Ensaio em condições nominais
Ensaio 1 – Autoconsumo Ensaio 2 – Eficiência Energética Ensaio 3 – Distorção Harmônica Ensaio 4 – Regulação de Tensão Ensaio 5 – Frequência
Ensaio 6 – Sobrecarga
Ensaio em condições extremas
Ensaio 7 – Proteção contra inversão de polaridade Ensaio 8 – Proteção contra curtocircuito na saída Ensaio 9 – Eficiência Energética em ambiente a 40°C Ensaio 10 – Distorção Harmônica em ambiente a 40°C Ensaio 11 – Regulação da Tensão em ambiente a 40°C Ensaio 12 – Frequência em ambiente a 40°C
Compatibilidade Eletromagnética [Estudos para futura inclusão no PBE]
Fonte: Tabela adaptada por meio de informações extraídas das Portarias INMETRO (2011; 2014).
Percebe-se que, na Tabela 5.1, há doze ensaios exigidos pelo INMETRO (2011; 2014) que estão agrupados em dois tipos de ensaios, a saber: (1) ensaios em condições nominais e (2) ensaios em condições extremas. As medidas registradas nos relatórios de avaliação da conformidade para cada ensaio conforme a Portaria INMETRO 004/2011 são os dados de entrada do MPDM.
Na metodologia proposta, os ensaios de avaliação da conformidade de inversores off
grid correspondem aos fatores de influência do MPDM. Nesse contexto, há doze fatores de
influência (F□). O índice □ associado ao símbolo F□ refere uma generalização para os doze fatores de influência. Numa perspectiva específica F□ pode referenciar aos seguintes símbolos: FA, FB, FC, FD, FE, FF, FG, FH, FI, FJ, FL, FM correspondente aos ensaios de 1 a 12 visualizados na Tabela 5.1. Por exemplo, se □ = A, então o fator de influência em análise é o FA, ou seja, o Ensaio 1 - Autoconsumo.
Os fatores de influência são conjuntos, cujos elementos são as medidas dos ensaios e estas denominadas de proposições atômicas do tipo pi(μ1□i, μ2□i), onde: pi é a proposição da iª
medição do ensaio de F□; μ1□i é o grau de evidência favorável iª medição do ensaio de F□ e μ2□i é o grau de evidência contrária iª medição do ensaio de F□. Onde, a proposição pi(μ1□i, μ2□i) é apresentada de forma simplificada por pi. Por exemplo, no conjunto FA ou no fator de influência FA, a proposição atômica a1(μ1a1, μ2a2) é grafada como a1 na Tabela 5.2.
Define-se uma relação de pertinência como o relacionamento entre elemento e conjunto. Os símbolos utilizados para essa relação são o ∈ (pertence) e o ∉ (não pertence). Por exemplo, se FA = {a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8}, então a1 ∈ FA (lê-se: o elemento a1 pertence ao conjunto FA) e b1 ∉ FA (lê-se: o elemento b1 não pertence ao conjunto FA). Sendo assim, na Tabela 5.2, mostra-se a relação de pertinência entre os doze conjuntos (i.e. fator de influência) e os duzentos e cinco elementos (proposições).
Tabela 5.2 – Relação de pertinência entre fator de influência e proposições nos inversores off grid.
CONJUNTO PROPOSIÇÕES NÚMERO DE
PROPOSIÇÕES
FA {a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8} 8
FB {b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13, b14, b15, b16, b17, b18, b19, b20, b21, b22, b23, b24} 24 FC {c1, c2, c3, c4, c5, c6, c7, c8, c9, c10, c11, c12, c13, c14, c15, c16, c17, c18, c19, c20, c21, c22, c23, c24} 24 FD {d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7, d8, d9, d10, d11, d12, d13, d14, d15, d16, d17, d18, d19, d20, d21, d22, d23, d24} 24 FE
{e1, e2, e3, e4, e5, e6, e7, e8, e9, e10, e11, e12, e13, e14, e15, e16,
e17, e18, e19, e20, e21, e22, e23, e24} 24
FF {f1, f2, f3} 3
FG {g1} 1
FH {h1} 1
FI
{i1, i2, i3, i4, i5, i6, i7, i8, i9, i10, i11, i12, i13, i14, i15, i16, i17, i18,
i19, i20, i21, i22, i23, i24} 24
FJ {j1, j2, j3, j4, j5, j6, j7, j8, j9, j10, j11, j12, j13, j14, j15, j16, j17, j18, j19, j20, j21, j22, j23, j24} 24 FL {l1, l2, l3, l4, l5, l6, l7, l8, l9, l10, l11, l12, l13, l14, l15, l16, l17, l18, l19, l20, l21, l22, l23, l24} 24 FM {m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7, m8, m9, m10, m11, m12, m13, m14, m15, m16, m17, m18, m19, m20, m21, m22, m23, m24} 24
Nas próximas seções quaternárias, são destacadas duas observações, a saber: (1) um resumo do procedimento de medição ou cálculo para cada ensaio segundo a Portaria INMETRO 004/2011 (INMETRO, 2011) e (2) a correspondência existente entre as proposições na sua forma simbólica e o seu significado na linguagem natural.
