GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA

Prévia do material em texto

Geração, transmissão e distribuição de energia elétrica
1. 
A geração de energia elétrica a partir da energia eólica é cada vez mais utilizada no Brasil, existindo hoje importantes usinas geradoras no Sul e no Nordeste do País.
Você pretende instalar um gerador eólico no fundo do seu quintal, cuja finalidade principal é carregar um banco de baterias para propósito geral.
Qual é o tipo de gerador mais apropriado para essa aplicação?
D. 
Gerador de polos externos.
2. 
O Sistema Elétrico Brasileiro, assim como todos os sistemas elétricos que trabalham com grandes potências em diversos países, apresenta as três etapas bem definidas: geração, transmissão e distribuição de energia.
Suponha que você precise instalar um gerador elétrico da propriedade da sua empresa (pode ser um gerador hidráulico, uma turbina alimentada por caldeira, etc.) para alimentar parte da indústria familiar na qual você trabalha, a 300m da estação geradora. Suponha que o gerador trifásico seja do tipo tetrapolar, cuja potência nominal é de 15kW, e que a tensão de linha seja de 380V.
Qual é o nível de tensão de fase apropriado para a transmissão da energia elétrica até o consumo da indústria?
C. 
220V.
3. 
Empresas públicas e privadas hoje em dia podem participar na comercialização tanto para o transporte como para a geração de energia elétrica.
Imagine que você trabalhe em uma empresa que tenha um sistema de geração de energia elétrica muito maior que a sua capacidade de consumo e que, por isso, pretenda vender energia elétrica à rede.
A qual entidade você deve recorrer para verificar as exigências e começar a comercializar energia mediante contratação formal?
B. 
Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE).
4. 
Para projetar uma linha de distribuição primária, devem ser adotadas diferentes estratégias, considerando principalmente o aspecto econômico, a confiabilidade, a manobrabilidade, etc.
Você é engenheiro e está projetando uma nova linha de distribuição para um bairro industrial, nas periferias de uma cidade. Nesse bairro, irão se instalar diferentes empresas que irão ter uma demanda constante de energia. Duas empresas em particular lhe solicitaram maior garantia quanto à disponibilidade de energia.
A subestação fica próximo ao bairro, e a empresa para a qual você presta serviços pediu para fazer economia na instalação, considerando o melhor custo-benefício para a empresa e os usuários.
Qual das seguintes configurações você pode adotar para o bairro?
A. 
Distribuição primária tipo anel.
5. 
Na rede de distribuição secundária, trabalha-se frequentemente com baixa tensões, isto é, 127/220V, ou 220/380V, em redes trifásicas. É comum, ainda, conhecer a carga aproximada que está em dita rede, para, dessa forma, projetar os condutores apropriados.
Você precisa saber qual é a corrente de linha de uma instalação, mais especificamente a corrente na linha C. Para tanto, você sabe que na linha trifásica estão instalados uma carga resistiva bifásica e um motor trifásico. O motor está conectado em triângulo ou delta, e você conhece qual é a corrente que possui nos seus bobinados, que é de 15A por fase. Você sabe, ainda, que a carga resistiva está consumindo 3,8kW. O diagrama mostra o esquema de conexão de cargas e pode ser usado como referência:
​​​​​​​​​​​​​​Qual é a corrente na linha C, considerando a carga do motor como resistiva pura?
B. 
IC = 35,98A
Fundamentos de conversão eletromecânica de energia
1. 
As relações de força e conjugado (torque) de um sistema eletromecânico fazem parte do processo de conversão de energia, o qual pode ser analisado principalmente a partir de determinada lei. A partir disso, assinale a alternativa correta:
B. 
O processo de conversão de energia pode ser analisado a partir do princípio da conservação de energia, o qual consiste na Primeira Lei da Termodinâmica, estabelecendo que a quantidade total de energia em um sistema isolado permanece constante.
2. 
