1.Aula.SistemasEletricosdePotencia

Prévia do material em texto

Sistemas Elétricos de Potência (SEP):
Eletricidade Aplicada - LOB1011
Sistemas Elétricos de Potência (SEP):
• Geração;
• Transmissão;
• Distribuição.
Energia Elétrica
São grandes sistemas que englobam:
Energia: Definição Básica
Numa definição física mais simples possível: “energia é a capacidade de 
realizar trabalho.” 
𝑊 = 
𝑎
𝑏
 𝐹. 𝑑𝑠
Δ𝑈 = −W
Trabalho 
Energia Potencial
(armazenada) 
Energia Cinética
(movimento) 
Energia - Unidades
Unidades: Btu, erg, pés-libra (força.comprimento), 
hp.h, joules, cal, kW.h, elétron-Volt (eV).
Neste curso usaremos o Joules, representado pela 
letra J (jota maiúsculo).
Esta unidade é uma homenagem ao físico inglês 
James Prescott Joule (1818-1889).
Energia Elétrica
Conceitos Básicos:
• Carga Elétrica; 
• Força Elétrica;
• Campo Elétrico.
Força Elétrica e Campo Elétrico
 𝐹 =
1
4𝜋𝜀0
𝑞1𝑞2
𝑟2
 𝑟
𝐸 =
 𝐹
𝑞1
=
1
4𝜋𝜀0
𝑞
𝑟2
 𝑟
( Força Elétrica) 
( Campo Elétrico) 
𝜀0 = 8,85 𝑥 10
−12
𝐶2
𝑁.𝑚2
Energia Elétrica
++
+
++
Δ𝑈 = −𝑊 = 𝐹. 𝑑𝑠 = 𝑞1𝐸. 𝑑𝑠
𝐸 =
1
4𝜋𝜀0
𝑞
𝑟2
 𝑟
Δ𝑈= 
1
4𝜋𝜀0
𝑞1𝑞2
𝑟12
Energia Eletrostática
para duas cargas
Δ𝑈= 
1
4𝜋𝜀0
 𝑖<𝑗
𝑞𝑖𝑞𝑗
𝑟𝑖𝑗
Energia Eletrostática
para diversas cargas
Energia Elétrica
• Acumular cargas elétricas é umas das maneiras de se produzir 
Energia Elétrica.
Energia Elétrica – Gerador e Transmissão
+
+
+ + +
Δ𝑈= 
1
4𝜋𝜀0
 𝑖<𝑗
𝑞𝑖𝑞𝑗
𝑟𝑖𝑗
+
Gerador
Linhas de Transmissão+ +
+
“Geradores”
B = pilha elétrica F = sensor fotoelétrica
C = sensor termoelétrico G = dínamo
D = resistência elétrica H = motor elétrico
E = lâmpada elétrica
Energia não se cria – Energia se transforma!
Geração de Energia Elétrica
● Térmica: Termoelétricas - Queima de combustível;
● Hídrica: Hidroelétricas - Potencial Hídrico
● Nuclear: Térmica, porém com reator nuclear. Fissão e Fusão
● Marés: Maremotriz – Energia dos Oceanos
● Eólica: Cataventos – Energia dos ventos 
● Solar: Células Fotovoltaicas – Radiação solar
Geração de Energia Elétrica
● Termoelétricas
Geração de Energia Elétrica
● Termoelétricas
Geração de Energia Elétrica
● Hídroelétricas
Geração de Energia Elétrica
● Hidrelétricas
Geração de Energia Elétrica
● Eólica
Geração de Energia Elétrica
● Eólica
Geração de Energia Elétrica
● Solar
Geração de Energia Elétrica
● Solar
Geração de Energia Elétrica
● Solar
Geração de Energia Elétrica
● Nuclear:
● Fissão
Geração de Energia Elétrica
● Nuclear:
● Fissão
Geração de Energia Elétrica
● Nuclear: Fusão
Geração de Energia Elétrica
● Nuclear: Fusão
Geração de Energia Elétrica
● Nuclear: Fusão
Geração de Energia Elétrica
● Nuclear: Fusão Reator ITER
• Reator Internacional 
Termonuclear 
Experimental
Geração de Energia Elétrica
Dínamo Princípio de funcionamento?
