Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica

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Indaial – 2021
Geração, Transmissão 
e DisTribuição De 
enerGia eléTrica
Sagah Educação S.A.
1a Edição
Elaboração:
Sagah Educação S.A.
Revisão e Diagramação:
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI
Conteúdo produzido:
Copyright © Sagah Educação S.A.
Impresso por:
apresenTação
Prezado acadêmico! Bem-vindo à disciplina Geração, Transmissão e 
Distribuição de Energia Elétrica. 
Você, acadêmico da Educação a Distância, deve saber que existem 
fatores importantes para um bom desempenho: disciplina, organização e um 
horário de estudos predefinido para se obter o sucesso. Em sua caminhada 
acadêmica, você é quem faz a diferença. Como todo texto técnico, por vezes 
denso, você necessitará de papel, lápis, borracha, calculadora científica e 
muita concentração. Lembre-se de que o estudo é algo primoroso. Aproveite 
esta motivação para iniciar a leitura do livro de estudos. 
Este livro está divido em três Unidade que abordam diferentes 
aspectos dos circuitos e aplicações com amplificadores operacionais. Na 
Unidade 1 você estudará os conceitos fundamentais dos sistemas elétricos e 
também aprenderá sobre o Sistema Elétrico Brasileiro.
Na Unidade 2 você aprenderá sobre as linhas de transmissão de 
energia, envolvendo a análise e determinação dos parâmetros elétricos 
destas linhas além dos modelos e tipos. Por fim, a Unidade 3 aborda a análise 
de sistemas trifásicos equilibrados e ainda apresenta o conceito de análise 
pelo sistema Por Unidade (pu).
Apesar de esse livro ser um material destinado à formação geral 
para os cursos de Engenharia, é importante que você, prezado acadêmico, 
tenha estudado previamente alguma disciplina sobre Circuitos Elétricos 
e Eletrônica Básica, pois diversos temas serão abordados aqui de maneira 
superficial, considerando que estes já sejam de seu entendimento. Estimo 
que, ao término deste estudo, você tenha agregado à sua experiência de 
acadêmico um mínimo de entendimento sobre os circuitos e aplicações 
envolvendo o uso de amplificadores operacionais, a fim de lidar com esse 
tema de forma satisfatória tanto na área acadêmica quanto profissional. 
Destaca-se, ainda, a necessidade do contínuo aprimoramento através de 
atualizações e aprofundamento dos temas estudados.
Bons estudos!
Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para 
você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há 
novidades em nosso material.
Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é 
o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um 
formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. 
O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova 
diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também 
contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo.
Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, 
apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade 
de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. 
 
Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para 
apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto 
em questão. 
Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas 
institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa 
continuar seus estudos com um material de qualidade.
Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de 
Desempenho de Estudantes – ENADE. 
 
Bons estudos!
NOTA
Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela 
um novo conhecimento. 
Com o objetivo de enriquecer seu conhecimento, construímos, além do livro 
que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você terá 
contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complementares, 
entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento.
Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo.
Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada!
