WO2022082283A1 - Sistemas compensadores ressonadores de cargas elétricas" e "método de uso" de ambos - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a new application for the use of resonant circuits, described herein as, for use in simultaneously obtaining reverse active energy and reverse reactive energy from the alternating side of the electrical network.
- These “ELECTRICAL LOAD RESONATOR COMPENSATOR SYSTEMS” are powered by a primary source of external electrical energy and consume from this primary source a very small demand for direct active power.
- These systems, objects of the present invention increase the efficiency of the electrical network by exceptionally allowing the perfect use of the resonance phenomenon in alternating electrical network, now in an original way it allows to supply reverse active energy and reverse reactive energy, simultaneously.
- the present invention further relates to a "METHOD OF USE” that increases the energy efficiency of the electrical circuit.
- Capacitor banks in electrical installations, aim to correct the power factor of the system by reducing the cosine (cos cp) of the angle. To solve the power factor issue, capacitor banks are installed in parallel with these non-linear loads, which may undesirably cause series or parallel resonance.
- Resonance a characteristic condition of any electrical circuit, occurs whenever the capacitive reactance equals the inductive reactance at a given frequency, known as the resonant frequency.
- Series resonance occurs when the capacitive reactance is equal to the inductive reactance, the path through which the current flows has low impedance, so for that resonance frequency we will have high current, this is not beneficial.
- Series resonance usually occurs when the association of a transformer with a bank of capacitors forming a circuit tuned to the frequency generated by the harmonic sources of the system, constituting a low impedance path for the flow of a given current of harmonic frequency, even if the voltage of the harmonic is small, a high current can occur, causing current surge at the harmonic frequency, this can bring serious problems to the network and/or to the capacitor banks.
- the utility network enters into resonance with the capacitor bank, constituting a low impedance path at the harmonic current resonance frequency that produces a current surge at that harmony frequency that can damage the capacitor bank.
- Parallel resonance occurs when the equivalent inductance of the utility's supply system and a bank of capacitors of the consumer installation resonate at a frequency close to that generated by a harmonic source, constituting a high-impedance path for the flow of a given harmonic current, even a small current harmonic voltage can give rise to significant overvoltage at the resonant frequency.
- the oscillations in a forced RLC system will be of small amplitude whenever the oscillation frequency of the generator is different from the natural frequency of the system. If the generator allows for continuous frequency variation, it can be noted that as the generator frequency approaches the natural frequency of the system, the amplitude of oscillation (whether load, qp, current, ip, VLP OR VCP) dramatically increases. When the generator frequency is identical to the system's natural frequency, the oscillation amplitude reaches the maximum value and this condition is known as resonance. And the natural frequency of the system is also known as the resonant frequency.
- the resonance condition is the condition in which energy is most efficiently transferred from the generator to the system or to the RLC circuit, in this case.
- the objective of the present invention is achieved with the use of circuits resonant systems now configured as “ELECTRIC LOAD RESONATOR COMPENSATOR SYSTEMS”, systems that are powered by a primary source of voltage and use the energy of the primary source to cause forced oscillation, maintaining the vibrations and oscillations in a steady state with amplitude, constantly reaching the resonance condition.
- Said objects of the present invention are simply kept connected, preferably connected in the primary and/or secondary circuit, to achieve the resonance effect.
- the objects of the present invention are achieved with the configuration of the "ELECTRIC LOAD RESONATOR COMPENSATOR SYSTEMS" and include in the configurations of said objects of the invention at least one reactor (2) and/or at least one inductor (3), associated with at least a resistor (4), associated with at least one filtering capacitor (5), associated with at least one capacitor set or capacitor bank (7), each capacitor bank being mandatorily configured through the association of multiple capacitors, each being capacitor, preferably with a capacitance of 0.5 pF to 5 pF, each capacitor bank (7) of the association being configured within the capacitance range of 0.5 pF to 300 pF, preferably within the capacitance range of 20 to 270 microfarads.
- the “ELECTRICAL LOAD RESONATOR COMPENSATOR SYSTEMS” can also be devoid of the use of resistor/s device/s (4) and of the filtering capacitor/s device/s (5) in their internal circuit.
- the objects of the present invention can be housed by enclosures according to the desired degree of protection.