5.2.1.1 Autoconsumo
O ensaio de autoconsumo do inversor off grid é descrito no item 1.1 da parte 1 do ANEXO III da Portaria INMETRO n° 004/2011 (INMETRO, 2011). Nesse ensaio,
inicialmente, são observados três procedimentos de ajustes, a saber: (1) configurar os aparelhos e instrumentos de medição, (2) configurar a fonte como fonte de tensão, ajustando uma tensão compatível com o inversor off grid e (3) conectar a fonte como acumulador no inversor. Os próximos passos são procedimentos de medição. Estes consistem em aplicar uma tensão de entrada (Vccentr) por meio de uma fonte de alimentação CC na entrada do inversor
off grid, que no momento do ensaio está sem carga, e medir por meio de um amperímetro a
corrente contínua de autoconsumo (Iccentr) para as sete etapas conforme apresentado na Tabela 5.3.
Tabela 5.3 – Medidas da tensão e corrente de entrada no inversor off grid sem carga
Etapa Tensão de entrada Vccentr
Corrente de Entrada Iccentr(Vccentr)
Critério normativo ka
1 Vccmín Iccmín = Iccentr(Vccmín) Iccmín ≤ 0,03Inom 2 Vcc92% = 0,92Vccnom Icc92% = Iccentr(Vcc92%) Icc92% ≤ 0,03Inom 3 Vcc100% = 1,00Vccnom Icc100% = Iccentr(Vcc100%) Icc100% ≤ 0,03Inom 4 Vcc108% = 1,08Vccnom Icc108% = Iccentr(Vcc108%) Icc108% ≤ 0,03Inom 5 Vcc117% = 1,17Vccnom Icc117% = Iccentr(Vcc117%) Icc117% ≤ 0,03Inom 6 Vcc125% = 1,25Vccnom Icc125% = Iccentr(Vcc125%) Icc125% ≤ 0,03Inom 7 Vccmáx Iccmáx = Iccentr(Vccmáx) Iccmáx ≤ 0,03Inom
Fonte: Elaboração própria.
No ensaio de autoconsumo, as oito proposições são escritas na forma simbólica dessa maneira: a1(μ1a1, μ2a1), a2(μ1a2, μ2a2), a3(μ1a3, μ2a3), a4(μ1a4, μ2a4), a5(μ1a5, μ2a5), a6(μ1a6, μ2a6), a7(μ1a7, μ2a7) e a8(μ1a8, μ2a8). Estas proposições são interpretadas na linguagem natural da seguinte forma: “o resultado do ensaio de corrente medida (Iccentr) com a tensão de entrada (Vccentr) está em conformidade com o critério normativo ka (i.e. Iccentr ≤ 0,03Inom)”. Onde, as proposições a1(μ1a1, μ2a1) a a7(μ1a7, μ2a7) estão associadas às correntes de entrada Iccentr das Etapas 1 a 7 respectivamente conforme visualizadas na Tabela 5.3. É oportuno registrar que a proposição a8(μ1a8, μ2a8) tem a seguinte descrição na linguagem natural “a informação visual no gabinete do inversor corresponde aos valores estabelecidos pelo fabricante”.
5.2.1.2. Eficiência energética, distorção harmônica, regulação de tensão e frequência
Os quatro ensaios apresentados nesta seção, a saber, o ensaio de eficiência energética, de distorção harmônica total (THD), de regulação de tensão e de frequência do inversor off grid são descritos no item 1.2 da parte 1 do ANEXO III da Portaria INMETRO n° 004/2011 (INMETRO, 2011).
