easy inspection and maintenance work (only SF6 gas

pressure need be basically monitored during periodic

inspection).

Since gas insulated transformers do not need a conservator,

the height of transformer room can be reduced. In addition,

its nonflammability and non tankexplosion characteristics

can remove firefighting equipment from transformer room.

As a result, gas insulated transformers, gas insulated shunt

reactor, GIS and control panels can be installed in the same

room, and such installation realizes the fully SF6 gas

insulated substation.

V. T ad Thee Widig Tafe

Usually transformers have two windings, the primary and the

secondary.

However, in HV and EHV substations, with voltages above 52

kV, power transformers may have a third winding, with a

rated voltage of 7 kV or 11.5 kV.

This winding is used for harmonic compensation, to reduce

the unbalancing in the primary due to unbalancing in three

phase load and to redistribute the flow of fault current.

It is common practice to use this third winding to LV auxiliary

services power transformer.


15/89

ARTIGOTCNICO

15

VI. Sigle Phae Tafe ad Aafe

For voltages above 123 kV and for high values of rated power

(usually above 100 MVA), for handling and economic reasons

it is usual to use single phase transformers.

In such a situation the three single phase transformers must

work as a whole, since they are relatively interdependent.

The windings (both primary and secondary) of the three

single phase transformers must be connected together in

star or in delta.

A special case of single phase transformers are

autotransformers that have one single core and winding.

The main advantages of an autotransformer compared to a

common single phase transformer are:

More economic and easier to handle (only one

winding and for the same rated power the

dimensions and the weight are lower).

More efficient (losses by Joule effect are lower,

because there is only one winding).

Lower voltage drop, being able to keep the voltage

more stable.

In contrast the major disadvantages are:

Primary and secondary windings are not isolated

from each other.

As the internal voltage drop is lower, in case of a

short circuit the fault current is higher, causing

higher electrodynamics stress in the windings, which

by be a cause of ageing.

VII. Diciaed Phae Tafe

Another construction solution for voltages above 123 kV and

for high values of rated power is the dissociated phases

transformer, formed by three singlephase transformers

within a common enclosure, where are made the

connections of the three transformers and where the

bushings are assembled.

The conservator, the cooling system and the onload tap

changer may be also assembled at that enclosure or

assembled separately.

VIII. ZigZag & Gdig Tafe

Neutral grounding of transformers and transmission and

distribution networks may be:

Solid grounded

Grounded through an impedance or a resistance

Ungrounded

When it is required to connect the neutral of the

transformers to the ground, (solid or through an impedance

or a resistance) and when at the side it is designated to

ground the neutral the windings are delta connected

(usually MV/LV power transformers), in order to achieve

neutral grounding is necessary to form an artificial neutral

point. This is achieved using a zigzag grounding transformer.

Lad

Sigle Ce SeieWidig


16/89

DIVULGAO

16

LICENCIATURA EMENGENHARIAELETROTCNICA SISTEMASELTRICOS DEENERGIA

A Licenciatura em Engenharia Eletrotcnica Sistemas Eltricos de Energia forma profissionais com competncias nos

tradicionais domnios dos sistemas eltricos de energia, mas tambm em reas emergentes como as energias renovveis,

mobilidade eltrica, , gesto de energia e eficincia energtica, telecomunicaes, automao e domtica,

sistemas de segurana.

ea geai de eegabilidade: Produo, transporte e distribuio e comercializao de energia eltrica, eficincia

energtica e gesto de energia, certificao energtica de edifcios, projeto, execuo e explorao, oramentao:

instalaes eltricas, telecomunicaes, sistemas de segurana, automao, domtica e Gesto tcnica centralizada,

eletromecnica, manuteno de instalaes: industrias, comerciais, hospitalares, atividades tcnicocomerciais: fabricantes,

distribuidores, ensino e formao.

Cecia fiiai OE/OET:

Tcnico responsvel pelo Projeto, Execuo e Explorao de Instalaes eltricas. (Sem formao complementar).

Tcnico Responsvel pelo Projeto e Execuo de Infraestruturas de Telecomunicaes ITED/ITUR. (Mediante formao

habilitante complementar (ANACOM)).

Peritos Qualificados em Certificao Energtica. (Mediante formao habilitante complementar/exame (ADENE)).

Projetista de Segurana Contra Incndio em Edifcios (SCIE). (Mediante formao habilitante complementar (ANPC)).

Imagem adaptada de:http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_EU/SmartGrid/EUSmart

Grid/

Da: 6 semestres curriculares / letivos

Ga: Licenciado

Tal de ECTS: 180 crditos

Pa de ige: 19 Matemtica e 07 Fsica e Qumica

Regie de fciae: Horrios: diurno e pslaboral

O curso tem uma forte componente de formao

prtica e laboratorial e possibilita a realizao de um

estgio curricular em ambiente profissional fatores

decisivos para a integrao dos seus diplomados nomercado de trabalho.


17/89

ARTIGOTCNICO

17

C ,

,

, ,

.

,

. O

.

1. Id

Modalidade tarifria o conjunto de tarifas aplicveis ao

consumo de energia eltrica e procura de potncia ativa,

podendo ser divididas em tarifas convencionais e tarifas

horrias [1].

Na primeira, o cliente cobrado igualmente pela energia

eltrica que consome independente do horrio do dia ou

perodo do ano. J a cobrana de energia eltrica nas tarifas

horrias caracterizada por refletir os custos de outras

variveis, como o perodo do dia que o consumo ocorre e

custo de produo.

Quando comparado um horrio de ponta a um mesmo

perodo fora da ponta, o custo de energia eltrica e da

procura pode chegar at nove vezes mais que o seu

corresponde num horrio normal [1]. Como alternativa, a

produo independente de energia eltrica pode ser um

sistema economicamente vivel.

Com uma capacidade assinalvel nas suas baterias, os

veculos eltricos (VE) podem ser utilizados como

dispositivos armazenadores de energia num sistema de

compensao de consumo no horrio de ponta.

Isso pode ser til tambm para compensar a natureza

intermitente das fontes renovveis de energia, por exemplo.

2. Siea aifi g

Assim como o Brasil, Portugal possui diferentes modalidades

tarifrias. H as Tarifas de Mdia Tenso (MT), Baixa Tenso

Especial (BTE) e a Baixa Tenso Normal (BTN) que utilizada

pela maioria dos clientes residenciais, foco deste estudo.

Para BTN, adotamse diferentes tarifas ao longo do dia, a

Ponta, a Cheia e o Vazio.

A figura 1 exemplifica visualmente a diviso horria de um

dia de acordo com a respetiva tarifa.

Figa 1. Dii diia aifi [2]

Atravs da Equao 1 ser feito o clculo da chamada Tarifa

de Compensao, pois considerarse o carregamento do

veculo eltrico durante a madrugada, ou horrio de vazio, e

sua descarga no horrio de ponta.