- the objects of the present invention can be single-phase, two-phase and/or three-phase, low, medium, high or ultra-high power.
- the objects of the present invention can be configured with the inclusion of protection devices and power controls, including measurement instruments, including software suitable for monitoring the use of the method through the behavior of the electrical powers present in the network. electric.
- protection devices and power controls including measurement instruments, including software suitable for monitoring the use of the method through the behavior of the electrical powers present in the network. electric.
- These systems object of the present invention can be programmed and/or configured as semi-automatic or automatic fixed and/or programmable power systems.
- the “ELECTRIC LOAD RESONATOR COMPENSATOR SYSTEMS” use energy from the primary source to cause forced oscillation, keeping the vibrations and oscillations in steady state with amplitude, constantly reaching the resonance condition, with steady state transfer and simultaneous reverse active and reverse reactive power to the circuit.
- the direct active power consumed by the load/s connected between the inductor (3) and the capacitor bank (7) returns/m as reverse active power for the load/supply. s connected/s in the external electrical circuit.
- Another objective of the present invention is achieved with the use of a "METHOD OF USE” that increases the efficiency of the electrical network by simultaneously supplying reactive energy and especially reverse active energy, with minimal consumption of direct active electrical energy from the primary supply source.
- of electric energy through the use of "ELECTRICAL LOAD RESONATOR COMPENSATOR SYSTEMS” that are installed and kept connected, for a determined or indefinite period, as if they were loads installed in strategic locations of the low, medium, high or ultra voltage electrical network, preferably at the end of the lines of the primary distribution circuits and/or secondary distribution lines, or still, installed at the end of the energy transmission lines in places, preferably far from the sources of energy generation.
- the active reverse and reactive electrical quantities interact in a directly proportional manner with the impedance.
- Increasing the impedance in the electrical network increases the negative power factor and increases the supply of reverse active power to the electrical circuit.
- the objects of the present invention also reach high powers - through a scalable configuration - with increment of multiple associations of the "ELECTRIC CHARGE RESONATOR COMPENSATOR SYSTEMS".
- Figure 1 shows a non-limiting representation of a multi-wire electrical circuit.
- Figures 2, 3, 4, 5 and 6 show images from various angles of the two types of filters used to build the prototype of the aforementioned object of this Patent Application.
- Figure 7 shows the image of the energy meter used in the measurements.
- Figure 1 shows an alternative circuit, in this case the same circuit used to assemble the described prototype of the “ELECTRIC CHARGE RESONATOR COMPENSATOR SYSTEMS” proposed by the present invention.
- Figure 1 shows the direct power input and reverse power output (1) point of the object of the present invention.
- Figure 1 shows the representation of a three-phase reactor coil set (2), more specifically configured as a three-phase vertically coiled purely inductive filter.
- Figure 1 (6 and 6.1 ) shows the sets of coils, associated with resistors (4 and 4.1 ), capacitors (5 and 5.1 ), more specifically configured as purely inductive three-phase horizontal coil filters (3 and 3.1 ).
- Figure 1 (4, 5, and 4.1 and 5.1) shows series connection arrangements between capacitive filter and resistors.
- Figure 1 (7 and 7.1) shows three-phase quadruple triangle capacitor banks.
- Figure 2 shows the upper side of the reactor (2 of figure 1), a three-phase, vertically coiled, purely inductive filter.
- Figures 3 and 4 show the side of the reactor (2 of figure 1), a purely inductive filter with a three-phase vertical coil.
- Figure 5 shows the upper side of the three-phase filters (6 and 6.1 of figure 1) formed by resistors (4 and 4.1 of figure 1), filtering capacitors (5 and 5.1 of figure 1) and horizontal coil inductors (3 and 3.1 of figure 1 ).
- Figure 6 shows the side of the three-phase filters (6 and 6.1 of figure 1) formed by resistors (4 and 4.1 of figure 1), filtering capacitors (5 and 5.1 of figure 1) and horizontal coil inductors (3 and 3.1 of figure 1). 1 ).
- Figure 7 shows the energy meter used in the measurements.
