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FACULDADE ANHANGUERA DE CAXIAS DO SUL Curso de Engenharia de Produção Disciplina de Eletricidade aplicada Professor: Diógenes Garin ATPS DE ELETRICIDADE APLICADA Nome: Alexandre Lucas Ferreira RA: 0005514877 Caxias do Sul, 30 de setembro de 2015 Introdução (passo 1) A geração transmissão e distribuição de energia elétrica é um problema bastante presente em todos os segmentos da Engenharia. Desde a geração até a distribuição ao consumidor final, passando por transformadores, retificadores, entre outros, identificando as diversas funcionalidades. Portanto, é essencial reconhecer e compreender os princípios da corrente alternada, dos circuitos monofásicos, o conceito de potência e fator de potência, bem como sua correção, identificação, ligação, partida e manutenção de geradores e motores de corrente alternada e de transformadores, sistemas trifásicos, potência em cargas trifásicas equilibradas e equipamentos de manobra, proteção e medição. O gerador superficialmente falando nada mais é do que a produção da energia elétrica e como essa energia é gerada quais os processos em que a mesma é submetida. Nessa geração irão existir dois tipos de transmissão o de corrente alternada e o de corrente continua onde algumas usinas já utiliza esse método. A distribuição de energia será também um ponto em que através da mesma que ocorre a distribuição aos pontos de consumo que seriam esses as casas, empresas entre outros. Por fim escolhemos a subestação, que são um conjunto de equipamentos responsáveis pela regulação da tensão e a compensação de reativos possibilitando alternativas para a distribuição e transmissão de energia. Geração de energia elétrica Os geradores de eletricidade necessitam de energia mecânica (energia cinética) para fazerem girar rotores das turbinas, nos quais estão acoplados, no mesmo eixo, os rotores dos geradores de eletricidade. Turbina e gerador é o nome do conjunto de equipamentos fundamental em uma usina de geração de energia elétrica, o valor da tensão gerada em uma usina elétrica é de 13.800v. Os tipos de energia mais usados no Brasil é usina hidroelétrica, fonte água; usina termoelétrica, fonte gás, óleo; Usina nuclear, fonte urânio. A geração de tensão, no atual sistema elétrico, se dá por meio de corrente alternada. Por essa razão, a grande maioria dos equipamentos trabalha com esse tipo de corrente. A transmissão da energia elétrica pode ocorrer com dois tipos de corrente: Corrente alternada: Forma mais usual para transporte de energia por linhas de transmissão, já que não necessita alterações em sua forma para ser transmitida. Corrente continua: Esse tipo de transmissão é mais atual, e se mostra mais viável para linhas, de tensões elevadas, com comprimento bastante grande. A sua utilização gera uma série de vantagens, tais como o desacoplamento entre sistemas e a economia de cabos, usando de estruturas mais leves, ela já é utilizada na usina de Itaipu. O sistema responsável pelo transporte de energia elétrica das unidades geradoras para as unidades consumidoras é composta basicamente por três subsistemas: Sistema de geração de energia: Composta pelos elementos responsáveis pela conversão da energia de alguma fonte primária em energia elétrica e quaisquer outros componentes das unidades de geração. Sistema de transmissão: Composta pelos elementos responsáveis pelo transporte da energia obtida dos vários sistemas de geração para o(s) sistema(s) de distribuição interligados pelo sistema de transmissão. Sistemas de distribuição: Composta pelos elementos responsáveis pela adequação da energia para o uso de consumidores de grande, médio e pequeno porte. A transmissão de energia elétrica é feita por meio de um sistema de transformadores e condutores elétricos também chamados de linhas de transmissão os quais transmitem a energia elétrica gerada nas unidades geradoras para as unidades consumidoras ou cargas. O sistema de transmissão permite que a tensão eléctrica proveniente dos terminais dos geradores localizados nas unidades de geração alcance a alimentação das unidades de consumo atendidas pelo sistema, nos primórdios da implementação do sistema de transmissão de energia de longa distância, graças ao avanço tecnológico principalmente devido ao trabalho de Nikola Tesla foi utilizado o sistema alternado para as tensões e correntes, de forma a permitir o transporte de energia a longas distâncias sem perdas significativas a ponto de inviabilizar o processo. Para a geração de tensões e correntes alternadas, utiliza-se geradores síncronos ou de indução que em teoria poderiam fornecer qualquer número de sinais de tensões e correntes alternadas igualmente defasadas entre si dependendo da construção dos geradores. Por questões de praticidade, econômicas (economia de material) e técnicas(qualidade da energia fornecida), optou-se por utilizar o sistema trifásico. Tipos de corrente elétrica (passo 3) Existem dois tipos de corrente elétrica: Corrente Alternada (CA) e Corrente Contínua (CC). A corrente contínua tem a característica de ser constante no tempo, com o seu valor bem definido e circulando sempre pelo mesmo sentido em um condutor elétrico. A corrente alternada possui a característica de ser variante no tempo, alternando o sentido pelo qual atravessa um condutor. Pelo fato de ser alternada, possui algumas características como frequência, amplitude e fase. A corrente alternada é utilizada em inúmeras aplicações, principalmente em sistemas de grandes potências, indústrias e máquinas elétricas. Em geral, os motores elétricos que equipam os eletrodomésticos como batedeiras, geladeiras e máquinas de lavar possuem motores do tipo CA. A corrente contínua tem uma faixa de utilização ainda muito maior, pois todos os sistemas eletrônicos como computadores, rádios, telefones, etc funcionam com CC. A CC é o tipo de corrente gerada por todos os tipos de pilhas e baterias, sem exceções. Nas usinas de geração de energia (hidroelétricas, termoelétricas e nucleares) são utilizados geradores do tipo CA. Toda a rede de transmissão e distribuição de energia elétrica em todo o mundo é do tipo CA, sendo valores típicos de amplitude de 127 VRMS e 220 VRMS, com frequência de 60 Hertz. Em outros lugares, como no Paraguai, o valor da frequência é de 50 Hertz. Todos os circuitos eletrônicos precisam uma fonte de energia elétrica para os “alimentar”. Em geral, esta fonte de energia é uma fonte de tensão CC. Para sistemas portáteis, baterias podem ser utilizadas. Porém, mais frequentemente, os circuitos precisam ser alimentados a partir da rede energia CA local disponível. Para estes casos, uma parte deve existir uma parte do equipamento que converte a forma de onda alternada da rede energia do tipo CC. Motores Elétricos: a maior parte da energia elétrica produzida industrialmente é gerada em corrente alternada (CA) e isso justifica o amplo uso desses motores. Motor Elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica. Assim ao ligarmos um motor a rede elétrica, ele irá absorver uma dada quantidade de energia elétrica e, em troca, acionará uma carga, como por exemplo, um refrigerador, um esmeril, etc. Os motores elétricos em geral compõem-se de 2 partes: rotor, que é a parte móvel e a carcaça, que é a parte fixa. Esses motores elétricos podem ser Monofásicos e Trifásicos. Corrente alternada A corrente alternada surgiu quando NikolaTesla foi contratado por J. Westinghouse para construir uma linha de transmissão entre Niágara e Búfalo, em NY. Thomas Edison fez o possível para desacreditar Tesla, mas o sistema polifásico de Tesla foi adotado. A Corrente Alternada é a forma mais eficaz de se transmitir uma corrente elétrica por longas distâncias. Nela os elétrons invertem o seu sentido várias vezes por segundo. Na primeira metade do século XX havia sistemas de Corrente Alternada de 25 Hz no Canadá (Ontário) e no norte dos EUA. Em alguns casos alguns destes sistemas (por exemplo, nas quedas de Niágara) perduram até hoje por conveniência das fabricas industriais que não tinham interesse em trocar o equipamento para que operasse a 60 Hz. As baixas frequências facilitam construção de motores de baixa rotação, já que esta é diretamente proporcional à frequência. A Corrente Alternada foi adotada para transmissão de energia elétrica a longas distâncias devido à facilidade relativa que esta apresenta para ter o valor de sua tensão alterada por intermédio de transformadores. Além disso as perdas em CA são bem menores que em CC, no entanto as primeiras experiências e transmissões foram feitas com Corrente contínua (CC ou, em inglês, DC). Se todos os sistemas de transmissão fossem em corrente contínua, seria preciso uma usina em cada bairro para abastecer as casas com eletricidade. O único problema da alta voltagem transportada pela corrente alternada é que ela poderia provocar choques fatais dentro das residências. "Por isso, a alta voltagem é transformada no final em tensões baixas. As mais comuns são as de 127 ou 220 volts", diz o físico Cláudio Furukawa, da USP, portanto, a corrente que chega à tomada de sua casa continua sendo alternada, mas com uma voltagem bem mais baixa. Já a corrente contínua sai, por exemplo, de pilhas e baterias, pois a energia gerada por elas, usada nos próprios aparelhos que as carregam, não precisa ir longe. Bibliografia www.fem.unicamp.br www.refinski.com www.aneel.gov.br www.eletronicos.etc.br http://mundoestranho.abril.com.br/materia/qual-a-diferenca-entre-corrente-alternada-e- corrente-continua
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