Analise de Circuitos AULA 01 5ANES 06.02.2018

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ANÁLISE DE CIRCUITOS
AULA 01
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Objetivos Principais:
1 – Compreender aspectos relacionados à qualidade de energia que firmam as bases para o entendimento das harmônicas em um sistema elétrico.
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Perguntas:
Afundamentos de tensão!
Elevação de tensão!
Interrupção!
Flutuação!
Cintilação!
O que isso tudo tem haver com qualidade de energia elétrica?
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ESSAS PERGUNTAS DEVERÃO RESPONDER O TÓPICO OBJETIVOS DO PLANO DE AULA.
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1 - QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA
	Segundo MORENO (2001), “Genericamente, podem ser produzidos quatro tipos de perturbações elétricas básicas em um sinal de tensão ou corrente em uma instalação elétrica:
Perturbações na amplitude da tensão;
Perturbações na freqüência do sinal;
Desequilíbrios de tensão ou corrente em sistemas trifásicos e;
Perturbações na forma de onda do sinal1.”
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1.1 – Perturbações na Amplitude da Tensão
	A perturbação de amplitude ocorre quando, sobre um sinal perfeitamente senoidal, são produzidas variações de tensão como, por exemplo: afundamento (“sag”), interrupção, sobretensão, sobretensão transitória, flutuação, cintilação (“flicker”) e subtensão.
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a) Afundamento de Tensão (Voltage Sag ou Sub-tensão)
	O afundamento (“sag”) se caracteriza por uma diminuição brusca da tensão, seguida por um restabelecimento após um curto intervalo de tempo. Por convenção, um afundamento dura de 10ms a 1 minuto1.
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Afundamento Momentâneo (ou Curto) de Tensão
	Evento em que o valor eficaz da tensão do sistema se reduz, momentaneamente, para valores abaixo de 90% e acima de 10% da tensão nominal de operação, durante intervalo superior ou igual a um ciclo e inferior ou igual a 3 (três) segundos5.
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Afundamento Temporário (ou Longo) de Tensão
	Evento em que o valor eficaz da tensão do sistema se reduz, momentaneamente, para valores abaixo de 90% e acima de 10% da tensão nominal de operação, durante intervalo superior a 3 (três) segundos e inferior a 3 (três) minutos5.
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Afundamento de Tensão (Voltage Sag ou Sub-tensão) - CAUSAS
	Os afundamentos são mais comuns que as elevações e suas causas são tão diversas quanto raios, vendavais, falhas nos equipamentos de transmissão e distribuição e acidentes com animais ou galhos de árvores sobre a rede6.
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Afundamento de Tensão (Voltage Sag) - Exemplo
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Registro contínuo de tensões eficazes, potências ativas e reativas em prédio comercial com tensão nominal de 460 V. Destaque de afundamento por razões internas. Fonte: Ação Engenharia e Instalações Ltda.2
b) Interrupção
	Descontinuidade do neutro ou da tensão disponível em qualquer uma das fases de um circuito elétrico que atende a unidade consumidora ou ponto de conexão.5	
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b) Interrupção
	A interrupção da alimentação ocorre quando a tensão é inferior a um certo limite, geralmente 1% da tensão de serviço no local1.
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Interrupção de Longa Duração
	Toda interrupção do sistema elétrico com duração maior ou igual a 3 (três) minutos5.
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Exemplos Afundamento x Interrupção
	Os afundamentos e interrupções são devidos, geralmente, a aumentos bruscos da corrente, sejam por curtos-circuitos, partidas ou comutações de cargas de elevadas potências. Essas correntes elevadas provocam quedas de tensão acentuadas na instalação que desaparecem quando as proteções atuam ou quando as cargas que partiram atingem seu regime permanente. Os equipamentos mais afetados por afundamentos ou interrupções são os dispositivos eletrônicos de potência, lâmpadas de descarga, computadores, dispositivos de proteção e controle, etc1.
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c) Sobretensão (ou Swells)
	A sobretensão é uma tensão com valor eficaz superior a um dado valor da tensão de alimentação (normalmente aceita-se como 10%) e pode ser de curta (transitória ou momentânea) ou longa duração (temporária), sendo, em geral, as de curta duração de maior intensidade do que as de longa duração1.
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Sobretensão Transitória (ou curta)
	A sobretensão transitória (também chamada de transitórios ou de impulsos transitórios) é de curta duração (no máximo alguns milisegundos) e, geralmente, apresenta um forte amortecimento em sua forma de onda1.
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Elevação Momentânea de Tensão (ou curta)
	Evento em que o valor eficaz da tensão do sistema se eleva, momentaneamente, para valores acima de 110% da tensão nominal de operação, durante intervalo superior ou igual a um ciclo e inferior ou igual a 3 (três) segundos5.
