conceitos básicos de eletricidade leonardo faria costa
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Energia ElétricaEnergia Elétrica
Energia Elétrica
Energia Térmica ou Calorífica
Energia Luminosa
Energia Sonora
Energia Cinética
Geração de Energia ElétricaGeração de Energia Elétrica
Usina Hidrelétrica de Salto Caxias
1240 MW
Rio Iguaçu – PR
Copel
ConsideraçõeConsideraçõess Um corpo, ao cair, ganha
velocidade à medida que for
caindo, aumentando a velocidade,
ele ganha energia.
Mas não é preciso que a queda seja
vertical para que haja ganho de
energia, pois num plano inclinado
também há aumento progressivo de
energia.
Construção de Usinas
Hidrelétricas usando os
planos inclinados dos rios
para a geração da
eletricidade.
ConsideraçõeConsideraçõess
O fluxo das águas de um rio
não se apresenta o mesmo
durante o ano inteiro, sendo
influenciado pelas chuvas.
vazão se modifica de
acordo com a estação do
ano.
Por isso é necessário
estudar muito bem o
regime de um rio antes
de começar a edificação
de uma usina.
ConsideraçõeConsideraçõess Se uma usina hidrelétrica for
projetada para trabalhar com a
vazão mínima - nas cheias ela
se inundará e desperdiçará
muita água;
Se for projetada para aproveitar
as cheias - suas turbinas ficarão
quase paralisadas no período
das secas.
Os rios mais adequados
para a construção de
hidrelétricas são os de
maiores desvios, mas
são estes os mais sujeitos
a grandes variações da
vazão.
SoluçãoSolução
Regularizar a vazão para que a Usina
possa funcionar o ano todo com toda a
potência instalada.
Componentes de um Sistema Componentes de um Sistema ElétricoElétrico
Geração;
Transmissão (SE elevadora e SE abaixadora);
Distribuição.
GeraçãoGeraçãoObtida pela energia potencial da água (hidrelétrica) ou
Energia potencial dos combustíveis (termoelétrica).
Termelétricas
Convencionais:
Combustíveis fósseis (petróleo, gás natural,etc.)Combustíveis não fósseis (madeira, bagaço de cana, etc.)
Nucleares:
Combustível (urânio enriquecido)
TransmissãoTransmissão
Transporte de energia gerada até os centros consumidores
Geração = 13.8kV – economicamente viável
T
G
Valores escolhidos em função da potência de transmissão e distância
até os centros consumidores
Por que eleva-se a tensão da Por que eleva-se a tensão da geração para transmissão?geração para transmissão?
Ao elevar a tensão elétrica V, para uma mesma
potência elétrica P, teremos uma menor corrente
I. Como as perdas térmicas são dadas pela Lei de
Joule, que afirma que a perda é proporcional ao
quadrado da corrente, conclui-se que reduzindo
a corrente elétrica e aumentando a tensão
obtemos uma grande redução nas perdas.
ExemploExemplo
Usando um gerador de 13,8kV sob potência de
50MW.
Pretendemos transmitir potência de 50MW com FP
de 0,85 por meio de uma LT trifásica com
condutores de alumínio deste a Usina Hidrelétrica
(tensão do gerador é 13,8kV) até o centro de
consumo situado a 100 Km de distância
a) Usando a LT direta sobre 13,8kV
b) Usando a LT sobre 138kV
ResultadoResultado
O cabo para conduzir a energia em questão sob
tensão de 13,8 kV deverá ter diâmetro de 13 cm
Mas sob tensão de 138 kV deverá ter diâmetro
de 1,3 cm.
Por isso as linhas de transmissão da usina até os
centros consumidores 'funcionam' sob altas
tensões.
TransformadoTransformadorr É o equipamento responsável por ora elevar, ora abaixar as
tensões elétricas;
Entre o Gerador e o início da LT coloca-se um
Transformador elevador de Tensão (distancia da ordem de
500m);
No final da LT, na Subestação, coloca-se um Transformador para
abaixar a Tensão.
DistribuiçãoDistribuição Parte do Sistema Elétrico já dentro dos centros de utilização (cidade, bairros, indústrias)
Início – Subestação abaixadora (13.8kV ou 34kV)
Fim – Subestação abaixadora de BT (380/220V
• As redes de distribuição dentro dos centros urbanos podem ser aéreos ou subterrâneos
• A entrada de energia do consumidor final é denominada ramal de entrada (aérea ou subterrânea)
DistribuiçãoDistribuição Redes de distribuição
primária (DP) e
secundária (DS) são
trifásicas, e a ligação
aos consumidores
poderão ser
monofásica, bifásica
ou trifásica de acordo
com a sua carga
Esquema detalhado da Esquema detalhado da Geração até a Utilização - Geração até a Utilização -
consultarconsultar
http://www.feiradeciencias.com.br/sala12/12_19.asp
Casa de ForçaCasa de Força
Concentra os equipamentos eletromecânicos responsáveis pela produção de energia , como a turbina e o gerador.
