ESTUDOS TRANSITÓRIOS ENVOLVENDO MÁQUINAS ASSÍNCRONAS NO PS SIMUL
O software PS Simul, criado com a finalidade principal de permitir ao usuário modelar os mais variados e complexos componentes dos sistemas de potência/controle e simular transitórios eletromagnéticos e eletromecânicos, possui uma interface bastante intuitiva e amigável, utilizando uma série de recursos que facilitam a entrada de dados em geral, assim como a obtenção e avaliação de resultados.
Além disso, o PS Simul conta com uma biblioteca com mais de 400 elementos disponibilizados a seus usuários. Dentre os modelos de máquinas disponibilizados, destacam-se as máquinas: síncronas trifásicas com excitação externa ou imã permanente, assíncronas trifásicas com rotor bobinado ou em gaiola; assíncronas monofásicas; DC de excitação externa ou imã permanente e motores de passo.
As máquinas assíncronas, que serão foco desta publicação, podem ser parametrizadas por circuito equivalente, dados de ensaios práticos ou dados de catálogos. É possibilitado o acesso aos enrolamentos do rotor destas máquinas e também são disponibilizados modelos monofásicos com as opções de partida: fase dividida, capacitor-start, capacitor-start-run e enrolamentos livres.
A seguir, serão mostrados alguns estudos realizados no software PS Simul. Todos os estudos aqui ressaltados estão disponíveis na versão FREE do software podendo ser acessados utilizando a aba “Suporte -> Exemplos -> G7 – Máquinas Assíncronas”. Dessa forma você poderá abrir os exemplos, alterar/verificar parâmetros utilizados nas simulações e simular outros cenários a seu critério. Para realizar o download da versão FREE e acessar tais exemplos, utilize o link abaixo:
http://www.conprove.com.br/pub/i_ps_simul.html
PARAMETRIZAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO POR CATÁLOGO
Nesta simulação, será realizada a parametrização de um motor de indução de acordo com os dados obtidos do catálogo de um fabricante. Após realizar as parametrizações, iremos realizar a partida deste motor a vazio, a fim de comparar os níveis de corrente (de partida e a vazio) obtidos na simulação com os valores que constam no catálogo. Será simulada também a operação do motor em regime permanente com carga nominal, visando comparar a corrente obtida com a corrente nominal do catálogo.
A figura abaixo destaca em diferentes cores todos os parâmetros que iremos cadastrar no modelo de máquina assíncrona disponibilizada pelo PS Simul e seus equivalentes no catálogo utilizado.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 1 – Equivalência entre o catálogo utilizado e as parametrizações necessárias no modelo do PS Simul.
FIG 1 - CATÁLOGO.png [ 252.97 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
FIG 1 - CATÁLOGO.png [ 252.97 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
Feito isso, vamos agora simular uma partida a vazio deste motor com tensão nominal em seus terminais. Abaixo segue a forma de onda da corrente RMS deste motor, de onde podemos constatar que obtivemos um valor RMS máximo de 2264 A (valor esperado de 2280 A) na partida e um valor RMS de 86,4 A (valor esperado de 84,4 A) para a corrente a vazio que são valores bem próximos aos esperados.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 2 – Formas de onda obtidas com a simulação de partida do motor a vazio.
FIG 2 - PARTIDA VAZIO.png [ 22.71 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
FIG 2 - PARTIDA VAZIO.png [ 22.71 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
Para finalizar nossas validações, vamos agora simular a operação deste motor em regime nominal. Abaixo segue a forma de onda das correntes deste motor, de onde podemos constatar que obtivemos um valor RMS aproximado de 379 A (valor esperado de 367 A) em regime nominal.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 3 – Formas de onda obtidas com a simulação do motor operando em regime nominal.
