Aula Zoom - Estudo das cargas (3)

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Estudo das Cargas
Fernando de Souza Brasil
Outubro/2020
Definição de Carga
 Carga é a potência elétrica absorvida, de uma fonte de
suprimento, por um equipamento elétrico ou conjunto de
Equipamentos elétricos.
 O equipamento que absorve a energia é denominado de carga.
A distribuição tem a finalidade de atender os consumidores (as cargas).
A demanda da energia e o modo de utilização pelo consumidor definem o preço.
As características das cargas se definem conforme o uso da energia pelo consumidor.
 A carga é variável, por isso é indispensável que se possa ter uma estimativa segura de suas características.
 Para a operação, as características de interesse são
as das cargas atuais e do futuro próximo. O planejamento e projeto do sistema de distribuição são feitos com base numa previsão da carga, a longo e médio prazos. 
Estudo das Cargas
 A carga dos consumidores C1, C2 e Cn será a potência absorvida por todos os seus aparelhos elétricos e eletrônicos. 
 A carga do transformador T da SE será a potência absorvida pelos transformadores T1, T2 e T3. 
 A carga do transformador T3 será a potência absorvida pela totalidade dos consumidores C1 a Cn ligados a sua rede secundária..
 A fonte de suprimento é a linha de transmissão ou subtransmissão.
Estudo das Cargas
Classificação das cargas
Existem vários critérios, os mais comuns:
 Posição geográfica;
• Sensibilidade;
• Pagamento ou rentabilidade;
 Grau de dependência do suprimento;
• Tipo de atividade; e
• Ciclo de trabalho.
a) Localização Geográfica:
urbanas, suburbanas e rurais.
b) Quanto a sensibilidade:
 Sensíveis, Semi-sensíveis e Normais.
c) Pagamento ou rentabilidade:
pequenos, médios e grandes consumidores.
d) Grau de dependência do suprimento:
São sensíveis a qualquer variação de tensão.
e) Tipo de atividade
industrial, comercial, residencial e de serviço público
f) Ciclo de trabalho
Transitórias cíclicas, Transitórias acíclicas e Contínuas. 
Classificação das cargas
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Curvas de Carga
É a representação gráfica da carga em função do tempo.
A curva P=f(t) denomina-se curva de carga.
 As curvas servem para definir o grupo de consumidores em que este se enquadra.
Curvas de carga de Residencial
Curvas de carga de Residencial
1- Potência Instalada ou Carga Instalada
 É a soma das potências nominais de todos os aparelhos
elétricos e eletrônicos de uma instalação ou sistema.
2- Demanda
 A demanda representa a carga realmente absorvida por um aparelho ou sistema de uma dada potência nominal em um determinado período de tempo.
Grandezas Utilizadas na Distribuição
3- Fator de Demanda
Fd=Demanda / Carga instalada.
 O fator de demanda determina o percentual da carga instalada que um consumidor ou sistema poderá solicitar do sistema supridor.
 Em projetos de sistema de distribuição utiliza-se um fator de demanda médio obtido estatisticamente para cada tipo de consumidor.
Grandezas Utilizadas na Distribuição
4- Demanda Média
 É a média das demandas verificadas num determinado período.
Dméd= kWh/h
Grandezas Utilizadas na Distribuição
5- Demanda Máxima
 É a maior de todas as demandas ocorridas em um período de tempo especificado.
6- Demanda Mínima
 É a menor de todas as demandas ocorridas em um período de tempo especificado.
7- Demanda Diversificada ou Demanda Coincidente
 É a contribuição (soma) da demanda de cada consumidor ou parte do sistema na demanda total do sistema, num determinado período de tempo.
8- Fator de Utilização
 Quando se trata de um sistema ou equipamento alimentador se adota o fator de utilização.
 O fator de utilização dá a medida do aproveitamento da
capacidade instalada de um dado sistema supridor ou equipamento.
Grandezas Utilizadas na Distribuição
9- Fator de Coincidência (Fcoin) ou Fator de
Simultaneidade
Fcoin= Dmax Grupo / ∑ DMax individual
10- Fator de diversidade
É a relação entre a soma das demandas máximas individuais, de cada consumidor ou sistema, e a demanda máxima do grupo de consumidores ou sistemas.
 É a relação entre a demanda máxima de um grupo de consumidores e a demanda máxima do grupo ou sistema (demanda máxima diversificada).
Fdiv= ∑ Dmax ind / Dmax do grupo
Grandezas Utilizadas na Distribuição
11- Demanda Máxima Diversificada
12- Demanda Máxima não Coincidente
 É a relação entre a soma das máximas individuais e o número de cargas.
