02 - AULA 02 - SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO

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<p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Prof. Lic. Eng. Eletricista Luciano</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>A eletricidade divide-se em duas formas clássicas: a eletrostática</p><p>(parte da eletricidade que estuda as cargas elétricas em repouso, ou</p><p>que não registram qualquer movimento) e a eletrodinâmica (parte da</p><p>eletricidade que estuda as cargas elétricas em movimento).</p><p>Na natureza, somente encontra-se a eletrostática, que surge, a rigor, a</p><p>partir de descargas atmosféricas, promovidas a partir de diferenças de</p><p>potencial entre duas massas de potenciais diferentes, que nesse caso</p><p>será entre nuvens ou entre nuvens e o solo.</p><p>A eletrodinâmica só pode ser gerada por fenômenos artificiais pela</p><p>intervenção humana. A eletrodinâmica é o tipo de eletricidade</p><p>produzida para fins comerciais. Empresas que possuem a concessão</p><p>estatal para produção, transmissão e distribuição de energia elétrica</p><p>(conhecidas como concessionárias de energia elétrica), podem ser de</p><p>iniciativa privada ou de propriedade do Estado</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>A geração, transmissão e distribuição de energia elétrica são o princípio de funcionamento de qualquer</p><p>sistema elétrico existente, seja uma simples lâmpada na sala de casa ou até mesmo complexos industriais</p><p>com grandes máquinas e equipamentos. Se a energia elétrica não for gerada, transportada e distribuída para</p><p>os centros de utilização não é possível movimentar a tecnologia atual.</p><p>A norma NBR 5460 define essa arquitetura como SEP: Sistema Elétrico de Potência. O SEP é o conjunto</p><p>de equipamentos e instalações destinadas à geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, até a</p><p>medição, inclusive.</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>A energia elétrica é gerada através do princípio do eletromagnetismo onde um condutor elétrico gira dentro de um</p><p>campo eletromagnético produzido por um gerador.</p><p>O funcionamento do gerador é baseado na indução de força eletromotriz: o modelo mais simples é composto por uma</p><p>espira (tipo de circuito elétrico que produz um campo magnético e eletricidade). Uma turbina é responsável por fazer a</p><p>espira girar, gerando uma corrente elétrica. Em geral, a corrente alternada consegue atingir uma tensão maior que a</p><p>corrente contínua, conseguindo chegar mais longe sem perder a força. Apesar de ser mais vantajosa no que diz respeito</p><p>à economia, a corrente alternada é considerada mais perigosa justamente por trabalhar com tensões elevadas.</p><p>O gerador de energia é uma máquina elétrica que converte energia mecânica em energia elétrica. Essa produção de</p><p>energia elétrica pode ocorrer por meio de diversas fontes de geração, dentre elas: termelétricas, eólicas, hidrelétricas,</p><p>fotovoltaicas, termonucleares etc.</p><p>Nas grandes usinas geradoras o nível de tensão na saída dos geradores está normalmente na faixa de 6000V a 25000V</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Exemplo de usina de queima de combustível</p><p>Exemplo de usina nuclear</p><p>Exemplo de usina eólica</p><p>Exemplo de usina marítima</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Em alternativa à conversão de energia mecânica em</p><p>elétrica pode ser utilizada a energia solar. Esta</p><p>energia é obtida por meio de placas fotovoltaicas de</p><p>material semicondutor, que ao receber luz produz</p><p>corrente elétrica. Essa corrente é contínua e é</p><p>convertida em alternada por um inversor. Sua</p><p>aplicação está crescendo no mercado. É muito</p><p>comum em residências e pequenas edificações</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Após a energia ser gerada nas centrais geradores, ela é transmitida aos centros urbanos. Em função das centrais</p><p>geradoras ficarem longe dos centros urbanos, essa energia gerada tem que ser transmitida em altas tensões para reduzir</p><p>as perdas no caminho, que normalmente são da ordem de centenas de quilômetros.</p><p>As redes de transmissão de energia propiciam o transporte da eletricidade produzida pelas usinas geradoras às diversas</p><p>subestações de alteração de tensão elétrica, por meio de cabos aéreos fixados em grandes torres de metal. Decorrida a</p><p>travessia de longas distâncias, a eletricidade irá se aproximar dos centros de consumo, onde outras subestações irão</p><p>diminuir a tensão elétrica, para que seja iniciado o processo de distribuição.</p><p>O processo de transmissão é parte integrante do Sistema Interligado Nacional (SIN), que utiliza a malha de transmissão</p><p>para transferir a energia entre os diversos subsistemas</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>A evolução da instalação de linhas de transmissão constitui tema da maior relevância para o setor elétrico brasileiro, em razão dos</p><p>altos investimentos envolvidos e da alta demanda. A medida de evolução empregada é a de quilômetros de linhas de energia (Km).