GRA1068 - TRANSMISSAO E DISTRIBUICAO DE ENERGIA ELETRICA - UNIDADE 02

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TRANSMISSÃO ETRANSMISSÃO E
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIADISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA
ELÉTRICAELÉTRICA
CONTROLE DE TENSÃOCONTROLE DE TENSÃO
NOS SDAT-MT-BT,NOS SDAT-MT-BT,
OPERAÇÃO EOPERAÇÃO E
MANUTENÇÃO DEMANUTENÇÃO DE
SISTEMAS DESISTEMAS DE
DISTRIBUIÇÃODISTRIBUIÇÃO
Au to r ( a ) : R o d r i g o V i n í c i u s S a r to r i
R ev i s o r : S o f i a M a r i a A m o r i m Fa l c o R o d r i g u e s
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Introdução
Caro(a) estudante! Nesta unidade, concentramos nossos estudos no controle
de tensão em Sistemas de Distribuição de Alta Tensão (SDAT), Média Tensão
(SDMT) e Baixa Tensão (SDBT). O objetivo foi compreender as estratégias e os
métodos utilizados para o controle de tensão, bem como o impacto dessas
medidas na operação desses sistemas. Além disso, exploramos o conceito de
operação e manutenção dos sistemas elétricos, abordando aspectos
especí�cos das estratégias e dos métodos aplicados nos sistemas de
distribuição. Nosso objetivo é capacitá-lo(a) para aplicar esses conceitos na
prática e compreender seus efeitos na transmissão e distribuição de energia
elétrica. A�nal, esse conhecimento é fundamental para garantir a e�ciência e a
con�abilidade de nossos sistemas de energia. Vamos começar!
Controle de tensão
no SDAT
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Estudante, o Sistema de Distribuição em Alta Tensão (SDAT) desempenha um
papel crucial na infraestrutura de energia elétrica. De acordo com Oliveira et al.
(1996), sua principal função é transmitir energia elétrica de uma subestação
de transmissão para várias subestações de distribuição ou consumidores
industriais. Dada a sua importância, o controle e a regulação de tensão no
SDAT são aspectos fundamentais para garantir a e�ciência e a con�abilidade
do sistema de energia elétrica.
A regulação de tensão refere-se ao processo de controle e manutenção da
tensão elétrica em um sistema de distribuição dentro de limites aceitáveis e
pré-determinados. Conforme explicado por Mohan (2016), a tensão em
qualquer ponto do sistema de distribuição precisa estar dentro de uma faixa
estipulada para evitar danos aos equipamentos conectados à rede e para
garantir a e�ciência da transmissão e distribuição de energia elétrica. Dessa
forma, a regulação de tensão é geralmente realizada por meio de
equipamentos como transformadores de tap variável, bancos de capacitores,
reguladores de tensão, entre outros.
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Estudante, também é importante considerar a questão da segurança dos
equipamentos, uma vez que a operação fora dos limites aceitáveis de tensão
pode dani�car os dispositivos conectados à rede. Além disso, a regulação
adequada de tensão tem um impacto direto na qualidade da energia fornecida
aos consumidores. Variações excessivas de tensão podem resultar em uma
qualidade de energia insatisfatória, afetando o desempenho dos
Regulação de tensão no SDAT
A regulação de tensão no SDAT é de suma importância por várias razões, começando pela
e�ciência da transmissão e distribuição de energia elétrica. Uma regulação adequada de tensão
garante que a energia seja transmitida e distribuída de forma e�ciente. A falta de regulação
adequada pode resultar em perdas na transmissão e distribuição, o que leva a um uso ine�ciente
da energia elétrica.
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equipamentos dos consumidores. Além disso, a regulação de tensão e�caz é
crucial para garantir a con�abilidade do sistema de distribuição de energia
como um todo. A falta de regulação adequada pode levar a interrupções e
falhas no fornecimento de energia, comprometendo a con�abilidade do
sistema.
A regulação de tensão em um SDAT pode apresentar desa�os devido à
complexidade do sistema e às variações contínuas na demanda de carga. No
entanto, existem várias estratégias que podem ser empregadas para garantir
um controle e�caz da tensão. Uma delas é o uso de transformadores de tap
variável. Os transformadores de tap variável, também conhecidos como TTVs,
são uma das ferramentas mais comumente utilizadas para regular a tensão
em um SDAT. Esses transformadores permitem ajustar a relação de
transformação, o que possibilita o controle da tensão de saída. Isso é feito por
meio da alteração da posição do tap, que é basicamente um ponto de contato
ao longo do enrolamento do transformador.
Os bancos de capacitores são outra estratégia comumente utilizada para o
controle de tensão. Segundo Oliveira et al. (1996), eles são geralmente
empregados para fornecer correção do fator de potência, o que, por sua vez,
auxilia na manutenção da tensão dentro de limites aceitáveis. Os capacitores
podem ser instalados em vários pontos ao longo do SDAT, oferecendo suporte
de tensão localizado.
Já os reguladores de tensão são dispositivos que ajustam automaticamente a
tensão para um valor pré-de�nido. Eles são especialmente úteis em SDATs,
especialmente em situações em que a tensão pode variar consideravelmente,
como em linhas de distribuição longas ou com grandes �utuações de carga.
A estratégia de controle de tensão também pode ser classi�cada como
distribuída ou centralizada. De acordo com Mohan (2016), no controle
distribuído, os dispositivos de controle de tensão, como TTVs e reguladores de
tensão, operam de forma independente um do outro. Por outro lado, no
controle centralizado, há um controlador central que coordena as ações de
todos os dispositivos de controle de tensão.
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Cada uma dessas estratégias apresenta vantagens e desvantagens, e a
escolha da estratégia adequada depende de vários fatores, incluindo o layout
do sistema de distribuição, a variação da carga, a disponibilidade de
equipamentos e os requisitos especí�cos do sistema.
Com base nessas estratégias, existem diversos métodos especí�cos
utilizados para controlar a tensão em um SDAT. Vamos examinar alguns dos
métodos mais comuns, começando pelo ajuste On-Load Tap Changer (OLTC).