No estudo do processo de conversão de energia, as perdas podem ser separadas matematicamente, de forma que o dispositivo pode ser representado por um sistema de armazenamento de energia, sem perdas, e com terminais elétricos e mecânicos. Assim, assinale a alternativa correta:
D. 
A capacidade de identificar um sistema de armazenamento de energia magnética sem perdas é a essência do método da energia, o qual faz parte do processo de modelagem e é realizado apenas de forma matemática.
3. 
Um sistema magnético considerado linear é aquele que despreza a não linearidade magnética e as perdas do núcleo, devido à simplicidade das relações resultantes. A respeito da linearidade dos sistemas de conversão de energia, considerando as relações de energia e coenergia, assinale a alternativa correta:
C. 
Para um sistema de conversão eletromecânica não linear, tem-se por definição que a soma da energia e da coenergia é igual ao produto do fluxo concatenado λ  e da corrente i.
4. 
A energia magnética armazenada em sistemas de conversão eletromecânica de energia pode ser obtida como uma função de corrente; essa técnica é conhecida como coenergia (W'campo). Assim, para uma corrente de 5A, um entreferro g = 4cm e fluxo concatenado sendo:
�=0,08�1/2�​​​​​​​
Calcule a coenergia do sistema.
E. 
14,90J.
5. 
A grande maioria dos dispositivos que realizam a conversão eletromecânica de energia é um sistema de campo magnético, o qual pode ser de excitação única ou multiexcitado. A respeito desses dispositivos, assinale a alternativa correta:
A. 
Existem inúmeros dispositivos eletromecânicos com terminais elétricos múltiplos, formando sistemas multiexcitados, como, por exemplo, em sistemas de medições, nos quais é desejado obter conjugados proporcionais a dois sinais elétricos.
Relações eletromecânicas
1. 
Em uma máquina síncrona, o rotor gira em sincronismo com qual elemento?​​​​​​​
E. 
Com o campo magnético girante.
2. 
Como é o estator nas máquinas CC e como ele são excitados?
A. 
O estator tem polos salientes e é excitado por uma ou mais bobinas de campo.
3. 
O que são as máquinas CA? ​​​​​​​
D. 
As máquinas CA são geradores que convertem energia mecânica em energia elétrica CA e motores que convertem energia elétrica CA em energia mecânica. ​​​​​​​
4. 
O que é uma máquina elétrica?
B. 
Uma máquina elétrica é um dispositivo que pode converter tanto a energia mecânica em energia elétrica como a energia elétrica em energia mecânica.
5. 
Cite dois tipos de rotores de motor de indução.
C. 
Gaiola de esquilo e bobinado.
Consumo de energia
1. 
A construção civil gera impactos ambientais e consome energia na realização da maioria de suas ações. Existem algumas medidas que podem ser adotadas nos projetos de novas edificações para amenizar o consumo de energia. Assinale a alternativa que apresenta uma medida correta:
D. 
Sensores automáticos para iluminação, que reduzem o tempo de consumo.
2. 
A energia, sendo um aspecto importante para a atualidade e para o desenvolvimento da sociedade, é cada vez mais consumida nas atividade diárias, tornando-se indispensável. O termo consumo energético se refere:
B. 
a uma medição de quantidade de energia utilizada de determinada coisa.
3. 
O consumo de energia elétrica vem aumentando ao longo dos anos. Tornou-se uma grande preocupação da atualidade, em virtude de resultar na necessidade de obter mais energia.
Sobre a evolução do consumo de energia, é correto afirmar:
A. 
Tem relação com a criação de máquinas e equipamentos que passaram a ser automáticos, facilitando a vida das pessoas.
4. 
O consumo desmedido da energia elétrica pode causar consequências para o meio ambiente, tendo em vista que a energia deverá ser obtida para atender às novas demandas. Atitudes simples que são recomendadas podem contribuir para amenizar o consumo de energia, sendo uma delas:
E. 