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Elevação Temporária de Tensão (ou Longa)
	Evento em que o valor eficaz da tensão do sistema se eleva, momentaneamente, para valores acima de 110% da tensão nominal de operação, durante intervalo superior a 3 (três) segundos e inferior a 3 (três) minutos5.
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Sobretensão - Causas
	As sobretensões são, via de regra, geradas pela entrada em serviço de grupos geradores, conexões e desconexões de certos elementos da instalação, comutações em bancos de capacitores, operação de retificadores controlados, variadores de velocidade, lâmpadas de descarga, atuação de dispositivos de proteção, descargas atmosféricas, etc. 1.
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Sobretensão - Causas
	Os transformadores e motores suportam, geralmente, o impulso transitório, porém, dependendo da sua quantidade e intensidade, a vida desses equipamentos pode ser seriamente comprometida. Os equipamentos de eletrônica de potência, fontes de alimentação de computadores ou retificadores podem ser danificados pelo excesso de tensão ou, no caso de suportarem o impulso, pode ocorrer nos circuitos internos a perda de programas, dados ou destruição de discos rígidos. As placas de comunicação dos equipamentos também são muito sensíveis a esses transitórios1.
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VISÃO GERAL
	PRODIST7
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e) Flutuação
	A flutuação de tensão caracteriza-se por uma série de variações na amplitude do sinal, periódicas ou aleatórias, numa faixa que, via de regra, situa-se em mais ou menos 10% em torno do valor nominal. O efeito mais visível da flutuação é a variação da luminosidade das lâmpadas1.
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Flutuação - Consequências
	Os efeitos das flutuações de tensão basicamente são:
Oscilações de potência e torque de motores elétricos;
Interferência na instrumentação eletrônica, equipamentos de processamento de dados e de controle de processos industriais;
Interferência em aparelhos residenciais, tais como: vídeos, relógios digitais e TVs;
Redução da velocidade de fusão e da produtividade de fornos a arco;
Falhas ou comprometimento do processo de soldagem;
Desconforto visual provocado pela cintilação luminosa das lâmpadas, principalmente das incandescentes, também conhecido como efeito flicker.3.
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Flutuação - Exemplo
	A Figura 1 apresenta o comportamento de tensão de alimentação de conjunto de cargas industriais alimentadas pela rede da concessionária (no primeiro instante) e por geradores de emergência na sequência em que se pretendia executar geração em horário de ponta. O comportamento da tensão impossibilita a operação adequada. O que se verificou nesta situação foi um efeito “pisca-pisca” do sistema de iluminação existente (fluorescente e de vapor), além de má operação de sistemas de controle e automação instalados4.
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Flutuação – Exemplo
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Figura 1 – Comportamento de tensão de alimentação de conjunto de cargas industriais alimentadas pela rede da concessionária e por geradores de emergência.
f) Cintilção (flicker)
	A cintilação (flicker) pode ser notada pela sensação visual de que a luminosidade está variando no tempo1.
	Os níveis de cintilação são verificados por períodos que variam de 10 (dez) minutos para os de curta duração, 2 (duas) horas para os de longa duração, diário com 24 (vinte a quatro) horas e até semanal, de 7 (sete) dias complementares e consecutivos5.
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Flutuação x Cintilção (flicker) - Causas
	A flutuação e a cintilação têm origem em cargas que apresentam variações rápidas no seu funcionamento, as quais se traduzem em quedas de tensão na rede (flutuação) ao longo do tempo. Entre os equipamentos que mais provocam essas perturbações estão as MÁQUINAS DE SOLDAR POR RESISTÊNCIA, OS MOTORES DURANTE A PARTIDA,
A CONEXÃO E DESCONEXÃO DE GRANDES CARGAS, AS PARTIDAS DE LÂMPADAS A DESCARGA, OS APARELHOS ELETRODOMÉSTICOS COM REGULAÇÃO AUTOMÁTICA (de tempo, temperatura, etc.) e outros.1.
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VISÃO GERAL
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1.2 – Perturbações na Frequência do Sinal
	As perturbações de freqüência são variações em torno do valor nominal e são causadas, geralmente, por problemas nos sistemas de geração e transmissão de energia elétrica. Provocam a atuação de protetores de sub frequência (quando existirem é claro) e o incorreto funcionamento de motores. Também podem ocorrer em sistemas que possuam grupos geradores e sistemas de cogeração. Felizmente, as perturbações na freqüência do sinal não são tão comuns nas instalações elétricas em geral1.
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1.2 – Perturbações na Frequência do Sinal
	O sistema de distribuição e as instalações de geração conectadas ao mesmo devem, em condições normais de operação e em regime permanente, operar dentro dos limites de frequência situados entre 59,9 Hz e 60,1 Hz7.