LEMBRETE
sumário
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ..... 1
TÓPICO 1 — SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO: BALANÇO ENERGÉTICO 
NACIONAL .................................................................................................................... 3
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 3
2 O SISTEMA ENERGÉTICO NACIONAL ...................................................................................... 3
3 FONTES DE ENERGIA ...................................................................................................................... 5
4 SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL ...................................................................................... 12
RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 15
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 16
TÓPICO 2 — GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ....... 19
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 19
2 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL ................................................................... 19
3 SISTEMAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ................................................... 23
3.1 ESTRUTURA REGULADORA DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO ............................ 26
4 DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ................................................................................ 28
4.1 CORRENTES E TENSÕES EM SISTEMAS TRIFÁSICOS ....................................................... 32
4.2 EXEMPLO ...................................................................................................................................... 34
RESUMO DO TÓPICO 2..................................................................................................................... 35
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 36
TÓPICO 3 — APLICAÇÃO DO GERADOR SÍNCRONO ........................................................... 39
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 39
2 A MATRIZ ELÉTRICA BRASILEIRA ............................................................................................ 39
3 HIDRELÉTRICAS .............................................................................................................................. 40
3.1 PARQUES EÓLICOS .................................................................................................................... 41
3.2 PARQUES SOLARES .................................................................................................................... 42
3.3 ENERGIA NUCLEAR .................................................................................................................. 43
4 SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL ...................................................................................... 44
5 GERADORES SÍNCRONOS ........................................................................................................... 46
LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................ 50
RESUMO DO TÓPICO 3.....................................................................................................................55
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 56
REFERÊNCIAS ...................................................................................................................................... 59
UNIDADE 2 — TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA .................. 61
TÓPICO 1 — TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA: MATERIAIS E 
COMPONENTES DE LINHAS DE TRASMISSÃO ............................................. 63
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 63
2 LINHAS DE TRANSMISSÃO ........................................................................................................ 63
2.1 COMPONENTES DA LINHA DE TRANSMISSÃO ............................................................... 64
2.1.1 Condutores ........................................................................................................................... 64
2.1.2 Isoladores .............................................................................................................................. 66
2.1.3 Estruturas das linhas de transmissão ............................................................................... 68
2.1.4 Cabos de para-raios ............................................................................................................. 72
3 PARÂMETROS DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO ................................................................ 72
3.1 Modelos de Linha de Transmissão ............................................................................................. 72
4 PROJETO E ESPECIFICAÇÃO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO ........................................ 74
4.1 TEORIA DA TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ...................................................... 75
4.2 LINHA DE TRANSMISSÃO REAL ........................................................................................... 77
4.3 PARÂMETROS PARA DIMENSIONAMENTO E EXECUÇÃO DAS LINHAS DE 
TRANSMISSÃO ............................................................................................................................ 78
4.3.1 Resistência (R) ...................................................................................................................... 78
4.3.2 Indutância (L) ....................................................................................................................... 79
4.3.3 Capacitância (C) ................................................................................................................... 80
4.3.4 Condutância (G) ................................................................................................................... 81
RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 85
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 86
TÓPICO 2 — MODELOS EOPERAÇÃO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO .......................... 89
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 89
2 MODELOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO ........................................................................... 89
2.1 LINHA DE TRANSMISSÃO CURTA ........................................................................................ 90
2.2 LINHA DE TRANSMISSÃO MÉDIA ........................................................................................ 90
3 MODELO COM PARÂMETROS DISTRIBUÍDOS .................................................................... 92
3.1 CIRCUITO Π EQUIVALENTE PARA LINHAS LONGAS ..................................................... 95
3.2 EFEITO FERRANTI ...................................................................................................................... 95
3.3 INCIDÊNCIA E REFRAÇÃO DE ONDAS VIAJANTES ........................................................ 96
4 DIAGRAMA DE CÍRCULO ............................................................................................................ 97
RESUMO DO TÓPICO 2................................................................................................................... 102
