ATPS eletricidade aplicada etapa 3 e 4

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FACULDADE ANHANGUERA DE RONDONÓPOLIS
Av. Ary Coelho, nº 829 – Cidade Salmen – Rondonópolis MT
CEP 78705-050 – (66) 3411-7600
ATPS – ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
Aline Ricardo Marcos - 4211776376
Christian Araújo Alves - 3730733247
Débora Betânia de Carvalho Santos – 3730720919
Jaqueline Pereira Rocha - 4270866717
Monize Lima Pavan – 4215796189
Rodrigo Moreira da Silva - 4200053076
Thamires Nayara de Lara Pinto - 4214785960
Yasmim Guimarães Cintra - 3715654867
RONDONÓPOLIS – MT
2014
Aline Ricardo Marcos – 4211776376
Christian Araújo Alves - 3730733247
Débora Betânia de Carvalho Santos - 3730720919
Jaqueline Pereira Rocha - 4270866717
Monize Lima Pavan – 4215796189
Rodrigo Moreira da Silva - 4200053076
Thamires Nayara de Lara Pinto - 4214785960
Yasmim Guimarães Cintra - 3715654867
ATPS- ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
5ª Serie – 2º Bimestre
	
	Atividade desenvolvida durante a disciplina de Eletricidade Aplicada – 5° semestre do Curso de Engenharia de Civil, Anhanguera Educacional, Rondonópolis-MT, como parte da avaliação da disciplina.
Professor: Alessandro Batista.
RONDONÓPOLIS – MT
2014
SUMÁRIO
ETAPA 3 – PASSO 1.........................................................................................04
TRANSFORMADOR BÁSICO ...................................................................04
FUNCIONALIDADES E CONFECÇÃO....................................................05
PASSO 2 .............................................................................................................05
MAPA CONCEITUAL (1) ..........................................................................06
PASSO 3 .............................................................................................................06
ETAPA 4 – PASSO 1 .........................................................................................07
SISTEMA TRIFÁSICO................................................................................07
VANTAGENS...............................................................................................07
SENOIDE......................................................................................................08
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA TRIFÁSICA...............................09
TRANSMISSÃO DE ALTA TENSÃO........................................................11
LIGAÇÕES EM UM SISTEMA TRIFÁSICO.............................................12
LIGAÇÃO EM ESTRELA............................................................................13
TENSÃO DE FASE E TENSÃO DE LINHA NA LIGAÇÃO ESTRELA......................................................................................................14
ONDAS NÃO SENOIDAIS........................................................................15
PASSO 2.............................................................................................................15
MAPA CONCEITUAL (2) ..........................................................................15
BIBLIOGRAFIA..............................................................................................17
ETAPA 3 – PASSO 1
1.1 TRANSFORMADOR BÁSICO
1 – Enrolamento primário 
2 – Enrolamento secundário
3 - Núcleo
1.2 FUNCIONALIDADES E CONFECCÇÃO
O enrolamento é formado de varias bobinas que em geral são feitas de cobreeletrolítico e recebem uma camada de verniz sintético como isolante. 
Núcleo - esse em geral é feito de um material ferro-magnético e o responsável por transferir a corrente induzida no enrolamento primário para o enrolamento secundário.
Os enrolamentos, utilizando um núcleo em comum, converte primeiramente energia elétrica em magnética e a seguir energia magnética em elétrica. No enrolamento primário a tensão variável aplicada origina uma corrente, que por sua vez, cria um campo magnético variável, induzindo uma corrente e, consequentemente, uma tensão no outro enrolamento secundário.
Lembrando que é um tipo de transformador básico, esses dois componentes do transformador são conhecidos como parte ativa, os demais componentes do transformador fazem parte dos acessórios complementares. Há também os transformadores que possuem apenas um enrolamento, ou seja, o enrolamento primário possui um conexão com o enrolamento secundário, de modo que não há isolação entre eles, esses transformadores são chamados de autotransformadores. 
2. PASSO 2
O tipo de corrente que viabiliza a operação dos transformadores é a corrente alternada, porque para haver indução eletromagnética, você precisa de uma variação do campo magnético ou do condutor dentro do campo. É o movimento relativo entre eles que surgirá o fenômeno da indução eletromagnética. Se você ligar um transformador em corrente contínua a indução ocorrerá apenas no momento da comutação, ou seja, quando você liga e quando você desliga o interruptor.