 É a relação entre a soma das demandas de cada carga, no instante que ocorre a demanda máxima do conjunto, e o número de cargas do conjunto.
13- Diversidade de Cargas
 É a diferença entre a soma dos máximos de duas ou mais cargas individuais e o máximo da curva total de carga.
Grandezas Utilizadas na Distribuição
14- Fator de contribuição
 O fator de contribuição de cada uma das cargas do conjunto é definido pela relação, em cada instante de tempo, entre a demanda da carga considerada e sua demanda máxima.
 Expressa a contribuição de cada carga na composição da
demanda máxima.
Grandezas Utilizadas na Distribuição
15- Fator de carga
 O valor do fator de carga dá ideia do grau de utilização da energia fornecida por um sistema. 
 É a relação entre o consumo real e aquele que
se teria com a demanda constante e igual a Dmax.
Fc = Dméd / Dmax
Grandezas Utilizadas na Distribuição
16- Fator de Perdas
 É a relação entre o valor médio e o máximo da potência dissipada em perdas num determinado intervalo de tempo, em um sistema ou em parte dele.
 Expressa a contribuição de cada carga na composição da
demanda máxima.
Fpr=Pemédia/PeMax = R Imed²/ R Imax²= Imed²/ Imax²
Grandezas Utilizadas na Distribuição
Características das cargas
Residencial
 O fator de demanda é 100% e o fator de diversidade pode ser tomado igual a 1.
 Possui fator de demanda de 70 a 100%, fator de diversidade 1,2 a 1,3 e fator de carga de 10 a 15%.
Comercial
Industrial
 Os fatores de demanda podem ser muito diferentes.
Iluminação pública
 O fator de demanda é de 90 a100%, fator de diversidade 1,1 a 1,2 e fator de carga de 25 a 30%.
Rural
 O fator de demanda é na faixa de 90 a 100% e fator de diversidade de 1 a 1,5. O fator de carga é geralmente tomado na faixa de 25 a 30%.
Exercícios
2.  Um sistema elétrico de potência supre uma pequena cidade que conta com 3 circuitos, que atendem, respectivamente, cargas industriais, residenciais e de iluminação pública. A curva diária de demanda de cada um dos circuitos, em termos de potência ativa, kW, está apresentada a seguir. Determine:
A curva de carga os três tipos de consumidores e a do conjunto
As demandas máxima individuais e do conjunto
O fator de contribuição dos três tipos de consumidores para a demanda máxima do conjunto (horário de pico).
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	Hora do
dia	Ilum. Publica	Carga
Resid	Carga
Industrial	Hora do
dia	Ilum. Publica	Carga
Resid	Carga
Industrial
	0-1h	50	70	200	12-13h		130	900
	1-2h	50	70	200	13-14h		90	1100
	2-3h	50	70	200	14-15h		80	1100
	3-4h	50	70	350	15-16h		80	1000
	4-5h	50	80	400	16-17h		100	800
	5-6h		95	500	17-18h		420	400
	6-7h		90	700	18-19h	50	1450	400
	7-8h		85	1000	19-20h	50	1200	350
	8-9h		85	1000	20-21h	50	1000	300
	9-10h		85	1000	21-22h	50	700	200
	10-11h		95	900	22-23h	50	200	200
	11-12h		100	600	23-24h	50	50	200
Exercícios
Solução 
A curva de carga os três tipos de consumidores e a do conjunto
Curva de Carga Iluminação Pública	0-1h	1-2h	2-3h	3-4h	4-5h	5-6h	6-7h	7-8h	8-9h	9-10h	10-11h	11-12h	12-13h	13-14h	14-15h	15-16h	16-17h	17-18h	18-19h	19-20h	20-21h	21-22h	22-23h	23-24h	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50	Tempo (horas)
Demanda (kW)
Solução 
A curva de carga os três tipos de consumidores e a do conjunto
Curva de Carga Residencial