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 103
TÓPICO 3 — DESENHOS DE SUBESTAÇÕES CONSUMIDORAS ...................................... 105
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 105
2 DESENHO DE ESTRUTURAS DE SUBESTAÇÕES CONSUMIDORAS ........................... 106
3 SIMBOLOGIA .................................................................................................................................. 110
4 NORMAS TÉCNICAS .................................................................................................................... 114
RESUMO DO TÓPICO 3................................................................................................................... 116
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 117
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 121
UNIDADE 3 — CONCEITO DO SISTEMA POR UNIDADE (PU) .......................................... 123
TÓPICO 1 — SISTEMAS TRIFÁSICOS EM REGIME PERMANENTE ................................. 125
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 125
2 CIRCUITOS TRIFÁSICOS ............................................................................................................ 125
2.1 SISTEMAS TRIFÁSICOS BALANCEADOS ........................................................................... 126
2.2 SISTEMAS TRIFÁSICOS DESBALANCEADOS .................................................................... 128
3 LEIS BÁSICAS APLICADAS A CIRCUITOS TRIFÁSICOS .................................................. 128
3.1 ANÁLISE DO CIRCUITO TRIFÁSICO BALANCEADO ..................................................... 130
3.2 ANÁLISE DO CIRCUITO TRIFÁSICO DESBALANCEADO .............................................. 133
4 COMPONENTES SIMÉTRICOS .................................................................................................. 134
RESUMO DO TÓPICO 1................................................................................................................... 137
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 138
TÓPICO 2 — MODELAGEM DE SISTEMAS ELETRICOS EQUILIBRADOS ..................... 141
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 141
2 CARACTERÍSTICAS E COMPONENTES DO SISTEMA TRIFÁSICO .............................. 141
2.1 GERAÇÃO TRIFÁSICA ............................................................................................................. 142
2.2 CARGAS TRIFÁSICAS BALANCEADAS .............................................................................. 144
3 TIPOS DE LIGAÇÃO EM SISTEMAS TRIFÁSICOS .............................................................. 145
3.1 LIGAÇÃO ESTRELA .................................................................................................................. 145
3.2 LIGAÇÃO TRIÂNGULO ........................................................................................................... 148
4 CÁLCULO DE POTÊNCIAS PARA OS SISTEMAS TRIFÁSICOS EQUILIBRADOS ..... 1515 SIMBOLOGIA PARA LINHAS DE TRANSMISSÃO ............................................................. 153
6 DESENHO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO .......................................................................... 159
RESUMO DO TÓPICO 2................................................................................................................... 161
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 162
TÓPICO 3 — CONCEITO DE P.U. .................................................................................................. 165
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 165
2 DEFINIÇÃO DO SISTEMA POR UNIDADE (P.U.) ................................................................ 165
3 APLICAÇÃO DOS CONCEITOS DO SISTEMA POR UNIDADE ....................................... 167
3.1 VALORES EM P.U. EM SISTEMAS MONOFÁSICOS .......................................................... 167
3.2 VALORES EM P.U. EM SISTEMAS TRIFÁSICOS EQUILIBRADOS .................................. 169
3.3 MUDANÇA DE BASE ............................................................................................................... 172
4 AS VANTAGENS DOS CÁLCULOS POR UNIDADE ............................................................ 173
LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................................... 176
RESUMO DO TÓPICO 3................................................................................................................... 180
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 181
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 183
1
UNIDADE 1 — 
PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE 
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• descrever os principais entes regulatórios do sistema energético nacional;
• reconhecer as principais fontes da matriz elétrica e energética nacional;
• resumir a operação e o funcionamento do Sistema Interligado Nacional (SIN);
• reconhecer as diferentes formas de energia elétrica;
• descrever o modo de transmissão elétrica da unidade geradora à unidade 
distribuidora.
• Identificar as formas de distribuição de energia elétrica;
• descrever a matriz energética nacional;
• explicar o Sistema Interligado Nacional (SIN);
• relacionar o SIN com a operação em paralelo do gerador síncrono.
Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer da unidade, 
você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo 
apresentado.
TÓPICO 1 – SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO: BALANÇO 
ENERGÉTICO NACIONAL
TÓPICO 2 – GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA
TÓPICO 3 – APLICAÇÃO DO GERADOR SÍNCRONO
Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos 
em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá 
melhor as informações.
CHAMADA
2
3
TÓPICO 1 — 
UNIDADE 1
SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO: BALANÇO 
ENERGÉTICO NACIONAL
1 INTRODUÇÃO
Atualmente, existem diferentes fontes de energia disponíveis para suprir 
a demanda de energia do País, as quais impactam o ambiente de maneira relevante. 
Assim, faz-se necessário conhecer sobre o setor energético e suas diretrizes.
Neste capítulo, você compreenderá quais são os principais entes 
regulatórios do setor energético, bem como reconhecerá as principais fontes de 
energia que compõem a matriz energética do Brasil e do mundo. Por fim, verá 
como funciona o Sistema Interligado Nacional.
2 O SISTEMA ENERGÉTICO NACIONAL
O sistema energético nacional compreende as matrizes elétrica e 
energética, as quais são formadas por conjuntos de fontes de energia distintos, 
que podem ser renováveis ou não renováveis. Contudo, antes de aprender 
quais são essas fontes de energia, é importante compreender quais são os entes 
regulatórios do sistema energético, pois este é um setor fundamental para o 
País, o qual deve garantir as bases para o desenvolvimento sustentável da 
infraestrutura energética.
No Brasil, conforme a Empresa de Pesquisa Energética (BRASIL, 2019a), 
o Ministério de Minas e Energia (MME) é a instituição responsável por formular 
os princípios básicos e definir as diretrizes da política energética nacional. Sendo 
assim, os diversos estudos e análises realizados acerca do setor energético são 
promovidos pelo MME por meio de seus órgãos e empresas vinculados.
