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Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias.Engenharia Elétrica com Habilitação em Telecomunicações
Prêmio TCC 2011
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
• Introdução• Necessidade• Abordagem Geral• Desenvolvimento e Metodologia• Resultados • Avaliação dos Resultados• Conclusões • Bibliografia
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Tópicos
Introdução
Corrente ou tensão harmônica:Sinal senoidal cuja frequência é múltiplo inteiro da frequência fundamental do sinal de alimentação.
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Corrente ou tensão harmônica: Melhor exemplo de aplicação é a onda quadrada.
Ordem da Amplitude Freqüência
harmônicaharmônica
(V)harmônica
(Hz)n An fn1 10,000 603 3,333 1805 2,000 3007 1,429 4209 1,111 54011 0,909 66013 0,769 78015 0,667 90017 0,588 102019 0,526 114021 0,476 126023 0,435 138025 0,400 1500
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Introdução
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Introdução Corrente ou tensão harmônica:
Onda resultante se assemelha a uma onda quadrada.
Introdução
Aumento do uso de componentes não lineares em circuitos eletroeletrônicos em geral
Distorções harmônicas causam diversos malefícios na rede CA
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Necessidade
Controle da geração das fontes geradoras Mitigação Redução Dimensionamento de componentes elétricos
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Abordagem Geral
Qualidade de energia elétrica Diversas medidas como flutuação, sobre
tensão, afundamento e etc. Grande ou maior destaque às distorções
harmônicas
Maiores responsáveis pela geração das distorções?
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Abordagem Geral
Cargas não lineares são os maiores geradores Semicondutores em geral (corte e saturação) Triac’s, diac’s, SCR’s, diodos, etc.
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Desenvolvimento e Metodologia
Composição de blocos do medidor
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Desenvolvimento e Metodologia
Transdução de tensão
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Desenvolvimento e Metodologia
Transdução de corrente
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Desenvolvimento e Metodologia
Conversão e tratamento dos sinais
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Desenvolvimento e Metodologia
Circuito final
Entrada analógica
Chave “H”
Sinal de tensão
Sinal de corrente
Divisor de tensão
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Aquisição dos dados
Desenvolvimento e Metodologia
ADC da plataforma amostragem e quantização
8400 Hz e 10 bits
Entradas analógicas
Entrada USB
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Processamento dos dados
Array com os dados amostrados e quantizados = buffer com 70 amostras.
Desenvolvimento e Metodologia
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Cálculos
Aplicação direta DFT.
Desenvolvimento e Metodologia
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
SoftwarePrincipais trechos.
Desenvolvimento e Metodologia
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Montagem
Resultados
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Montagem
Resultados
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Medição de sinal contínuo
Resultados
Ordem da Distorções DistorçõesHarmônica Tensão Corrente
n (%) (%)3 33,36 33,365 20,04 20,047 14,34 14,349 11,19 11,1911 9,18 9,1813 7,80 7,8015 6,79 6,7917 6,03 6,0319 5,43 5,4321 4,94 4,9423 4,55 4,5525 4,22 4,2227 3,94 3,9429 3,70 3,7031 3,50 3,5033 3,33 3,3335 3,17 3,1737 3,04 3,0439 2,92 2,9241 2,82 2,8243 2,73 2,7345 2,65 2,6547 2,58 2,5849 2,52 2,5251 2,46 2,4653 2,42 2,4255 2,38 2,3857 2,34 2,3459 2,31 2,31
THDf 48,00 48,00THDr 43,31 43,31
Resultados obtidos sinal contínuo equivalente à
onda quadrada
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Discussão dos resultados
Ordem da Distorções DistorçõesHarmônica Tensão Corrente
n (%) (%)3 33,33 33,335 20,00 20,007 14,29 14,299 11,11 11,1111 9,09 9,0913 7,69 7,6915 6,67 6,6717 5,88 5,8819 5,26 5,2621 4,76 4,7623 4,35 4,3525 4,00 4,0027 3,70 3,7029 3,45 3,4531 3,23 3,2333 3,03 3,0335 2,86 2,8637 2,70 2,7039 2,56 2,5641 2,44 2,4443 2,33 2,3345 2,22 2,2247 2,13 2,1349 2,04 2,0451 1,96 1,9653 1,89 1,8955 1,82 1,8257 1,75 1,7559 1,69 1,69
THDf 47,47 47,47THDr 42,89 42,89
Resultados teóricos,
cálculos por An e Fn
Ordem da Erro ErroHarmônica Tensão Corrente
n (%) (%)3 0,08 0,085 0,20 0,207 0,38 0,389 0,70 0,7011 0,97 0,9713 1,38 1,3815 1,82 1,8217 2,45 2,4519 3,07 3,0721 3,61 3,6123 4,44 4,4425 5,21 5,2127 6,00 6,0029 6,80 6,8031 7,83 7,8333 9,00 9,0035 9,87 9,8737 11,10 11,1039 12,19 12,1941 13,51 13,5143 14,81 14,8145 16,14 16,1447 17,53 17,5349 19,02 19,0251 20,29 20,2953 22,03 22,0355 23,61 23,6157 25,03 25,0359 26,63 26,63
THDf 1,10 1,10THDr 0,96 0,96
Comparação entre resultados medidos
e teóricos
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Erros de leitura de até 10 % até ordem 35 Utilização das medições para
dimensionamento de componentes elétricos Fácil utilização Possível melhora nos circuitos de conversão Possível melhora na leitura dos sinais Futuro desenvolvimento em medidor
completo Baixo custo
Conclusões
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
P. H. Tavares. (2011, 15 November). [Online]. Available:
http://www.engematec.com.br/site/downloads/harmonicos_em_Instalacoes_eletricas
H. Moreno, Harmônicos Nas Instalações Elétricas. ed. 1. São Paulo: PROCOBRE, 2001
FLUKE. (2011, 10 October). FLUKE 433 Analisadores de Qualidade de Energia Trifásica
[Online]. Available: http://www.fluke.com/fluke/brpt/Ferramentas-de-qualidade-de-
energia/Corrente-trif%C3%A1sica/Fluke-433.htm?PID=56079
Arduino. (2011, 5 October). Arduino Mega [Online]. Available:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Divisor_de_tens%C3%A3o
Bibliografia
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas
Muito obrigado!
Evandro Guilherme Miguel, Graduado da Faculdade de Engenharia ElétricaHabilitação em Telecomunicações da PUCCampinas.
E-mail: [email protected]
Fim
Medidor Microcontrolado de Distorções Harmônicas