Texto adaptado a partir de Sergio Toledo Sobral? - sujeito a alterações. Não deve ser citado sem permissão
Foram feitas no LACTEC medições de tensão induzida em um condutor situado no interior de um tubo de aço galvanizado, de 4.5", e 9 m de extensão, com uma rosca a 3 m de uma extremidade.
O indutor externo era percorrido por uma corrente de 150 A de corrente
alternada. O teste foi repetido depois para uma corrente de impulso.
O teste foi repetido para 4 condições de aterramento do tubo:
a) Não aterrado;
b) Aterrado só numa extremidade;
c) Aterrado nas duas extremidades;
d) Aterrado nas duas extremidades e com a rosca curto-circuitada externamente.
Foi possível calcular, quase exatamente, para todos os casos (a),(b),(c) e (d) os valores medidos utilizando a teoria de circuitos de Steinmetz.
A teoria de circuitos foi proposta por Steinmetz em 1897, para sistematizar a aplicação das equações de Maxwell, principalmente em sistemas periódicos. Para frequência industrial e harmônicos abaixo de 1 MHz, é precisa e fácil de aplicar.
As medições e os cálculos mencionados estão mostrados em artigo publicado pelo
IEEE em nov. 2009.
Como dito no artigo mencionado, o caso (e) mostra que existe um erro conceitual no método do IEC, pois um curto-circuito de uma rosca,
feito na parte externa do tubo, reduz em quase 30% o valor da tensão induzida no condutor no interior do tubo, o que não pode ser explicado pela teoria que depende apenas de uma propagação de campo na superfície interna do tubo (IEC).
Ainda não foi possível identificar uma memória de cálculo usando teoria de campo que permita calcular as tensões medidas nos casos (c) e (d).
A teoria de campo, criada em 1934, supõe que o condutor interno da blindagem permanece no potencial zero, para frequência industrial e harmônicos abaixo de 1Mhz. Quando se curto-circuita metade da espira (metade das fontes de tensão), a somatória das diferenças de potencial (d.d.p's) ao longo do gap chega aproximadamente à metade do valor que seria calculado se a espira não tivesse um dos seus lados bi-aterrado, atendendo à lei das malhas de Kirchoff.
Uma medição referente a tensão induzida sem aterramento de blindagem, que corresponde ao caso (a), foi realizada há vários anos. Na
ocasião foram calculados aproximadamente o resultado medido, usando teoria de circuitos e a teoria do IEC.
Isso mostra que a teoria do IEC funciona aproximadamente para os casos (a) e (b). Há, entretanto, contestação sobre aspectos conceituais utilizados:
On the other hand, the straightforward application of Maxwell equations to this case would foresee that both the electric and magnetic field inside the tube would be zero, what is incompatible with the values of induced voltages to be measured along the inner conductors.
Instead of concluding that Maxwell equations were not suitable for this type of application, Sergei Schelkunoff postulated that the electric field dragged along the internal surface of the tube, created the internal induced voltage (MIRANDA, A.R., 2010, texto próprio).
Argumenta-se que realizar esses cálculos usando teoria de circuitos é extremamente simples, geral e fornece valores muito próximos dos medidos.
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GregorioIvanoff - 05 Nov 2010
Palavras-chave:
blindagens elétricas, integração de fluxos, avaliação de indutância mútua,
indutância, utilização das mútuas, integração direta, Lei de Faraday, pequena distribuição de corrente de retorno, malha de referência, corrente de retorno, condutor gerador, teoria de campos,
interferencias eletromagnéticas
SOBRAL, S.T.?; PEIXOTO, C.A.O.; AMON FILHO, J.; IZYCKI, M.J.; TAVARES, G.; RIGUEIRA, A. Advantages of Steinmetz Circuit Theory Over Schelkunoff Transfer Impedance Theory,
IEEE Transactions on Power Delivery, Volume 24, Number 4, ITPDE5 (ISSN 0885-8977) pp-1876-1882. October 2009.
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GregorioIvanoff - 21 Aug 2012
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