O OLTC é um método e�caz de controle de tensão no SDAT, realizado por meio
do uso de TTVs equipados com OLTC. Esse recurso permite ajustar a posição
do tap do transformador sem interromper a corrente de carga, proporcionando
uma maneira �exível e e�ciente de manter a tensão dentro dos limites
desejados, mesmo diante de variações na demanda de carga.
Outro método comum de controle de tensão é o controle do fator de potência.
Essa estratégia é geralmente realizada por meio do uso de bancos de
capacitores, que podem ser ligados ou desligados conforme necessário para
fornecer suporte de tensão. O controle do fator de potência ajuda a minimizar
as perdas de transmissão e a melhorar a e�ciência do sistema, contribuindo
para um controle mais efetivo da tensão.
O controle coordenado de tensão é mais um método utilizado, no qual
diversos dispositivos de controle de tensão, como TTVs e reguladores de
tensão, são operados de forma coordenada. Geralmente, isso é realizado por
meio de um sistema de controle centralizado, que monitora a tensão em vários
pontos do SDAT e ajusta os dispositivos de controle conforme necessário.
Essa abordagem pode ser especialmente e�caz em sistemas de distribuição
complexos com grande variaçãode carga.
Além disso, o controle Volt/VAR é uma técnica avançada que visa otimizar a
relação entre a tensão (Volt) e a potência reativa (VAR) em um sistema de
distribuição. Isso é realizado por meio do ajuste coordenado de dispositivos de
controle de tensão, como TTVs e bancos de capacitores. O objetivo desse
método é manter a tensão dentro dos limites desejados, ao mesmo tempo em
que minimiza as perdas de transmissão e melhora a e�ciência do sistema,
como a�rmado por Oliveira et al. (1996).
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É importante reconhecer que o controle de tensão exerce um impacto
signi�cativo na operação e e�ciência de um SDAT. Vamos analisar alguns dos
efeitos e implicações do controle de tensão, começando pela e�ciência e
perdas no sistema. Um controle e�caz da tensão pode melhorar
signi�cativamente a e�ciência do sistema, reduzindo as perdas de
transmissão. Ao manter a tensão dentro de limites aceitáveis, o sistema pode
operar mais próximo de suas condições ideais, resultando em menores perdas
de energia.
Conforme destacado por Mohan (2016), o controle de tensão também tem um
impacto direto na qualidade da energia fornecida aos consumidores. Uma
tensão estável e dentro dos limites especi�cados é fundamental para garantir
o correto funcionamento de dispositivos e máquinas. Variações excessivas de
tensão podem causar falhas nos equipamentos, interrupções no serviço e uma
qualidade geral de energia insatisfatória.
Além disso, é importante ressaltar que os equipamentos de rede, como
transformadores e linhas de transmissão, podem ter sua vida útil reduzida se
operarem sob condições de tensão não ideais. Portanto, um controle de
tensão e�caz pode prolongar a vida útil desses equipamentos, reduzindo a
necessidade de manutenção e substituição frequente.
Adicionalmente, um sistema com controle de tensão e�caz oferece maior
�exibilidade para lidar com variações na demanda de carga. Durante picos de
demanda, por exemplo, o sistema pode ajustar a tensão para garantir que ela
permaneça dentro dos limites aceitáveis, evitando sobrecargas e garantindo
um fornecimento de energia estável.
Estudante, é importante destacar que trabalhar com SDAT requer um cuidado
especial e não permite improvisações. Essa atividade está estritamente
regulamentada por normas nacionais e internacionais rigorosas, que visam
orientar as especi�cações para garantir um funcionamento e�ciente,
juntamente com os mais altos padrões de segurança. A seguir, estão listadas
algumas dessas normas relevantes para o contexto do controle de tensão em
SDAT:
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Norma nacional: NBR IEC 62271-200 - Conjunto de manobra e controle
de alta tensão: estabelece os requisitos para equipamentos de
manobra, proteção e controle em sistemas de alta tensão.
Norma internacional: IEC 60071 - Insulation co-ordination: fornece
orientações sobre o dimensionamento e a coordenação do isolamento
em sistemas de alta tensão, incluindo a coordenação do HVDC
(sistema de transmissão de corrente contínua).
Norma internacional: IEC 60865-1 - Short-circuit currents - calculation
of effects: trata das de�nições e métodos de cálculo relacionados a
eventos de curto-circuito.
Norma internacional: IEC 60364-5-51 - Electrical installations of
buildings - Part 5-51: selection and erection of electrical equipment -
common rules: essa parte da norma especi�ca as regras comuns para
a seleção e instalação de equipamentos elétricos em edifícios,
incluindo requisitos para sistemas de alta tensão.
Norma europeia: EN 50110 - Operation of electrical installations: essa
norma estabelece os requisitos para a operação de instalações
elétricas, que também podem ser aplicados a sistemas de alta tensão.
Norma nacional: NBR 14039 - Instalações elétricas de média tensão
de 1,0 kV a 36,2 kV: apesar de mencionar a média tensão em seu título,
essa norma também aborda as instalações elétricas de alta tensão no
Brasil.
Norma nacional: NBR 5422 - Projeto de linhas aéreas de transmissão
de energia elétrica: essa norma é utilizada para o projeto de linhas
aéreas de transmissão, incluindo aspectos estruturais,
dimensionamento dos componentes e critérios de segurança.
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Prezado(a) estudante, por �m, é importante reconhecer que o controle de
tensão possui implicações econômicas signi�cativas. Reduzir as perdas de
energia resulta em um uso mais e�ciente dos recursos de geração de energia.
Além disso, prolongar a vida útil dos equipamentos de rede pode gerar
economias consideráveis em termos de manutenção e substituição.
Em resumo, o controle de tensão em um SDAT possui uma ampla gama de
efeitos e implicações, todos eles fundamentais para garantir um
funcionamento e�ciente e con�ável do sistema de distribuição de energia
elétrica.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
Com base nas estratégias mencionadas para controle de tensão em um
Sistema de Distribuição de Alta Tensão (SDAT), existe um método e�caz e
�exível que permite ajustar a posição do tap do transformador sem
interromper a corrente de carga.