Evitar deixar aparelhos e luzes ligadas em locais que não estão sendo usados.
5. 
A energia pode vir de várias fontes, com as características de serem renováveis ou não. As fontes renováveis são opções menos poluentes e causam menosimpactos ambientais. Sobre essas fontes, assinale a alternativa correta:​​​​​​​
D. 
A energia da biomassa pode usar como fonte os combustíveis sólidos, líquidos e gasosos.
Modelos de linhas de transmissão
1. 
Sobre modelos de linhas de transmissão pode-se afirmar que:​​​​​​​
E. 
As linhas de transmissão podem ser curtas, longas ou médias e são classificadas de acordo com a seu comprimento.
2. 
Sobre linhas de transmissão médias e curtas, pode-se afirmar que:​​​​​​​
D. 
A representação das linhas médias é realizada pelo modelo π, com a reatância shunt dividida em duas partes.
3. 
Sobre linhas de transmissão longas, sabe-se que:​​​​​​​
C. 
O modelo π equivalente é o mais adequado a ser utilizado quando o interesse principal é conhecer as tensões nos extremos da linha.
4. 
Sobre o efeito Ferranti, pode-se dizer que:​​​​​​​
B. 
É a operação de um sistema de potência que, quando em vazio, apresenta tensão na barra de carga superior à tensão na barra do gerador.
5. 
Sobre diagramas de círculo, sabe-se que:​​​​​​​
B. 
Os diagramas de círculo são representações fasoriais das tensões e das correntes de um sistema de potência.
Desenhos de linhas de transmissão elétrica
1. 
Nos projetos de linhas de transmissão, muitos símbolos são utilizados para representar os equipamentos e estações presentes no sistema. O símbolo a seguir representa um:
​​​​​​​​​​​​​​
B. 
transformador de tensão.
2. 
Equipamentos e conexões trifásicas possuem tipos de ligações diferentes, de acordo com a necessidade que relaciona tensão e corrente. O símbolo a seguir representa qual conexão?
​​​​​​​
C. 
Estrela.
3. 
Os símbolos são a representação gráfica inclusive de equipamentos. O símbolo a seguir representa um(a):
​​​​​​
D. 
disjuntor.
4. 
Elementos que interrompem a alimentação, garantindo a segurança de circuitos elétricos, também estão presentes em linhas de transmissão. O símbolo a seguir representa um(a):
​​​​​​​
A. 
chave seccionadora.
5. 
Alguns símbolos, além de representarem um elemento, podem caracterizar um conjunto de elementos, dependendo da potência, tensão ou corrente que se espera daquele grupo. O símbolo a seguir representa um(a):
​​​​​​
B. 
banco de capacitores.
Parâmetros de linha de transmissão: resistência
1. 
Calcule a resistência de um condutor de alumínio, percorrido por uma corrente contínua, de 20 km de comprimento com uma seção transversal de 25 mm².​​​​​​​
A. 
 22,64 Ω.
2. 
O que significa resistência elétrica?​​​​​​​
B. 
Oposição à passagem de corrente oferecida por um determinado material.
3. 
Por que existe a padronização de condutores?​​​​​​​
D. 
A padronização foi criada para auxiliar a conversa entre engenheiros, empresas de transmissão e fabricantes, de forma que os projetos pudessem ser planejados com base em valores comerciais reais.
4. 
O que é o efeito pelicular?​​​​​​​
C. 
É um fenômeno causado em condutores percorridos por corrente alternada no qual os elétrons se concentram na superfície do condutor.
5. 
Sobre condutores múltiplos, pode-se afirmar que:​​​​​​​
C. 
condutores múltiplos são utilizados para transportar uma mesma fase utilizando de dois a quatro subcondutores, proporcionando considerável aumento na capacidade de transmissão devido à redução das perdas e da reatância em série.
Introdução aos transformadores reais
1. 
