A Interface de Medição de Valor Real CA UNS 0862 é um dispositivo crucial de aquisição de sinal frontal nos sistemas de excitação da série ABB UNITROL® F. Sua missão principal é adquirir com precisão e segurança os parâmetros de status operacional de máquinas síncronas – ou seja, a tensão trifásica da máquina e a corrente monofásica – e convertê-los em sinais padronizados de baixa tensão que podem ser processados pelo sistema de controle eletrônico subsequente.
Em um sistema de excitação, o Regulador Automático de Tensão (AVR) requer acesso preciso e em tempo real à tensão terminal do gerador e à corrente de carga para tomar decisões de controle corretas, manter a estabilidade da tensão da rede e distribuir razoavelmente a potência reativa. O UNS 0862 é o elo principal que permite esta função de “detecção”. Como ponto de partida da cadeia de sinal, sua precisão e confiabilidade de medição impactam diretamente a operação estável de todo o sistema de excitação, e até mesmo do gerador e da rede elétrica.
Este módulo foi projetado como uma placa autônoma e está intimamente conectado à interface de E/S UNS 0863 por meio de cabos planos pré-fabricados, formando juntos uma interface padronizada de alta impedância entre o sistema de excitação e os transformadores externos de tensão e corrente.
2. Principais recursos
A funcionalidade do UNS 0862 é altamente especializada, incorporada principalmente nos dois aspectos a seguir:
2.1. Medição de Tensão de Máquina Trifásica
Número de canais: 3 fases (UR, US, UT).
Isolamento Galvânico: Obtido através de dois transformadores de medição internos dedicados (conectados em uma conexão V), proporcionando isolamento galvânico completo entre o lado de alta tensão (secundário do transformador) e o lado de baixa tensão (eletrônica do sistema de controle). Esta é uma medida de segurança vital, evitando que altas tensões do sistema de energia entrem nos circuitos de controle de baixa tensão, o que poderia danificar equipamentos de controle caros e colocar o pessoal em perigo.
Transformação de sinal: Reduz com precisão as tensões secundárias padrão dos transformadores de tensão (TPs) (normalmente 100 V, 110 V ou 120 V) para um nível seguro adequado para circuitos eletrônicos – 5 V CA RMS.
Alta Linearidade: Mantém excelentes características lineares até 130% do valor nominal, com capacidade de sobrecarga instantânea de 150%, garantindo sinais sem distorções mesmo durante transientes do sistema.
2.2. Medição de Corrente de Máquina Monofásica
Número de canais: 1 fase (normalmente medindo a corrente IR da fase R).
Isolamento Galvânico: Da mesma forma obtido através de um transformador de medição de corrente dedicado.
Transformação e conversão de sinal: Converte a corrente secundária padrão dos transformadores de corrente (TCs) (1A ou 5A) em um sinal de tensão proporcional. Na configuração padrão, a corrente nominal de entrada corresponde a uma tensão de saída de 3 V CA RMS. Isto é conseguido conectando um resistor de carga de precisão ao secundário do transformador.
2.3. Distribuição e interface de sinal
3. Princípio de funcionamento e mecanismo de processamento de sinal
O princípio de funcionamento do UNS 0862 é baseado na indução eletromagnética clássica e na lei de Ohm. Seu fluxo interno de processamento de sinal é claro e preciso. As seções a seguir se aprofundam em seu mecanismo operacional.
3.1. Princípio de medição de tensão de máquina
um. Entrada e isolamento:
As tensões secundárias trifásicas dos transformadores de tensão do terminal da máquina (por exemplo, 110 Vca) são conectadas aos terminais de entrada do UNS 0862. Essas tensões trifásicas são imediatamente alimentadas em dois transformadores de medição de alta precisão especialmente projetados. Este método de conexão em V (ou conexão 'triângulo aberto') mede efetivamente as tensões trifásicas usando o número mínimo de componentes.
b. Transformação de relação:
A relação de transformação desses transformadores é cuidadosamente projetada. Por exemplo, com uma entrada primária de 110V, o secundário produzirá precisamente 5V. Este processo atinge dois objetivos principais:
Conversão de nível de tensão: Reduz o sinal de alta tensão para um sinal seguro de baixa tensão.
Isolamento Galvânico: Estabelece uma barreira de segurança, isolando o aterramento do sistema de controle do aterramento do sistema de energia, suprimindo efetivamente a interferência do circuito de aterramento e o ruído de modo comum.
c. Drive de Saída:
Os sinais de baixa tensão transformados (UR, US, UT, cada 5V RMS) são enviados diretamente para os conectores de saída X11 e X12. Esses sinais são sinais CA não retificados, preservando as informações de fase e frequência da tensão, o que é crucial para cálculos subsequentes de frequência, potência ativa e potência reativa no Dispositivo de Processamento de Sinais UNS 1860.