2.1 MAPA CONCEITUAL (1)
U
m campo magnético no interior do enrolamento de fio induz uma tensão elétrica nas extremidades desse enrolamento
A corrente elétrica produz campo magnético
Com a variação magnética, gera uma corrente elétrica no enrolamento secundário
A alteração na corrente presente na bobina do circuito primári
o altera o fluxo magnético no
 circuito
 secundário
A alteração na corrente presente na bobina do circuito primário altera o fluxo magnético nesse circuito
	
PASSO 3
O retificador é responsável por adaptar tensão ou corrente ao circuito. Ele faz com que uma tensão ou corrente alternada seja retificada, transformando-a, assim, em contínua. Dentre os vários tipos e processos de retificação, o mais comum e simples é a transformação de uma corrente senoidal em contínua. Para que isto aconteça, usa–se o diodo. O diodo é um dispositivo que deixa a corrente circular em um sentido e bloqueia o fluxo de corrente no sentido inverso, esta propriedade é chamada de propriedade retificadora do diodo.	
ETAPA 4 - PASSO 1
4.1 SISTEMA TRIFÁSICO
É a forma mais comum de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica em corrente alternada. Este sistema incorpora o uso de três ondas senoidais balanceadas, defasadas em 120 graus entre si, de forma a balancear o sistema, tornando-a muito mais eficiente ao se comparar com três sistemas isolados. As máquinas elétricas trifásicas tendem a ser mais eficientes pela utilização plena dos circuitos magnéticos. As linhas de transmissão permitem a ausência do neutro, e o acoplamento entre as fases reduz significantemente os campos eletromagnéticos. Finalmente, o sistema trifásico permite a flexibilidade entre dois níveis de tensão.
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;
*Sistema de transmissão;
*Sistemas de distribuição.
Um sistema trifásico genérico pressupõe, no mínimo, o triplo de trabalho para modelar o circuito de cada fase e as interações entre eles. Um método de estudo consagrado são as componentes simétricas, no qual um circuito trifásico pode ser decomposto em três circuitos monofásicos. Cada circuito representa uma componente: zero, positiva e negativa (ou homopolar, direta e inversa).Esta modelagem é usada em estudos de sistemas de potência, com as grandezas frequentemente representadas em pu.
VANTAGENS
A maior parte dos aparelhos eletrodomésticos e industriais de pequena potência são alimentados com tensão monofásica; pelo contrário os aparelhos de maior potência são alimentados com tensão trifásica, porque este sistema oferece as seguintes vantagens:
 • Ao nível da produção um alternador trifásico é muito menos volumoso, com melhor funcionamento e mais econômico que um monofásico da mesma potência. Com efeito um gerador trifásico tem uma potência superior de aproximadamente 50%, relativamente à de um alternador monofásico do mesmo volume;• Ao nível do transporte, se a secção dos cabos fosse feita em monofásico, seria duas vezes superior à secção dos cabos no transporte em trifásico;
• Ao nível da utilização uma linha trifásica oferece aos usuários duas tensões diferentes, tanto a monofásica como a trifásica. Para além disso, os motores assíncronos trifásicos são os mais utilizados na indústria.
O Brasil é um dos expoentes mundiais neste tipo de tecnologia aplicada ao “linhão” de C de ITAIPU, que pertence à concessionária FURNAS - Centrais Elétricas S.A., o qual tem seu ponto de inicio na subestação de FOZ DO IGUAÇU, onde a energia excedente do Paraguai, em CA senoidal de 50Hz é retificada, sendo então transmitida em C.C., de 600 KV, percorrendo centenas de quilômetros, até chegar na subestação de IBIUNA-SP, onde é reconvertida para C.A. trifásica. O sistema de reconversão é composto de 24 válvulas conversoras com 15 metros de altura e 384 tiristores de alta potência cada uma e mais um total de 600 Km de fibras ópticas para conduzir os sinais de disparo dos tiristores. Após a reconversão, a energia é injetada no Sistema Sudoeste. As válvulas conversoras são bidirecionais, ou seja, podem tanto receber C e liberar C.A. como receber CA e liberar C.
SENOIDE
A senoide (também chamada de onda seno, onda senoidal, sinusoide ou sinusoidal) é uma forma de onda cujo gráfico é idêntico ao da função seno generalizada.
Onde:
A é a amplitude
k é o número de onda
ω é a frequência angular
φ é a mudança de fase
D é o offset vertical (comumente chamado de offset CC).
O número da onda é relacionado à frequência angular por
Onde:
λ é o comprimento de onda
f é a frequência
c é a velocidade de propagação.
A imagem desta onda ocorre naturalmente na natureza, como podemos observar nas ondas do mar, do som e da luz.
