O documento discute sistemas elétricos de potência, cobrindo tópicos como geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Explica conceitos básicos como carga elétrica, campo elétrico e força elétrica. Detalha diferentes métodos de geração incluindo térmica, hidrelétrica, eólica, solar e nuclear. Discute também transmissão a altas tensões e distribuição para consumidores finais.
2. Sistemas Elétricos de Potência (SEP):
• Geração;
• Transmissão;
• Distribuição.
Energia Elétrica
São grandes sistemas que englobam:
3.
4.
5. Energia: Definição Básica
Numa definição física mais simples possível: “energia é a capacidade de
realizar trabalho.”
𝑊 =
𝑎
𝑏
𝐹. 𝑑𝑠
Δ𝑈 = −W
Trabalho
Energia Potencial
(armazenada)
Energia Cinética
(movimento)
6. Energia - Unidades
Unidades: Btu, erg, pés-libra (força.comprimento),
hp.h, joules, cal, kW.h, elétron-Volt (eV).
Neste curso usaremos o Joules, representado pela
letra J (jota maiúsculo).
Esta unidade é uma homenagem ao físico inglês
James Prescott Joule (1818-1889).
12. Energia Elétrica – Gerador e Transmissão
+
+
+ + +
Δ𝑈=
1
4𝜋𝜀0
𝑖<𝑗
𝑞 𝑖 𝑞 𝑗
𝑟 𝑖𝑗
+
Gerador
Linhas de Transmissão+ +
+
13.
14. “Geradores”
B = pilha elétrica F = sensor fotoelétrica
C = sensor termoelétrico G = dínamo
D = resistência elétrica H = motor elétrico
E = lâmpada elétrica
Energia não se cria – Energia se transforma!
15. Geração de Energia Elétrica
● Térmica: Termoelétricas - Queima de combustível;
● Hídrica: Hidroelétricas - Potencial Hídrico
● Nuclear: Térmica, porém com reator nuclear. Fissão e Fusão
● Marés: Maremotriz – Energia dos Oceanos
● Eólica: Cataventos – Energia dos ventos
● Solar: Células Fotovoltaicas – Radiação solar
31. Geração de Energia Elétrica
● Nuclear: Fusão Reator ITER
• Reator Internacional
Termonuclear
Experimental
32. Geração de Energia Elétrica
Dínamo Princípio de funcionamento?
𝜀 = −
𝑁dΦ 𝐵
𝑑𝑡Lei de Faraday:
Φ 𝐵 = 𝐵. 𝑑 𝐴 = BAcos(ωt)
𝜀(𝑡) = −𝜔𝐵𝐴𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡)
Força Eletromotriz Produzida:
33. Transmissão:
• É a condução 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.
Transmissão de Energia Elétrica
46. Eficiência - Geração
O menor custo no presente seria gerar toda a energia - fontes hidráulicas
Problemas no longo prazo:
• depende do ciclo das águas e do regime de chuvas na região
dos reservatórios das usinas.
• Períodos de seca podem levar a racionamentos na produção
de eletricidade, pois as turbinas precisam de uma vazão
mínima de água para gerar energia dentro da tensão e
frequência padronizadas.
• Assim, para a operação, o menor custo é um meio-
termo onde gera-se parte nas hidroelétricas e parte em
usinas térmicas, de forma a deixar sempre uma certa
reserva de energia hidráulica para o futuro.
52. No Brasil, mais de 96 % do sistema de transmissão está ligado ao Sistema Interligado
Nacional (SIN) ficando de fora apenas partes isoladas da região norte.
O SIN é dividido em quatro grandes subsistemas, além de diversos sistemas isolados:
•Subsistema Sudeste/Centro-Oeste (SE/CO) - abrange as regiões Sudeste e Centro-Oeste do
país, além do estado dos Estados de Rondônia e Acre;
•Subsistema Sul (S) - abrange a região Sul do país;
•Subsistema Nordeste (NE) - abrange a região Nordeste do país, com a exceção do estado
do Maranhão;
•Subsistema Norte (N) - abrange parte dos estados do Amapá, Pará, Tocantins, Maranhão e
Amazonas;
•Sistemas isolados.
Os subsistemas do SIN são todos interligados entre si, de forma a aproveitar melhor
a sazonalidade dos rios e de permutar os excedentes de energia elétrica durante o período das
cheias em cada região.
Transmissão de Energia Elétrica
53.
54. O menor custo ocorre quando é mínima a
totalização dos custos dos investimentos necessários
para atender o critério de custos das perdas térmicas
— e outras perdas de transporte — da rede elétrica.
Eficiência - Transmissão
55. Eficiência - Transmissão
+
-
DDP (V)
Gerador
Casa~ 1000 Km
Perda por Efeito Joule
P = RI2
I = V/R R = L/A
Lei de Ohm Resistência x resistividade
110 V
110 V
Potencia Transmitida
P = VI
56. Eficiência - Transmissão
+
-
DDP (V)
Casa~ 1000 Km
Perda por Efeito Joule
P = RI2
I = V/R R = L/A
Lei de Ohm Resistência x resistividadePotencia Transmitida
P = VI
765.000 volts, no Brasil.
Transformadores
110 V