Sistemas elétricos

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SISTEMAS ELÉTRICOS EM UNIDADES MARÍTIMAS & ELETRICIDADE BÁSICA
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Professor: Rildo Custodio
Aluno: Davi do Nascimento Rangel
QUESTIONÁRIO 6
1 - Explique a geração de uma onda de tensão senoidal.
A partir da movimentação do eixo de uma bobina submetida ao campo magnético de dois imãs permanentes, ou seja, alterar a intensidade e a polaridade ao longo do tempo. Uma fonte de tensão ou corrente senoidal varia com o tempo e pode ser representada por uma senóide em função de sua frequência angular (wt) ou em função do tempo (t). 
4 - Explique o princípio básico de funcionamento de um transformador.
É o fenômeno conhecido como indução eletromagnética: quando um circuito é submetido a um campo magnético variável, aparece nele uma corrente elétrica cuja intensidade é proporcional às variações do fluxo magnético.
Os transformadores, na sua forma mais simples, consistem de dois enrolamentos de fio (o primário e o secundário), que geralmente envolvem os braços de um quadro metálico (o núcleo). Quando uma corrente alternada é aplicada ao primário produz um campo magnético proporcional à intensidade dessa corrente e ao número de espiras do enrolamento (número de voltas do fio em torno do braço metálico). Através do metal, o fluxo magnético quase não encontra resistência e, assim, concentra-se no núcleo, em grande parte, e chega ao enrolamento secundário com um mínimo de perdas. Ocorre, então, a indução eletromagnética: no secundário surge uma corrente elétrica, que varia de acordo com a corrente do primário e com a razão entre os números de espiras dos dois enrolamentos.
5 - Qual é a função de um transformador num Sistema Elétrico?
A finalidade do transformador no sistema elétrico é de transmitir, por meio de um campo magnético, energia elétrica de um circuito para outro sem ligação direta, com um nível de tensão desejado sem alteração da frequência.
6 - Quais são os tipos de perdas num transformador?
A transferência de energia é acompanhada de perdas, que dependem da construção do transformador e do seu regime de trabalho.
Perdas no ferro são determinadas pelo fluxo estabelecido;
Perdas no cobre, por efeito Joule, dependem da corrente que circula nos enrolamentos e na carga; 
Outro tipo de perda é a ligação de transformadores em paralelo, com características diferentes.
Utilização de transformadores de menor potência para serviços auxiliares.
7 - Por que um transformador não funciona com corrente contínua?
Porque para haver indução eletromagnética, é necessária 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 e desliga o interruptor.
8 - O que diferencia um transformador a óleo de um transformador seco? Quais as vantagens e as desvantagens de cada um? Em unidades marítimas, qual é o mais utilizado?
Os transformadores a óleo possuem seu sistema isolante composto por uma parte sólida (papel isolante) e uma parte líquida (óleo isolante), este conjunto tem a função de garantir a rigidez dielétrica e mecânica do bobinado.
Os transformadores a óleo são os mais comuns e amplamente utilizados em diversa áreas.
Os transformadores a seco não utilizam óleo e possuem seu bobinado encapsulado em resina, os mesmos possuem menor dimensão e são recomendados para instalações internas que exigem segurança e confiabilidade, pois não usam óleo isolante.
9 - O que são TP’s e TC’s? Pra que servem?
TC (transformador de corrente) é um equipamento monofásico que possui dois enrolamentos, um denominado primário e outro denominado secundário, sendo isolados eletricamente um do outro, porém, acoplados magneticamente e que são usados para reduzir a corrente a valores baixos (normalmente 1 A ou 5 A) com o objetivo de promover a segurança do pessoal, isolar eletricamente o circuito de potência dos instrumentos e padronizar os valores de corrente de relés e medidores
TP (Transformador de potencial) permite aos instrumentos de medição e proteção funcionarem adequadamente sem que seja necessário possuir tensão de isolamento de acordo com a da rede à qual estão ligados. Tem como funções básicas: o isolamento contra altas tensões e o fornecimento no secundário de uma tensão proporcional à tensão primária, com um certo grau de precisão, dentro de uma faixa especificada para a tensão primária.