No ano de 2004, foi criada a Empresa de Pesquisa Energética (EPE), 
vinculada ao MME. A EPE é uma empresa pública, instituída nos termos da Lei 
n°. 10.847, e do Decreto n°. 5.184. Essa empresa exerce a função de prestar serviços 
na área de estudos e pesquisas relacionados ao planejamento do setor energético, o 
qual compreende a energia elétrica e suas fontes, como carvão mineral, petróleo 
e gás natural e seus derivados, bem como eficiência energética, além de elaborar 
e publicar o Balanço Energético Nacional (BEN) todos os anos.
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
4
Dessa forma, a criação da EPE foi essencial para o desenvolvimento de 
estudos técnicos em uma abordagem integrada do planejamento energético, de 
modo a conciliar, estrategicamente, pesquisa, exploração, uso e desenvolvimento 
dos insumos energéticos, dentro de uma política nacional unificada e ajustada às 
diretrizes de governo e às demandas do País (BRASIL, 2018).
A análise conjunta de diferentes mercados de energia — os quais envolvem, 
por exemplo, eletricidade, gás natural, petróleo e combustíveis — por meio de 
um planejamento energético permite a compreensão dos mercados de energia de 
maneira sistêmica, de modo a identificar os desafios e as oportunidades do setor. 
Para tanto, de acordo com a EPE (BRASIL, 2018), deve-se levar em consideração 
diversas dimensões, como restrições ambientais, capacidade de resposta da 
demanda e medidas de eficiência energética, geopolítica, segurança do suprimento 
e preço dos energéticos, sempre integrando a percepção pública sobre a questão 
energética, com o intuito de promover o bem-estar social, o interesse coletivo e o 
desenvolvimento sustentável.
O relatório que documenta e divulga todos os anos a extensa pesquisa e a 
contabilidade relativas à oferta e ao consumo de energia no Brasil é o BEN. Esse 
relatório, conforme o BEN (BRASIL, 2019), considera, além da distribuição e do 
uso final da energia, as atividades de extração de fontes de energia primárias, 
sua conversão em formas secundárias, bem como a importação e a exportação 
de energia.
Além disso, a EPE também publica, geralmente no primeiro semestre após 
o ano-base, o Relatório Síntese do Balanço Energético Nacional. Esse relatório 
compreende o resumo das informações referentes à contabilização da oferta, à 
transformação e ao consumo final dos recursos energéticos no País. O Relatório 
Síntese de 2019 utiliza como ano-base 2018, ou seja, apresenta as informações 
consolidadas sobre como foi usada a energia no Brasil em 2018.
A Figura 1, a seguir, ilustra quais os principais setores que utilizaram energia 
no Brasil em 2018, destacando as porcentagens correspondentes de utilização.
TÓPICO 1 — SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO: BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL
5
FIGURA 1 – PRINCIPAIS SETORES QUE UTILIZARAM ENERGIA NO BRASIL EM 2018
FONTE: Brasil (2019)
Na Figura 1, pode-se observar que o transporte de carga/passageiro 
e a produção industrial correspondem a aproximadamente 64% do consumo 
de energia do País. As fontes de energia consumidas por esses setores serão 
destacadas na próxima seção deste capítulo, na qual você reconhecerá as matrizes 
elétrica e energética nacionais.
Atualmente, todos osdados divulgados pela EPE são importantes 
instrumentos de pesquisa para estudos setoriais, na medida em que apresentam 
estatísticas confiáveis, muitas vezes reveladoras de tendências da oferta e do 
consumo de energia. O BEN é tido como referência para os dados de energia 
do País, de modo que a atuação dessa empresa requer ampla articulação com 
órgãos e instituições diversos. Assim, conforme divulgado pela EPE (BRASIL, 
2019), o BEN empreendeu, no âmbito setorial, uma estreita articulação com 
o Ministério de Minas e Energia (MME), com as agências reguladoras — 
Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), Agência Nacional do Petróleo, 
Gás e Biocombustíveis (ANP) e Agência Nacional de Águas (ANA) —, 
com o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) e com a Câmara de 
Comercialização de Energia Elétrica (CCEE). 