O clculo da economia se dar a partir da diferena entre as

tarifas de compra.

(1)

H Hldeih Adila Haada Mae, Fead Maci DiaIi Sei de Egehaia d P

UTILIZAO DE UM VECULO ELTRICO PARA ABASTECER UMA RESIDNCIA NO

HORRIO DE PONTA


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ARTIGOTCNICO

18

3. Vecl elic

So denominados VE, todos aqueles veculos que, para seu

funcionamento, possuem pelo menos um motor que

converte a energia eltrica armazenada em baterias em

energia mecnica. Os Veculos a Bateria Eltrica, dependem

nica e exclusivamente da energia armazenada nas baterias

para a sua locomoo. Nesse caso, ele ligado diretamente

rede eltrica para o carregamento. Veculos Eltricos

Hbridos Plugin, VHEP, so movidos a eletricidade ou a

gasolina e tm a singularidade de poderem se recarregar

atravs do motor de combusto interna, ao invs de serem

carregadas somente pela rede eltrica.

3.1. Baeia aa ecl elic

Especificamente para os VE, h duas tecnologias de bateria

que so predominantes, a de NquelHidreto Metlico

(NiHM) e a de LiIon [1].

As principais caractersticas que se deve conhecer a respeito

das mesmas, para dimensionlas e entender o seu

funcionamento para esta aplicao, so:

Caacidade: a quantidade de corrente por hora que a

bateria, ou clula de bateria capaz de fornecer [Ah];

DD: Profundidade de Descarga (PdD), ou Depth of

Discharge (DoD). Mede quanto da capacidade total da

bateria ser utilizado na descarga, dada pela relao da

Capacidade Utilizada pela Capacidade declarada.

3.2. Deeia da cia diel a baeia

A potncia disponvel para uso nas baterias pode ser

determinada conforme a seguinte Equao 2 [4]:

(2)

Onde:

Pd Potncia disponvel [kW]

Ea Energia armazenada na bateria [kWh]

DD Distncia percorrida desde que a bateria foi 100%

carregada [km]

Res Distncia reserva na bateria, definida pelo condutor

[km]

Eficincia do veculo eltrico em kWh/km

Eficincia do inversor utilizado [adimensional]

Tdesc Tempo de descarga desejado [h]

Para os veculos 100% eltricos, levase em conta a PdD

mxima permitida pela bateria, uma vez que se,

ultrapassados esses valores, baixase drasticamente a vida

til das mesmas. Isso gera a Equao 3 [5].

(3)

Para os VHEP, no necessrio prever uma reserva na

bateria, uma vez que o motor a combusto pode carregar a

bateria e/ou movimentar o veculo, dando origem Equao

4.

(4)

4. Ed de ca

Construiuse uma ferramenta de simulao capaz de receber

como entrada todos os dados relevantes ao clculo da

utilizao do VE como uma fonte de compensao de

energia, sendo a plataforma escolhida o Excel. A sadainformar a economia e tempo de payback do sistema para

cada caso.

O Fluxograma 1 representa o funcionamento do simulador.

Flgaa 1. Fciae d ilad


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ARTIGOTCNICO

19

Para a simulao da viabilidade econmica, escolheuse

trabalhar com 3 veculos reais e disponveis no mercado. O

Outlander PHEV, um hbrido plugin da Mitsubishi, e os

veculos 100% eltricos, o Leaf da Nissan e o i3 da BMW.

A tabela 1 contm um sumrio das principais caractersticas

eltricas dos modelos escolhidos para se efetuar a

simulao.

4.1. C d iea

Sabese que o brasileiro troca de carro a cada 1,7 anos. Para

Portugal, estimouse cerca de 3 [1].

Como as baterias que equipam os veculos eltricos tm uma

vida til na ordem de 2000 a 3000 ciclos, ou seja, de no

mnimo 5 anos (2000 365 = 5,47 anos) [8], os seus custos

de depreciao foram desprezados, uma vez que o perodo

de troca de um veculo usado por um novo menor do que a

vida til da sua bateria.

Desprezouse tambm o preo do VE, assumindose que o

condutor j possui veculo na sua residncia, e no que o

compre exclusivamente para compensao.

Compe o custo do sistema um carregador e um medidor de

energia bidirecionais, para ligao rede e controlo da

carga/descarga da bateria, somando um valor estimado de

426.

4.2. Hbi de cd d cid g

A primeira simulao foi feita com base nos hbitos de

conduo de um condutor mdio portugus.

Constatouse que o cidado comum cobre diariamente, uma

distncia de 45 km [3]. Para a distncia de reserva que ser

mantida na bateria, utilizouse um valor de 15% da

autonomia total do veculo. O tempo de descarga da bateria

para compensao de energia ser fixado em 2,5h, para

aproveitar o intervalo do horrio de ponta na sua totalidade.

Obtevese os resultados demonstrados na Tabela 2.

Tabela 2. Te de ecl

Verificouse que o sistema economicamente vivel para

aqueles que possuem veculos 100% eltricos, cujo tempo de

payback fica em torno de um ano. Aps esse perodo outilizador comear a ter lucro efetivamente.

Para os VHEP, o retorno financeiro pode chegar a quase 9

anos, devido ao facto das suas baterias serem de muito

menor capacidade que a dos veculos 100% eltricos.

Geal

Mada Mibihi Nia BMW

Veculo Outlander PHEV Leaf I3

Tecnologia PHEV 100% EV 100% EV

Baeia

Tecnologia da Bateria es de Ltio es de Lt io es de Ltio

Tenso (V) 300 360 355,2

Capacidade (Ah) 40 66,67 60,81

Energia (kWh) 12 24 21,6

VeclAutonomia EV (km) 52 199 160

Eficincia (kWh/100km) 18,46 9,65 10,8

Geal Mada Mibihi Nia BMW

Veiculo OutlanderPHEV

Leaf i3

Tecnologia PHEV 100%EV

100%EV

Payback t payback(anos)

8,59 0,93 1,13

Tabela 1. Piciai caaceica d ecl hbid e elic


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ARTIGOTCNICO

20

Nesse caso, a utilizao do VHEP seria vantajosa apenas para

uso do veculo como um , no caso de uma falha

eltrica da rede ou de algum equipamento interno

instalao do cliente.

4.3. Difeee efi de cd

Para diferentes perfis de conduo foi analisado qual VE, de

entre os modelos de veculos prdefinidos, ter o menor

tempo dee maiores lucros aos utilizadores.

Para tal, variouse de 0 a 50 km a distncia percorrida

diariamente, utilizandose um passo de 10 km. Para cada

uma dessas distncias variouse tambm a distncia de

reserva de 0 a 30 km, com o mesmo passo de 10 km.

Ser considerado rentvel apenas aqueles casos em que o

do sistema se d em menos de 3 anos, ou seja,

antes que o utilizador troque de veculo.

Os resultados foram compilados em diferentes tabelas. A

Tabela 3 referente ao Nissan Leaf.