Curva de Carga Residencial	0-1h	1-2h	2-3h	3-4h	4-5h	5-6h	6-7h	7-8h	8-9h	9-10h	10-11h	11-12h	12-13h	13-14h	14-15h	15-16h	16-17h	17-18h	18-19h	19-20h	20-21h	21-22h	22-23h	23-24h	70	70	70	70	80	95	90	85	85	85	95	100	130	90	80	80	100	420	1450	1200	1000	700	200	50	Tempo (horas)
Demanda (kW)
Solução 
A curva de carga os três tipos de consumidores e a do conjunto
Curva deCarga Industrial
Curva de Carga Industrial	0-1h	1-2h	2-3h	3-4h	4-5h	5-6h	6-7h	7-8h	8-9h	9-10h	10-11h	11-12h	12-13h	13-14h	14-15h	15-16h	16-17h	17-1	8h	18-19h	19-20h	20-21h	21-22h	22-23h	23-24h	200	200	200	350	400	500	700	1000	1000	1000	900	600	900	1100	1100	1000	800	400	400	350	300	200	200	200	Tempo (horas)
Demanda (kW)
Solução 
A curva de carga os três tipos de consumidores e a do conjunto
Curva de Carga Conjunto
Curva de Carga Conjunto	0-1h	1-2h	2-3h	3-4h	4-5h	5-6h	6-7h	7-8h	8-9h	9-10h	10-11h	11-12h	12-13h	13-14h	14-15h	15-16h	16-17h	17-18h	18-19h	19-20h	20-21h	21-22h	22-23h	23-24h	320	320	320	470	530	595	790	1085	1085	1085	995	700	1030	1190	1180	1080	900	820	1900	1600	1350	950	450	300	Tempo (horas)
Demanda (kW)
Solução 
b) As demandas máxima individuais e do conjunto
Iluminação Pública: 50 kW
Residencial: 1450 kW
Industrial: 1100 kW
Conjunto: 1900 kW
Solução 
c) O fator de contribuição dos três tipos de consumidores para a demanda máxima do conjunto (horário de pico).
O horário de pico ocorre entre 18 e 19 horas, com demanda máxima de 1900 kW 
Exercícios
3.  Considerando o exemplo anterior, sabe-se as potências instaladas, em kW, para cada consumidor são:
Iluminação pública: 50kW
Residencial: 2500 kW
Industrial: 1600 kW
Calcule o fator de demanda,
diários, individuais dos
consumidores e total da cidade.
	Hora do
dia	Ilum. Publica	Carga
Resid	Carga
Industrial	Hora do
dia	Ilum. Publica	Carga
Resid	Carga
Industrial
	0-1	50	70	200	12-13		130	900
	1-2	50	70	200	13-14		90	1100
	2-3	50	70	200	14-15		80	1100
	3-4	50	70	350	15-16		80	1000
	4-5	50	80	400	16-17		100	800
	5-6		95	500	17-18		420	400
	6-7		90	700	18-19	50	1450	400
	7-8		85	1000	19-20	50	1200	350
	8-9		85	1000	20-21	50	1000	300
	9-10		85	1000	21-22	50	700	200
	10-11		95	900	22-23	50	200	200
	11-12		100	600	23-24	50	50	200
33
Solução 
Fator de Demanda será calculado através da Demanda média
		Ilum. Publica	Carga	Carga	Carga Conjunto
			Resid	Industrial	
	Media	50	309	649,2	975,8036
Potência Instalada
Iluminação pública: 50kW
Residencial: 2500 kW
Industrial: 1600 kW
Iluminação pública
Residencial
Industrial
Conjunto
Exercícios
4.  A figura abaixo mostra um trecho de um alimentador primário alimentando de 1200 kVA de capacidade suprindo três transformadores de 150 kVA 75 kVA e 300 kVA. Calcule:
Os fatores de demanda individuais dos transformadores
O fator de demanda do conjunto
O fator de utilização do alimentador
Trafo 1
150 kVA
Trafo 2
75 kVA
Trafo 3
300 kVA
St
160 kVA
0,85 ind
60 kVA
0,98 ind
375 kVA
0,92 ind
35
Exercícios
5.  Determine o fator de carga diário para cada um dos três tipos de consumidores e do conjunto.
	Hora do
dia	Ilum. Publica	Carga
Resid	Carga
Industrial	Hora do
dia	Ilum. Publica	Carga
Resid	Carga
Industrial
	0-1	50	70	200	12-13		130	900
	1-2	50	70	200	13-14		90	1100
	2-3	50	70	200	14-15		80	1100
	3-4	50	70	350	15-16		80	1000
	4-5	50	80	400	16-17		100	800
	5-6		95	500	17-18		420	400
	6-7		90	700	18-19	50	1450	400
	7-8		85	1000	19-20	50	1200	350
	8-9		85	1000	20-21	50	1000	300
	9-10		85	1000	21-22	50	700	200
	10-11		95	900	22-23	50	200	200
	11-12		100	600	23-24	50	50	200
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