QUESTIONÁRIO 7
1 - Explique o princípio básico de funcionamento de um gerador.
O gerador elétrico mais simples é formado por uma espira plana com liberdade suficiente para se mover sob a ação de um campo magnético uniforme. Essa espira gira em torno de um eixo perpendicular à direção das linhas de força do campo magnético aplicado. A variação do valor do fluxo que atravessa a espira móvel induz nela uma força eletromotriz.
Assim, a força eletromotriz resulta do movimento relativo que há entre a espira e o campo magnético. A corrente produzida desse modo é alternada. Para se obter corrente contínua, é preciso dotar o gerador de um dispositivo que faça a retificação da corrente, denominado coletor dos dínamos. Pela descrição do princípio de funcionamento dos geradores, vê-se que possuem dois circuitos distintos: o do induzido e o do indutor. No caso do gerador elementar descrito, o induzido seria a bobina móvel e o indutor o campo magnético.
2 - Quais são os componentes principais de um gerador?
Estator da máquina principal, rotor da máquina principal, estator da excitratriz principal, rotor da excitatriz principal e diodos retificadores girantes, excitatriz auxiliar e enrolamento auxiliar. 
3 - Qual é a frequência gerada em um gerador de 4 polos com rotação de 1800 rpm?
f = (Nº Polos x r) / 120 = (4 x 1800) / 120 = 60 Hz
4 - Qual é a função da excitatriz em um gerador?
É estabelecer a tensão interna do gerador síncrono e em consequência, a excitatriz é responsável não somente pela tensão de saída da máquina, mas também pelo fator de potência e pela magnitude da corrente gerada.
5 - O que é um AVR e pra que serve?
Um Regulador Automático de Tensão é a parte de controle do sistema. Ele é responsável por manter a tensão terminal de saída do gerador no nível desejado, bem como a geração de potência reativa9 . Antigamente o processo era manual, com o operador ajustando o reostato de campo da máquina para fazer o controle da tensão. Hoje em dia, uma série de sensores observa as condições do sistema e, através de medidas corretivas, o AVR varia a corrente de campo do gerador para controlar a tensão do mesmo. Também são realizadas funções de proteção do sistema.
6 - O que é PMG? Qual é a sua função?
É um gerador com imã permanente (PMG) localizado na extremidade do eixo do gerador principal que alimenta o regulador de tensão.
7 - Quais são os principais tipos de resfriamento de um gerador?
Ar externo (resfriamento pelo ambiente); Trocador de calor AR /AR; Trocador de calor AR/Água.
QUESTIONÁRIO 8
1 - Por que é necessário sincronizar geradores para operação em paralelo?
Para evitar o curto circuito no sistema, podendo inclusive queimar os geradores em paralelo
2 - Quais são os requisitos para se sincronizar dois ou mais geradores?
Os valores de tensão, frequência e ângulo de fase devem estar dentro de limites adequados, com diferenças mínimas (idealmente nulas) entre as grandezas geradas e as grandezas do sistema a ser conectado, tal como linha de transmissão ou distribuição. A magnitude da tensão nos terminais do gerador deve ser próxima ou idêntica à tensão do sistema para evitar o surgimento de corrente circulante entre a conexão estabelecida (barramento). Esta corrente pode danificar as máquinas síncronas, podendo causar queima dos enrolamentos e redução da vida útil. As frequências também devem estar próximas entre si para evitar o aparecimento de tensões distorcidas no barramento e consequentes picos de tensão. Por fim, oângulo de fase deve ser o mais próximo possível a fim de eliminar correntes circulantes devido à diferença fasorial resultante entre as tensões.
3 - Como é feito o ajuste de sincronismo?