A terceira coluna mostra a energia da bateria que est

disponvel para utilizao na residncia e a quarta informa de

quanto ser a economia bruta anual do usurio.

Por ltimo est o tempo de do sistema. Mais uma

vez foi considerado vivel aqueles casos em que esse valor

seja menor que 3 anos.

Para os VHEP bvio que a distncia de reserva no afeta o

tempo de do sistema, uma vez que pelo facto de

possuir um motor a combusto, assumese que nunca faltar

gasolina em perodos de emergncia, portanto no se deve

constituir reserva da bateria. Os perfis vantajosos so

aqueles que percorrem at 30 km dirios, ou seja, do A ao I.

J para os veculos eltricos, observase que quanto menor a

soma das distncias percorrida e reserva, menor o tempo

necessrio para. Para ambos modelos, o Leaf e o i3,

independente da distncia percorrida e da distncia de

reserva os veculos so recomendveis, com dentro

dos limites estabelecidos neste trabalho.

PefilDicia

PecidaReea

Eegia aa eidcia

(kWh)

Ecia ba aal

(EUR)Paback

A 10 10 15,89 662,40 0,64

B 10 20 15,00 625,40 0,68

C 10 30 14,11 588,39 0,72

D 20 10 15,00 625,40 0,68

E 20 20 14,11 588,39 0,72

F 20 30 13,23 551,39 0,77

G 30 10 14,11 588,39 0,72

H 30 20 13,23 551,39 0,77

I 30 30 12,34 514,38 0,83

J 40 10 13,23 551,39 0,77

K 40 20 12,34 514,38 0,83

L 40 30 11,45 477,37 0,89

M 50 10 12,34 514,38 0,83

N 50 20 11,45 477,37 0,89

O 50 30 10,56 440,37 0,97

Tabela 3. Te deaa difeee efi de cd Nia Leaf


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ARTIGOTCNICO

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4.4. Eegia ia da baeia aa iliad

Para a ltima simulao variouse a energia da bateria de

forma a se obter um tempo de exato de 3 anos,

obtendo a capacidade mnima da bateria para cada

tecnologia.

Na Tabela 4, as quarta e quinta colunas indicam,

respetivamente, qual a energia mnima necessria na bateria

para cada tecnologia, de acordo com os perfis. Isso til,

principalmente, para os veculos no mencionados aqui e

tambm os VHEP, que no geral tm capacidades de bateria

menores. Dessa forma, o condutor sabe, de acordo com seu

perfil, qual a menor energia que a bateria do veculo deve

possuir.

Tabela 4. Caacidade ia da baeia

4.5. Relad e alie d elad

Para o proprietrio do veculo eltrico, a vantagem de utilizar

o sistema de compensao de energia eltrica no horrio de

ponta seria a de otimizar o seu consumo de energia

proveniente da rede.

Ao final de cada ms, alm da economia na fatura de energia

eltrica, o condutor teria tambm uma fonte de renda

adicional.

Neste trabalho provouse que a utilizao da bateria de

veculos eltricos para alimentar uma residncia durante o

horrio de ponta economicamente vantajosa. Para o

cidado mdio portugus obrigatria a utilizao de

veculos movidos 100% a energia eltrica para que haja

economia percetvel na fatura de energia.

Quando se testou outros perfis de conduo, os veculos

100% eltricos continuaram a ser uma opo

financeiramente vivel. Para os veculos hbridos

importante que o condutor no possua grandes

necessidades de deslocamento dirio. Para tal, o limite de

distncia percorrida de 30 km para que o seja

aceitvel.

Refecia

[1] ANEEL. Resoluo Normativa N 479: Condies Gerais

de Fornecimento de Energia Eltrica. [s. L.]: Aneel, 2012.

56 p. Disponvel em:

.[2] EDP. Horrios Baixa Tenso Normal. 2014. Disponvel em:

. Acesso em: 22 dez.

2014.

[3] INFAS. Mobilitt in Deutschland 2008: Ergebnisbericht

Struktur Aufkommen Emissionen Trends. Berlin:

Bundesministeriums Fr Verkehr, Bau Und

Stadtentwicklung, 2008. Disponvel em:

.

[4] KEMPTOM, Willett et al. VehicletoGrid Power: Battery,

Hybrid, and Fuel Cell Vehicles as Resources for

Distributed Eletric Power in California. California:

California Air Resources Board And The California

Environmental Protection Agency, 2001. 78 p. Disponvel

em: .

Pe

fil

Di.

Peci

da

Re

e

a

Eegia

ia

VE (kWh)

Eegia

ia

Hbid

(kWh)

A 10 10 7,13 6,88

B 10 20 8,38 6,88

C 10 30 9,63 6,88

D 20 10 8,38 9,13

E 20 20 9,63 9,13

F 20 30 10,88 9,13

G 30 10 9,63 11,38

H 30 20 10,88 11,38

I 30 30 12,13 11,38

J 40 10 10,88 13,63

K 40 20 12,13 13,63

L 40 30 13,38 13,63

M 50 10 12,13 15,88

N 50 20 13,38 15,88

O 50 30 14,63 15,88

P 45 32 14,25 14,75


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ARTIGOTCNICO

22

[5] MAGALHES, Daniel Filipe Pereira. Projeto De Um

Sistema De Gesto De Baterias (BMS) Aplicadas Na

Alimentao De Veculos Eltricos (EVs). 2012. 41 f.

Dissertao (Mestrado em Curso de Engenharia

Eletrotcnica e de Computadores Major Automao)

Feup, Porto, 2012. Disponvel em:

.

[6] ROSOLEM, Maria de Ftima N. C. et al. Bateria de Ltio

on: Conceitos Bsicos e Suas Potencialidades. Saber

Eletrnica, So Paulo, v. 48, n. 464, p.5666, set. 2012.

Disponvel em:

.

[7] TELEFONICA. Connected Car Industry Report 2014.

London, 2014. Disponvel em:

.

[8] WITTMANN, D; BERMANN, C; WITTMANN, T F. Anlise

Crtica da Integrao em Larga Escala de Veculos

Eltricos no Brasil. In: INTERNATIONAL WORKSHOP

ADVANCES IN CLEANER PRODUCTION, 4., 2013, So

Paulo. Proceedings... . So Paulo: International Workshop

Advances In Cleaner Production, 2013. p. 1 10.

Disponvel em:

.

Dilga: Tl: Instalaes Eltricas de Baixa TensoA: Antnio Augusto Arajo GomesEdia: PublindstriaDaa de Edi: 2015ISBN: 9789897230752N Pgia: 151Ecadea: Capa mole


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23

Re

D

, ,

. ,

.

, .

P ,

.

N G,

. A ,

, ,

, .

E

, B

A E (BAE), .

N D E,

, . C

,

.

N

.