Com base no texto, qual é esse método e�caz e �exível orientado ao ajuste
da posição do tap do transformador?
a) Controle de tensão por meio de capacitores.
b) Reguladores automáticos de tensão.
c) Chaveamento de bancos de capacitores.
d) Ajuste On-Load Tap Changer (OLTC).
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e) Transformadores de distribuição.
Prezado(a) estudante, você sabia que a regulação de tensão é um aspecto
crucial também na operação de um Sistema de Distribuição de Média Tensão
(SDMT)? Pois bem, como o nome sugere, a regulação de tensão refere-se ao
processo de manter a tensão de saída de um sistema elétrico dentro de um
intervalo prede�nido. Isso é realizado por meio do ajuste dos equipamentos do
sistema, como transformadores de tap variável, reguladores de tensão e
bancos de capacitores, para responder às mudanças na demanda de carga e
outras condições do sistema.
Em termos de valores, as principais diferenças entre um SDAT e um SDMT
estão relacionadas à faixa de tensão em que cada um opera. Conforme citado
por Oliveira et al. (1996), um SDAT opera em tensões superiores a 69 kV, que é
considerada alta tensão. Esse tipo de sistema é projetado para transmitir
energia elétrica em níveis de tensão mais elevados e geralmente é utilizado em
redes de transmissão e subtransmissão. Por outro lado, um SDMT opera em
tensões entre 1 kV e 69 kV, classi�cada como média tensão. Esse tipo de
Controle de tensão
no SDMT
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sistema é principalmente utilizado na distribuição de energia elétrica em áreas
urbanas e industriais, fornecendo energia aos consumidores �nais. Em
resumo, a diferença fundamental entre SDAT e SDMT reside no nível de tensão
em que cada sistema opera, sendo o SDAT acima de 69 kV e o SDMT entre 1
kV e 69 kV.
A regulação de tensão é importante por várias razões. Primeiramente, é
essencial para a qualidade da energia. Flutuações de tensão podem afetar o
funcionamento dos equipamentos conectados à rede. Por exemplo, uma
tensão muito alta pode dani�car os equipamentos, enquanto uma tensão
muito baixa pode fazer com que os equipamentos funcionem de forma
inadequada ou ine�ciente.
Além disso, uma tensão bem regulada contribui para a e�ciência do sistema
elétrico. Quando a tensão é mantida dentro de limitesadequados, as perdas de
energia no sistema são minimizadas, o que resulta em economia de energia e
custos operacionais mais baixos.
Por último, mas não menos importante, a regulação de tensão é fundamental
para a segurança do sistema. Segundo Mohan (2016), variações extremas de
tensão podem resultar em falhas do sistema, levando a interrupções de
energia e possíveis danos à infraestrutura do sistema elétrico.
Existem várias estratégias que podem ser usadas para controlar a tensão em
um SDMT. Mais uma vez, os TTVs são uma delas. A�nal, esses são
equipamentos essenciais no controle de tensão, pois permitem o ajuste da
relação de transformação para controlar a tensão de saída. Geralmente, são
equipados com um OLTC, que permite alterar a relação de transformação sem
desligar o transformador.
A exemplo do que se faz no SDAT, no SDMT também se recorre aos
reguladores de tensão, dispositivos esses que podem ajustar
automaticamente a tensão de saída para um nível desejado. Eles são
normalmente usados em pontos estratégicos do SDMT para garantir que a
tensão permaneça dentro dos limites aceitáveis.
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Não obstante, também se valem dos bancos de capacitores, que são usados
para fornecer ou absorver potência reativa. Ajustando a potência reativa no
sistema, é possível controlar a tensão. Esses dispositivos podem ser ligados
ou desligados conforme necessário para manter a tensão dentro dos limites
desejados.
O controle do fator de potência envolve o ajuste da quantidade de potência
reativa no sistema para manter a tensão em um nível desejado. Segundo
Oliveira et al. (1996), isso é frequentemente realizado por meio do uso de
bancos de capacitores e reatores.
E, a exemplo do que também se faz em SDAT, o controle coordenado de
tensão é uma estratégia que envolve a operação coordenada de vários
dispositivos de controle de tensão, como TTVs, reguladores de tensão e
bancos de capacitores. Isso normalmente é feito por meio de um sistema de
controle centralizado, que pode monitorar e ajustar a tensão em vários pontos
do SDMT.
O fato é que, embora o controle de tensão seja uma necessidade tanto em
SDA quanto em SDMT, existem algumas semelhanças e diferenças nas
estratégias utilizadas.
Como semelhanças, em suma:
1. Uso de TTV: Em ambos os sistemas, os TTVs são uma ferramenta
essencial para a regulação de tensão. Eles permitem ajustar a
tensão de saída ao mudar a relação de transformação.
2. Reguladores de tensão: Sim, tanto no SDAT quanto no SDMT, os
reguladores de tensão são usados para ajustar automaticamente a
tensão de saída para um nível desejado.
3. Bancos de capacitores: Em ambos os sistemas, os bancos de
capacitores são usados para controlar a potência reativa, o que,
por sua vez, afeta a tensão do sistema.
4. Controle coordenado de tensão: Ambos os sistemas utilizam uma
estratégia de controle coordenado de tensão, na qual vários
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dispositivos de controle de tensão são operados de maneira
coordenada.
Contudo, estudante, há importantes diferenças a considerar:
Escala de operação: A principal diferença entre o SDAT e o SDMT é a
escala de operação. O SDAT lida com tensões muito mais altas do que
o SDMT. Portanto, as estratégias de controle de tensão usadas no SDAT
devem ser capazes de lidar com essas tensões mais elevadas.
Equipamento de controle de tensão: Devido à diferença na escala de
tensão, o tipo e a capacidade do equipamento de controle de tensão
podem variar entre o SDAT e o SDMT. Por exemplo, os TTVs usados no
SDAT são projetados para lidar com tensões mais elevadas do que
aqueles usados no SDMT.
Considerações de segurança: As premissas de segurança também
podem ser diferentes entre o SDAT e o SDMT. Por exemplo, devido às
tensões mais elevadas envolvidas, os procedimentos de segurança
para o trabalho com equipamentos de controle de tensão no SDAT
podem ser mais rigorosos do que no SDMT.