- an associated protection device was installed in series to supply the reactor (2) - purely inductive three-phase input filter 7.5 kW 380V AC, with inductance of approximately 0.598 mH each coil, which is connected in series with an inductive filter (6 and 6.1) - three-phase EMC type sine wave output, with an inductance of approximately 1.829 mH each coil, which is connected to the resistors (4 and
- the measuring instrument shown in figure (7) was used, which measures in four quadrants, which uses electrical magnitude transducers technology, which meets the following standards: IEC 61000-4-2, IEC 61000-4- 6, IEC 61000-4-3, IEC 61000-4-8, IEC 61000-4-4, IEC 61000-4-1 1 , IEC 61000-4-5 and CISPR 1 1 .
- the meter was installed at the point of direct power input and reverse power output (1) of the object of the present invention. Measuring period: 720 uninterrupted hours.
- Konect power multimeter, with built-in CT (direct measurement) was installed in the 380V AC three-phase distribution network. The voltage signal between the phases was obtained by the meter configured in TL: T-48 - Three-Phase Delta (3F) / TP: 1.0 / Tl:15 / TC 1.0 / Seq. PF: F2,F1,F0, EXP.
- the direct power consumed by the load/s (LED reflectors), connected between the inductor (3) and the capacitor bank (7), returns/m as reverse active power for power from another load/s connected in the external electrical circuit, outside the internal circuit of the object of the present invention.
- the other powers were supplied to the connected equipment and located throughout the circuit of the consumer unit and/or supplied to the other consumer units.
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Abstract
A presente invenção refere-se a uma nova aplicação para uso dos circuitos ressonantes, aqui descrito como, para uso na obtenção simultânea de energia ativa reversa e energia reativa reversa pelo lado alternado da rede elétrica. Esses "SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS" são alimentados por uma fonte primária de energia elétrica externa e consomem dessa fonte primária uma ínfima demanda de potência ativa direta. Esses sistemas, objetos da presente invenção, aumentam a eficiência da rede elétrica por excepcionalmente permitirem o perfeito uso do fenômeno de ressonância em rede elétrica alternada, agora de maneira original permite fornecer energia ativa reversa e energia reativa reversa, simultaneamente. A presente invenção se refere ainda a um "MÉTODO DE USO" que aumenta a eficiência energética do circuito elétrico.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS” e “MÉTODO DE USO” de ambos”.
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a uma nova aplicação para uso dos circuitos ressonantes, aqui descrito como, para uso na obtenção simultânea de energia ativa reversa e energia reativa reversa pelo lado alternado da rede elétrica. Esses “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS” são alimentados por uma fonte primária de energia elétrica externa e consomem dessa fonte primária uma ínfima demanda de potência ativa direta. Esses sistemas, objetos da presente invenção, aumentam a eficiência da rede elétrica por excepcionalmente permitirem o perfeito uso do fenômeno de ressonância em rede elétrica alternada, agora de maneira original permite fornecer energia ativa reversa e energia reativa reversa, simultaneamente. A presente invenção se refere ainda a um “MÉTODO DE USO” que aumenta a eficiência energética do circuito elétrico.
Antecedentes da Técnica
Não são conhecidos equipamentos eletromagnéticos estáticos qualificados como circuitos ressonantes LC e/ou RLC - sistemas de circuito fechado que são alimentados por uma fonte primária de energia elétrica - que são capazes de provocar transferência de energia ativa reversa através de vibrações que geram oscilações senoidais em regime permanente mantendo amplitude (seja da carga, corrente e/ou tensão) alcançando permanentemente o efeito de ressonância capaz de fornecer ou transferir simultaneamente energia ativa reversa e energia reativa reversa para os receptores de cargas ligados em qualquer parte da extensão do circuito elétrico. Todavia, com base em um desenho, divulgado pela mídia, que mostra uma espaçonave que faz uso de banco de capacitores como parte de um circuito de obtenção e armazenamento de energia, pode-se pensar que, provavelmente, Nikola Tesla tenha alcançado o efeito técnico apresentado neste pedido de patente.
Estado da Técnica
Os bancos de capacitores
Os bancos de capacitores, nas instalações elétricas, têm como objetivo corrigir o fator de potência do sistema reduzindo o cosseno (cos cp) do ângulo. Para resolver a questão do fator de potência é instalado os bancos de capacitores em paralelo com essas cargas não-lineares, podendo ocasionar indesejavelmente a ressonância serie ou paralela.