FIG 3 - REG NOMINAL.png [ 15.29 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
FIG 3 - REG NOMINAL.png [ 15.29 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
PARTIDAS DE MOTORES DE INDUÇÃO EM DIFERENTES CONFIGURAÇÕES
Nesse exemplo, foi confeccionada toda a parte de potência e controle do circuito que permitirá a partida de um motor de indução do tipo Gaiola nas configurações Estrela ou Delta. O tipo de partida será controlado pelos sinais de entrada das chaves inseridas no ambiente Draft. É possível controlar o tempo de início da partida e, caso seja uma partida Estrela-Delta, é possível controlar o tempo de comutação da configuração Estrela para Delta.
A utilização de componentes de controle neste exemplo permitiu a modelagem de um painel com 1 chave, 1 dial e 2 sliders para o controle dos seguintes parâmetros: tipo de partida (Y, D, ou YD), tempo de início da partida, tempo de transição entre partida Estrela e Delta (caso tipo de partida escolhida for a Estrela-Delta). Abaixo é mostrado tanto o circuito de potência modelado para simulação das partidas, quanto o painel de controle confeccionado.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 4 – Formas de onda obtidas com a simulação do motor operando em regime nominal.
FIG 4 - SISTEMA POTENCIA E PAINEL DE CONTROLE.png [ 53.69 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
FIG 4 - SISTEMA POTENCIA E PAINEL DE CONTROLE.png [ 53.69 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
Nas figuras abaixo são ilustradas as formas de onda de correntes e velocidade do motor obtidas das partidas Estrela e Delta, respectivamente. Ambas as partidas simuladas foram iniciadas no instante t = 0,5 segundo.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 5 – Formas de onda obtidas com a simulação da partida em Estrela.
FIG 5 - PARTIDA ESTRELA.png [ 43.06 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
FIG 5 - PARTIDA ESTRELA.png [ 43.06 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 6 – Formas de onda obtidas com a simulação da partida em Delta.
FIG 6 - PARTIDA DELTA.png [ 42.28 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
FIG 6 - PARTIDA DELTA.png [ 42.28 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
PARTIDAS DE MOTORES DE INDUÇÃO COM VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA ROTÓRICA
Neste exemplo foi simulado um motor de indução com rotor bobinado conectado a uma fonte de tensão de amplitude 440 V-FF-RMS que representa uma barra infinita. A ideia deste cenário é demonstrar o efeito da inserção de resistências rotóricas na partida da máquina assíncrona. Na simulação proposta, a partida do motor é iniciada com resistências de valor 0,3232 Ω no rotor. No instante t = 0,8 s é retirada metade dessa resistência, restando apenas 0,1616 Ω em cada fase do rotor. Por fim, no instante t = 1,9 s todas as resistências do rotor são retiradas. O torque aplicado na máquina foi considerado variando linearmente com a velocidade. O sistema modelado para esta simulação segue na figura abaixo.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 7 – Sistema modelado no PS Simul.
FIG 7 - SISTEMA MODELADO VARIAC ROTOR.png [ 6.84 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
FIG 7 - SISTEMA MODELADO VARIAC ROTOR.png [ 6.84 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
Na figura abaixo se pode observar as formas de onda de correntes e velocidade do motor, obtidas com a simulação da partida nas condições supracitadas.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 8 – Formas de onda de correntes e velocidade do motor para simulação proposta.
FIG 8 - FORMA DE ONDA VARIAC ROTOR.png [ 11.98 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
FIG 8 - FORMA DE ONDA VARIAC ROTOR.png [ 11.98 KiB | Visualizado 13161 vezes ]
OUTROS EXEMPLOS E POSSIBILIDADES
Além dos exemplos mostrados nessa publicação o software disponibiliza outros, que podem ser acessados pela aba Suporte -> Exemplos, envolvendo:
• Partidas de motores monofásicos de indução (Grupo 7 – Máquinas Assíncronas);
• Operação de máquinas assíncronas como geradores (Grupo 7 – Máquinas Assíncronas);
• Modelagem de sistemas de geração eólica Tipo 3 – DFIG (Grupo 9 - Energias Renováveis).
• Entre outros.
Dê sua sugestão, caso haja algum estudo de seu interesse que não consta entre os ressaltados aqui.