Estudante, então, no geral, embora existam semelhanças inequívocas nas
estratégias de controle de tensão usadas no SDAT e no SDMT, existem
simultaneamente diferenças cruciais que precisam ser levadas em
consideração ao projetar e operar esses sistemas.
De acordo com Mohan (2016), existem vários métodos que podem ser usados
para controlar a tensão em um SDMT. Cabe, aqui, abordar os mais comuns,
começando pela regulação local da tensão, que, de fato, é uma estratégia
frequentemente usada em SDMT. Neste método, a tensão é controlada
localmente em pontos especí�cos do sistema. Isso é feito geralmente por
meio de dispositivos como TTVs e reguladores de tensão. Na prática, em um
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SDMT, a regulação local é muitas vezes realizada em subestações ou em
pontos de distribuição de carga signi�cativos.
O controle do fator de potência é outro método comumente usado para
controlar a tensão em um SDMT. Isso envolve a gestão da potência reativa no
sistema para manter a tensão em um nível desejado. Conforme explicado por
Gedra, Barros e Borelli (2014), a potência reativa é controlada principalmente
através do uso de bancos de capacitores, que podem ser ligados ou
desligados conforme necessário.
Por sua vez, o controle coordenado de tensão é uma estratégia avançada que
envolve a operação coordenada de vários dispositivos de controle de tensão.
Em um SDMT, isso pode envolver a coordenação de TTVs, reguladores de
tensão e bancos de capacitores, todos controlados por um sistema
centralizado.
Estudante, para cada um desses métodos, é importante lembrar que a tensão
em um SDMT normalmente varia na faixa entre 1 kV e 69 kV. Portanto, os
dispositivos de controle de tensão devem ser capazes de operar dentro dessa
faixa de tensão. Além disso, a regulação precisa manter a tensão dentro de um
intervalo especí�co para garantir a qualidade da energia e evitar danos aos
equipamentos. Geralmente, a variação da tensão não deve exceder ±5% do
valor nominal, conforme explicado por Oliveira et al. (1996).
Um dos principais efeitos do controle de tensão é o impacto na qualidade da
energia. Ao manter a tensão dentro de uma faixa aceitável (geralmente ±5% do
valor nominal), é possível garantir que os equipamentos conectados à rede
funcionem corretamente e de forma e�ciente. Isso é especialmente
importante em sistemas de média tensão, onde a variação de tensão pode ter
um grande impacto no desempenho dos equipamentos.
O controle de tensão também tem um efeito signi�cativo na e�ciência do
sistema. Ao manter a tensão em um nível apropriado, é possível minimizar as
perdas de energia no sistema. Isso é especialmente importante em SDMT,
onde as perdas de energia podem ser signi�cativas devido às altas correntes
envolvidas.
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A segurança é outra implicação importante do controle de tensão. Ao manter a
tensão dentro de limites seguros, é possível evitar danos ao equipamento e
falhas no sistema que podem levar a interrupções de energia. Além disso, o
controle de tensão também é crucial para a proteção dos trabalhadores que
operam o sistema.
Não obstante, o controle de tensão pode ter um impacto signi�cativo na vida
útil do equipamento. Equipamentos que são constantemente expostos a
tensões fora da faixa aceitável podem sofrer danos e ter sua vida útil reduzida.
Assim, o controle de tensão é uma estratégia importante para prolongar a vida
útil dos equipamentos em um SDMT.
Finalmente, o controle de tensão tem um impacto direto na con�abilidade do
sistema. Um sistema com controle de tensão e�caz é capaz deresponder a
mudanças na demanda de carga e manter a tensão dentro dos limites
aceitáveis, tornando o sistema mais resistente a falhas e interrupções.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
O fato é que, entre a alta tensão, de um lado, e a baixa tensão, de outro, os
sistemas de distribuição de energia elétrica precisam tratar de uma categoria
intermediária, conhecida como SDMT, sigla para sistemas de distribuição de
média tensão. A existência desse meio-termo categórico é justi�cada pelas
peculiaridades técnicas e operacionais que se observam nesse tipo de
sistema.
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Com base nas características do controle de tensão em SDMT, analise as
a�rmações abaixo e selecione a alternativa correta:
a) O controle de tensão em um SDMT é capaz de afetar a qualidade da
energia fornecida.
b) O controle de tensão em um SDMT acaba revelando pouca
in�uência na e�ciência do sistema.
c) O controle de tensão em um SDMT é um aspecto de baixa
relevância para a segurança do sistema.
d) A vida útil do equipamento pode ser prolongada mediante o
controle de tensão em um SDMT.
e) Inexistem vínculos do controle de tensão em um SDMT com as
perdas de energia neste sistema.
Prezado(a) estudante, agora vamos estudar os Sistemas de Distribuição de
Baixa Tensão!
Controle de tensão
no SDBT
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Sistemas de Distribuição de Baixa Tensão (SDBT) são uma parte fundamental
da infraestrutura elétrica, responsáveis pela entrega de eletricidade aos
consumidores �nais. Segundo Mohan (2016), a tensão em tais sistemas
geralmente varia de 120V a 240V para aplicações residenciais e até 600V para
aplicações industriais e comerciais.
Fonte: vectorpocket /
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Controle de tensão
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Estudante, além disso, é preciso reconhecer que a regulação de tensão em
SDBT é ainda mais crítica devido à proximidade dos consumidores �nais.
Variações de tensão são percebidas mais facilmente e podem resultar em
reclamações de clientes, além de danos aos equipamentos. Portanto, um
controle de tensão e�caz é de�nitivamente essencial para a qualidade do
serviço de energia elétrica, como frisam Oliveira et al. (1996).
Ocorre que o controle de tensão em SDBT difere signi�cativamente de SDAT e
SDMT devido às suas características e desa�os únicos. Sendo assim, algumas
das estratégias comumente usadas para o controle de tensão no âmbito da
baixa tensão incluem:
1. Reguladores de tensão de passo único (single-phase voltage
regulators): ao contrário dos SDAT e SDMT, onde os reguladores de
tensão de três fases são comuns, os reguladores de tensão de passo
único são frequentemente usados em SDBT. Eles são projetados para
manter a tensão dentro de limites estreitos, geralmente a ±3% do valor
nominal.