𝜀 = −
𝑁dΦ𝐵
𝑑𝑡Lei de Faraday:
Φ𝐵 = 𝐵. 𝑑 𝐴 = BAcos(ωt)
𝜀(𝑡) = −𝜔𝐵𝐴𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡)
Força Eletromotriz Produzida:
Transmissão:
• É a condução da energia de onde foi 
produzida para os centros de consumo;
• É também onde ocorre a interligação dos 
sistemas. Neste processo ocorre mudança 
de tensão.
Transmissão de Energia Elétrica
Transmissão de Energia Elétrica
Transmissão de Energia Elétrica
Transmissão de Energia Elétrica
Transmissão de Energia Elétrica
http://odia.ig.com.br/portal/mundo/mulher-sobe-em-torre-
de-alta-tens%C3%A3o-pensando-que-era-ponte-
1.454594
Transmissão de Energia 
Elétrica
Distribuição de Energia Elétrica
Distribuição de Energia Elétrica
Distribuição de Energia Elétrica
Distribuição de Energia Elétrica
Estrutura em Anel
(Flexibilidade e Redundância ) 
Eficiência
• Geração;
• Transmissão;
• Distribuição.
Custo!
Toda Operação seja ela:
Problema de Engenharia Economizar nos investimentos!
Eficiência : Geração
Eficiência : Geração
Eficiência - Geração
O menor custo no presente seria gerar toda a energia - fontes hidráulicas
Problemas no longo prazo: 
• depende do ciclo das águas e do regime de chuvas na região 
dos reservatórios das usinas.
• Períodos de seca podem levar a racionamentos na produção 
de eletricidade, pois as turbinas precisam de uma vazão 
mínima de água para gerar energia dentro da tensão e 
frequência padronizadas. 
• Assim, para a operação, o menor custo é um meio-
termo onde gera-se parte nas hidroelétricas e parte em 
usinas térmicas, de forma a deixar sempre uma certa 
reserva de energia hidráulica para o futuro.
Eficiência - Geração
No Brasil, mais de 96 % do sistema de transmissão está ligado ao Sistema Interligado 
Nacional (SIN) ficando de fora apenas partes isoladas da região norte.
O SIN é dividido em quatro grandes subsistemas, além de diversos sistemas isolados:
•Subsistema Sudeste/Centro-Oeste (SE/CO) - abrange as regiões Sudeste e Centro-Oeste do 
país, além do estado dos Estados de Rondônia e Acre;
•Subsistema Sul (S) - abrange a região Sul do país;
•Subsistema Nordeste (NE) - abrange a região Nordeste do país, com a exceção do estado 
do Maranhão;
•Subsistema Norte (N) - abrange parte dos estados do Amapá, Pará, Tocantins, Maranhão e 
Amazonas;
•Sistemas isolados.
Os subsistemas do SIN são todos interligados entre si, de forma a aproveitar melhor 
a sazonalidade dos rios e de permutar os excedentes de energia elétrica durante o período das 
cheias em cada região.
Transmissão de Energia Elétrica
O menor custo ocorre quando é mínima a 
totalização dos custos dos investimentos necessários 
para atender o critério de custos das perdas térmicas 
— e outras perdas de transporte — da rede elétrica.
Eficiência - Transmissão
Eficiência - Transmissão
+
-
DDP (V)
Gerador
Casa ~ 1000 Km
Perda por Efeito Joule
P = RI2 I = V/R R = L/A
Lei de Ohm Resistência x resistividade
110 V
110 V
Potencia Transmitida
P = VI
Eficiência - Transmissão
+
-
DDP (V)
Casa ~ 1000 Km
Perda por Efeito Joule
P = RI2 I = V/R R = L/A
Lei de Ohm Resistência x resistividadePotencia Transmitida
P = VI
765.000 volts, no Brasil.
Transformadores 
110 V
Quem Paga a Conta ?
FIM