Ressonância
A ressonância, é uma condição característico de qualquer circuito elétrico, ocorre sempre que a reatância capacitiva se iguala a reatância indutiva em dada frequência, conhecida como frequência de ressonância.
A ressonância serie ocorre quando a reatância capacitiva e igual a reatância indutiva, o caminho por onde a corrente circula apresenta baixa impedância, logo para aquela frequência de ressonância teremos alta corrente, isso não é benéfico. A ressonância série ocorre usualmente quando a associação de transformador com um banco de capacitores formando um circuito sintonizado na frequência gerada por fontes harmônicas do sistema, constituindo um caminho de baixa impedância para o fluxo de uma dada corrente de frequência harmônicas, mesmo que a tensão da harmônica seja pequena, pode ocorrer uma elevada corrente, provocar surto de corrente na frequência harmônica, isso pode trazer sérios problemas para a rede e/ou para os bancos de capacitores. Quando a rede da concessionaria entra em ressonância com o banco de capacitores, constituindo um caminho de baixa impedância na frequência de ressonância da corrente de harmônica que produz um surto de corrente naquela frequência de harmonia que pode danificar o banco de capacitores.
A ressonância paralela ocorre quando a indutância equivalente do sistema supridor da concessionária e um banco de capacitores da instalação consumidora entram em ressonância em uma frequência próxima a gerada por uma fonte de harmônicos, constituindo um caminho de alta impedância para o fluxo de determinada corrente harmônica, mesmo uma pequena corrente
harmônica pode dar origem a uma sobretensão significativa na frequência ressonante.
O efeito de ressonância em redes elétricas alternada é algo indesejável quando danificam banco de capacitores e outros equipamentos no caminho da ressonância.
Estudiosos da Universidade de São Paulo apresentaram conteúdo relacionado ao tema deste pedido de patente.
“Considerando um circuito com um indutor puro e um capacitor puro ligados em série, em que o capacitor está carregado no instante t=0. Como inicialmente o capacitor está com a carga máxima, a corrente será igual a zero; à medida que o capacitor se descarrega a corrente vai aumentando, até o capacitor se descarregar completamente e a corrente atingir seu valor máximo. Quando a carga é máxima e a corrente é igual a zero, toda a energia estará armazenada no campo elétrico do capacitor. Quando a carga é nula e a corrente é máxima toda a energia estará armazenada no campo magnético do indutor. Como o circuito é ideal (imaginário), ou seja, capacitor e indutor ideais e resistência nula, a carga e a corrente vão oscilar indefinidamente, e, como não há resistência, não há dissipação de energia. Portanto, ele é um sistema conservativo: a energia que ele continha inicialmente, associada à carga do capacitor, mantém-se sempre no sistema. A análise algébrica desse comportamento está na aula 3 das anotações de aula do curso de FAP-212, assim como nas demais referências sugeridas no início desta apostila.
É importante lembrar aqui que, quando qualquer sistema (mecânico, elétrico, acústico, nuclear, etc) capaz de oscilar, for excitado (retirado de sua condição de equilíbrio) esse sistema vai oscilar sozinho em uma (pode também ser mais de uma) frequência particular que se chama frequência natural do sistema.
Ao se introduzir uma resistência elétrica no circuito LC ideal, a cada oscilação, parte da energia é perdida na resistência, de tal forma, que o sistema (carga, corrente e tensões) continua oscilando, mas as amplitudes, ou valores de pico, tanto da carga, quanto da corrente, ou tensões, vão diminuindo, até se anularem. Tal sistema é dito amortecido. Quando existe um amortecimento a frequência com que o sistema vai oscilar até parar, é menor que sua frequência natural de oscilação. Quão menor vai depender basicamente da intensidade do amortecimento.
