Apostila Eletricidade 4

7/17/2019 Apostila Eletricidade 4

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Curso Técnico em Eletrotécnica

Caderno Técnico de Eletricidade IV

Professor: Marcelo Dellinghausen

Emissão Inicial – agosto de 2015



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Sumário

Sumário ................................................................................................................................. 2

Introdução aos Sistemas Elétricos ........................................................................................ 3

1. Sistemas Elétricos de Potência (SEP) ........................................................................ 3

2. Energia Elétrica. ........................................................................................................ 4

3. Energia ...................................................................................................................... 5

4.

Energia - Unidades .................................................................................................... 65. Energia Elétrica ......................................................................................................... 7

6. Energia Elétrica – Geração e Transmissão ................................................................ 9

7. Eletricidade ............................................................................................................... 9

8. Geradores ............................................................................................................... 10

9. Geração de Energia Elétrica.................................................................................... 10

a. Termelétrica ............................................................................................... 11

b.

Hidrelétrica ................................................................................................. 12c. Eólica ........................................................................................................... 13

d. Solar ............................................................................................................ 14

e. Termosolar .................................................................................................. 15

f. Termonuclear - Fissão ................................................................................ 16

g. Geradores - Fusão .............................................................................................. 17

10. Gerador Elementar ................................................................................................. 18

11. Transmissão de Energia Elétrica ............................................................................. 19

12. Distribuição de Energia Elétrica .............................................................................. 21

13. Sistema Elétrico Brasileiro ...................................................................................... 22



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1. Sistemas Elétricos de Potência (SEP)

Sistemas elétricos de potência (SEP) são grandes sistemas de energia que englobam

geração, transmissão e distribuição de energia elétrica.

A geração de energia elétrica se faz em usinas localizadas em função de suas características

próprias. Usinas hidrelétricas, que usam represamento de rios e lagos, são localizadas nos

pontos dos rios e lagos considerados mais eficientes para o armazenamento do volume ideal

de água. Usinas térmicas podem ser localizadas em pontos mais convenientes para a

transmissão e controle. Geradores eólicos são localizados em pontos com maior volume de

ventos.

O sistema elétrico de potência engloba todas as formas de geração de energia elétrica e

sua transmissão até os consumidores.

São grandes sistemas compostos de:

• GERAÇÃO

• TRANSMISSÃO ENERGIA ELÉTRICA

• DISTRIBUIÇÃO



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2. Energia Elétrica

Proporciona:

Qualidade de vida e desenvolvimento econômico

Forma dominante de energia para a produção de bens e serviços,

telecomunicações e tecnologia da informação

Indicadores Brasileiros

Consumo final por fonte. (BEN2014)



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Consumo de eletricidade por setor. (BEN2014)

3.

EnergiaDefinição Básica:

Qualidade de vida e desenvolvimento econômico

Forma dominante de energia para a produção de bens e serviços,

telecomunicações e tecnologia da informação

Numa definição física mais simples possível:

“Energia é a capacidade de realizar trabalho. ”



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Trabalho

Energia Potencial (armazenada)

Energia Cinética (movimento)

4. Energia – unidades

A unidade de energia definida pelo Sistema Internacional de Unidades é o Joule (J), que se

define como o trabalho realizado por uma força de um Newton num deslocamento de 1

m. Esta unidade é uma homenagem ao físico inglês James Prescott Joule (1818-1889).

Outras unidades também são utilizadas, como visto abaixo.



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5. Energia Elétrica

Definição Básica:

Energia elétrica é a capacidade de uma corrente elétrica realizar trabalho. Essa forma de

energia pode ser obtida através da energia química ou da energia mecânica. Através de

turbinas e geradores que transformam essas formas de energia em energia elétrica.

Conceitos básicos:

Carga Elétrica

Força Elétrica e Campo Elétrico



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Força Elétrica

Campo Elétrico

Permissividade no vácuo

Força Elétrica

Energia Eletrostática para duas cargas

Energia Eletrostática para várias cargas

“Acumular cargas elétricas é uma das formas

de se produzir energia elétrica. ”



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6. Energia Elétrica – Geração e Transmissão

7. Eletricidade

Eletricidade é uma forma de energia associado aos fenômenos causados por cargas

elétricas em repouso (eletrostática) e em movimento (eletrodinâmica).

Um exemplo de um circuito elétrico bem simples é o de uma lanterna.

Os seus dispositivos básicos são: bateria (conjunto de pilhas), lâmpada e chave liga-desliga.



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8. Geradores

B = Pilha elétrica

C = Sensor termoelétrico

D = Resistência elétrica

E = Lâmpada elétrica

F = Sensor fotoelétrico

G = Dínamo

H = Motor elétrico

9. Geração de Energia Elétrica

Térmica: Termelétricas – Queima de combustível;

Hídrica: Hidrelétricas – Potencial Hídrico;

Nuclear: Termonuclear (reator nuclear de Fissão ou Fusão);

Marés: Marémotriz – Energia dos Oceanos;

Eólica: Cata-ventos (aerogeradores) – Energia dos ventos;

Solar: Células Fotovoltaicas – Radiação solar.



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Termelétricas



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Hidrelétricas



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Eólica



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Solar



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Termosolar



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Termonuclear



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Reator Torus



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10. Gerador Elementar

Princípio de Funcionamento______________________________________

Lei de Faraday

Força Eletromotriz produzida



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11. Transmissão de Energia Elétrica

É o transporte da energia de onde foi produzida para os centros de consumo;

É também onde ocorre a interligação dos sistemas. Neste processo ocorre mudança de

tensão.



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Sistemas de Transmissão

• Linhas de transmissão, Transformadores, Compensadores

Interligam as centrais geradoras às subestações distribuidoras

Interligam Subsistemas

Estrutura em anel (flexibilidade e redundância)

Tensões típicas 230kV, 345kV, 440kV, 500kV e 765kV

• Sub-transmissão

Tensões típicas 69kV e 138kV

Linhas de Transmissão

• CA

• CC (HVDC) – “ponto a ponto” – viável acima de 500km

Compensadores

• Mecânicos – compensador síncrono

• estáticos – capacitores, reatores, FACTS



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12. Distribuição de Energia Elétrica

Estrutura em anel – Flexibilidade e redundância



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13. Sistema Elétrico Brasileiro

Características

Predominantemente hidrelétrico

Grandes distâncias entre fontes geradoras e centros consumidores

Vários pontos de aproveitamentos hidrelétricos no mesmo rio

Regimes hidrológicos e pluviométricos diversos

Grande potencial hidrelétrico a ser explorado

Evolução da capacidade instalada de geração do sistema elétrico brasileiro



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Matriz Energética Brasileira

Capacidade Instalada de Geração Elétrica no Brasil (MW)

Geração Elétrica (GW)



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Participação de renováveis na matriz elétrica.

Em 2013, a participação de renováveis na Matriz Elétrica Brasileira caiu para 79,3% devido as

condições hidrológicas e ao aumento da geração térmica.



FLUXO DE ENERGIA ELÉTRICA – ANO BASE 2013

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