2. Transformadores de distribuição com taps ajustáveis: esses
transformadores permitem ajustes �nos na tensão de saída. Sendo
assim, eles podem ser particularmente úteis em SDBT, onde as
variações de carga podem ser signi�cativas e imprevisíveis.
3. Compensação de potência reativa: a compensação de potência reativa
é uma estratégia bastante usual para controlar a tensão em SDBT. Isso
pode ser feito com o uso de bancos de capacitores ou equipamentos
como compensadores síncronos. A compensação de potência reativa é
especialmente relevante em SDBT, onde a proporção de cargas
indutivas (como motores) é geralmente alta.
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4. Gestão da demanda: em SDBT, o controle da demanda pode ser uma
estratégia e�caz para controlar a tensão. Isso pode incluir medidas
como tarifas de tempo de uso, que incentivam os consumidores a
deslocar seu uso de energia para períodos de baixa demanda.
5. Integração de recursos energéticos distribuídos (REDs): a integração de
REDs, como sistemas fotovoltaicos e armazenamento de energia, pode
oferecer oportunidades adicionais para o controle de tensão em SDBT.
No entanto, esse expediente também apresenta desa�os signi�cativos,
pois a geração de energia pode ser altamente variável.
Na prática, várias técnicas podem ser usadas para implementar as estratégias
de controle de tensão em SDBT. Entre os métodos mais comuns, �gura a
regulação localizada de tensão. O fato é que reguladores de tensão e
transformadores de distribuição com taps ajustáveis são frequentemente
usados para realizar a regulação de tensão em pontos especí�cos na rede de
SDBT. Explicam Gedra, Barros e Borelli (2014) que essa regulação localizada
pode se mostrar muito e�caz para lidar com variações de carga em áreas
especí�cas da rede.
Também reconhece-se que bancos de capacitores e compensadores
síncronos podem ser usados para fornecer potência reativa e ajudar a
controlar a tensão. Segundo Oliveira et al. (1996), a capacidade de fornecer ou
absorver potência reativa pode ser usada para contrabalançar as cargas
indutivas ou capacitivas na rede e manter a tensão dentro dos limites
aceitáveis.
Não obstante, através de sistemas de gestão da demanda, os fornecedores de
energia podem incentivar os consumidores a alterar seus padrões de consumo
de energia para ajudar a controlar a tensão na rede. Isso pode ser feito através
de tarifas de tempo de uso, incentivos para reduzir o consumo durante
períodos de pico, ou mesmo através do uso de tecnologias de resposta à
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demanda que permitem ao fornecedor de energia controlar diretamente certas
cargas.
Quanto ao controle de tensão com REDs, eles podem ser empregados em
diversos arranjos. Por exemplo, inversores em sistemas fotovoltaicos podem
ser programados para fornecer ou absorver potência reativa, ajudando a
manter a tensão estável. No entanto, este método apresenta alguns desa�os
signi�cativos, porque a geração de energia a partir de REDs pode ser
altamente variável.
SAIBA MAIS
Os veículos elétricos (VEs), como parte integrante
dos REDs, também têm potencial para contribuir
para a estabilidade da tensão! A�nal, quando
equipados com tecnologia de carregamento
bidirecional, os VEs podem não apenas retirar
energia da rede para carregar suas baterias, mas
também fornecer energia de volta para a rede
durante picos de demanda. Este é um exemplo de
como as tecnologias emergentes podem ajudar a
resolver os desa�os da estabilidade de tensão
em redes de distribuição de baixa tensão.
Para saber mais, acesse o link a seguir.
Disponível em:
ACESSAR
https://www.scielo.br/j/rbi/a/FMFXFBVGfxqTBnKKwdVtT3m/?lang=pt
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Outro exemplo é a implementação de compensadores síncronos estáticos (ou
STATCOMs), que são dispositivos eletrônicos capazes de fornecer ou absorver
potência reativa para a rede, auxiliando na regulação de tensão. Embora sejam
normalmente usados em SDAT, eles também podem ser úteis em redes de
distribuição de baixa tensão.
Também é possível o uso de bancos de capacitores acionados por chaves, que
podem ser ligados ou desligados conforme a necessidade de correção do
fator de potência, o que também afeta a tensão da rede. No entanto, essa
solução é um pouco mais rudimentar e pode resultar em degradações na
qualidade da energia se não for bem gerenciada.
A implementação efetiva do controle de tensão em SDBT traz diversos efeitos
eimplicações, tanto positivas quanto negativas, que precisam ser
consideradas. Nesse sentido, um dos principais aspectos a considerar é o da
qualidade da energia elétrica. A�nal, como explica Mohan (2016), um controle
de tensão e�ciente em SDBT ajuda a manter a qualidade da energia fornecida,
garantindo que a tensão esteja dentro dos limites aceitáveis. Isso é essencial
para o funcionamento correto dos dispositivos elétricos e pode ajudar a
prevenir danos causados por tensões muito altas ou muito baixas.
Não obstante, manter a tensão dentro de limites adequados também pode
levar a uma maior satisfação do cliente, pois evita problemas como luzes
piscando, aparelhos que não funcionam corretamente e danos potenciais aos
equipamentos causados por tensões inadequadas. Além disso, como frisam
Gedra, Barros e Borelli (2014), o controle de tensão pode contribuir
substancialmente para a e�ciência energética. Por exemplo, ao reduzir a
tensão durante períodos de baixa demanda (uma técnica conhecida como
conservação de tensão), os fornecedores de energia podem reduzir as perdas
na rede e melhorar a e�ciência geral do sistema.
Acesso em: 13 jun. 2023.
 
Fonte: Elaborado pelo autor.
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Estudante, quanto aos REDs, embora eles possam oferecer oportunidades
valiosas para o controle de tensão, eles também trazem seus peculiares
desa�os. Por exemplo, a geração de energia solar pode variar rapidamente
com as mudanças nas condições climáticas, o que pode causar �utuações na
tensão. Gerenciar esse quadro requer técnicas de controle de tensão
so�sticadas e, praticamente de forma inevitável, investimento em
infraestrutura adicional.