Uma maneira de se manter as oscilações num sistema amortecido é fornecer energia periodicamente através de um gerador, que vai executar um trabalho positivo sobre o sistema. A aplicação de uma tensão externa alternada vai produzir nesse sistema uma oscilação forçada. O importante é que o sistema vai oscilar (carga, corrente e tensões) na
mesma frequência com que o gerador fornece energia, mas, em geral, com pequena amplitude. Se a amplitude de oscilação (seja da carga, qp, corrente, ip, tensão no capacitor, VCP, ou tensão no indutor, VLP, onde o índice P quer dizer “de pico”) for pequena, isso significa que pouca energia está sendo transferida do gerador para o circuito RLC.
Na verdade, as oscilações num sistema RLC forçado (o mesmo vale para qualquer sistema que oscile) serão de pequena amplitude sempre que a frequência de oscilação do gerador for diferente da frequência natural do sistema. Se o gerador permitir a variação contínua da frequência, pode-se notar que, à medida que a frequência do gerador se aproxima da frequência natural do sistema, a amplitude de oscilação (seja da carga, qp, corrente, ip, VLP OU VCP) aumenta dramaticamente. Quando a frequência do gerador for idêntica à frequência natural do sistema, a amplitude de oscilação atinge o valor máximo e essa condição é conhecida como ressonância. E a frequência natural do sistema é também conhecida como frequência de ressonância. A condição de ressonância é a condição em que a energia é mais eficientemente transferida do gerador para o sistema ou para o circuito RLC, no caso. Isso quer dizer que, na ressonância, a maior parte da energia disponível em cada ciclo vai ser armazenada ora no campo elétrico do capacitor (como carga), ora no campo magnético do indutor (como corrente), pouca ou nenhuma energia será devolvida ao gerador, embora uma parte seja sempre perdida na resistência. Quanto menor a resistência do circuito, maior será a amplitude de oscilação (seja da carga, qp, ou da corrente, ip, ou de VLP OU de VCP) na ressonância, além disso, mais rapidamente essa amplitude aumenta ou cai quando se varia a frequência do gerador em torno da frequência de ressonância.
A ressonância é de fundamental importância na compreensão de um grande número de fenômenos mecânicos, eletromagnéticos, acústicos, atômicos, nucleares e outros.”
Apesar do amplo conhecimento do estado da técnica sobre os circuitos ressonantes, ainda não é conhecida a configuração construtiva de um circuito ressonante eficaz para uso em escala industrial capaz de alcançar o efeito técnico proposto no referido pedido de patente.
O referido pedido de patente revela como transformar um circuito ressonante teoricamente ideal (imaginário) em um circuito real prático, eficiente e escalável, que aumenta a eficiência da rede elétrica alternada com a compensação de energia reativa reversa com fornecimento original de energia ativa reversa simultaneamente.
Objetivos da Invenção
O objetivo da presente invenção é alcançado com uso dos circuitos
ressonantes agora configurados como “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS”, sistemas esses que são alimentados por uma fonte primária de tensão e usam a energia da fonte primária para provocar oscilação forçada, mantendo as vibrações e oscilações em regime permanente com amplitude, alcançando constantemente a condição de ressonância. Os referidos objetos da presente invenção são simplesmente mantidos ligados, preferentemente ligados no circuito primário e/ou secundário, para alcançarem o efeito de ressonância.
Os objetos da presente invenção são alcançados com a configuração dos “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS” e inclui nas configurações dos referidos objetos da invenção pelo menos um reator (2) e/ou pelo menos um indutor (3), associados com pelo menos um resistor (4), associados com pelo menos um capacitor filtrante (5), associados com pelo menos um conjunto capacitor ou banco de capacitores (7), sendo que cada banco de capacitor é obrigatoriamente configurado através da associação de múltiplos capacitores, sendo cada capacitor, preferentemente, com a capacitância de 0,5 pF a 5 pF, sendo cada banco de capacitor (7) da associação configurado dentro da faixa de capacitância de 0,5 pF a 300 pF preferentemente dentro da faixa de capacitância de 20 a 270 microfarads. Podem existir no circuito interno dos referidos sistemas, preferentemente entre o indutor (3) e o banco de capacitores (7), tomada/s para alimentação de cargas indutivas que são constituídas por componentes ativos (poderá ocorrer o desacoplamento parcial ou total do efeito de ressonância). Os “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS” também podem ser desprovidos do uso de dispositivo/s resistor/es (4) e do/s dispositivo/s capacitor/es filtrante/s (5) em seu circuito interno. Os objetos da presente invenção podem ser alojados por invólucros de acordo com o grau de proteção desejado. Os objetos da presente invenção podem ser do tipo monofásicos, bifásicos e/ou trifásicos, de baixa, de média, de alta ou de ultra alta potência. Os objetos da presente invenção podem ser configurados com a inclusão de dispositivos de proteção e controles de potência, incluindo instrumentos de medições, incluindo softwares adequados para monitorar o uso do método através do comportamento das potências elétricas presentes na rede
elétrica. Podendo esses sistemas objetos da presente invenção serem programados e/ou configurados como sistemas de potência fixa e/ou programável semiautomático ou automático.
