Protótipo para controle de fator de potência em baixa tensão usando Arduíno.

Banca:

Resumo:

O presente trabalho tem por objetivo apresentar um protótipo para o controle do fator de potência em instalações elétricas monofásicas de 60 Hz, 220 V de até 100 A. A pesquisa consiste em desenvolver um protótipo utilizando a plataforma Arduíno que é equipada com microcontrolador AVR, para comutar bancos de capacitores conectando ou desconectando capacitores à rede conforme sejam necessários. O trabalho baseia-se na montagem de um protótipo para ser acoplado à linha elétrica, com cargas em funcionamento, que seja capaz de monitorar a tensão e a corrente elétrica, determinar se há energia reativa na linha e sua natureza e então comandar relés que acionam o banco de capacitores para corrigir o fator de potência. O protótipo destina-se a conectar ou desconectar capacitores em paralelo à carga, de modo que a energia reativa indutiva e a reativa capacitiva fiquem balanceadas e transite entre a carga e os capacitores para não serem devolvidas à linha de transmissão. O protótipo não participa diretamente do circuito RLC, circuito composto por elementos resistivos, indutivos e capacitivos, sua função é a de monitorar a rede e acionar os capacitores acoplando-os em paralelo à linha. Os capacitores, quando acoplados fazem parte do circuito RLC. Para atingir estes objetivos definiram-se os parâmetros elétricos das instalações elétricas nas quais o protótipo poderá ser empregado. Projetou-se o seu circuito elétrico analógico, que tem por função tratar o sinal elétrico antes da sua conversão para sinais digitais. O protótipo foi montado com peças disponíveis e de fácil aquisição no mercado. Alguns dos componentes, como os circuitos que fazem a interface com os relés são elementos da plataforma Arduíno. O circuito analógico, foi construído pelo autor. O software de controle foi desenvolvido e instalado no protótipo e para comprovação da sua funcionalidade e resposta foram feitos ensaios em laborarório com diversas cargas capacitivas e indutivas. Os valores apurados com instrumentos foram comparados com os valores apresentados pelo protótipo. Também foi observado como o protótipo reagiu, em relação à comutação de relés, quando submetido a cada uma das cargas.

Observou-se que o protótipo é sensível a cargas capacitivas superiores a 1 microfarad e não comuta relés quando submetidos a valores inferiores e este. O protótipo é sensível a cargas reativas superiores a 22 VAr. O tempo de resposta do protótipo para efetuar as leituras e comandar cada um dos capacitores é de aproximadamente um segundo.