Desempenho dos medidores monofásicos de energia dos tipos eletrônico e de indução

Edição 63 – Abril 2011
Por Daywes Pinheiro Neto, Luiz R. Lisita, Paulo César M. Machado, José Wilson L. Nerys e Mara Grace S. Figueiredo

Estudo compara o desempenho dos dois medidores comerciais e avalia os erros de medição de algumas cargas presentes no sistema elétrico

Tem-se observado no Brasil e no mundo o aumento extraordinário do consumo de aparelhos eletroeletrônicos. Esses equipamentos são, em sua maior parte, compostos por dispositivos como conversores chaveados, retificadores, inversores, compensadores estáticos, etc. O processamento de energia por meio desses dispositivos provoca distúrbios nas formas de onda da tensão, principalmente da corrente que consomem e, por essa razão, são chamados de cargas não lineares.

Algumas normas internacionais citam vários problemas no sistema elétrico originados a partir da distorção harmônica gerada por cargas não lineares. Dentre esses problemas, destaca-se o caso dos equipamentos de medição, que podem ter suas medições comprometidas.

Os medidores de energia elétrica existentes atualmente são divididos em dois tipos: eletromecânico, que funciona pelo princípio da indução eletromagnética, e eletrônico, que faz uso de circuitos integrados. Ambos são projetados para funcionarem em condições puramente senoidais, pois as normas e regulamentações vigentes não contemplam formas de onda não senoidal. Assim, na presença de harmônicos, os resultados das medições passam a depender do projeto específico de cada medidor.

Além disso, alguns trabalhos já desenvolvidos mostram que tanto os medidores do tipo indução quanto os do tipo eletrônico são afetados pelas distorções presentes nos sinais de tensão e de corrente. Nesse contexto, os medidores de energia elétrica que foram projetados para funcionar em sistemas lineares podem afetar a comercialização justa entre concessionárias e consumidores. Portanto, o propósito desse estudo é quantificar os erros de medição advindos de algumas cargas que estão presentes hoje no sistema elétrico e fazer um comparativo de desempenho entre dois medidores comerciais, um eletromecânico (indução) e o outro eletrônico.

Metodologia

O sistema de medição implementado é composto de três subsistemas, conforme ilustra a Figura 1. Todos os subsistemas operam simultaneamente alimentados com tensão de fase eficaz de
220 V por intermédio do variador de tensão.

O primeiro subsistema é composto pelo sistema de aquisição de dados e pelo software LabVIEW, que irá realizar o tratamento dos sinais adquiridos pelos transdutores. O segundo subsistema é composto pelo medidor de energia elétrica monofásico do tipo indução. O terceiro subsistema é composto pelo medidor de energia elétrica do tipo eletrônico, que está em série com o segundo subsistema.

Instrumento virtual

Os transdutores utilizados são de malha fechada do tipo C, que compensam a própria corrente de magnetização, 500 V/10 V para os transdutores de tensões e 50 A/5 V para os transdutores de correntes. Os transdutores de tensão possuem uma largura de faixa de 0 a 300 kHz com precisão de ± 0,2 % e os de corrente possuem uma largura de faixa de 0 a 500 kHz com precisão de ± 0,1 %. Outro componente do sistema de aquisição de dados é o software. É por meio dele que é feito o tratamento dos sinais e a exibição dos resultados.

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