Como efeito técnico novo e vantajoso, os “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS” usam energia da fonte primária para provocar oscilação forçada, mantendo as vibrações e oscilações em regime permanente com amplitude, alcançando constantemente a condição de ressonância, com transferência em regime permanente e simultâneo de potência ativa reversa e reativa reversa para o circuito. Ainda como efeito técnico novo e vantajoso, a potência ativa direta consumida pela/s a/s carga/s conectada/s entre o indutor (3) e o banco de capacitor (7) retorna/m como potência ativa reversa para alimentação de carga/s conectada/s no circuito elétrico externo.
Outro objetivo da presente invenção é alcançado com a utilização de um “MÉTODO DE USO” que aumenta a eficiência das rede elétricas por fornecer, simultaneamente, energia reativa e especialmente energia ativa reversa, com ínfimo consumo de energia elétrica ativa direta proveniente da fonte primária fornecedora de energia elétrica, através do uso dos “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS” que são instalados e mantidos ligados, por tempo determinado ou indeterminado, como se fossem cargas instaladas em locais estratégicos da rede elétrica de baixa, média, alta ou ultra tensão, preferentemente no final das linhas dos circuitos de distribuição primária e/ou linhas de distribuição secundária, ou ainda, instalados no final das linhas de transmissões de energia em locais, preferentemente distantes das fontes de geração de energia.
É vantajoso fazer compensação de energia reativa com uso dos objetos da presente invenção porque o sistema fornece simultaneamente potência ativa reversa e reativa reversa em ressonância, com resistência nula, provocando um aumento da eficiência da rede elétrica.
Vantajosamente, as grandezas elétricas ativas reversa e reativa reversa interagem de forma diretamente proporcional com a impedância. O aumento da impedância na rede elétrica aumenta o fator de potência negativo e aumenta o fornecimento de potência ativa reversa para o circuito elétrico.
Vantajosamente, agora pode ser feito com segurança o uso do efeito de ressonância em redes elétricas de tensão e corrente alternada.
Vantajosamente, os objetos da presente invenção também alcançar altas potências - através de uma configuração escalável - com incremento de múltiplas associações dos “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS”.
Breve descrição dos desenhos
A presente invenção será, a seguir, descrita com auxílio de algumas imagens e desenhos, mas que não são absolutamente limitativos, onde podem ser observados outros detalhes e vantagens da presente invenção.
As figuras mostram:
Figura 1 mostra uma representação não limitativa de um circuito elétrico multifilar. As Figuras 2, 3, 4, 5 e 6 mostram imagens de vários ângulos dos dois tipos de filtros utilizados para construção do protótipo do referido objeto desse Pedido de patente.
Figura 7 mostra a imagem do medidor de energia utilizado nas medições.
Descrição dos Desenhos e Imagens.
A figura 1 mostra um circuito alternativo, nesse caso o mesmo circuito utilizado para montagem do protótipo descrito do “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS” proposto pela presente invenção.
A figura 1 mostra o ponto de entrada de energia direta e saída de energia reversa (1 ) do objeto da presente invenção.
A figura 1 mostra a representação de um conjunto de bobinas trifásico reator (2), mais especificamente configurado como um filtro puramente indutivo de bobina vertical trifásico.
A figura 1 (6 e 6.1 ) mostra os conjuntos de bobinas, associados com resistores (4 e 4.1 ), capacitores (5 e 5.1 ), mais especificamente configurado como filtros puramente indutivos de bobinas horizontal trifásico (3 e 3.1 ).