I. Eadae geal

Tal como de conhecimento geral, o desenvolvimento do

setor energtico tomou pores impensveis, levando a uma

enorme dependncia do ser humano para com a energia

eltrica. Desta forma, de extrema importncia garantir a

qualidade de servio no fornecimento de energia eltrica

(menor nmero de falhas na alimentao possvel),

garantindo assim a satisfao e a comodidade dos clientes.

Para que a qualidade de servio seja assegurada,

necessrio que as redes para alm de conseguirem

responder corretamente exigncia da procura, se tornem

mais eficientes e seguras.

A eficincia energtica pode ser descrita como a relao

entre a energia til de um processo e a energia necessria

para ativar esse mesmo processo. Para que esta relao seja

cada vez melhor, isto , para que haja pouco desperdcio de

energia, surgiram as G(Figura 1), que integram a

evoluo da eletrnica e da Tecnologia de Informao e

Comunicao (TIC) nos Sistemas Eltricos de Energia (SEE).

Apesar de j existirem certos mecanismos automatizados nas

redes eltricas, grande parte das operaes das entidades

responsveis so feitas de forma manual e no integrada.

Assim, integrando estas recentes tecnologias, o trabalho

humano reduziria substancialmente, fazendo com que as

operaes passassem a ser automatizadas, resultando numa

utilizao mais eficiente da energia [1].

A implementao deste tipo de redes, apesar de se refletir

em ganhos claros, necessita de uma preparao prvia das

infraestruturas, que por sua vez engloba custos para a sua

realizao [2]. Com isto, atravs de um programa europeu, o

H 2020, foram criados incentivos monetrios para

possibilitar a sua construo [3].

IMPACTO DA INTRODUO DE BATERIAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA EM

Dig Sae, Jdie Feeia, J PgaIi Sei de Egehaia d P


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ARTIGOTCNICO

24

Para alm do melhoramento da qualidade de servio e da

segurana que est adjacente criao de G, este

tipo de redes tem ainda uma outra grande vantagem porque

recorre a fontes de energia renovveis.

Para ser possvel proceder ao armazenamento de energia

foram criados alguns equipamentos tais como as Baterias de

Armazenamento de Energia (BAEs). A sua recente

incorporao em G, veio ainda trazer mais

benefcios, tanto a nvel tcnico como a nvel econmico [4].

Quanto vertente econmica, tal como sucede nas redes

convencionais, os nveis de produo de cada unidade

geradora e da prpria BAE existente no sistema acarretam

custos. Para isso, com a utilizao de metodologias de

clculo, denominados por Despachos Econmicos, tornouse

possvel a minimizao desses mesmos custos.

Utilizando essas metodologias, tornase possvel saber quais

so os nveis de produo que cada unidade necessita de ter

para satisfazer a procura, da forma mais eficiente do ponto

de vista econmico e tcnico.

II. Mdel d deach ecic alicad a

O Despacho Econmico para G consiste em

determinar a potncia necessria proveniente das unidades

geradoras, bem a potncia de sada (ou de entrada) das

BAEs e da rede principal em cada perodo de tempo, com

vista otimizao (minimizao) dos custos operacionais de

gerao de energia [5] [6].

A funo objetivo da Formulao Matemtica do Despacho

Econmico est representada pela equao (1):

min=()+()+() (1)

Relativamente s restries:

++= (2)

(3)

_||_ (4)

_car max_dr (5)

Como a G se encontra interligada com a rede

principal, esta inclui m unidades geradoras e uma BAE.

A equao (2) diz respeito restrio do equilbrio de carga e

de produo. Na equao (3) est representada a restrio

dos limites de produo das unidades geradoras existentes.

A equao (4) referente restrio de transmisso de

energia entre a rede principal e a G. A restrio da

potncia da BAE representada pela equao (5) [7].

Nota: ver Nomenclatura.

III. Silae e alie

De forma a se poder fazer uma anlise prtica deste

contedo, sero apresentados diversos casos de estudo,

entre os quais a Ginterligada rede principal e a

Ginterligada BAE.

Para cada caso, foi desenvolvido um estudo relativo ao

comportamento de cada unidade geradora face aplicao

do mtodo do Despacho Econmico (atravs da utilizao de

duas ferramentas computacionais Excel e M) e, no

final, um estudo relativo viabilidade econmica da

implementao de uma BAE num sistema.

a) Rede de Ed

Para a realizao do problema, ento necessrio definir a

rede de estudo.

Foi selecionada uma rede de 6 barramentos, 4 unidades

geradoras, 4 cargas e ainda uma ligao rede principal.

A carga apresenta um comportamento dinmico, isto ,

sofre variaes ao longo do tempo, mais precisamente ao

longo do dia.


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ARTIGOTCNICO

25

A figura 1 mostra a rede em estudo.

Relativamente s unidades geradoras existentes, o sistema

possui uma fonte de produo com base ao recurso Solar

(PS), uma fonte de produo com base ao recurso Elico

(PE), uma fonte de produo com base ao recurso Hdrico

(PH) e uma fonte de produo com base na cogerao aBiomassa (PB).

Cada unidade possui os respetivos limites, mximo e

mnimos, de produo e custos de produo (Tabela 1) [8]

[9].

Tabela 1. Caaceica da Uidade da Rede

A BAE, desenvolvida segundo [10], tem o respetivo perfil

representado na Figura 2.

Figa 2. Pefil da BAE

Tal como se pode verificar, a BAE tem trs estados possveis:

o perodo de carga, o perodo de inatividade e o perodo de

produo.

O primeiro perodo carga referese ao perodo de tempo

em que a BAE se encontra a carregar/armazenar energia.

Figa 1. Rede de Ed

Uidade Geada

Ne

Limite

Mnimo

(kW)

Limite

Mximo

(kW)

Custos de

Produo

()

PS 0 6 0,455

PE 0 12 0,65

PH 0 30 0,195

PB 0 30 0,195

Rede Picial 0 30 0,0231


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ARTIGOTCNICO

26

O segundo perodo inativo referese ao perodo de

tempo em que a BAE no se encontra nem a produzir nem a

consumir.

Por fim, o terceiro perodo produo para os instantes

em que a BAE injeta energia na rede, ou seja, descarrega a

energia anteriormente armazenada.

A nvel econmico, a produo de eletricidade a partir da

BAE tem o custo apresentado na Tabela 2.

Tabela 2. C de Pd da BAE

Com a definio de todos os componentes da rede j

concluda, agora possvel proceder resoluo do

problema do Despacho Econmico, para os diferentes

cenrios.

As Figuras 3 e 4 representam, respetivamente, os valores de

produo (em kW) de cada unidade geradora e os custos (em

) a si associados para o Cenrio 1 Smart Grid Ligada

Rede Principal.

Para este estudo, foi utilizada a ferramenta computacional

E.