Nesses ensaios, inicialmente, são observados quatro procedimentos de ajustes: (1) configurar os aparelhos e instrumentos de medição, (2) configurar a fonte de tensão, ajustando a tensão nominal do inversor off grid, (3) conectar a fonte como acumulador no inversor e (4) identificar as cargas resistivas puras equivalentes a 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 80% e 100% da potência nominal (i.e. Pca = 0,1Pnom; 0,2Pnom; 0,3Pnom; 0,4Pnom; 0,5Pnom; 0,6Pnom;
0,8Pnom ou 1,0Pnom). Uma vez expostos tais procedimentos de ajustes de aparelhos e
instrumentos, os próximos passos são os procedimentos de medição e de cálculo para os ensaios de eficiência energética, de distorção harmônica total (THD), de regulação de tensão e de frequência.
Tabela 5.4 – Medidas da THD, da tensão de saída e da frequência e o cálculo da eficiência energética
Etapa Potência Pca(i) Eficiência ηcalc(i) THD THDmed(i) Tensão de saída Vmed(i) Frequência fmed(i)
1 0,1Pnom ηcalc(1) > 0,80 THDmed(1) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(1) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(1) ≤ 1,002 2 0,2Pnom ηcalc(2) > 0,80 THDmed(2) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(2) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(2) ≤ 1,002 3 0,3Pnom ηcalc(3) > 0,80 THDmed(3) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(3) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(3) ≤ 1,002 4 0,4Pnom ηcalc(4) > 0,80 THDmed(4) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(4) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(4) ≤ 1,002 5 0,5Pnom ηcalc(5) ≥ 0,85 THDmed(5) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(5) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(5) ≤ 1,002 6 0,6Pnom ηcalc(6) ≥ 0,85 THDmed(6) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(6) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(6) ≤ 1,002 7 0,8Pnom ηcalc(7) ≥ 0,85 THDmed(7) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(7) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(7) ≤ 1,002 8 1,0Pnom ηcalc(8) ≥ 0,85 THDmed(8) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(8) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(8) ≤ 1,002 9 0,1Pnom ηcalc(9) > 0,80 THDmed(9) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(9) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(9) ≤ 1,002 10 0,2Pnom ηcalc(10) > 0,80 THDmed(10) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(10) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(10) ≤ 1,002 11 0,3Pnom ηcalc(11) > 0,80 THDmed(11) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(11) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(11) ≤ 1,002 12 0,4Pnom ηcalc(12) > 0,80 THDmed(12) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(12) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(12) ≤ 1,002 13 0,5Pnom ηcalc(13) ≥ 0,85 THDmed(13) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(13) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(13) ≤ 1,002 14 0,6Pnom ηcalc(14) ≥ 0,85 THDmed(14) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(14) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(14) ≤ 1,002 15 0,8Pnom ηcalc(15) ≥ 0,85 THDmed(15) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(15) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(15) ≤ 1,002 16 1,0Pnom ηcalc(16) ≥ 0,85 THDmed(16) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(16) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(16) ≤ 1,002 17 0,1Pnom ηcalc(17) > 0,80 THDmed(17) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(17) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(17) ≤ 1,002 18 0,2Pnom ηcalc(18) > 0,80 THDmed(18) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(18) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(18) ≤ 1,002 19 0,3Pnom ηcalc(19) > 0,80 THDmed(19) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(19) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(19) ≤ 1,002 20 0,4Pnom ηcalc(20) > 0,80 THDmed(20) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(20) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(20) ≤ 1,002 21 0,5Pnom ηcalc(21) ≥ 0,85 THDmed(21) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(21) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(21) ≤ 1,002 22 0,6Pnom ηcalc(22) ≥ 0,85 THDmed(22) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(22) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(22) ≤ 1,002 23 0,8Pnom ηcalc(23) ≥ 0,85 THDmed(23) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(23) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(23) ≤ 1,002 24 1,0Pnom ηcalc(24) ≥ 0,85 THDmed(24) < 0,05 0,92 ≤ Vmed(24) ≤ 1,05 0,998 ≤ fmed(24) ≤ 1,002
Na Tabela 5.4, o índice subscrito “i” significa o número da Etapa. Também é oportuno frisar que, os quatro ensaios desta seção (5.2.1.2) são realizados ora na tensão nominal (i.e. Vmed(i) = Vnom(i)), ora na tensão mínima (i.e. Vmed(i) = Vmín(i)) e ora na tensão
máxima (i.e. Vmed(i) = Vmáx(i)).