</p><p>Junto às usinas, subestações elevadoras transformam a energia para um nível de tensão adequado, o qual é função da potência a</p><p>transportar e às distâncias envolvidas.</p><p>O transporte de energia é realizado por diferentes segmentos da rede elétrica que são definidos com base na função que exercem:</p><p> Transmissão: redes que interligam a geração aos centros de carga.</p><p> Interconexão: interligação entre sistemas independentes.</p><p> Subtransmissão: rede para casos onde a distribuição não se conecta a transmissão, havendo estágio intermediário de repartição</p><p>da energia entre várias regiões.</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>As tensões usuais de transmissão adotadas no Brasil, em corrente</p><p>alternada, podem variar de 138 kV até 765 kV incluindo neste</p><p>intervalo as tensões de 230 kV, 345 kV, 440 kV e 500 kV. Os</p><p>sistemas ditos de subtransmissão contam com níveis mais baixos</p><p>de tensão, tais como 34,5 kV, 69 kV ou 88 kV e 138 kV e</p><p>alimentam subestações de distribuição, cujos alimentadores</p><p>primários de saída operam usualmente em níveis de 13,8 kV.</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>As empresas distribuidoras de energia (concessionárias) são responsáveis pela entrega de energia e, assim como acontece</p><p>com o sistema de transmissão, a distribuição é constituída por fios condutores, postes, transformadores e equipamentos</p><p>de medição, controle e proteção das redes elétricas.</p><p>O sistema de distribuição é muito mais amplo e ramificado que o de transmissão, pois tem por objetivo chegar aos</p><p>domicílios e empresas de todos os consumidores finais. A composição das redes de distribuição possui linhas de média e</p><p>baixa tensão. A potência da energia distribuída e entregue pode ser dividida em:</p><p> Redes elétricas primárias: Redes de distribuição de média tensão que, além do papel de distribuição pelos centros</p><p>urbanos e áreas rurais, atendem a médias e grandes empresas e indústrias. Qualquer instalação elétrica que tenha</p><p>carga instalada acima de 75kW já é obrigatoriamente atendida pela rede elétrica primária. Essa rede elétrica opera na</p><p>tensão nominal normalmente 13800V (em algumas regiões pode variar).</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Redes elétricas secundárias: Redes de distribuição</p><p>de baixa tensão que atendem consumidores residenciais, pequenos</p><p>estabelecimentos comerciais e industriais com carga instalada máxima de 75kW, além da iluminação pública.</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – TENSÃO SECUNDÁRIA – TIPO DE LIGAÇÃO DELTA</p><p>Os sistemas de distribuição secundário delta (ou triângulo) é utilizado quando se tem disponível transformadores</p><p>monofásicos na rede de distribuição da concessionária local. Esse transformador, chamado de transformador de luz</p><p>atende somente cargas monofásicas e/ou bifásicas. Para ligar carga trifásicas, utiliza-se um segundo transformador em</p><p>delta aberto, gerando o 4° fio. Em delta aberto é possível ligar apenas cargas trifásicas até 5kVA.</p><p>Para cargas trifásicas maiores que 5kVA inclui um terceiro transformador, fazendo-se o delta fechado. Em delta fechado é</p><p>possível ligação de cargas até 69kVA.</p><p>Para sistemas de distribuição delta, deve-se tomar o cuidado com o 4° fio (terceira fase), pois a tensão entre a terceira</p><p>fase e o neutro dá um valor de aproximadamente 200V (onde a tensão nominal é 120/240V).</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – TENSÃO SECUNDÁRIA – TIPO DE LIGAÇÃO DELTA</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – TENSÃO SECUNDÁRIA – TIPO DE LIGAÇÃO ESTRELA</p><p>Os sistemas de distribuição secundário estrela é utilizado quando se tem disponível transformadores trifásicos na rede de</p><p>distribuição da concessionária local. Trata-se de um transformador único com três buchas primárias, alimentadas pela</p><p>rede de média tensão da concessionária e o secundário ligado em estrela com quatro buchas secundárias, sendo três fases</p><p>e um neutro. Dessa maneira se tem disponível na rede secundária de distribuição um circuito trifásico com neutro, onde é</p><p>possível fazer o balanceamento de cargas sem comprometer o SEP.</p><p>O sistema estrela é mais vantajoso que o delta pois é possível um balanceamento de fases mais fácil e se tem tensões</p><p>iguais nas três fases em relação ao neutro, evitando problemas de ligação errada, como se tem com o 4° fio no sistema</p><p>delta.</p><p>SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE</p><p>ENERGIA ELÉTRICA</p><p>Instalações elétricas para automação industrial</p><p>DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – TENSÃO SECUNDÁRIA – TIPO DE LIGAÇÃO ESTRELA</p><p>As tensões nominais no sistema estrela são 127/220V, 120/208V e 220/380V, dependendo da região.</p><p>A partir da década de 90 ficou estabelecido que transformadores novos a serem instalados deveria ser de sistema estrela.</p><p>Os sistemas delta somente seriam objetos de manutenções.</p>