Figa 3. Nei de Pd da Uidade Geada da

c liga Rede Picial

Figa 4. C de Pd da c liga

Rede Picial

Tabela 3. Relad Obid Cei 1

Para o Cenrio 2 GLigada BAE, o processo foi

maioritariamente igual ao anterior, destacandose apenas a

utilizao de mais uma ferramenta, o M, de forma a

poder ser possvel realizar um estudo comparativo entre

ambas.

Os respetivos resultados esto apresentados nas Figuras 5 e

6 para a simulao em Excel

Figa 5. Nei de Pd da Uidade Geada da

c liga BAE Sila

NeC de Pd

()

BAE 0,00407

Vale de Pd e C

NeProduo

(kW)

Custos

()

PS 27,19 12,37

PE 196,19 127,53

PH 283,58 55,29

PB 683,19 133,22

Rede Picial 25,79 0,59


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ARTIGOTCNICO

27

Figa 6. C de d da c liga

BAE Sila


... e nas Figuras 7 e 8 para a simulao emM.

Figa 7. Nei de d da idade geada da

c liga BAE Sila


BAE Sila


b) Caa d Vale ObidPela anlise das figuras 3 a 8, comprovase que para o

perodo inicial os nveis de produo do segundo cenrio

assumem valores maiores do que os observados no primeiro

(isto devido incluso da BAE e esta estar na sua fase de

carregamento). Por outro lado, quando a BAE entra na sua

fase de descarregamento, dse uma diminuio brusca dos

nveis de produo das unidades geradoras do sistema.


BAE Sila

Vale de Pd e C

Ne Produo (kW) Custos ()

PS 22,39 10,19

PE 7,39 4,81

PH 511,57 99,76

PB 684,59 133,49

BAE Varivel 0,0407

Vale de Pd e C

Ne Produo (kW) Custos ()

PS 23,59 10,74

PE 7,39 4,81

PH 609,52 118,86

PB 576,79 112,47

BAE Varivel 0,0407


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ARTIGOTCNICO

28

Numa anlise comparativa, podese constatar que, tal como

era de esperar, a incluso de uma BAE resulta em custos de

produo dirios mais baixos (3099,84/dia Excel e

3071,99/dia M) do que com a rede ligada rede

principal (3339,47/dia). Em termos percentuais, houve um

decrscimo de 7,18% para a simulao no Excel e um

decrscimo de 8,01% para a simulao noM.

Em termos dos valores das perdas de transmisso, a incluso

de uma BAE, para alm da reduo dos custos de produo,

reduz ainda, de forma ligeira, as perdas da rede.

Figa 10. Caa da Peda de Tai

Analisando a nvel numrico, a rede ligada rede principal

possui um valor de perdas de 29,56 kW, enquanto que com a

BAE possui um valor de 29,53 kW (reduo de 0,01%).

Outro estudo analisado, consiste na observao do

comportamento das linhas ao longo de um dia.

Figa 11. Cae da Liha da c

liga ede icial

Figa 12. Cae da Liha da c

liga BAE

Como se pode comprovar, o nmero total de linhas que se

encontra mais prxima da sobrecarga e que se encontra em

operao normal de funcionamento, so iguais para os dois

cenrios, em que 3 delas se encontram acima dos valores

mdios estabelecidos e as restantes 7 se encontram dentro

desses valores.

Relativamente s que se encontram em estado mais crtico, a

linha 12 a que apresenta um valor mdio percentual mais

elevado, de aproximadamente 81% de sobrecarga (tanto

para um cenrio como para o outro). A linha em melhores

condies de funcionamento a 36, com um valor mdio de

2% de carga.

Em concluso, podese confirmar que a condio do limite

das linhas foi verificada em ambos os cenrios, no sendo

necessrio uma reconfigurao dos componentes da rede.

c) Viabilidade Ecica

A viabilidade econmica consiste numa anlise baseada em

projees e nmero, que tem como finalidade conseguir

saber o potencial de retorno de um projeto e saber, desta

forma, se esse mesmo projeto deve ir adiante ou no [11].

Para este estudo foram utilizadas 3 baterias diferentes: uma

bateria de chumbo cido (A), um sistema de acumulador

eltrico (B) e um sistema de ar comprimido (C).


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ARTIGOTCNICO

29

Figa 13. Viabilidade a Vi de 6 a

Figa 14. Viabilidade a Vi de 20 a

Tendose em considerao os respetivos custos dosequipamentos, de operao e manuteno e investimento

de cada bateria, foi possvel criar a funo da diferena entre

os gastos acumulados da Gligada BAE e da

Gligada rede principal (para uma viso de 6 e 20 anos).

Como se pode verificar, pela anlise da Figura 13 e 14, as

baterias A e C so as que apresentam condies mais

favorveis de serem aplicadas. Contudo, a bateria C a

preferencial entre estas duas.

Em termos numricos, tanto para a viso de 6 anos como

para a viso de 20 anos, a bateria A e C apresentam

viabilidade logo a partir do ano 0. Por outro lado, a bateria C

s apresenta viabilidade a partir do ano 4.

IV. Ccle

Neste relatrio foram abordados aspetos tericos sobre

Ge Baterias de Armazenamento de Energia, com

principal incidncia nas vantagens tcnicas e econmicas da

introduo deste equipamento neste tipo de redes. Tal

estudo foi possvel graas utilizao de tcnicas de

otimizao, que foi executado na rede de estudo, sob a

forma de diversos cenrios, desde a conexo/desconexo da

G com uma rede eltrica principal e a

incluso/excluso de uma Bateria de Armazenamento de

Energia.

Atravs dos respetivos clculos e simulaes, tornouse

evidente que, com a integrao destas baterias numa

G, os custos associados produo de energia eltrica

passam a ser mais baixos. A eficincia do sistema tornase

tambm a ser maior, pois atravs de uma comparao dos

nveis das perdas de transmisso (apesar de no ter

assumido grandes diferenas) sofreu uma reduo.

Numa anlise comparativa dos valores obtidos em cada

software (Ee M), as diferenas numricas no so

relevantes, tendose verificado uma diferena de 27,85/dia, que se traduz em 10 165,25 /ano de custos de

produo, ou seja, um valor inferior a uma unidade

percentual (0,90%) dos custos totais num ano.

Neclaa:

Pk Potncia fornecida pela unidade geradora k

Prede Potncia fornecida pela rede principal

PBAE Potncia fornecida pela BAE

Fk Funo do custo da unidade geradora k

Frede Funo do custo da rede principal

FBAE Funo do custo da BAE

Pcarga Cargas totais

Ptrans Perdas de transmisso

Prede_min Limite inferior da potncia da rede

Prede_max Limite superior da potncia da rede

Pmax_car Potncia mxima de carga da BAE

Pmax_descar Potncia mxima de descarga da BAE


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ARTIGOTCNICO

30

Refecia

[1] Liu, X.P., Ding, M., Han, J., Peng, Y., Dynamic Dispatch

for Microgrids Including Battery Energy Storage, 2nd

IEE International Symposium on Power Electronics for

Distributed Generating Systems, 2010.