As perdas de um transformador real podem ser modeladas e representadas por um circuito elétrico equivalente, conforme a figura a seguir. 
Com base no circuito equivalente de um transformador real, analise as afirmativas I, II e III:
I. R1 e jX1 representam as perdas pela resistência elétrica do enrolamento primário.
II. R2’ e jX2’ representam as perdas pela resistência elétrica do enrolamento secundário.
III. Rm representa perdas que ocorrem no núcleo do transformador, como, por exemplo, as que são decorrentes de correntes de Foucault.
Está correto o que se afirma em:
B. 
III, apenas.      
2. 
Com base nas perdas existentes em um transformador, analise as afirmativas I, II e III.
I. Apesar da alta permeabilidade do material do núcleo de um transformador, parte do fluxo magnético circula ao redor dos enrolamentos, o que ocasiona as perdas denominadas perdas por dispersão.
II. As perdas por histerese magnética são provocadas pela saturação do núcleo, ou seja, chega-se a um ponto em que o núcleo não consegue mais conduzir linhas de fluxo magnético.
III. As perdas por Foucault ocorrem pelo fato de o material do núcleo ser bom condutor de corrente elétrica. Desse modo, o campo magnético, que atravessa o núcleo, induz correntes parasitas que ocasionam perdas devido ao seu aquecimento.
Está correto o que se afirma em:
D. 
I e III, apenas.
3. 
A figura a seguir mostra o circuito equivalente de um transformador monofásico, indicando numericamente os componentes e os valores eficazes das correntes.
​​​​​​​Calcule o valor das perdas do núcleo do transformador, em W.​​​​​​​
E. 
4.232kW.
4. 
Um transformador de 110kVA e 1.100/220V alimenta uma carga nominal com fator de potência unitário em 220V. As reatâncias de dispersão dos lados de alta e baixa tensões valem, respectivamente, 0,3Ω e 0,012Ω.
Desprezando-se a corrente de magnetização e as perdas ôhmicas, o módulo da tensão, em volts, nos terminais do lado de alta tensão vale aproximadamente:
B. 
1.102.
5. 
Os ensaios em vazio e de curto-circuito são realizados nos transformadores com o objetivo de levantar os seus parâmetros, permitindo que seja montado o seu circuito equivalente. Considere um transformador monofásico de 10kVA, 1.000V/100V, que foi submetido aos dois ensaios, cujos resultados são apresentados a seguir:
Ensaio em vazio:
            Vo=100V, Io=2A, Po=10W
​​​​​​​
Ensaio em curto:
         Vcc=20V, Icc=100A, Pcc=1.000W
Diante do exposto, a reatância de magnetização do transformador, referida ao lado de alta tensão, em ohms, é igual a aproximadamente:
​​​​​​​
D. 
5.000.
Regulação de tensão e rendimento dos transformadores
1. 
Para um transformador ideal, a potência constatada no enrolamento secundário é a mesma aplicada no enrolamento primário. Nesse caso, não há nenhum tipo de perda, e o rendimento é de 100%.
Um transformador de 800KVA tem duas perdas. Uma delas é a perda em carga plena no cobre, de 4.000W, e a outra é a perda no núcleo, igual a 1.000W. O fator de potência dessa carga é de 0,85, e o fator de carga é unitário. Qual é o valor do rendimento desse transformador?
A. 
99,27%.
2. 
Quando se realiza um ensaio em vazio em um transformador, obtêm-se as perdas no núcleo, as perdas suplementares e os parâmetros do ramo de magnetização do circuito equivalente. Já por meio do ensaio em curto-circuito, determinam-se as perdas no cobre, a queda de tensão interna e a impedância.
As medidas do ensaio de curto-circuito de um transformador de 30KVA e 2.200/220V são: 50V, 25A e 600W. Determine a regulação de tensão a plena carga de um transformador que tem fator de potência de 0,8 atrasado:
D. 
RG = 1,12%.
3. 
