Desenvolvimento de um regulador automático de tensão para geradores síncronos.

Abstract

No contexto de Sistemas Elétricos de Potência (SEP), a regulação de tensão é essencial para que o sistema mantenha um desempenho consistente, mesmo sob pertubações decorrentes dos aumentos de carga, especialmente em sistemas isolados. Quando uma perturbação qualquer provoca sucessivas quedas de tensão em um ponto, e o sistema não consegue manter as tensões em níveis preestabelecidos, tem-se uma instabilidade de tensão que pode levar o sistema ao colapso. Os Reguladores Automáticos de Tensão (AVR, do inglês Automatic Voltage Regulator) asseguram a estabilidade da tensão, evitando flutuações que podem causar falhas em equipamentos e interrupções no fornecimento de energia. Neste trabalho, é apresentado o desenvolvimento de um AVR para um gerador síncrono, utilizando o microcontrolador Atmel SAM3X8E. O sistema de controle envolve uma estrutura em cascata utilizando duas malhas com controladores PI. O sinal enviado pelo controlador é utilizado em um conversor chaveado básico, para atuar no ajuste da corrente de campo do gerador síncrono e, assim, regular a tensão nos terminais do estator. Foram realizados ensaios experimentais tanto em um ambiente de simulação quanto em um ambiente laboratorial, utilizando um gerador síncrono de 1 kVA, 220 V (linha-linha), considerando cenários com variações no valor de referência da tensão e com a inserção e remoção de cargas resistivas variando entre 180Ω e 45Ω. Os resultados obtidos demonstraram que ambos os sistemas apresentaram tempos de assentamento inferiores a 1 segundo e sobressinais dentro da faixa de 0 a 15%, atendendo, portanto, aos critérios estabelecidos pela norma IEEE Std 421.5-2005. Além disso, observou-se uma resposta estável do sistema frente às variações de carga com diferentes valores de resistência. Esses resultados confirmam a efetividade do sistema implementado em manter a tensão de saída do gerador dentro dos parâmetros especificados, contribuindo para a estabilidade operacional do sistema elétrico.