Uma onda co-seno também é considerada sinusoidal, visto que ela possui o mesmo formato porém está defasada com relação à onda seno no eixo horizontal: 
O ouvido humano pode reconhecer ondas seno simples pois elas soam "limpas" e "claras" para nós, alguns sons que se assemelham a uma onda seno são o som do diapasão e a vibração de um vidro de cristal ao se passar um dedo molhado sobre seu gargalo.
Para o ouvido humano, um som que é constituído por mais de uma onda seno terá uma aparência "barulhenta" ou possuirá harmônicas detectáveis.
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA CA TRIFÁSICA
Muito embora os geradores de eletricidade possam produzir tanto energia em corrente contínua (C) ou corrente alternada (CA), a maior parte da energia elétrica gerada não só no Brasil, mas em todo o mundo é em corrente alternada no sistema trifásico, na freqüência de 60 Hz.Isto ocorre, pois a corrente alternada, permite elevar ou diminuir os valores de tensão de uma forma muito mais simples e barata, se comparado com os sistemas disponíveis para C.
Isto é feito por meio de transformadores. Além disso, a corrente alternada facilita bastante em vários aspectos da transmissão e distribuição de energia elétrica desde a usina geradora até os consumidores.Nesse sistema, utiliza-se um gerador de CA que funciona pelo princípio de indução eletromagnética. A indução eletromagnética se dá por duas maneiras:
• Espiras girando em um campo magnético estacionário;
• Espiras fixas em um campo magnético variável.
4.5 TRANSMISSÃO DE ALTA TENSÃO
Na prática o segundo caso é mais usado, assim, desde de 1887 quando a empresa norte-americana Westinghouse comprou a patente do gerador CA trifásico de seu inventor, o cientista húngaro Nikolas Tesla, este equipamento é constituído por um indutor alimentado por corrente contínua que gera um campo magnético de intensidade de fluxo constante, mas que é forçado a girar em torno de seu centro com velocidade constante. No caso dos geradores de hidroelétrica, a força do fluxo de água nas pás da turbina é que força o rotor a girar e a velocidade constante é obtida por um controle da vazão da água.
Estator:
Três bobinas (S1, S2, S3) fixadas na periferia de giro do rotor e dispostas a 120º uma da outra. Cada uma das três bobinas, estando sob efeito do campo magnético girante do rotor, produz FCEM induzida. A FCEM (Força Contra Eletromotriz) é proporcional a intensidade do fluxo magnético e como, em um dado momento, cada uma das bobinas fixas ao estator está sob efeito de uma intensidade de fluxo magnético diferente em 120º uma em relação às outras, então teremos a geração de três FCEM, ou seja, três correntes alternadas distintas, defasadas em 120º uma das outras.
Nota: A quantidade de energia elétrica em C.C. usada para alimentar o indutor do rotor é bem pequena se comparada com a quantidade de energia C.A. que é gerada nas bobinas do estator. Neste processo de transformação de energia, a grande quantidade de energia elétrica disponível na saída do gerador, provém, de fato, da energia mecânica que está forçando o rotor a girar.
Num gráfico, as correntes das bobinas S1, S2 e S3 fornecem a seguinte configuração:A defasagem de 120º entre as correntes alternadas e as suas variações para valores positivos e negativos ocorre tanto para os valores de tensão (V), quanto para os valores da intensidade da corrente elétrica (I).
Em um sistema trifásico simétrico os valores de pico e ângulos de fase são iguais implicando em que a soma dos componentes instantâneos de fase é igual a zero.
4.6 LIGAÇÕES EM UM SISTEMA TRIFÁSICO
A energia elétrica é gerada industrialmente em corrente alternada no sistema trifásico por meio de geradores trifásicos constituídos por três bobinas dispostas geometricamente de tal forma que as tensões induzidas ficam defasadas 120º. As três fases são independentes entre si e geram formas de onda também defasadas 120º.
As três bobinas do gerador produzem três tensões CA monofásicas. Teoricamente, para transportar essas três tensões CA monofásicas até os consumidores, seriam necessários seis condutores:Na prática, porém, é possível diminuir esse número de condutores para apenas três ou quatro. Para isso, o gerador pode ser ligado de duas formas diferentes:
• Por meio da ligação em estrela, representada simbolicamente pela letra Y;
• Por meio da ligação em triângulo (ou delta), representada pela letra grega Δ (delta).
4.7 LIGAÇÃO EM ESTRELA
Tem-se uma ligação em estrela quando, respeitando-se o sentido de enrolamento das bobinas de geração, uma das extremidades de cada uma delas é ligada em um ponto em comum. Esse ponto comum é denominado neutro e a ligação para as cargas poderá ser feita com condutor do neutro presente (a quatro fios) ou sem o condutor do neutro (a três fios).
