Teorias de potência elétrica - D.s.c.e. - Unicamp

Eletrônica de Potência para Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica Helmo K. Morales Paredes
Comentários e discussões
A teoria de potência conservativa introduz um novo termo chamado de energia reativa
( ), o qual é uma quantidade relacionada com a defasagem entre as tensões e correntes na rede,
sejam elas causadas por elementos armazenadores de energia ou por circuitos eletrônicos
defasadores de corrente (por exemplo, cargas tiristorizadas).
Os termos de potência e energia instantâneos, médios por fase ( , e ) e
coletivos (, , e ) são conservativos em qualquer tipo de circuito e podem ser aplicadas
para analisar o impacto de cada carga na absorção de potência ativa, reativa, desbalanço e
residual.
No caso polifásico, uma seleção da referência para medir as tensões foi proposta pela
teoria de potência conservativa, que garante fator de potência unitário, no caso de carga resistiva
balanceada (independente do condutor de retorno) e, consequentemente, fornece uma definição
unívoca de potência aparente e fator de potência (do ponto de vista das cargas).
A teoria de potência conservativa apresenta uma nova decomposição ortogonal de
corrente (e tensão), onde cada componente de corrente está relacionada com características
específicas do circuito em análise (independente do condutor de retorno) e cada uma destas
componentes está relacionada com um termo de potência especifico. Como resultado, a potência
aparente é decomposta em: potência ativa, potência reativa, potência residual (nula) e potência
de desbalanço (no caso polifásico).
A definição geralmente aceita para a potência reativa clássica é conservativa e existe
apenas sob condição senoidal, no entanto para condições não senoidais a potência reativa não é
uma quantidade conservativa, pois depende da frequência e da distorção harmônica de tensão. O
mesmo aplica-se para as potências de desbalanço, residual (nula) e aparente.
As abordagens no domínio do tempo e da frequência muitas vezes podem ser vistas
separadamente. No entanto estas podem ser ligadas mediante transformações matemáticas (série
de Fourier). Assim, nesta abordagem, o domínio da frequência foi utilizado apenas para
esclarecer o significado físico da corrente residual (nula), consequentemente da potência residual
(nula). Do ponto de vista prático (medição, tarifação e compensação), a teoria de potência
conservativa pode ser desenvolvida completamente no domínio do tempo.
Os termos de potência definidos pela teoria de potência conservativa são geralmente
diferentes daqueles considerados nas abordagens tradicionais de medição. No entanto,
proporcionam uma visão clara sobre os fenômenos físicos existentes no circuito, ou seja,
consumo de potência, armazenamento de energia, distorções, etc., os quais devem ser levados
em conta para tarifação e medição. Além disso, estas quantidades podem ser avaliadas
diretamente no domínio do tempo e podem ser medidas por instrumentos simples.
Finalmente, é possível representar as características dos circuitos elétricos monofásicos e
polifásicos, lineares ou não lineares, sob condições senoidais simétricas ou não, através de
modelos equivalentes relacionados às componentes de corrente e termos de potência associados
(vide Figura 6.3 e Figura 6.4). Assim esta teoria pode ser considerada como uma abordagem
geral válida para tensões e correntes em condições não senoidais e/ou assimétricas, a qual é
inteiramente desenvolvida no domínio do tempo e é válida para todo tipo de rede.
6.5 Comparações entre as teorias no domínio do tempo
Esta seção apresenta uma análise comparativa com foco na interpretação e caracterização
de circuitos elétricos. Para isto foi analisado um caso particular de carga bifásica resistiva,
alimentada através de um sistema trifásico com três condutores (Figura 6.5). Duas condições de
tensão foram simuladas por meio do software PSIM e a análise foi realizada mediante as
decomposições das correntes das três propostas.
Caso I: Tensão senoidal simétrica;
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