[2] Energia dos Sonhos, Revista Controle e

Instrumentao, Edio n 163, 2010.

[3] Siemens, Smart Grid A Rede Eltrica Inteligente do

Futuro, 2015.

[4] Horizon 2020,

www.ec.europa.eu/programmes/horizon2020/en/h20

20section/securecleanandefficientenergy

[5] Quanta Technology, Electric Energy Storage Systems,

2014.

[6] Ferreira, J., Vale, Z., Sousa, T., Canizes, B., Puga, J.,

Transmission costs allocation based on optimal re

dispatch, 2011.

[7] Ferreira, J., Ramos, S., Vale, Z., Soares J., Transmission

expansion planning supported by data mining based

methodology, IEEE Intelligent Systems Al in Power

Systems, vol. 26, no 2, pg. 2837, 2011.

[8] Ding, M., Zhang, Y.Y., Mao, M.Q., Yang, W., Liu, X.P.,

Operation optimization for microgrids under

centralized control, 2nd IEEE International Symposium

on Power Electronics for Distributed Generating

Systems, 2010.

[9] http://www.portalenergia.com/microgeracaoem

portugal/

[10] Liu,X.P., Ding, M., Han, J., Peng, Y., Dynamic Economic

Dispatch for Microgrids Including Battery Energy

Storage, 2nd IEEE International Symposium on Power

Electronics for Distributed Generating Systems, 2010.

[11] http://windlift.wordpress.com/2008/03/01/kiteenergy

storagecompressedairandhydraulicaccumulators/

Ciidade:


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ARTIGOTCNICO

31

A

,

. A R N A (RNA)

,

.

A

R E N (REN), P E,

RNA .

I. Id

Atualmente a energia eltrica desempenha um papel

fundamental, tanto a nvel econmico do pas, como a nvel

de conforto e satisfao individual.

Com o aumento dos produtores e a utilizao de novas

fontes primrias de energia os diagramas de carga tm

sofrido modificaes, devido ao carcter voltil de energias

como o vento [1]. Deste modo, tornase ainda mais

importante o estudo de uma metodologia de previso de

diagramas de carga. Para tal, neste artigo utilizase as RNA,

que so tcnicas computacionais muito utilizadas em

estudos de previso, baseadas no funcionamento de uma

rede neuronal biolgica, e que tm como objetivo estimar

valores de sada com base em vrios dados de entrada.

II. Rede eai aificiai

As RNA so constitudas por muitas unidades de

processamento, designadas por neurnios artificiais, que

esto ligadas a canais de comunicao que se encontram

associados a um determinado peso.

Os neurnios artificiais consideram as vrias entradas

possveis, realizam o processamento da informao

multiplicando o sinal recebido na entrada pelo peso, que

indica a sua influncia na sada, realiza de seguida a soma

ponderada dos sinais que produz um determinado nvel de

atividade e por fim se esse nvel exceder um certo limite a

unidade produz uma resposta [1][2][3].

Figa 1. Mdel aeic iliad ela RNA [3]

Um diagrama esquemtico de uma RNA est presente na

figura 2, geralmente a arquitetura destas redes composta

por uma camada de entrada, uma ou mais camadas ocultas,

e uma camada de sada. Regra geral, cada neurnio ligado

aos outros neurnios da camada anterior atravs de pesos

adaptveis [3][4].

Figa 2. Eea de a RNA [2]

Silaa Mafalda Rcha, Maia Teea Ca, Mael J GaleIi Sei de Egehaia d P

PREVISO DO DIAGRAMA DE CARGA DE SUBESTAES DA REN UTILIZANDO REDES

NEURONAIS


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ARTIGOTCNICO

32

III. Md deelid aa a alica

Para o desenvolvimento de uma rede neuronal utilizouse a

ferramenta N N F , do MALAB. Esta

ferramenta resolve problemas de ajuste de inputoutput de

uma rede neuronalde duas camadas, utilizando

o algoritmo deLM .

Figa 3. Eea da aiea da RN

A arquitetura das redes treinadas composta por dados de

entrada (I), uma camada oculta (H L), com

neurnios ocultos ativados pela funo tangente hiperblica,

uma camada de sada (O L), com neurnios de

sada ativados pela funo linear, e finalmente pelos dados

de sada (O).

Eca elh e de ei

A primeira fase do mtodo desenvolvido para alcanar a

melhor rede, para o processo de previso, passou por

efetuar 5 treinos para cada um dos quatro conjuntos

diferentes de neurnios, 10, 20, 25 e 30, que foram

estipulados com o intuito de alargar o campo de opes para

chegar a melhores resultados.

Atravs da ferramenta utilizada, no MATLAB, e analisando os

dados obtidos no fim do processo de aprendizagem para os

diferentes nmeros de neurnios, a melhor rede obtida foi

para 30 neurnios alcanando um erro mdio quadrtico de

6,94868, no subconjunto do treino.

Figa 4. Pge da elh ede, c 30 ei

Figa 5. Relad da elh ede, c 30 ei

O treino terminou com um total de 252 iteraes em 18min

e 09s. Relativamente melhor performance de validao,

esta foi obtida na iterao 246, com um erro mdio

quadrtico de 6,804.

Eca a elh eceage

Aps obter o melhor nmero de neurnios a prxima fase

passa por adquirir as melhores percentagens a utilizar em

cada subconjunto (treino, validao e teste) da ferramenta.

Com a finalizao de todos os treinos para os casos possveis

e a sua anlise, verificase que a melhor opo de

percentagens a utilizar de 75% de Treino, 15% de Validao

e 10% de Teste, tendo em considerao os resultados

obtidos e o facto de subconjunto de Treino ser o mais

relevante.

Iac de difeee cj de dad a be da

ede ideal

Com a definio da estrutura e parmetros da rede

possvel passar realizao de treinos para alcanar a rede

com os resultados mais favorveis. Nesta fase importante

analisar que tipo de dados causam um maior impacto na

aprendizagem da rede e assim verificar a importncia que

tm no treino.

Ao longo dos vrios treinos e sua anlise, para os diferentes

conjuntos de dados (Temperatura, Humidade, Vento,

Luminosidade e Feriados) possvel comprovar que dados

como Feriados so essenciais, neste tipo de estudo, para

alcanar melhores resultados.


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ARTIGOTCNICO

33

Figa 9. Relad da elh ede, c d dad,

da bea de Eeide

As figuras 8 e 9 demonstram os progressos e resultados da

melhor rede obtida para a subestao de Ermesinde. Esta

rede atingiu um erro mdio quadrtico de 16,09205 no

subconjunto de treino, alcanando a sua melhor

performance de validao na iterao 619, com um erro de17,1039.

IV. Pei d diagaa de caga

A previso dos diagramas de carga foi feita para dois dias e

duas semanas, escolhidos aleatoriamente, do ms de Maro

de 2015, para as subestaes da Prelada e de Ermesinde.