Os métodos de sincronismo podem ser classificados como métodos em malha fechada ou em malha aberta. Nos métodos em malha fechada, o ângulo de sincronismo é obtido através de uma estrutura em malha fechada para sincronizar o valor estimado do ângulo de fase com seu valor real. Por outro lado, métodos de sincronismo em malha aberta são simples, uma vez que eles não usam sensores mecânicos ou métodos de estimação de posição ou velocidade. O ângulo de sincronismo ou o vetor normalizado de sincronismo é obtido diretamente das tensões alternadas ou das tensões estimadas. Uma vez que geradores de indução com rotor em gaiola de esquilo são economicamente recomendados para aplicações de baixa potência em locais isolados, o método de sincronismo deve ser simples e não deve onerar o custo do sistema de geração. Assim, este artigo analisa quatro métodos de sincronismo em malha aberta que empregam apenas dois sensores para medir as tensões de linha nos terminais do gerador de indução, que já são medidas pelo sistema de controle para regular as tensões geradas.
QUESTIONÁRIO 9
1 – Qual é o efeito no gerador com a entrada de uma carga indutiva? 
A carga indutiva possui efeito de desmagnetização, ou seja, a tensão induzida e a tensão terminal irão diminuir.
2 – Qual é o efeito no gerador com a entrada de uma carga capacitiva? 
A carga indutiva possui efeito de desmagnetização, ou seja, a tensão induzida e a tensão terminal irão aumentar.
3 - Qual é o efeito no gerador com a entrada de um motor em operação?
A frequência depende apenas da velocidade de rotação da máquina que é dada pela turbina. A componente ativa da corrente (potência ativa) tem um efeito freante sobre a máquina 
4 – Por que o controle de frequência atua primeiro que o controle de tensão?
O controle de frequência tem como objetivo ajustar a frequência de saída de um gerador variando a rotação do eixo do gerador, através do controle de combustível da turbina. Já o controle de tensão tem o objetivo de controlar a tensão de saída de um gerador num valor pré ajustado. 
5 – Explique a filosofia de controle de tensão em um gerador elétrico.
O controle da tensão de saída é feito através da variação da intensidade do campo magnético da excitação. A intensidade do campo magnético é proporcional à corrente que circula no enrolamento de campo do gerador (eletroímã). O regulador de tensão monitora a tensão de saída do gerador e ajusta a corrente de campo do rotor (excitação), de forma a manter a tensão constante.
QUESTIONÁRIO 10
1 – Quais são as funções de um PMS ou GSP? 
Descarte de cargas – Loadsheding, Divisão de cargas – Loadsharing, Inibição de cargas, Controle de sincronismo das barras A e B, Permite a partida dos geradores de emergência e operação remota dos TG’s, Permite exibir as telas de todos os TG’s e operá-los.
2 – Explique a filosofia de descarte de cargas por potência instantânea e gradual. 
Instantânea: quando ocorre uma variação de tensão, atingido o limite estabelecido, ocorre descarte imediato.
Gradual: quando ocorre uma variação de tensão e ao longo de um período se não estabilizar e atingir o limite, ocorre o descarte.
3 – Explique a filosofia de descarte de cargas por subfrequencia instantânea e gradual. 
Instantânea: quando ocorre uma variação de frequência, atingido o limite estabelecido, ocorre descarte imediato.
Gradual: quando ocorre uma variação de frequência e ao longo de um período se não estabilizar e atingir o limite, ocorre o descarte.
4 – Para que serve a função “Inibição de cargas”?
O GSP também inibe a partida das cargas principais se a reserva de energia não for suficiente para evitar que os geradores entrem em sobrecarga. Para cada carga, o GSP gera um sinal para inibir sua partida de acordo com a margem de potência do sistema e a potência nominal da carga. 
QUESTIONÁRIO 11
1 – Explique o principio básico de funcionamento de um motor.
