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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2020.tde-21122020-155009
Documento
Autor
Nombre completo
Wagner Eduardo Vanço
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2020
Director
Tribunal
Monteiro, José Roberto Boffino de Almeida (Presidente)
Gomes, Luciano Coutinho
Guimarães, Geraldo Caixeta
Oliveira, Carlos Matheus Rodrigues de
Silva, Fernando Bento
Título en portugués
Análise das perturbações causadas pela poluição harmônica e por desequilíbrio de tensão em geradores síncronos de polos salientes isolados
Palabras clave en portugués
Cargas desbalanceadas
Cargas não lineares
Efeitos
Impactos
Oscilação
Perdas elétricas
Polos salientes
Poluição harmônica
Qualidade de energia
Segunda harmônica
Sexto harmônico
Torque eletromagnético
Torque oscilante
Resumen en portugués
Este trabalho apresenta as análises das oscilações causadas pela poluição harmônica provocadas por cargas não lineares e por desequilíbrio de tensão provocado pelas cargas desequilibradas em geradores síncronos de polos salientes que operam isoladamente em regime permanente. As oscilações analisadas são causadas pela poluição harmônica em geradores síncronos de polos salientes isolados, as quais são decorrentes do uso de um retificador trifásico e por lâmpadas fluorescentes compactas. O primeiro caso é baseado no fato que retificadores de 6 pulsos ser usualmente aplicados em geradores síncronos que operam ilhados nas operações industriais em determinadas cargas de corrente contínua (CC) e conversores de frequência. E o segundo caso, com cargas típicas de sistemas de iluminação, tais como as lâmpadas fluorescentes compactas que são empregadas nos geradores síncronos isolados. São analisadas as oscilações ocorridas no gerador síncrono em regime desequilibrado, com o grau de desequilíbrio de tensão próximo de 3% e 2%. Esses valores são aceitáveis de acordo com os regulamentos e normas internacionais no fornecimento de energia nas redes elétricas de distribuição. Partindo dos valores de desequilíbrio de tensão recomendado por tais normas, o mesmo grau de desequilíbrio de tensão tolerado é usado neste trabalho para o gerador síncrono de polos salientes ilhado. Os impactos provocados por desequilíbrio de tensão são ocasionados pela falta de simetria entre as fases na distribuição de cargas do gerador síncrono de polos salientes isolado. Isso provoca consequentemente o desequilíbrio de tensão, cujos valores considerados correspondem à análise das perturbações do terceiro e quarto casos. Em relação aos efeitos simultâneos provocados pela poluição harmônica e por desequilíbrio de tensão, aplica-se o desequilíbrio nas fases do gerador síncrono utilizando lâmpadas fluorescentes compactas. Desse modo, o quinto e o sexto estudos de casos são analisados para o regime permanente não senoidal desequilibrado com um grau de desequilibro próximo de 3% e 2%, respectivamente. As contribuições estão fundamentadas nos estudos de casos analisados e nos respectivos impactos que as oscilações por harmônicos e desequilíbrio ocasionam no gerador síncrono de polos salientes isolado. As perturbações ou distúrbios oscilatórios, decorrentes dos harmônicos de sexta ordem e seus múltiplos pela poluição harmônica e o harmônico de segunda ordem decorrente ao desequilíbrio de tensão, podem ter ou têm o potencial para causar danos eletromecânicos ao gerador síncrono de polos salientes.
Título en inglés
Analysis of disturbances caused by harmonic pollution and unbalance voltage in isolated salient pole synchronous generators
Palabras clave en inglés
Effects
Electrical losses
Electromagnetic torque
Harmonic pollution
Impacts
Non-linear loads
Oscillation
Oscillatory torque
Power quality
Salient pole
Second harmonic
Sixth harmonic
Unbalanced loads
Resumen en inglés
This study presents the analysis of oscillations caused by harmonic pollution caused by non-linear loads and by voltage unbalanced caused by unbalanced loads in salient pole synchronous generators that operate isolated under steady state. The analyzed oscillations are caused by harmonic pollution in isolated salient pole synchronous generators, which are due to the use of a three-phase rectifier and compact fluorescent lamps. The first case is based on the fact that 6-pulse rectifiers are usually applied to synchronous generators that operate islanded in industrial operations under certain direct current (DC) loads and frequency converters. And the second case, with loads typical of illumination systems, such as compact fluorescent lamps that are used in isolated synchronous generators. The oscillations that occur in the synchronous generator in an unbalanced regime are analyzed, with the degree of voltage unbalanced close to 3% and 2%. These values are acceptable in accordance with international regulations and standards in the supply of energy in the electrical distribution networks. Starting from the values of voltage unbalanced recommended by such standards, the same degree of voltage unbalanced tolerated is used in this work for islanded salient pole synchronous generator. The impacts caused by voltage unbalanced are caused by the absence of symmetry between the phases in the load distribution of the isolated salient pole synchronous generators. This consequently cause to voltage unbalance, whose values considered correspond to the analysis of disturbances in the third and fourth cases. Regarding the simultaneous effects caused by harmonic pollution and voltage unbalance, the imbalance in the phases of the synchronous generator is applied using compact fluorescent lamps. Thus, the fifth and sixth cases are analyzed for the unbalanced permanent non-sinusoidal regime with a degree of unbalanced close to 3% and 2%, respectively. The contributions are based on the case studies analyzed and on the respective impacts that oscillations by harmonics and unbalanced cause on the isolated salient pole synchronous generators. The perturbation or oscillatory disturbances, resulting from the sixth order harmonics and their multiples due to harmonic pollution and the second order harmonic resulting from voltage unbalanced, can have or have the potential to cause electromechanical damage to the salient pole synchronous generator.
 
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Fecha de Publicación
2021-06-28
 
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