Por sinal, há que se reconhecer que, de maneira geral, implementar o controle
de tensão em SDBT pode ser um tanto quanto caro e complexo. Como
explicam Oliveira et al. (1996), isso requer investimento em equipamentos,
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como reguladores de tensão e transformadores com taps ajustáveis, bem
como em sistemas de controle e monitoramento. Além disso, pode ser
necessário treinamento adicional para o pessoal de operações. Contudo, o que
costuma ser ponderado é que mais caro do que controlar a tensão em SDBT é
não controlá-la, em função do custo por vezes incomensurável dos potenciais
danos!
Então, em suma, estes são alguns exemplos típicos de controle de tensão em
SDBT, para ilustrar como esses princípios são aplicados na prática:
Em termos de regulação localizada de tensão, costuma-se fazer uso de
reguladores de tensão em bairros residenciais. Nesse cenário, a
demanda de energia pode variar muito ao longo do dia e da noite.
Durante os períodos de pico, quando muitas casas estão usando
eletricidade, a tensão na rede pode cair. Para compensar isso, o
regulador de tensão pode ser ajustado para aumentar a tensão.
Um exemplo prático de compensação de potência reativa pode ser
encontrado em áreas industriais, onde a carga é predominantemente
indutiva devido à presença de muitos motores elétricos. Bancos de
capacitores podem ser instalados para fornecer potência reativa e
ajudar a manter a tensão dentro dos limites aceitáveis.
Alguns fornecedores de energia estão experimentando programas de
resposta à demanda, onde eles podem controlar diretamente certas
cargas em resposta a condições na rede. Por exemplo, eles podem ser
capazes de desligar temporariamente aquecedores de água ou
condicionadores de ar durante períodos de pico para ajudar a controlar
a tensão.
Um exemplo prático de controle de tensão com REDs pode ser visto em
redes que integram uma quantidade signi�cativa de geração solar.
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Inversores em sistemas fotovoltaicos podem ser programados para
fornecer ou absorver potência reativa, ajudando a controlar a tensão.
No entanto, isso requer uma coordenação cuidadosa, pois a geração
solar pode variar rapidamente com as mudanças nas condições
climáticas.
Estudante, esses são apenas alguns exemplos práticos entre tantas outras
possibilidades de uso criativo e efetivo que servem para ilustrar as várias
maneiras pelas quais as estratégias e técnicas de controle de tensão podem
ser aplicadas em SDBT.
Agora vamos praticar o conhecimento adquirido neste tópico. Vamos lá!
praticar
Vamos Praticar
Em sua residência, você certamente está conectado a um SDBT. A qualidade
da tensão fornecida por esse sistema é fundamental para o funcionamento
correto e seguro dos seus equipamentos domésticos. Nesta atividade, você
irá realizar uma avaliação prática da tensão em sua residência.
Utilizando um multímetro, meça a tensão da tomada em diferentes
momentos do dia (manhã, tarde e noite). Anote os valores obtidos e
compare-os com o valor nominal (geralmente 110V ou 220V, dependendo da
sua região). Lembre-se de seguir todas as medidas de segurança ao
manusear o multímetro e ao inserir os terminais na tomada.
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Caro(a) estudante! Os sistemas de distribuição de energia elétrica (SDE)
desempenham um papel crucial na entrega de energia elétrica, desde as
usinas geradoras até os consumidores �nais, sejam eles residenciais,
comerciais ou industriais. Gedra, Barros e Borelli (2014) explicam que, para
garantir uma operação e�ciente, segura e con�ável desses sistemas, é
necessária uma operação e manutenção adequadas.
Operação e
manutenção de
sistemas de
distribuição
Operação dos SDE
A operação dos SDE envolve uma série de
atividades que garantem a entrega contínua e
con�ável de energia elétrica aos consumidores.
Isso inclui o monitoramento constante do
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Operar os SDE é algo que alia a necessidade de quali�cação técnica
especializada com experiência pro�ssional consolidada, advertem Oliveira et
al. (1996). Esta combinação é importante para se evitar cair na armadilha de
alguns mitos que costumam se manifestar neste tipo de ambiente. A
propósito, o infográ�co a seguir sintetiza os principais desses mitos sobre a
operação de SDE.
Caro(a) estudante, a manutenção dos SDE é igualmente importante para
garantir a con�abilidade e a longevidade do sistema. A manutenção pode ser
categorizada em duas vertentes principais: a manutenção preventiva e a
sistema para identi�car e corrigir quaisquer
problemas que possam surgir, como
interrupções, �utuações de tensão e
sobrecargas. Além disso, a operação adequada
dos SDE também envolve o gerenciamento da
demanda de energia para evitar sobrecargas no
sistema e garantir um fornecimento equilibrado
de energia.
Thiago Arreguy
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corretiva. A manutenção preventiva é realizada regularmente para evitar falhas
no sistema. Isso pode incluir a inspeção de equipamentos, a realização de
testes de rotina e a substituição de componentes antes que eles falhem. Por
outro lado, a manutenção corretiva é realizada após uma falha ou defeito ter
ocorrido. Isso pode envolver a reparação ou substituição de equipamentos
quebrados ou dani�cados. Observa-se que, embora a manutenção preventiva
seja preferível devido ao seu potencial para evitar interrupções e prolongar a
vida útil do sistema, a manutenção corretiva é muitas vezes inevitável em
casos de falhas inesperadas. Isso implica que, na prática, por mais que se
tenha uma atuaçãopreventiva, ações corretivas sempre serão corriqueiras e
necessárias.
A operação e a manutenção adequadas dos SDE são essenciais para garantir
a con�abilidade do fornecimento de energia e a satisfação do cliente.
Examinemos alguns pormenores acerca da atividade de manutenção em SDE.
A começar pela manutenção preventiva, que como o próprio nome indica, é
uma abordagem proativa para evitar falhas e prolongar a vida útil dos
componentes do sistema de distribuição. Ela é baseada na ideia fundamental
de que é mais e�ciente e econômico prevenir falhas antes que elas ocorram,
em vez de reparar ou substituir componentes após uma falha.