3 FONTES DE ENERGIA
A matriz energética nacional representa o conjunto de recursos energéticos 
utilizados no País para suprir sua demanda de energia. Muitos confundem esse 
termo com produção de eletricidade, ou seja, com a matriz elétrica de um país, 
no entanto, ela engloba todas as fontes de energia, como os combustíveis para 
automóveis, fogões, máquinas de indústrias, entre outros.
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
6
FIGURA 2 - MATRIZ ENERGÉTICA MUNDIAL EM 2016
De acordo com a EPE (BRASIL, 2018), a matriz energética compreende o 
conjunto de recursos disponíveis para realizar todas as atividades do dia a dia, 
não somente a eletricidade, mas também todas as fontes de energia utilizadas, 
como os combustíveis que abastecem os veículos. Já a matriz elétrica compreende 
apenas o conjunto dos recursos disponíveis para a geração de energia elétrica, ou 
seja, pode-se concluir que a matriz energética engloba a matriz elétrica.
É possível fazer um comparativo entre a matriz energética mundial e a do 
Brasil, em termos das principais fontes de energia utilizadas. A Figura 2 ilustra a 
matriz energética mundial no ano de 2016.
FONTE: Brasil (2018).
É possível observar, na Figura 2, que, mundialmente, a matriz energética 
é composta principalmente por fontes não renováveis, como carvão, petróleo 
e gás natural, as quais representam mais de 80% da matriz. Os 1,6% descritos 
como “outros” na figura representam as fontes renováveis, como as energias 
solar, eólica e geotérmica, portanto, somando-os à participação da energia 
hidráulica e biomassa, as fontes renováveis representam cerca de 14% da matriz 
energética mundial.
Segundo Ayres e Ayres (2012), os serviços de fornecimento de energia 
compreendem uma grande parte da economia mundial, e a busca pela transição 
da matriz energética para um futuro mais renovável ainda encontra empecilhos 
para se concretizar, devido, principalmente, à dependência dos combustíveis 
fósseis na indústria, de modo que, apesar do constante crescimento da utilização 
de recursos renováveis, como eólico e solar, ainda é difícil a substituição relevante 
do carvão, do gás natural e do petróleo.
TÓPICO 1 — SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO: BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL
7
Pode-se perceber que, no geral, o mundo ainda depende muito de fontes 
não renováveis para suprir a demanda de energia. Contudo, a matriz energética 
do Brasil, em si, mostra um cenário bastante diferente do mundial. De acordo 
com a EPE (BRASIL, 2018), no Brasil, são utilizadas mais fontes renováveis do 
que no resto do mundo, mesmo que o consumo de energia não renovável seja 
maior do que o de renováveis. Desse modo, as fontes renováveis totalizam quase 
metade da matriz energética nacional, constituindo 42,9% da matriz ao se somar 
lenha e carvão vegetal, hidráulica, derivados de cana e outras renováveis, como 
ilustrado pela Figura 3.
FIGURA 3 – MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA EM 2017
FONTE: Brasil (2018)
É possível comparar o consumo de energia proveniente de fontes 
renováveis e não renováveis no Brasil e no mundo, como ilustrado pelo gráfico 
da Figura 4, que considera o ano-base 2016.
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
8
FIGURA 4 – COMPARAÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA NO BRASIL E NO MUNDO
FONTE: Adaptado de Brasil (2018)
Sendo assim, conforme a EPE (BRASIL, [2018]), pode-se afirmar que 
a matriz energética brasileira é mais renovável do que a mundial. Esse fato 
é bastante importante para o País, pois os maiores responsáveis pela emissão 
de gases de efeito estufa são as fontes não renováveis de energia. Atualmente, 
os gases de efeito estufa (GEE) estão sendo emitidos aceleradamente, fato que 
causa um severo desequilíbrio ambiental, promovendo o agravamento do 
aquecimento global.
Atualmente, os gases de efeito estufa (GEE) estão sendo emitidos 
aceleradamente, fato que causa um severo desequilíbrio ambiental, promovendo o 
agravamento do aquecimento global.
 De acordo com a EPE (BRASIL, 2018), esse fenômeno teve início na Revolução 
Industrial, quando a população passou a utilizar em grande escala os combustíveis fósseis 
para movimentar suas máquinas. Desde então, as emissões de GEE têm aumentado 
frequentemente, elevando a temperatura média do planeta.