A regulação de tensão é uma medida que indica o grau de constância da tensão de saída quando há variação na carga, ou seja, a medida do quanto varia a tensão de um sistema comparada com a tensão que foi contratada da concessionária para esse sistema.
A variação da tensão do secundário em condições de vazio de um transformador é de 300V, e a RG é de 5%. Assinale a alternativa que apresenta corretamente a variação da tensão do secundário em condições de carga:
B. 
285,71V.
4. 
Os transformadores são projetados para ter elevada eficiência, porém eles também têm perdas. No Brasil, cerca de 14% de toda a energia elétrica produzida é considerada perda nos sistemas de transmissão e de distribuição de energia elétrica, e 30% das perdas se devem às perdas nos núcleos dos transformadores.
Um transformador tem eficiência de 95% e perdas no cobre de 5.000W e no núcleo de 2.000W. Assinale a alternativa que apresenta corretamente a potência fornecida desse transformador:
C. 
Ps = 133kW.
5. 
​​​​​​​Os transformadores são projetados para operarem comalto rendimento. O rendimento de um transformador normalmente é calculado para a condição de plena carga e um fator de potência conhecido.
Durante um ensaio de um transformador de 30KVA, 60Hz e 2.200:220V, foram obtidos os seguintes dados:
Circuito aberto: 240V, 1,5A e 130W
Curto-circuito: 60V, 9A e 260V
Assinale a alternativa que apresenta corretamente o rendimento considerando plena carga e FP de 0,8.
C. 
97,06%.
Normas de transformadores
1. 
Você pretende realizar um projeto de pesquisa de um transformador de potência para distribuição de energia e precisa apresentar os conceitos e termos adequados ou padronizados nos históricos da pesquisa. Caso contrário, o seu superior irá recusar o seu trabalho.
Para garantir a correta utilização dos termos referidos aos conceitos de transformador; qual norma da ABNT você deverá utilizar como referência?
D. 
NBR 5458.
2. 
Você é contratado para instalar e fazer a manutenção de uma usina eólica para a geração de energia elétrica e, dentre os seus trabalhos, deve verificar os transformadores de cada gerador eólico.
Para essa operação em particular, qual norma é necessária e específica para a sua consulta durante o seu trabalho profissional?
C. 
NBR 5356-16.
3. 
A ABNT NBR 5356 trata sobre os ensaios de rotina necessários que devem ser realizados em transformadores de potência.
Dentre os itens de ensaios de rotina recomendados pela norma, qual deles não está listado nos itens da NBR 5356?
B. 
Medição do fluxo magnético do entreferro.
4. 
Você precisa fazer um ensaio de rotina de um transformador de potência e, no momento, está realizando o ensaio de medição de impedância em curto-circuito. Nesse procedimento, é alimentado o lado de alta com uma tensão senoidal que seja menor à nominal e fazendo circular a corrente nominal no lado de baixa tensão, cujo valor é igual ao valor de curto-circuito, tal como visto na figura a seguir.
Os valores conhecidos são os seguintes: i1 = 1A; i2 = 80A; v1 = 22V; Pcc = 15W. Qual é o valor do módulo da impedância do transformador do lado de alta tensão e qual é o valor do fator de potência nessas condições?
A. 
Z1 = 22Ω; FP = 0,68.
5. 
Você monta uma bancada para realizar o ensaio de impulsos de descargas atmosféricas em plena onda, em um transformador trifásico de 150kVA de potência, e uma classe tensão de isolamento nominal de 46.000V. Durante os testes, os tempos desejados na curva impulsiva são de T1 = 1,1µs e T2 = 45µs.
Qual é o valor de pico da cresta recomendado para esse ensaio?
B. 
Vcresta = 250kV.
Medição de potência e energia
1. 
Para poder medir grandezas elétricas, devem-se utilizar equipamentos adequados para cada grandeza que se deseja medir. Qual é o equipamento utilizado para medir a potência ativa?​​​​​​​
B. 