Segundo Oliveira et al. (1996), a manutenção preventiva em SDE pode incluir
várias atividades, tais como:
Inspeções regulares: isso envolve veri�car visualmente os
componentes do sistema para identi�car sinais de desgaste, danos ou
outras condições que possam levar a falhas futuras. É sabido que
componentes como transformadores e cabos são usualmente mais
suscetíveis à deterioração, ao passo que disjuntores e relés de
proteção já ensejam cuidados no tocante à calibração adequada.
Entenda-se por calibração o processo que veri�ca a precisão de um
instrumento ou equipamento em comparação com um padrão de
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
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referência: no caso de disjuntores e relés de proteção em um SDE, a
calibração é essencial para garantir que eles funcionem corretamente e
respondam como esperado em situações de sobrecarga ou falha. Por
exemplo, um relé de proteção é projetado para monitorar a corrente que
�ui através de um circuito e enviar um sinal para desligar o disjuntor se
a corrente exceder um limite prede�nido. A calibração garante que o
relé detecte corretamente o nível de corrente e atue no momento certo
para evitar danos ao sistema. Da mesma forma, um disjuntor é
projetado para interromper o �uxo de corrente em caso de sobrecarga
ou curto-circuito. A calibração é importante para garantir que o
disjuntor funcione corretamente e interrompa o �uxo de corrente no
momento certo. Com efeito, a calibração desses componentes deve ser
feita regularmente como parte da manutenção preventiva do sistema
de distribuição de energia. Ela é normalmente realizada por técnicos
especializados e requer equipamentos de teste especí�cos.
Testes de rotina: estes são realizados para avaliar a condição e o
desempenho dos componentes do sistema. Eles podem incluir testes
de resistência de isolamento, testes de transformadores, testes de
disjuntores, entre outros. Aqui, algumas especi�cidades se impõem: no
caso de SDAT, a inspeção de isoladores e a análise das condições de
linhas de transmissão são de extrema importância, devido à alta tensão
envolvida. Já quanto ao SDMT, a manutenção de transformadores de
distribuição e a análise de possíveis pontos de falha em disjuntores
costumam ser mais frequentemente necessários, devido à
complexidade e ao número de componentes envolvidos. E, por sua vez,
em SDBT, a inspeção e manutenção dos painéis de distribuição e a
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veri�cação da condição das linhas de serviço se tornam mais críticas,
para garantir a plena segurança e a con�abilidade na entrega �nal de
energia para os consumidores.
Lubri�cação e limpeza: a lubri�cação regular dos componentes móveis
e a limpeza dos componentes do sistema podem ajudar a prevenir o
desgaste e a corrosão. Nesse âmbito, lubri�cantes especiais precisam
ser utilizados, como graxas à base de silicone para alta temperatura,
óleos dielétricos para equipamentos elétricos e lubri�cantes
anticorrosivos para peças metálicas expostas.
Substituição de componentes: componentes com uma vida útil
conhecida, como fusíveis, disjuntores ou transformadores, podem ser
substituídos em intervalos regulares para evitar falhas. Para se ter uma
ideia, fusíveis e disjuntores podem necessitar de substituição a cada 5
a 10 anos, dependendo do uso e das condições de operação.
Curiosamente, os transformadores podem ter uma vida útil
signi�cativamente mais longa, até 30 anos ou mais, mas ainda assim
necessitam de inspeções regulares e manutenção para garantir seu
desempenho e segurança.
Por sua vez, a manutenção corretiva é realizada após a ocorrência de uma
falha. Seu objetivo não é outro senão restaurar o sistema à sua condição
normal de operação. A manutenção corretiva pode ser planejada (quando uma
falha é esperada, mas ainda não ocorreu) ou não planejada (quando uma falha
ocorre inesperadamente).
Em uma visão geral, a manutenção corretiva pode incluir atividades como:
Reparo de componentes: isso envolve a reparação de componentes
que falharam ou estão dani�cados. Por exemplo, um disjuntor que não
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está operando corretamente pode precisar ser reparado. Fazê-lo pode
não ser a tarefa mais trivial, já que requer conhecimento técnico
especializado, equipamentos de teste adequados e, frequentemente,
peças de reposição especí�cas. Além disso, a segurança é de suma
importância durante a realização desses reparos, devido à alta energia
envolvida.
Substituição de componentes: em alguns casos, pode ser mais
e�ciente ou econômico substituir um componente dani�cado do que
repará-lo. O que costuma servir de critério para a opção de substituição
são aspectos como a gravidade do dano, a disponibilidade de peças de
reposição, o custo de mão de obra para reparo em comparação à
substituição e a idade do componente – ainda que, em algumas
situações, mesmo um componente antigo, se bem mantido, pode ter
um desempenho similar ao de um novo, justi�cando a reparação em
vez da substituição.
Melhoria do sistema: em alguns casos, uma falha pode indicar um
problema subjacente com o design ou a operação do sistema. Nesses
casos, a manutenção corretiva pode envolver a melhoria do sistema
para evitar falhas futuras. Não é surpreendente que essas melhorias
possam incluir a atualização de equipamentos obsoletos, a revisão dos
procedimentos operacionais ou a implementação de novas tecnologias
para aumentar a e�ciência e a con�abilidade do sistema.
Em última análise, embora a manutenção preventiva seja geralmente preferível
devido aos seus benefícios em termos de con�abilidade e custo, a
manutenção corretiva é muitas vezes necessária em resposta a falhas
inesperadas. Para Mohan (2016), uma estratégia e�caz de manutenção para
Thiago Arreguy
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um sistema de distribuição geralmente envolve uma combinação de ambos os
tipos de manutenção.
É preciso reconhecer que, à medida que os SDE evoluem e se adaptam para
atender às crescentes demandas de energia e às mudanças nas tecnologias
de geração de energia, também surgem novos desa�os e tendências na
operação e manutenção desses sistemas – começando pela integração de
REDs. O fato é que, com sua crescente adoção, notadamente pela difusão das
alternativas da energia solar e da energia eólica, surgem desa�os
signi�cativos. Isso ocorre porque esses recursos, embora tenham realmente
muitos benefícios, também podem levar a �utuações na produção de energia e
tensão, exigindo estratégias de controle de tensão mais so�sticadas e
sistemas de monitoramento em tempo real.