3.2. Princípio de medição de corrente da máquina
um. Entrada e isolamento:
A corrente secundária do transformador de corrente (1A ou 5A) flui para o canal de medição de corrente do UNS 0862. Esta corrente passa pelo lado primário de um transformador de medição de corrente de alta precisão.
b. Conversão de corrente em tensão:
Esta é a etapa principal na medição de corrente. Uma rede de carga de precisão, composta por um resistor fixo R1001 (definido de fábrica para 330Ω) e um resistor paralelo de 3,3kΩ permanentemente soldado, é conectada ao secundário do transformador. De acordo com a Lei de Ohm (V = I × R), a corrente que flui através deste resistor de carga produz uma queda de tensão proporcional.
Cálculo da carga total: Na configuração padrão, a resistência total da carga R_load = 1 / (1/3300 + 1/330) ≈ 300Ω.
Saída nominal: O objetivo do projeto é que a corrente de entrada nominal (1A ou 5A) produza uma tensão de 3 V CA RMS no resistor de carga. Isso significa que a relação de espiras do transformador e o resistor de carga são projetados em conjunto. Por exemplo, para uma entrada de 5A, o transformador pode ter uma relação mais alta, resultando em uma corrente secundária menor que ainda produz 3V na carga de 300Ω.
c. Flexibilidade de saída e configuração:
O sinal de tensão RMS de 3V resultante é enviado aos conectores de saída. Este projeto permite a adaptação a diferentes cenários de aplicação ou requisitos personalizados de amplitude de sinal, substituindo ou ajustando o resistor de carga R1001, oferecendo boa flexibilidade de engenharia.
3.3. Projeto de Precisão e Confiabilidade
Linearidade: Todos os transformadores utilizam núcleos e técnicas de enrolamento de alta qualidade para garantir uma boa linearidade em uma ampla faixa de zero a 150% do valor nominal, evitando distorção do sinal.
Baixo consumo de energia: Cada canal de tensão consome menos de 0,5 VA e o canal de corrente também consome menos de 0,5 VA. Isto reduz a carga sobre os transformadores de tensão e corrente, ajudando a manter a alta precisão de todo o sistema de medição.
Confiabilidade de conexão: O lado de entrada utiliza terminais duplos de mola de 4mm², permitindo a conexão de dois condutores (fio ou cordão), garantindo conexões seguras e confiáveis, o que é particularmente importante para evitar circuitos abertos em loops de corrente.
4. Integração e configuração do sistema
4.1. Instalação Mecânica e Elétrica
O módulo é fixado no lugar por meio de parafusos de montagem.
Os sinais de entrada de tensão e corrente são conectados por meio de terminais de fixação de mola dupla de 4 mm², proporcionando conexões robustas adequadas para ambientes de aplicação de energia.
4.2. Conexão com outras peças do sistema
Para UNS 0863: Conectado usando um cabo plano de 10 pinos (fornecido com o UNS 0862, por exemplo, tipo HIEE 405181 P1) às portas X11 e/ou X12 da interface de E/S UNS 0863.
Caminho do Sinal: Os sinais de tensão e corrente adquiridos são encaminhados através do UNS 0863 para o Dispositivo de Processamento de Sinais UNS 1860, onde passam por processamento adicional como retificação, filtragem e cálculo (por exemplo, potência, frequência), em última análise, para uso pelo microprocessador na placa de controle SDCS-CON-2.
4.3. Configuração e Ajuste
Ajuste do resistor de carga: Embora o R1001 esteja configurado para 330Ω de fábrica, ele pode ser substituído se necessário para alterar a sensibilidade de medição de corrente ou adaptar-se a TCs especiais, com base na fórmula V_out = I_primary * (Resistência Total da Rede de Sobrecarga). O resistor de substituição deve estar em conformidade com o padrão ABB XN 400323 e não deve exceder uma dissipação de potência máxima de 0,33W.
Configuração do sistema de canal duplo: Em sistemas AFT de canal duplo que exigem a mais alta confiabilidade, se dois conjuntos independentes de transformadores de tensão e corrente da máquina forem equipados, serão necessários dois dispositivos UNS 0862. O X11 de um dispositivo se conecta ao X11 do UNS 0863 (Canal I) e o X11 (ou X12) do outro dispositivo se conecta ao X12 do UNS 0863 (Canal II). Neste caso, o jumper TWIN do UNS 0863 deve ser ajustado em “Y” para informar ao sistema a presença de duas fontes de medição independentes.
5. Cenários de aplicação
O UNS 0862 é um componente padrão do sistema de excitação UNITROL® F, amplamente utilizado em todas as aplicações que empregam esta série:
Grandes Centrais Térmicas: Para monitorar a tensão e corrente terminal de turbogeradores, fornecendo sinais de feedback central para o AVR.
Centrais Hidrelétricas: Para controle de excitação de hidrogeradores, adaptando-se a alterações potencialmente mais frequentes nas condições de operação.
Drives Industriais e Grandes Motores Síncronos: Em aplicações de drive como compressores e bombas, garantindo operação estável do motor e correção do fator de potência.
Sistemas de energia marítima: Fornecendo medições confiáveis para o controle de excitação de geradores marítimos.
Qualquer sistema de geração de energia conectado à rede ou ilhado com altos requisitos de estabilidade da rede.