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1.2 – Perturbações na Frequência do Sinal
	As perturbações de freqüência são variações em torno do valor nominal e são causadas, geralmente, por problemas nos sistemas de geração e transmissão de energia elétrica. Provocam a atuação de protetores de sub frequência (quando existirem é claro) e o incorreto funcionamento de motores. Também podem ocorrer em sistemas que possuam grupos geradores e sistemas de cogeração. Felizmente, as perturbações na freqüência do sinal não são tão comuns nas instalações elétricas em geral1.
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1.3 – Desequilíbrios de Tensão ou Corrente em Sistemas Trifásicos
	Os desequilíbrios de tensão são produzidos nos sistemas trifásicos quando existem diferenças significativas entre os valores eficazes das tensões presentes na instalação. Os desequilíbrios de corrente ocorrem quando as intensidades que circulam pelas três fases não são iguais, provocando uma corrente diferente de zero pelo condutor neutro. O resultado dessa circulação de corrente é um sobreaquecimento geral nos componentes da instalação. Matematicamente, o desequilíbrio de corrente pode ser calculado pela seguinte expressão:1.
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1.3 – Desequilíbrios de Tensão ou Corrente em Sistemas Trifásicos
	O desequilíbrio de tensão pode ser calculado pela mesma expressão, apenas substituindo-se “I” por “U” na fórmula.
	Geralmente, admite-se nas instalações elétricas um desequilíbrio de corrente máximo de 10% e de tensão entre 2% e 3%.1.
Tabela 4 – Limites para os desequilíbrios de tensão7
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1.3 – Desequilíbrios de Tensão ou Corrente em Sistemas Trifásicos
	O desequilíbrio de tensão é o fenômeno caracterizado por qualquer diferença verificada nas amplitudes entre as três tensões de fase de um determinado sistema trifásico, e/ou na defasagem elétrica de 120º entre as tensões de fase do mesmo sistema7. 
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Desequilíbrios de Tensão ou Corrente em Sistemas Trifásicos - EXEMPLO
	Supondo um alimentador trifásico de um quadro onde os condutores são percorridos pelas correntes indicadas na figura abaixo:1. 
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Desequilíbrios de Tensão ou Corrente em Sistemas Trifásicos - EXEMPLO
	Supondo um alimentador trifásico de um quadro onde os condutores são percorridos pelas correntes indicadas na figura abaixo:1. 
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1.4 – As Perturbações nas Formas de Ondas
	As perturbações harmônicas tornaram-se importantes a partir da década de noventa, quando a proporção de utilização de equipamentos eletrônicos e elétricos começou a se equiparar. Geralmente, os usuários reclamam das concessionárias de energia elétrica em relação à qualidade da energia fornecida, porém, na maioria dos casos, são os próprios equipamentos ligados à instalação que provocam a deterioração da qualidade da energia. Equipamentos como computadores pessoais, reatores eletrônicos, variadores de velocidade e fontes de alimentação em geral são exemplos de cargas que têm seu funcionamento baseado em componentes de eletrônica de potência tais como: diodos, tiristores, transistores, triacs, diacs, etc.1. 
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RESUMO
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PARA A PRÓXIMA AULA...
AULA 2
	Iremos compreender os conceitos de harmônicas, conhecer quem são as cargas não-lineares, conceitos de fator de potência, e outros.
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REFERÊNCIAS
[1] MORENO, Hilton. Harmônicas nas Instalações Elétricas. 1 Ed. São Paulo: PROCOBRE, 2001. 66p.
[2] STAROSA, J. Afundamento de tensão (ou SAG) – Parte I. Ed. 74, Março de 2012. Revista O Setor Elétrico, disponível no endereço: https://www.osetoreletrico.com.br/afundamento-de-tensao-ou-sag-parte-i/ acessado dia 17/01/2018.
[3] PAULILLO, G.; TEIXEIRA, M. Flutuações de Tensão. Cap. VII, pg. 38 a 47. Revista O Setor Elétrico, disponível no endereço: http://www.osetoreletrico.com.br/wp-content/uploads/2013/09/ed-90_Fasciculo_Cap-VII-Qualidade-de-energia.pdf acessado dia 18/01/2018.
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REFERÊNCIAS
[4] STAROSA, J. Flutuação de Tensão (Flicker). Ed. 72, Março de 2012. Revista O Setor Elétrico, disponível no endereço: https://www.osetoreletrico.com.br/flutuacao-de-tensao-flicker/ acessado dia 18/01/2018.
[5] Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST. Módulo 1 – Introdução.
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REFERÊNCIAS
[6] Sags, swells e flickers, disponível no endereço: http://www.sms.com.br/respostas-sms/sobre-energia/disturbios-energia/sags-swells-flickers/sags-swells-flickers.asp acessado dia 18/01/2018.
[7] Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST. Módulo 8 – Qualidade da Energia Elétrica.
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