Nova concepção de barramento em corrente contínua com tensão variável para uso industrial

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Lima, André dos Santos
Orientador(a): Antunes, Fernando Luiz Marcelo
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/70511
Resumo: DC buses and microgrids have drawn significant attention from academia due to the ease of integration of distinct sources and energy storage systems. However, most research refers to the use of DC buses for residential, datacenter, and telecommunication applications rather than industries. Most processes are controlled by AC motor supplied by the AC grid. This requires the energy supplied to the motor be twice processed leading to energy waste. In this context, this work proposes a novel approach for DC microgrids applied to industrial plants. Differently from other applications mentioned the DC bus voltage presents variable magnitude, aiming at improving energy efficiency as it has been shown through simulation, experimental results in laboratory and in a real plant. To prove the new conception here proposed an industrial process of a real machine in a large-size shoe factory is used. The induction motors of polyvinyl chloride (PVC) injection machines are supplied through an inverter which DC bus varies in the range from 530 V to 600 V. A capacitor bank is properly designed and directly connected across the DC bus and is responsible for storing the energy that would be lost during motor brakes the process. Experimental tests were carried out also in laboratory. The obtained results show that the DC bus needs no rigid control of the voltage and a reduction of up to 5.05% in energy consumption obtained during the evaluated process.
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Differently from other applications mentioned the DC bus voltage presents variable magnitude, aiming at improving energy efficiency as it has been shown through simulation, experimental results in laboratory and in a real plant. To prove the new conception here proposed an industrial process of a real machine in a large-size shoe factory is used. The induction motors of polyvinyl chloride (PVC) injection machines are supplied through an inverter which DC bus varies in the range from 530 V to 600 V. A capacitor bank is properly designed and directly connected across the DC bus and is responsible for storing the energy that would be lost during motor brakes the process. Experimental tests were carried out also in laboratory. The obtained results show that the DC bus needs no rigid control of the voltage and a reduction of up to 5.05% in energy consumption obtained during the evaluated process.Embora os barramentos em corrente alternada ainda sejam os mais utilizados em aplicações de distribuição e transmissão de energia elétrica os barramentos em corrente contínua vêm ampliando a sua utilização. Com a evolução da eletrônica de potência esses barramentos CC têm ganhado espaço na aplicação em residências, datacenters e instalações telecomunicações. Com a utilização de fontes renováveis para produção de energia elétrica cresceu a demanda por estudos em corrente contínua de onde nasceram as microrredes em CC, ou MRCCs, que passaram a chamar atenção pela facilidade de integração dessas fontes de energia elétrica, e de sistemas de armazenamento de energia. Porém, na indústria esse movimento em torno das redes ou barramentos em corrente contínua é incipiente. Neste contexto este trabalho propõe uma nova concepção de barramento em corrente contínua com magnitude de tensão variável para aplicação em ambiente industrial visando o uso eficiente da energia elétrica. Um banco de capacitores foi dimensionado, e conectado diretamente ao barramento CC como fonte de armazenamento de energia, capaz de armazenar a energia cinética que seria desperdiçada nas frenagens dos motores elétricos. Além do estudo e proposição do barramento de tensão variável, foram realizados experimentos em laboratório, e em campo, numa máquina real de uma grande fábrica de calçados. Neste experimento na indústria o barramento de corrente contínua operou com tensão variável no intervalo de 530 V a 600 V alimentando uma máquina de injeção de PVC. Os resultados obtidos mostraram redução de até 5,05% no consumo de energia durante o processo avaliado.Recursos energéticosCapacitoresInversores ElétricosNova concepção de barramento em corrente contínua com tensão variável para uso industrialinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/70511/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINAL2022_tese_aslima.pdf2022_tese_aslima.pdfapplication/pdf4293851http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/70511/1/2022_tese_aslima.pdf351e4ea64f0090406d49eee2a2bf5d4aMD51riufc/705112023-02-08 09:03:36.784oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2023-02-08T12:03:36Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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