E quanto ao envelhecimento da infraestrutura? Ora, admita-se que muitos SDE
estão operando com equipamentos e infraestruturas que estão se
aproximando ou já ultrapassaram sua vida útil projetada, após décadas
ininterruptas de serviço. Isso, segundo Gedra,Barros e Borelli (2014), pode
levar a um aumento nas falhas de equipamentos e na necessidade de
manutenção.
Há também que se considerar a crescente demanda por energia, impulsionada
pelo crescimento populacional e pelo aumento do uso de tecnologia, o que
pode levar a sobrecargas no sistema, aumentando a necessidade de
manutenção e atualização dos sistemas de distribuição. Também é
importante acompanhar as tendências futuras, como a digitalização e a
automação, que estão se tornando cada vez mais prevalentes na operação e
manutenção dos SDE. Isso inclui o uso de dispositivos inteligentes para
monitorar o desempenho do sistema em tempo real, a aplicação de algoritmos
avançados para prever falhas e a automação de tarefas de manutenção.
Outra grande novidade é que, em vez de realizar a manutenção em intervalos
�xos, uma tendência crescente é a manutenção baseada em condição, onde a
manutenção é realizada com base na condição real dos equipamentos. Isso é
possível graças ao uso de sensores e tecnologias de monitoramento em
tempo real. No âmbito da energia verde, à medida que a sociedade se move
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para uma economia mais sustentável, espera-se um aumento na geração de
energia a partir de fontes renováveis. Isso terá um impacto signi�cativo na
operação e manutenção dos SDE, pois essas fontes de energia têm suas
próprias necessidades e desa�os únicos.
Nesse sentido, é importante reconhecer que as instalações renováveis, como
parques eólicos e solares, requerem técnicas de manutenção especializadas,
como a manutenção de turbinas eólicas ou painéis solares, bem como a
gestão da intermitência da geração de energia, que é uma característica
dessas fontes. Além disso, a integração e�ciente dessas fontes no sistema
existente de distribuição de energia pode exigir atualizações de infraestrutura
e melhorias tecnológicas.
Em suma, a operação e manutenção dos SDE experimentam um verdadeiro
estado de �uxo, com muitos desa�os a serem enfrentados e novas tendências
emergindo. Com uma compreensão clara desses desa�os e tendências, é
possível preparar os SDE para um futuro mais sustentável e e�ciente.
Estudante, agora vamos praticar seu aprendizado! Vamos lá!
praticar
Vamos Praticar
A manutenção preventiva é fundamental para garantir a con�abilidade e
segurança de um SDE. Essa manutenção pode incluir atividades como
inspeções regulares, testes de rotina, lubri�cação e limpeza, e substituição de
componentes. Nesta atividade, você terá a oportunidade de entender mais
profundamente a importância dessas ações em um contexto real.
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Pesquise e faça um levantamento de uma concessionária de energia elétrica
na sua região. Descubra quais são as principais práticas de manutenção
preventiva adotadas e como elas se relacionam com os conceitos
apresentados no texto. Apresente suas descobertas em um relatório,
destacando as práticas especí�cas para os diferentes tipos de SDE (SDAT,
SDMT, SDBT) e discuta a importância de cada uma delas para a segurança e
con�abilidade do sistema.
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Material
Complementar
L I V R O
Energia Eólica
Autor: Eliane Fadigas
Editora: Manole
Capítulo: 5
Ano: 2011
ISBN: 978-85-204-4653-9
Comentário: O desa�o atual na área da energia eólica é
gerar energia elétrica com custo mínimo, considerando
aspectos como e�ciência e qualidade da energia entregue à
rede, dentro dos padrões de segurança operacional e ruído
admissível. Minimizar o custo da energia gerada envolve
uma série de objetivos parciais fortemente correlacionados
e, não raramente, con�itantes. O livro, especialmente em
seu quinto capítulo, explora como alcançar o equilíbrio entre
esses objetivos parciais, além de examinar a integração à
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rede de distribuição de energia elétrica. Disponível na Minha
Biblioteca.
W E B
Por que nosso sistema de distribuição
tem 3 fases e não 6 ou 12 fases?
Ano: 2022
Comentário: O SDE adotado comumente possui três fases
por algumas razões técnicas e práticas. Os principais
motivos são e�ciência, equilíbrio e compatibilidade. O fato é
que, embora seja teoricamente possível ter sistemas com
mais fases, como 6 ou 12 delas, não há uma necessidade
prática para isso na maioria das aplicações. A adoção de
sistemas com um número maior de fases aumentaria a
complexidade e os custos de infraestrutura, sem trazer
benefícios signi�cativos em termos de e�ciência ou
con�abilidade.
Para conhecer mais, acesse o link a seguir. Disponível em:
ACESSAR
 
Acesso em: 13 jun. 2023.
https://www.youtube.com/watch?v=2ljlu3fctBg
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Conclusão
Prezado estudante! Neste material, exploramos o controle de tensão em sistemas
de distribuição de alta, média e baixa tensão e os impactos desses processos.
Também nos aprofundamos na operação e manutenção dos sistemas elétricos,
conhecendo estratégias e métodos utilizados para garantir a e�ciência e a
con�abilidade dos sistemas de distribuição. Esperamos que agora você se sinta
capacitado para aplicar esses conhecimentos na prática. À medida que avançamos,
tenha sempre em mente que a compreensão desses conceitos é crucial para o
desenvolvimento e a manutenção de nossos sistemas de energia. Continue
conosco nessa jornada de aprendizado!
Referên
cias
BERMÚDEZ-RODRIGUEZ, T.;
CONSONI, F. L. Uma
abordagem da dinâmica do
desenvolvimento cientí�co e
tecnológico das baterias lítio-
íon para veículos elétricos.
Revista Brasileira de
Inovação, Campinas (SP), 19,
e0200014, p. 1-33, 2020.
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