Em suma, estes quatro ensaios são realizados com tensão nominal, tensão mínima e tensão máxima totalizando vinte e quatro medições, ou seja, oito medições para três grupos de tensão (i.e. nominal, mínima e máxima). Sendo assim, os fatores de influência FB = {b1, b2, ...,
b23, b24}, FC = {c1, c2, ..., c23, c24}, FD = {d1, d2, ..., d23, d24} e FE = {e1, e2, ..., e23, e24}
associados aos conjuntos eficiência energética, distorção harmônica, regulação de tensão e frequência respectivamente estão divididos em três subconjuntos.
Por exemplo,
(1) o subconjunto FB1 de FB (i.e. FB1 FB) representa as oito proposições do
ensaio de eficiência energética em tensão nominal (Vnom) de acordo com a notação
matemática – FB1 = {b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8};
(2) o subconjunto FB2 de FB (i.e. FB2 FB) representa as oito proposições do
ensaio de eficiência energética em tensão mínima (Vmín) de acordo com a notação
matemática – FB2 = {b9, b10, b11, b12, b13, b14, b15, b16} e
(3) o subconjunto FB3 de FB (i.e. FB3 FB) representa as oito proposições do
ensaio de eficiência energética em tensão máxima (Vmáx) de acordo com a notação
matemática – FB3 = {b17, b18, b19, b20, b21, b22, b23, b24}.
De procedimento semelhante adotado para os subconjuntos FB1, FB2 e FB3 para o
conjunto FB, os subconjuntos FC1, FC2 e FC3 para o conjunto FC; os subconjuntos FD1, FD2 e
FD3 para o conjunto FD e os subconjuntos FE1, FE2 e FE3 para o conjunto FE têm a mesma lei
de formação.
Para o ensaio de eficiência energética em condições nominais, as vinte e quatro proposições do fator de influência FB estão divididas nos três subconjuntos FB1, FB2 e FB3.
Para exemplificar, a leitura intuitiva para a proposição b1(μ1b1, μ2b1) é: “o resultado do cálculo de eficiência energética com 10% da potência nominal (η calc(1)) do inversor off grid na tensão
nominal (Vnom) está em conformidade com o critério ηcalc(1) > 0,80”. De forma semelhante, a
leitura intuitiva para a proposição b13(μ1b13, μ2b13) fica: “o resultado do cálculo de eficiência energética com 50% da potência nominal (ηcalc(13)) do inversor off grid na tensão mínima
(Vmín) está em conformidade com o critério ηcalc(13) ≥ 0,85”. Já, a leitura intuitiva para a
potência nominal (ηcalc(24)) do inversor off grid na tensão máxima (Vmáx) está em conformidade
com o critério ηcalc(24) ≥ 0,85”. Os critérios normativos utilizados para a leitura intuitiva das
proposições foram extraídos da Tabela 5.4.
As vinte e quatro proposições dos fatores de influência associadas ao resultado dos ensaios de distorção harmônica (FC), regulação de tensão (FD) e frequência (FE) em condições
nominais têm a leitura intuitiva de forma análoga ao caso do ensaio de eficiência energética. Vale registrar também que os critérios normativos para a leitura intuitiva dessas proposições pertencentes aos fatores de influência FC, FD e FE estão listados na Tabela 5.4.
5.2.1.3. Sobrecarga
O ensaio de sobrecarga do inversor off grid apresentado nesta seção (5.2.1.3) é descrito no item 1.3 da parte 1 do ANEXO III da Portaria INMETRO n° 004/2011 (INMETRO,
2011).
Em suma, deve ser conectado um motor com uma potência correspondente a 1/3 da potência nominal do inversor e compatível com a tensão de saída. Conectar o motor como carga do inversor e verificar se o mesmo consegue arrancar o motor sem problemas.
MEDIDAS PARA O ENSAIO DE SOBRECARGA
Etapa 1 – Conectar um motor com uma potência correspondente a 1/3 da potência nominal