A figura 1 (4, 5, e 4.1 e 5.1 ) mostra arranjos de ligação em série
entre filtro capacitivo e resistores.
A figura 1 (7 e 7.1 ) mostra os bancos de capacitores trifásicos quádruplo triângulo.
A figura 2 mostra o lado superior do reator (2 da figura 1 ), filtro puramente indutivo de bobina vertical trifásico.
A figura 3 e 4 mostram a lateral do reator (2 da figura 1 ), filtro puramente indutivo de bobina vertical trifásico.
A figura 5 mostra o lado superior dos filtros trifásicos (6 e 6.1 da figura 1 ) formados por resistores (4 e 4.1 da figura 1 ), capacitores filtrantes (5 e 5.1 da figura 1 ) e indutores de bobinas horizontais (3 e 3.1 da figura 1 ).
A figura 6 mostra a lateral dos filtros trifásicos (6 e 6.1 da figura 1 ) formados por resistores (4 e 4.1 da figura 1 ), capacitores filtrantes (5 e 5.1 da figura 1 ) e indutores de bobinas horizontais (3 e 3.1 da figura 1 ).
A figura 7 mostra o medidor de energia utilizado nas medições.
Um exemplo extremamente não limitativo e alternativo simplificado para configuração e construção dos objetos da presente invenção revela “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS”, sistema trifásico 380V CA, que fornece energia reativa e especialmente energia ativa reversa, que executa o método objeto da presente invenção, construído para efetivação de medições mostradas a seguir, compreendendo, em seu circuito de entrada (1 ) foi instalado dispositivo de proteção associado em série para alimentação do reator (2) - filtro puramente indutivo de entrada trifásico 7,5 kW 380V AC, com indutância de aproximadamente 0,598 mH cada bobina, que está interligado em série com filtro indutivo (6 e 6.1 ) - de saída de onda senoidal tipo EMC trifásico, com indutância de aproximadamente 1 ,829 mH cada bobina, que está ligado aos resistores (4 e
4.1 ) e capacitores filtrantes (5 e 5.1 ), sendo estes ligados em associação dupla estrela série - sendo a configuração do referido filtro (6 e 6.1 ): Ur 300-520V AC, Ir 16A , Lr =3 mH +/- 10%, Rtyp = 37,5 m Q+- 5%, fm = 0....100 Hz, fp = 3 ....10 kHz, que estão interligados em associação com banco de capacitor trifásico (7 e
7.1 ) com ligação em quádruplo triângulo 3 x 20 (pF) microfarads, isolação 600V CA, configurado com total de 12 capacitores, sendo 4 capacitores de 5 pF microfarads, 600V CA, por fase. O alcance do fenômeno de ressonância
permanente pode ser facilmente alcançado quando é ligado em paralelo dois “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS”, conforme exemplo mostrado na Figura 1 .
Nas medições abaixo foi utilizado o instrumento de medição, mostrado na figura (7), que afere em quatro quadrantes, que usa tecnologia de transdutores de grandezas elétricas, que atende as seguintes normas: IEC 61000-4-2, IEC 61000-4-6, IEC 61000-4-3, IEC 610 00-4-8, IEC 61000-4-4, IEC 61000-4-1 1 , IEC 61000-4-5 e CISPR 1 1 .
O medidor foi instalado no ponto de entrada de energia direta e saída de energia reversa (1 ) do objeto da presente invenção. Período de medição: 720 horas ininterruptas. Multimedidor de energia konect, com TC incorporado (medição direta) foi instalado na rede de distribuição trifásica 380V CA. O sinal de tensão entre as fases foi obtido pelo medidor configurado em TL: T-48 - Trifásico Delta (3F) / TP: 1.0 / Tl:15 / TC 1.0 / Seq. PF: F2,F1 ,F0, EXP.