Transformam energia elétrica (tensão e corrente) em energia mecânica (torque e rotação)
Principio de funcionamento: Imã (gerado no rotor) “perseguindo” o imã (gerado no estator). Condutor passando corrente mergulhado numa região de campo magnético.
2 - Qual a diferença básica entre um motor síncrono e um motor de indução?
Motor de indução: Induz-se corrente no rotor a partir da diferença de rotação entre o campo girante e o rotor. Pela lei de Faraday.
Motor Síncrono: Aplica-se uma corrente contínua diretamente no rotor com excitatriz.
3 – Qual é o principal problema de um motor de indução sob o ponto de vista do Sistema Elétrico?
A corrente de partida difícil, muito alta.
4 - Como podemos partir um motor síncrono?
Variando a frequência, ou acoplando o motor de indução no eixo do síncrono. 
5 - Quais os parâmetros que influenciam na escolha entre um motor síncrono e um motor de indução?
Potência, rotação, custo, capacidade de rede.
6 - Quais são os tipos de perdas em um motor? Explique a origem de cada uma delas.
Perdas eléctricas são do tipo {RI2}, aumentam acentuadamente com a carga aplicada ao motor. Estas perdas, por efeito de Joule podem ser reduzidas, aumentando a secção do estator e dos condutores do rotor.
Perdas magnéticas ocorrem nas lâminas de ferro do estator e do rotor. Ocorrem devido ao efeito de histerese e às correntes induzidas (neste caso, correntes de Foucault), e variam com a densidade do fluxo e a frequência. Podem ser reduzidas através do aumento da secção do ferro no estator e rotor, através do uso de lâminas delgadas e do melhoramento dos materiais magnéticos.
Perdas mecânicas são devido à fricção dos procedimentos, ventilação e perdas devido à oposição do ar. Podem ser reduzidas, usando procedimentos com baixa fricção e com o aperfeiçoamento do sistema de ventilação. 
Perdas parasitas (stray losses) ou perdas extraviadas são devidas a fugas do fluxo, distribuição de corrente não uniforme, imperfeições mecânicas nas aberturas para escoamento do ar, e irregularidades na densidade do fluxo do ar ao ser escoado pelas aberturas. Podem ser reduzidas através da optimização do projeto do motor e ainda de uma produção ou fabrico cuidadoso.
QUESTIONÁRIO 12
1 – Para que serve uma UPS?
Sistema de energia ininterrupta. Serve para alimentar cargas essenciais críticas que devem estar sempre recebendo energia.
2 – Quais são os principais componentes de uma UPS?
Retificador, banco de baterias inversor, painel de interconexão e unidades de diodo de queda.
3 – Qual é a diferença entre uma UPS e um carregador de baterias?
A diferença é que a UPS possui inversor e retificador.
4 – Qual é a função de um banco de baterias em uma UPS?
Quando ocorre uma falha no carregador, o banco de baterias assume a alimentação das cargas sem a interrupção na alimentação CC e CA.
5 – O que é e para que serve um painel de interconexão?
É um recurso para interconectar duas UPS. O conjunto de interligações é automaticamente fechado em caso de falha de um dos carregadores.
6 – Que tipos de carga são alimentadas por uma UPS ou por um carregador de baterias?
Cargas essenciais críticas.
QUESTIONÁRIO 13
1 – Quais são as vantagens de um sistema com secundário seletivo?
Mais confiável.
2– O que é e para que serve um disjuntor?
Equipamento para manobra local e distância, também utilizado para proteção.
3 - O que é e para que serve um contator?
Equipamento para manobra assim como o dijuntor, porém só protege contra sobrecarga.
4– Qual é a diferença básica entre um disjuntor power e um disjuntor de
caixa moldada?
Diferença básica é que o dijuntor Power tem relé de contenção associado a ele.
5 – O que são e pra que servem os fusíveis?
Elemento de proteção contra curto circuito.
6 – O que é e para que serve um CCM? Para que tipo de cargas são
aplicados ?Centro de controle de motores, serve para cargas grandes ou pequenas.