A realizao da previso consistiu em utilizar a melhor rede

encontrada no processo de aprendizagem, atravs da

ferramenta N N F , para cada uma das

subestaes em anlise, e o conjunto de Inputs, com todos

os dados disponveis correspondentes ao dia ou semana que

se pretende efetuar a previso, e utilizar a funo criada para

calcular sadas.

Figa 10. F calcla ada (O)

Pei de Diagaa de Caga d dia 18 de Ma de 2015,

da bea da Pelada

Utilizando a funo presente na figura 10 e a respetiva rede

e Inputs, obtevese o grfico representado na figura 11.

Tm um grande impacto na aprendizagem da rede, o que

seria de esperar pois quando se trata de produo e/ou

consumo de carga, neste tipo de dias, tem tendncia a

diminuir. No entanto, quando se utiliza todos os dados no

mesmo treino possvel alcanar bons resultados,

demonstrando que os dados em conjunto facilitam a

aprendizagem e lhe permitem um maior conhecimento de

comportamento passado.

Figa 6. Pge da elh ede, c d dad,

da bea da Pelada

Figa 7. Relad da elh ede, c d dad,

da bea da Pelada

As figuras 6 e 7 demonstram os progressos e resultados

obtidos na melhor rede encontrada, utilizando todos os

dados disponibilizados pela REN, para a subestao da

Prelada. A rede contm um erro de 6,26863 correspondente

ao treino e um valor de regresso de 0,990823 para o

mesmo subconjunto. A melhor performance obtida quanto

validao est presente na iterao 323 com um erro de

6,1945.

Figa 8 Pge da elh ede, c d dad,

da bea de Eeide


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ARTIGOTCNICO

34

Figa 11. Gfic de Pei de Diagaa de Caga d dia

18 de Ma de 2015

Atravs da anlise da figura 11 verificase que os valores

obtidos atravs da previso so prximos dos valores reais,

no entanto tm tendncia a serem ligeiramente inferiores.

Realizando a diferena entre os valores representados no

grfico de previso obtmse o erro existente entre eles que

, em mdia, 4,28, tendo uma variao entre 8,70 e 0,04.

Pei de Diagaa de Caga da 1 eaa de Ma de

2015, da bea da Pelada

Novamente utilizando a funo presente na figura 10 e a

respetiva rede eI, obtevese o seguinte grfico.

Figa 12. Gfic de Pei de Diagaa de Caga da 1

eaa de Ma de 2015

Analisando o grfico possvel afirmar que a utilizao de

redes neuronais pode ser uma ajuda na previso de

diagramas de carga uma vez que os resultados obtidos so

muito prximos dos resultados reais, no entanto deve ser

tido em ateno o erro presente no processo de

aprendizagem, que nunca chega a ser nulo e neste caso tem

um valor de 2,49 (erro mdio). A variao de erro ocorre

entre os valores 9,88 e 0,01.

Pei de Diagaa de Caga d dia 30 de Ma de 2015,

da bea de Eeide

Mais uma vez utilizando a funo presente na figura 10 e a

respetiva rede e Inputs, obtevese o grfico de previso do

dia 30 de Maro, neste caso para a subestao de Ermesinde.

Figa 13. Gfic de Pei de Diagaa de Caga d dia

30 de Ma de 2015

Podese verificar que os valores obtidos na previso tm

tendncia a serem superiores aos valores esperados,

contrariamente ao que acontecia na subestao da Prelada.

Podese verificar ainda um aumento do erro entre os dois

conjuntos de dados medida que o tempo aumenta,

principalmente a partir das 17h, aproximadamente. O erro

mdio atingido, neste dia, foi de 7,17, existindo uma

variao entre um erro mximo de 24 e um mnimo de 0,01.

Pei de Diagaa de Caga da 2 eaa de Ma de

2015, da bea de Eeide

Atravs da funo presente na figura 10 e a respetiva rede e

Inputs, obtevese o seguinte grfico.

Figa 14. Gfic de Pei de Diagaa de Caga da 2

eaa de Ma de 2015


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ARTIGOTCNICO

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de qual ser o comportamento que a carga ter num

determinado espao de tempo e uma aproximao da

quantidade de carga que ser utilizada.

Para concluir este artigo, um especial agradecimento REN e

seus engenheiros, pelo apoio e disponibilizao de dados

que tornou possvel a elaborao deste estudo.

VI. Refecia

[1] RODRIGUES, Ricardo. Previso dos consumos na RNT

considerando a produo distribuda Desenvolvimento

de um procedimento de apoio deciso do Gestor do

sistema. FEUP, 2014.

[2] BARROS, Tiago. Previso de carga Comparao de

tcnicas. FEUP, 2014.

[3] HAYKIN, Simon. Neural Networks A comprehensive

Foundation. 2 Edio. Pearson Education, Canad,

1999.

[4] KALOGIROU, Soteris A.; BOJIC, Milorad. Artificial neural

networks for the prediction of the energy consumption

of a passive solar building. Department of Mechanical

and Marine Engineering, Higher Technical Institute,

Cyprus, e University of Kragujevac, Faculty of Mechanical

Engineering, Department of Energy and Process

Engineering, Yugoslavia. Elsevier Science Ltd., 2000.

Podese verificar que, mais uma vez, os valores alcanados

na previso tendem a ser ligeiramente superiores aos dados

reais, no entanto seguem a linha dos resultados esperados. A

variao do erro, nesta situao, ocorreu entre 19,75 e 0,005

o que calculou um erro mdio de 5,01.

V. Ccle

Analisando o comportamento dos dados obtidos nas

previses em comparao com os dados reais possvel

concluir que as redes neuronais permitem obter previses

credveis e satisfatrias. Conseguem seguir sempre a

tendncia do comportamento dos valores reais. No caso das

previses realizadas para a subestao da Prelada os valores

obtidos tm tendncia a serem inferiores aos valores reais,

enquanto na subestao de Ermesinde acontece o oposto.

Quanto ao valor mdio dos erros obtidos, no processo de

previso, so um pouco elevados, este valor devia ser mais

prximo de zero e para que tal seria necessrio aumentar o

nmero de treinos realizados e utilizar dados meteorolgicos

prprios de cada localizao, diminuindo as variaes.

Podese concluir que as RNA so realmente um bom mtodo

para conseguir boas previses. Na previso de diagramas decarga pode ser uma maisvalia, pois possvel ter uma noo

Na la:

Fa Pefi Sbl Fa Pefi Sbl

1024 yotta Y 101 deci d

1021 zetta Z 102 centi c

1018 exa E 103 mili m

1015 peta P 106 micro

1012 tera T 109 nano n

109 giga G 1012 pico p

106 mega M 1015 femto f

103 kilo K 1018 atto a

102 hecto h 1021 zepto z

101 deca da 1024 yocto y


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DIVULGAO

36

CURSOS DEPSGRADUAES DECURTADURAO

O Departamento de Engenharia Eletrotcnica do Instituto Superior de Engenharia do Porto, disponibiliza um conjunto de

cursos de especializao de curtadurao destinados fundamentalmente aos alunos de cursos de engenharia, bacharis,

licenciados e mestres recmformados na rea da Engenharia Eletrotcnica e/ou Engenharia Eletrnica, assim como quadros

no ativo que pretendam atualizar conhecimentos ou adquirirem competncias em reas transversais da Engenharia

Eletrotcnica.

