Este trabalho analisa a necessidade da aplicação dos compensadores estáticos de reativos em sistemas elétricos industriais e em sistemas de potência. Vários tipos de compensadores de reativos são apresentados e também é feita uma comparação entre eles. O trabalho está centralizado no estudo dos compensadores estáticos tiristorisados, principalmente o Reator Controlado a Tiristores (RCT) e o Capacitor Chaveado a Tiristores (CCT). São discutidas as influências de alguns parâmetros nas formas de onda do RCT. É feita a dedução das equações das componentes harmônicas de corrente e tensão do RCT. São também analisados os efeitos das harmônicas e os meios de atenuá-las, de modo a mantê-las dentro de níveis razoáveis. Modelos para a simulação de um RCT, para vários tipos de fenômenos em circuitos monofásicos e trifásicos, são apresentados. São Mostrados gráficos e tabelas de algumas simulações utilizando o programa CSMP (Continuous System Modeling Program) e um programa desenvolvido ciclo a ciclo, utilizando o método passo a passo. As simulações permitem avaliar com razoável precisão o comportamento do RCT associado a um capacitor fixo. Sugestões de estudos afins são apresentadas no final do trabalho. / This work analyses the need of using Var systems in industrial and in power electric systems. Various types of VAr systems are presented and also a comparison among them is done. The work is centralized in the study of thyristor static VAr systems. The thyristor controlled reactor (TCR) and the thyristor switched capacitor (TSC) are analysed in more details. Parametric influences in the wave forms of TCR are discussed. TCR voltage and current harmonic equations are deduced. Harmonic effects and also the methods of producing their attenuation are analysed. TCR simulation models for multiple types of phenomena in one phase and three phase circuits are presented. Some graphics and tables using the CSMP (Continuous System Modeling Program), and a cycle by cycle program that uses the step method are showed. The simulations can evaluate with a reasonable precision the behavior of a TCR with a fixed capacitor (FC). Suggestions of other studies are presented at the end of the work.

Este trabalho analisa a necessidade da aplicação dos compensadores estáticos de reativos em sistemas elétricos industriais e em sistemas de potência. Vários tipos de compensadores de reativos são apresentados e também é feita uma comparação entre eles. O trabalho está centralizado no estudo dos compensadores estáticos tiristorisados, principalmente o Reator Controlado a Tiristores (RCT) e o Capacitor Chaveado a Tiristores (CCT). São discutidas as influências de alguns parâmetros nas formas de onda do RCT. É feita a dedução das equações das componentes harmônicas de corrente e tensão do RCT. São também analisados os efeitos das harmônicas e os meios de atenuá-las, de modo a mantê-las dentro de níveis razoáveis. Modelos para a simulação de um RCT, para vários tipos de fenômenos em circuitos monofásicos e trifásicos, são apresentados. São Mostrados gráficos e tabelas de algumas simulações utilizando o programa CSMP (Continuous System Modeling Program) e um programa desenvolvido ciclo a ciclo, utilizando o método passo a passo. As simulações permitem avaliar com razoável precisão o comportamento do RCT associado a um capacitor fixo. Sugestões de estudos afins são apresentadas no final do trabalho. / This work analyses the need of using Var systems in industrial and in power electric systems. Various types of VAr systems are presented and also a comparison among them is done. The work is centralized in the study of thyristor static VAr systems. The thyristor controlled reactor (TCR) and the thyristor switched capacitor (TSC) are analysed in more details. Parametric influences in the wave forms of TCR are discussed. TCR voltage and current harmonic equations are deduced. Harmonic effects and also the methods of producing their attenuation are analysed. TCR simulation models for multiple types of phenomena in one phase and three phase circuits are presented. Some graphics and tables using the CSMP (Continuous System Modeling Program), and a cycle by cycle program that uses the step method are showed. The simulations can evaluate with a reasonable precision the behavior of a TCR with a fixed capacitor (FC). Suggestions of other studies are presented at the end of the work.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The search for solutions to the various problems of power quality, especially to voltage deviation from the standard values, account today, with an extensive range of products aiming above all the dynamic regulation of the supply voltage. Despite this recognition, the challenges to find alternatives technologies that take into account the use of compensators with more attractive operational and economic properties, are still motivating research worldwide. Among the devices based on the principle of consumption or supply of reactive power, in the 60 s came a product design nominated by Reactor Core Saturated Compensator- CERNS. This device is constituted by an inductive unit, comprising a magnetic core and windings with special features, connected in parallel with a capacitor unit. Although this equipment has been widely used in the past, the lack of publications on the subject resulted in a large gap in knowledge domain and dissemination of this technology. This fact contributed to a demand for dedicated efforts in recent years by national and international researchers. In the light of the attractions offered by this philosophy for voltage regulators, the subject has reawakened the interest for research and developments about the project, construction and operation of these compensators, thus aiming the technology domain. On the above, added to efforts previously made by national institutions, arises the present thesis aimed at providing a computational program to assist in the specification and basic design of saturated core reactors and means for determination of the equivalent electrical parameters needed to the model of the equipment proposed and implemented in the ATP simulator. Finally, performance studies are carried out to highlight and to validate the operational efficiency and computational model developed. / A busca por soluções para os distintos problemas da qualidade da energia elétrica, com destaque às variações das tensões de suprimento, conta, na atualidade, com uma extensa gama de produtos visando, sobretudo, a regulação dinâmica da tensão de suprimento. Não obstante tal reconhecimento, os desafios por estratégias alternativas em que pese o emprego de compensadores com propriedades operacionais e econômicas mais atrativas continuam motivando pesquisas em todo o mundo. Dentre os dispositivos fundamentados no princípio do consumo ou fornecimento de potências reativas, nos anos 60 surgiu uma concepção de produto, denominado Compensador a Reator a Núcleo Saturado CERNS. Este é composto, fundamentalmente, por um núcleo magnético com características e enrolamentos especiais e capacitores conectados em paralelo. Embora este equipamento tenha sido amplamente utilizado no passado, a ausência de publicações sobre o tema resultou numa grande lacuna para o conhecimento, domínio e difusão desta tecnologia. Tal fato corroborou para uma demanda de esforços dedicados nos últimos anos no âmbito nacional e internacional e, à luz dos atrativos oferecidos pela presente filosofia para os reguladores, o assunto voltou a despertar interesses para as pesquisas e desenvolvimentos visando o domínio da tecnologia para o projeto, construção e operação destes compensadores. Diante do exposto, somado a esforços já alcançados através de desenvolvimentos anteriores realizados por instituições nacionais, surge esta tese, a qual encontra-se fundamentada no desenvolvimento de uma estratégia computacional para o dimensionamento do compensador, projeto básico do reator saturado e análise de desempenho no domínio do tempo. Para tanto é utilizada a plataforma ATP, de domínio público e aceitação comprovada no cenário nacional. Por fim, estudos diversos de desempenho são conduzidos para a validação da eficácia operacional e do modelo computacional desenvolvido. / Doutor em Ciências