Partes de uma Usina Partes de uma Usina HidrelétricaHidrelétrica
1. Barragem2. Condutos Forçados3. Casa de Força4. Subestação Elevadora5. Subestação Abaixadora6. Subestação de Distribuição
Submúltiplos das Unidades de Submúltiplos das Unidades de MedidaMedida
K (Kilo) – 10³M(Mega) – 10⁶G(Giga) - 10⁹
m(mili) – 10⁻³µ(micro) – 10⁻⁶
Grandezas Elétricas Grandezas Elétricas FundamentaisFundamentais
Corrente ElétricaTensão ElétricaPotência ElétricaResistência
Estrutura da MatériaEstrutura da Matéria Matéria é constituída por átomos;
Átomos são compostos de partículas muito pequenas chamadas : prótons, nêutrons e elétrons;
Elétrons se localizam na eletrosfera. Prótons e Nêutrons ficam no núcleo;
Elétrons – carga elétrica negativaPrótons – carga elétrica positivaNeutro – sem carga elétrica
Estrutura da MatériaEstrutura da MatériaA facilidade ou dificuldade de os elétrons se
deslocarem de sua órbitas determinam a condutividade elétrica do material
Se os elétrons livres se libertam das suas órbitas com facilidade – materiais condutores (alumínio, cobre, prata...)
Se os elétrons livres tem dificuldade em se libertar de suas órbitas - materiais isolantes (cerâmica , vidro, plástico...)
Corrente elétricaCorrente elétrica
Corrente elétrica é o fluxo de cargas que atravessa a seção reta de um condutor por unidade de tempo.
dt
dqi
Tensão ou Diferença de Tensão ou Diferença de PotencialPotencial
Símbolo – V ou EUnidade – (V) Volts
Potência ElétricaPotência Elétrica
Símbolo – PUnidade – W (Watts) ou J/s(Joule/segundo)
Mede quanto trabalho pode ser realizado em
um certo período de tempo (velocidade com
que um trabalho é executado)
IVP
A Potência determinaA Potência determina
O quanto uma lâmpada é capaz de emitir luz;
O quanto um motor é capaz de produzir trabalho;
O quanto um chuveiro é capaz de aquecer a água;
Quanto um aquecedor de ambientes é capaz de produzir
calor.
Potência AtivaPotência Ativa
É a capacidade real das cargas produzirem trabalho.
É aquela que realmente se transforma em
Relação entre cv e kW: 1cv = 746W = 0,746kW
Potência AtivaPotência AtivaCircuitos de Corrente Contínua
Circuitos de Corrente Alternada (CA) monofásico
Circuitos de Corrente Alternada (CA) trifásico
P– potência elétricaV – Tensão entre duas fases quaisquer I – corrente em uma das fasesFp – Fator de Potência
FpIVP
FpIVP 3
IVP
Potência ReativaPotência Reativa É responsável pela produção dos campos eletromagnéticos necessários
para o funcionamento dos equipamentos como.
Reatores, motores, transformadores,...
Potência AparentePotência Aparente É a multiplicação da Tensão Elétrica pela Corrente Elétrica.
É a potência Total gerada e transmitida a carga.
22
222
QPS
QPS
S
PFp cos
ExercícioExercícioTem-se um motor monofásico, onde algumas medidas nele foram feitas:
O medidor de potência mostra 2208W O medidor de Tensão indica 220V O medidor de Corrente indica 11,6A
Calcule S, P, Q e Fp.
22
222
QPS
QPS
S
PFp cos
Resistência ElétricaResistência Elétrica Símbolo – R Unidade – Ω (ohms)
Oposição interna do material a circulação de cargas elétricas
Cada material tem a sua resistência específica, ou resistividade (ρ);
A expressão da resistência em função do condutor é:
A
lR .
R – resistência Ωρ – resistividade do material (Ω.mm²/m)l - comprimento (m)A – área da seção reta (mm²)
ExercíciosExercícios1) Considere: ρ cobre = 0,0178Ω.mm²/m, ρ alumínio =
0,028Ω.mm²/m
a) Determine a resistência de um fio de alumínio de 1 Km de extensão e de seção de 2,5mm².
b) Se no exercício a) fosse um condutor de cobre, Qual seria sua resistência?
A
lR .
Respostaa) R = 11,2Ωb) R = 7,12Ω
Circuito SérieCircuito Série Corrente é a mesma para todos os resistores; Tensões dependerão dos valores dos
Resistores; Resistência Total é a soma das Resistências.
21 RRRT
Circuito ParaleloCircuito Paralelo Tensão é a mesma para todos os resistores; Correntes dependerão dos valores dos Resistores; Resistência Total é o inverso da soma dos
inversos das Resistências.
321
1111
RRRRT
ExemploExemplo A iluminação de uma árvore de Natal é um exemplo
de circuito série.
Supor que tenhamos lâmpadas de 8V cada uma e
queremos ligar na tomada de 120V de nossa casa.
a) Como vamos fazer essa ligação?
b) Qual a corrente que irá circular em cada lâmpada?
c) Qual a resistência equivalente?
Resposta:
a)15 lâmpadasb)I=0,625Ac)Rt = 192Ω