A ligação em estrela que utiliza o condutor neutro recebe também o nome “sistema a quatro fios”. Nesse tipo de ligação, os três fios por onde retornam as correntes são reunidos para formar um só condutor ou fio neutro. Esse condutor recolhe todas as correntes das três cargas e as conduz ao ponto comum das bobinas de geração.
A figura que segue mostra a representação esquemática desse tipo de ligação.
Observe um pequeno circulo preto assinalado na extremidade de cada símbolo de enrolamento. Ele indica início de enrolamento em cada bobina.
A tensão entre as duas extremidades de cada bobina é chamada de tensão de fase (VF). Veja a localização das tensões de fase na representação esquemática anterior.
Um fato interessante de se notar é que em um sistema trifásico o qual esteja devidamente balanceado, ou seja, com o formato e valor de pico da CA das três fases iguais entre si, para qualquer instante, a somatória das três tensões será equivalente a zero. Isso acontece porque quando a tensão na fase R assume seu valor máximo positivo, ao mesmo tempo ambas as tensões nas fases S e T apresentam um valor negativo equivalente à metade do valor máximo. Assim, matematicamente, esses valores se anulam.Isso significa que a soma das correntes de cada carga, num sistema de cargas balanceadas é nula no fio neutro. Por esse motivo, ele pode ser retirado. Dessa remoção, resulta uma ligação em estrela, mas sem o condutorneutro. Esta ligação também é denominada de “sistema a três fios”.
4.8 TENSÃO DE FASE E TENSÃO DE LINHA NA LIGAÇÃO ESTRELA
O diagrama apresentado anteriormente representa o secundário de um transformador trifásico ligado em estrela, onde estão assinaladas as grandezas denominadas tensões de fase(VFR, VFS e VFT) e tensões de linha (VL1, VL2 e VL3).Tais grandezas são grandezas do tipo vetoriais, ou seja, que têm um módulo ou intensidade (que corresponde a medida do comprimento do raio no diagrama a seguir) e direção e sentido, que corresponde a posição angular (ângulo de fase). Sendo assim, tais grandezas podem ser geometricamente representadas em um diagrama.
No diagrama a seguir representamos as tensões de fase:Uma das formas de expressarmos literalmente uma grandeza vetorial é indicando o valor de sua intensidade (ou módulo) e sua posição angular.
4.9 ONDAS NÃO SENOIDAIS
As condições nos alternadores práticos diferem consideravelmente daquelas de um condutor ou uma bobina girando em um campo magnético uniforme. Na realidade, por exemplo, o fluxo polar corta os condutores 'mais ou menos' em ângulo reto e o próprio fluxo em si não está uniformemente distribuído devido à presença das ranhuras. Ainda que o projetista empregue vários recursos para obter uma onda que se aproxime da senoidal, ou pelo menos uma com mesmo fator de forma, poderá obter uma distorção considerável.
Também nos transformadores, continuando a exemplificar, a tensão de saída pode estar distorcida devido aos efeitos de histerese no núcleo e à variação na permeabilidade do ferro no decorrer do ciclo magnético.
Ainda que o fornecimento de tensão seja senoidal, a corrente desenvolvida não o será, necessariamente. Uma lâmpada fluorescente conduz somente quando a tensão instantânea excede um certo valor e ainda existira uma distorção posterior devido à variação na resistência dos gás ionizado. 
PASSO 2
O sistema responsável pelo transporte de energia elétrica das unidades geradoras para as unidades consumidoras é compostas
 basicamente por três subsistemas:
5.1 MAPA CONCEITUAL
MAPA CONCEITUAL
Sistema de 
Transmissão
 de Energia
Sistema de 
Distribuição 
de Energia
Sistema de Geração de Energia
Compost
a Pelos Elementos Responsáveis P
or:
Adequação de Energia
Conversão de Energia
Transporte de Energia
Fonte Primária em Energia Elétrica
Adequa Energia para o Uso dos Consumidores
Transporta 
Energia 
Obtida dos Vários Sistemas de Geração Para:
Consumidores de Grande, Médio e Pequeno Porte.
Os Sistemas de Distribuição
E Qualquer Outros Componentes das Unidades de Geração.
Interligados Pelo Sistema de Transmissão.
BIBLIOGRAFIA
http://www.feiradeciencias.com.br/sala14/14_T04.asp
http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_trif%C3%A1sico
http://www.sabereletronica.com.br/artigos/3020-sistemas-trifsicos
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAdwgAA/sistema-trifasico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Senoide
http://www.brasilescola.com/fisica/transformadores.htm