Wattímetro.
2. 
Uma corrente de 10 A está atrasada em relação a uma tensão de 110 V em 30 graus. Qual é a potência real consumida pela carga?​​​​​​​
C. 
952,6 W.
3. 
Como pode ser definido o conceito de energia, quando envolve dispositivos eletrônicos e elétricos?
A. 
O conceito de energia pode ser definido como o trabalho solicitado pelos equipamentos ou pelos dispositivos elétricos ou eletrônicos para realizar tarefas.
4. 
Como pode ser definido o conceito de potência, quando envolve dispositivos eletrônicos e elétricos?​​​​​​​
D. 
A potência é o tempo e a energia gastos na realização do trabalho.
5. 
As concessionárias de energia elétrica estabelecem tarifas de cobranças por quilowatt-hora consumido. As tarifas para a energia elétrica nos Estados Unidos dependem do método pelo qual a eletricidade é gerada, do tipo e da complexidade do sistema de transmissão e distribuição, do custo de manutenção e de diversos outros fatores. Sabendo a quantidade de energia utilizada (obtida a partir da leitura do medidor) e o custo do quilowatt-hora da energia em determinada área, calcule a conta mensal de energia elétrica de uma residência que usa 1000 kWh de energia elétrica em um mês, com uma tarifa de 15 centavos por quilowatt-hora.
E. 
R$ 150,00.
Critérios de alimentação elétrica adotados pelas concessionárias de energia elétrica
1. 
Como técnico responsável pela transmissão de energia na rede elétrica, é necessário ter conhecimento das normas vigentes no País. Nesse contexto, quais são os valores determinados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) para as tensões baixa, média e alta?
A. 
Baixa tensão: entre 0 e 1kV.
Média tensão: entre 1kV e 69kV.
Alta tensão: entre 69kV e 230kV.
2. 
Os engenheiros eletricistas responsáveis pela rede de distribuição das cidades geralmente solicitam a troca de transformadores para os clientes. Considerando a demanda de potência de 13.000W em um bairro residencial, e a demanda em uma área rural como 15.000W, qual é o tipo de transformador usado em cada um dos casos?
C. 
Residencial: transformador trifásico.
Rural: transformador bifásico.
3. 
O trabalho com a rede de transmissão faz parte do cotidiano de um engenheiro eletricista. Assim, por questões de segurança, torna-se imprescindível o conhecimento dos níveis de tensão. Com base na Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), quais são os níveis de tensão da rede elétrica, considerando a geração de energia de 13.8kV, a transmissão de 138kV e a distribuição de 220V?
E. 
Geração de energia: média tensão.
Transmissão: alta tensão.
​​​​​​​Distribuição: baixa tensão.
4. 
Para que a energia gerada seja transmitida, é necessária uma mudança do nível de tensão por transformadores situados a algumas centenas de metros da usina. Sobre a finalidade desses dispositivos na transmissão de energia, assinale a alternativa correta:
B. 
Os transformadores são utilizados para evitar perdas de potência por meio do efeito Joule. Utilizando a lei de Ohm, a tensão é aumentada de maneira a diminuir a corrente, tornando possível, assim, a transmissão por longas distâncias.
5. 
O transformador é um dispositivo utilizado diariamente para a mudança dos níveis de tensão da rede elétrica, seja como elevador, seja como abaixador de tensão. Sobre os transformadores abaixadores de tensão utilizados pelas concessionárias para distribuição de energia para os clientes, assinale a alternativa correta:
A. 
Transformador monofásico: ideal para instalações que necessitam de potências de até 8.000W e utilizado em áreas urbanas.
Transformador bifásico: ideal para consumidores que têm maior demanda de potência, de até 25.000W, e utilizado em áreas rurais.
Transformador trifásico: ideal para consumidores que têm grande demanda de potência, de até 75.000W, e utilizado em áreas urbanas.