Os cursos tero uma durao varivel entre as 8 e as 16 horas, funcionaro sextafeira em horrio pslaboral, ou

preferencialmente ao sbado de manh. O requisito mnimo para frequentar estes cursos ser o 12 ano completo, sendo

recomendada a frequncia de uma licenciatura ou mestrado em Engenharia Eletrotcnica e/ou Engenharia Eletrnica.

Departamento de Engenharia Eletrotcnica

Instituto Superior de Engenharia do Porto

Rua Dr. Antnio Bernardino de Almeida, 471, 4200 072 Porto

Telefone: +351 228340500 Fax: +351 228321159

www.dee.isep.ipp.pt

Dispositivos Lgicos Programveis (FPGAs) Mquinas Eltricas Assncronas de Induo

Eficincia Energtica na Iluminao Pblica Mquinas Eltricas Sncronas de Corrente Alternada

Instrumentao e Medidas Eltricas Projeto ITED de uma Moradia Unifamiliar

Mquinas Eltricas Transformadores Projeto de Redes de Terra em Instalaes de Baixa Tenso

Mquinas Eltricas de Corrente Contnua Verificao, Manuteno e Explorao Instalaes Eltricas de Baixa Tenso


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ARTIGOTCNICO

37

.

A Norma EN 60669 aplicase a interruptores de comando

manual de uso comum para corrente alternada, de tenso

estipulada igual ou inferior a 440 V e de corrente estipulada

igual ou inferior a 63 A, destinados a instalaes eltricas

fixas, domsticas e anlogas, interiores ou exteriores.

2. Claifica a ligae ei

Quanto s ligaes possveis, os interruptores para

instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas so

classificados nos tipos indicados na Tabela 1.

3. Claifica a dicia de abea d

ca

Quanto distncia de abertura dos contatos, os

interruptores para instalaes eltricas fixas, domsticas e

anlogas podem ser classificados nos seguintes tipos:

Interruptores de distncia normal de abertura dos

contactos;

Interruptores de pequena distncia de abertura dos

contactos;

Interruptores de muito pequena distncia de abertura

dos contactos;

Interruptores sem distncia de abertura dos contactos.

1. Ae geai

Um interruptor (mecnico) definido como um aparelho

mecnico de conexo capaz de estabelecer, de suportar e de

interromper correntes nas condies normais do circuito,

incluindo, eventualmente, as condies especificadas de

sobrecarga em servio.

um aparelho que ainda capaz de suportar, num tempo

especificado, correntes nas condies anormais

especificadas para o circuito, tais como as resultantes de umcurtocircuito.

Pode ser capaz de estabelecer correntes de curtocircuito

mas no de as interromper.

Os interruptores de baixa tenso so divididos nos seguintes

tipos principais:

Interruptores para instalaes eltricas fixas, domsticas

e anlogas;

Interruptores de uso industrial.

Os interruptores para instalaes eltricas fixas, domsticas

e anlogas observam o disposto na norma NPEN60669.

Ai Ag Aaj GeIi Sei de Egehaia d P

INTERRUPTORES(MECNICOS)PARA INSTALAES ELTRICAS FIXAS, DOMSTICAS E

ANLOGAS

Deiga Ne de f

Iee ilae 1

Iee bilae 2

Iee ilae 3

Iee ilae c ce de e 03

Cade de ecada 6

Cade de le 5

Cade de ecada c i de deliga 4

Cade de ecada bilae 6/2

Iee de g 7

Pde ae i iee, c fe idica difeee, a bae c.

O e de f e e eie a i de deliga ab alicel a be de e e a iee de ca ee.

Tabela 1. Claifica a ligae ei d iee aa ialae elica fia, dica e alga


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4. Claifica a a ga de e ca

efei ejdiciai deid eea de ga

Quanto ao grau de proteo contra os efeitos prejudiciais

devidos penetrao de gua, os interruptores para


classificados nos seguintes tipos:

IPX0;

Interruptores sem proteo contra a penetrao de

gua;

IPX4;

Interruptores protegidos contra a projeo de gua;

IPX5.

Interruptores protegidos contra jatos de gua.

5. Claifica a a ga de e ca

ace a ae eiga e ca efei

ejdiciai deid eea de c lid

eah

Quanto ao grau de proteo contra o acesso a partes

perigosas e contra os efeitos prejudiciais devidos

penetrao de corpos slidos estranhos os interruptores

para instalaes eltricas fixas, domsticas e anlogas so


IP2X;

Interruptores protegidos contra o acesso s partes

perigosas com um dedo e contra os efeitos

prejudiciais devidos penetrao de corpos slidos

estranhos de dimetro igual ou superior a 12,5 mm;

IP4X;


perigosas com um fio e contra os efeitos prejudiciais

devidos penetrao de corpos slidos estranhos de

dimetro igual ou superior a 1,0 mm;

IP5X.


perigosas com um fio e protegidos contra a

penetrao de poeira.

6. Claifica a a ce de aba

ie

Quanto ao processo de manobra os interruptores para



Interruptores rotativos;

Interruptores de alavanca;

Interruptores de tecla basculante;

Interruptores de boto de presso;

Interruptor de comando em que o rgo de manobra

acionado atravs de uma fora exercida por uma

parte do corpo humano, geralmente o dedo ou a

palma da mo, tendo capacidade para armazenar a

energia necessria para regressar ao seu estado

inicial, utilizando por exemplo uma mola.

Interruptores de cordo.

Interruptor manobrado por meio de um cordo que

altera o estado dos contactos, quando tracionado.

7. Claifica a a i de age

Quanto ao tipo de montagem os interruptores para



Interruptores para montagem saliente;

Interruptor que depois de ser instalado se encontra

completamente acima da superfcie de instalao.

Interruptores para montagem embebida;

Interruptor que se destina principalmente a ser

instalado numa caixa de aparelhagem para instalao

embebida.

Interruptores para montagem semiembebida;


instalado numa caixa de aparelhagem para instalao

semiembebida.

Interruptores para montagem em painel;


instalado num painel que possui uma abertura

atravs da qual o interruptor fica acessvel.

Interruptores para montagem em ombreira de porta.

Interruptor com um espelho de dimenses que

permitem a sua instalao numa ombreira de porta.


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ARTIGOTCNICO

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8. Claifica a a d de iala

Quanto ao mtodo de instalao, como consequncia da

conceo

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NeutroATerra N16 2S2015 Digital