 Os combustíveis fósseis mais utilizados são os derivados de petróleo, como a 
gasolina e o óleo diesel, e fontes como o carvão mineral e o gás natural, sendo que, na 
queima desses combustíveis, os principais GEE emitidos são o dióxido de carbono (CO2), o 
mais relevante e conhecido como gás carbônico, o metano (CH4), o óxido nitroso (N2O) e 
o vapor de água (H2O) (BRASIL, 2018).
IMPORTANT
E
TÓPICO 1 — SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO: BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL
9
Como visto, a matriz elétrica faz parte da matriz energética, sendo 
formada pelo conjunto de fontes de energia disponíveis apenas para a geração 
de energia elétrica. Em todo o mundo, a geração de energia elétrica também é 
baseada, principalmente, em fontes não renováveis. A Figura 5 ilustra a matriz 
elétrica mundial em 2016.
FIGURA 5 – MATRIZ ELÉTRICA MUNDIAL EM 2016
FONTE: Brasil (2018)
No cenário mundial, a matriz elétrica brasileira difere e surpreende de 
maneira positiva, sendo composta, em sua grande maioria, por fontes renováveis. 
Ou seja, o Brasil é um país em que grande parte da energia é gerada de maneira 
sustentável, correspondendo, de acordo com a EPE (BRASIL, 2018), a mais de 
80% da matriz elétrica nacional, como ilustra a Figura 6.
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
10
FIGURA 6 – MATRIZ ELÉTRICA BRASILEIRA EM 2017
FONTE: Brasil (2018)
Na Figura 6, pode-se observar que grande parte da energia elétrica gerada 
no Brasil vem de usinas hidrelétricas, como a Itaipu Binacional. Além disso, fontes 
como solar e eólica vêm ganhando espaço, contribuindo para esse cenário. Sendo 
assim, a Figura 7 faz uma comparação do uso das fontes utilizadas para a geração 
de energia elétrica no Brasil e no mundo, tendo como ano-base 2016.
FIGURA 7 – COMPARAÇÃO DA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL E NO MUNDO
FONTE: Adaptado de Brasil (2018)
TÓPICO 1 — SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO: BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL
11
A Figura 8, a seguir, apresenta um gráfico referente à participação das 
fontes renováveis no Brasil de 2009 a 2018, no qual você pode perceber que, ao 
longo dos anos, houve um decréscimo do uso das fontes renováveis, porém, 
atualmente, tem-se um aumento expressivo.
FIGURA 8 – PARTICIPAÇÃO DAS FONTES RENOVÁVEIS NA MATRIZ ELÉTRICA BRASILEIRA 
DE 2009 A 2018
FONTE: Brasil (2019)
Além disso, a participação de fontes não renováveis é bastante expressiva 
quando se trata de micro e minigeração distribuída. Segundo o BEN (BRASIL, 
2019), em 2018, houve um aumento de 131% na geração distribuída no País. A 
participação de cada fonte de energia está ilustrada na Figura 9.
FIGURA 9 – PARTICIPAÇÃO DE CADA FONTE DE ENERGIA NA GERAÇÃO DISTRIBUÍDA NO 
BRASIL EM 2018
FONTE: Adaptado de Brasil (2019)
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
12
A partir da Figura 9, é possível perceber que a energia solar é destaquequando se trata de geração distribuída, fato que se deve, principalmente, ao 
aumento e à disseminação dos sistemas de energia solar fotovoltaica, que estão 
se tornando cada vez mais conhecidos e acessíveis aos consumidores.
4 SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL
Como visto, grande parte da geração de energia no Brasil se dá por meio 
de fontes renováveis, por isso, de acordo com o Operador Nacional do Sistema 
elétrico (ONS, 2017), o sistema de produção e transmissão de energia elétrica do 
Brasil é um sistema hidro-termo-eólico de grande porte, com predominância de 
usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários.
O Sistema Interligado Nacional (SIN) pode ser definido como o conjunto de 
instalações e de equipamentos que possibilitam o suprimento de energia elétrica 
nas regiões do País, as quais são interligadas eletricamente, sendo constituído 
por quatro subsistemas: Sul, Sudeste/Centro-Oeste, Nordeste e a maior parte da 
Região Norte.
