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Title in Portuguese: Microrede industrial em corrente contínua, uma oportunidade atraente para eficiência energética
Title: Industrial microgrid in direct current, an attractive opportunity for energy efficiency
Author: Guedes, Aderaldo Ricarte
Advisor(s): Mineiro Sá Júnior, Edilson
Keywords: Barramento CC
PMSM
Supercapacitor
Regeneração de energia
Frenagem de motores
Eficiência energética
Injetora de plástico
Issue Date: Dec-2018
Citation: Guedes, A. R. Microrrede industrial em corrente contínua, uma oportunidade de atrativa para eficiência energética. 2019. 133 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e da Computação) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e da Computação, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2019.
Abstract in Portuguese: Este trabalho apresenta uma topologia de barramento em corrente contínua (CC) para uso na indústria, com a possibilidade de recuperação de energia da frenagem de motores e o uso de supercapacitores para armazenamento de energia. Além disso, avalia aspectos de eficiência energética, no uso de motores síncronos de ímã permanente (PMSM) na indústria, especificamente em máquinas injetoras de plástico, em substituição aos motores de indução trifásicos (MIT). Será discutida a possibilidade de remoção do conversor bidirecional utilizado como interface entre o barramento CC e o supercapacitor. Diferentemente de uma microrrede tradicional, onde as tensões têm valores fixos, este documento abordará as variações de tensão que o barramento CC na indústria pode sofrer devido frenagem de motores e à alta recuperação de energia em um curto período de tempo. Com a utilização de sistemas de recuperação e armazenamento em supercapacitores, novos padrões para os níveis de tensão CC na indústria devem ser adotados e os retificadores bidirecionais podem não ser necessários, uma vez que a energia regenerada será armazenada e usada em uma nova partida da máquina ou será consumida por outra máquina que partirá no mesmo instante de tempo. O trabalho apresenta resultados experimentais que demonstram que o PMSM foi 28% mais econômico que um MIT e que regeneração de energia da frenagem de motores possibilitou uma economia de energia elétrica de 5,05% em uma máquina injetora GEK 280/S.
Abstract: This work presents a direct current (DC) bus topology for industrial use that allows energy recovery from motor braking and the application of supercapacitors for energy storage. Aspects of the energy efficiency assessment are also evaluated with the use of Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM) in the industry, in particularly applied to plastic injection machine, replacing three–phase induction motors (TPIM). The possibility of removing the bidirectional converter used as interface between the DC bus and the supercapacitor will be discussed. Unlike a traditional microgrid, which voltages have fixed values, this work will address the voltage variations that the DC bus in the industry can suffer due to motor braking and high energy recovery in a short period of time. Using of recovery and storage systems with supercapacitors, new standards for DC voltage levels in the industry must be adopted and two–way rectifiers can be left aside, since the regenerated energy will be stored and used for start another machine or the energy will be consumed by another machine which will start at same time. This work presents experimental results that demonstrate the PMSM was able to save 28% more energy than MIT and energy regeneration of the engine braking allowed to save 5.05% of electric energy in a injection molding machine (GEK 280/S).
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40136
metadata.dc.type: Dissertação
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