Observa-se no resultado das medições realizadas com o uso do “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS”, objeto da presente invenção, que iniciou dia 13/08/2021 às 10:49h até as 10:49 horas do dia 13/09/2021 , que foi consumido da rede fornecedora de energia elétrica EA+ = 18,67 kWh de energia ativa direta, foi fornecido para mesma rede de energia elétrica EA- = 2274,69 kWh de energia ativa reversa e ER- = 5181 ,33 kVArh de energia reativa. A demanda aparente mostra DA = 0,00 Kw; porém foram mantidos alimentados por 720 horas três refletores de Led, total de 640 Watts ligados em triângulo e alimentados entre o indutor (3) e o banco de capacitores
(7). Durante as medições também foi constatado que a potência direta consumida pela/s carga/s (refletores de led), conectada/s entre o indutor (3) e o banco de capacitor (7), retorna/m como potência ativa reversa para alimentação de outra/s carga/s conectadas no circuito elétrico externo, fora do circuito interno do objeto da presente invenção. As demais potências foram fornecidas para os equipamentos ligados e localizados por toda extensão do circuito da unidade consumidora e/ou fornecidas ainda para as demais unidades consumidoras.
Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência à modalidade preferida e aplicações práticas da mesma, é evidente que para aqueles versados na técnica que existem uma variedade de tipos, formatos, modelos e gêneros de materiais, componentes e/ou equipamentos que podem serem usados na construção e/ou montagem dos circuitos do sistema objeto da presente invenção, além de modificações e mudanças que podem ser feitas sem se afastar do escopo da presente invenção.
Claims
1. “MÉTODO DE USO”, caracterizado por aumenta a eficiência das rede elétricas por fornecer, simultaneamente, energia reativa e especialmente energia ativa reversa, com ínfimo consumo de energia elétrica ativa direta proveniente da fonte primária fornecedora de energia elétrica, através do uso dos “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS” que são instalados e mantidos ligados, por tempo determinado ou indeterminado, como se fossem cargas instaladas em locais estratégicos da rede elétrica de baixa, média, alta ou ultra tensão, preferentemente no final das linhas dos circuitos de distribuição primária e/ou linhas de distribuição secundária, ou ainda, instalados no final das linhas de transmissões de energia em locais, preferentemente distantes das fontes de geração de energia.
2. “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS”, de acordo com as reivindicações 1 , 3, 4 e 5, caracterizado por inclui nas configurações dos referidos objetos da invenção pelo menos um reator (2) e/ou pelo menos um indutor (3), associados com pelo menos um resistor (4), associados com pelo menos um capacitor filtrante (5), associados com pelo menos um conjunto capacitor ou banco de capacitores (7), sendo que cada banco de capacitor é obrigatoriamente configurado através da associação de múltiplos capacitores, sendo cada capacitor, preferentemente, com a capacitância de 0,5 pF a 5 pF, sendo cada banco de capacitor (7) da associação configurado dentro da faixa de capacitância de 0,5 pF a 300 pF preferentemente dentro da faixa de capacitância de 20 a 270 microfarads.
3. “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS”, de acordo com as reivindicações 1 , 2 e 4 caracterizado por ser para fornecimento simultâneo especialmente de potência ativa reversa e de energia reativa reversa.
4. “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS” de acordo com as reivindicações 1 , 2 e 3 caracterizado por serem para execução do método definido na reivindicação 1 .
5 “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE
CARGAS ELÉTRICAS” de acordo com as reivindicações 1 , 2, 3 e 4 caracterizado por usar energia da fonte primária para provocar oscilação forçada, mantendo as vibrações e oscilações em regime permanente com amplitude, alcançando constantemente a condição de ressonância, com transferência em regime permanente e simultâneo de potência ativa reversa e reativa reversa para o circuito.
6 “SISTEMAS COMPENSADORES RESSONADORES DE CARGAS ELÉTRICAS” de acordo com as reivindicações 1 , 2, 3 e 4 caracterizado pelo como efeito técnico novo e vantajoso, a potência ativa direta consumida pela/s a/s carga/s conectada/s entre o indutor (3) e o banco de capacitor (7) retorna/m como potência ativa reversa para alimentação de carga/s conectada/s no circuito elétrico externo.
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M. MARCINEK MARCIN ET AL.: "Contactles Power Suply System with DSP Controled Active Compensation of Parameter Changes", ELEKTRONIKA IR ELEKTROTECHNIKA, vol. 20, no. 10, December 2014 (2014-12-01), pages 11 - 16, XP055925696, DOI: 10.5755/j01.eee.20.10.4989 * |
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