De acordo com o ONS (2017), a interconexão dos sistemas elétricos ocorre 
por meio da malha de transmissão, com o dever de propiciar a transferência de 
energia entre subsistemas e, além de explorar a diversidade entre os regimes 
hidrológicos das bacias, permitir a obtenção de ganhos sinérgicos. Desse modo 
as fontes destinadas à geração e à transmissão de energia, quando integradas, 
garantem o atendimento à demanda do mercado com economia e segurança.
Ainda conforme informações fornecidas pelo ONS (2017), a capacidade 
instalada de geração do SIN é composta, principalmente, por usinas hidrelétricas 
distribuídas em 16 bacias hidrográficas nas diversas regiões do País. Além disso, 
é importante reiterar que, nos últimos anos, a importância da geração eólica 
para o atendimento do mercado aumentou, pois a instalação de usinas eólicas, 
principalmente nas Regiões Nordeste e Sul, apresentou um forte crescimento.
Contudo, as usinas térmicas, que, em sua grande maioria, estão localizadas 
nas proximidades dos principais centros de carga, ainda desempenham um papel 
estratégico relevante, uma vez que contribuem para a segurança do SIN. Isso 
porque, de acordo com o ONS (2017), essas usinas são despachadas em função 
das condições hidrológicas vigentes, o que permite a gestão dos estoques de 
água armazenada nos reservatórios das usinas hidrelétricas, visando a garantir 
o atendimento futuro da demanda de energia. Sendo assim, os sistemas de 
transmissão englobam os distintos recursos de produção de energia, a fim de 
possibilitar o suprimento do mercado consumidor.
TÓPICO 1 — SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO: BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL
13
O mapa dinâmico do SIN, no qual consta as interligações entre os subsistemas, é 
disponibilizado pelo ONS e pode ser acessado por meio do link a seguir: 
https://qrgo.page.link/QVYoQ
DICAS
A ONS divulgou um estudo que mostra a capacidade instalada do SIN no 
ano de 2018 e o previsto até 2023, classificando a geração em relação às diferentes 
fontes de energia disponíveis. A Figura 10 ilustra esse sistema em números.
FIGURA 10 – CAPACIDADE INSTALADA NO SIN DE 2018 A 2023
HIDRELÉTRICA 2018 
109,212 MW
(67,5%)
2023
114,554 MW
(64,8%)
TERM. GÁS + GNL 2018 
12,821 MW
(7,9%)
2023
16,188 MW
(9,2%)
ÉOLICA 2018 
14,305 MW
(8,9%)
2023
17,475 MW
(9,9%)
2018 
13,353 MW
(8,3%)
2023
13,854 MW
(7,8%)
BIOMASSA TERM. ÓLEO + 
DIESEL
2018 
4,614 MW
(2,9%)
2023
4,840 MW
(2,7%)
TERM. CARVÃO 2018 
2,672 MW
(1,7%)
2023
3,017 MW
(1,7%)
SOLAR 2018 
1,780 MW
(1,1%)
2023
3,857 MW
(2,2%)
NUCLEAR 2018 
1,990 MW
(1,2%)
2023
1,990 MW
(1,1%)
OUTRAS 2018 
779 MW
(0,5%)
2023
1,000 MW
(0,5%)
TOTAL
2018 161.526 MW
2023 176.905 MW
FONTE: Adaptada de ONS (2017).
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
14
Dessa forma, pode-se concluir que as fontes renováveis tendem a 
aumentar e se manter como as principais fontes de geração de energia no Brasil. 
Entretanto, as fontes não renováveis ainda serão necessárias para suprir a 
demanda de energia do País.
Mundialmente, de acordo com Ayres e Ayres (2012), no futuro, o 
sistema de distribuição não apenas terá a função de fornecer energia elétrica, 
mas também será capaz de proporcionar uma integração melhor, ou seja, mais 
coordenada e eficiente, entre os fornecedores e consumidores de energia, de 
acordo com o seu porte e necessidade, além de assegurar, com confiabilidade, a 
proteção contra quedas e vazamentos de energia. Além disso, os autores também 
citam que a revolução microenergética não substituirá a rede elétrica usual, 
porém melhorará sua eficiência, de modo que as centrais serão responsáveis por 
abastecer principalmente os usuários de grande porte, como as indústrias, além 
de distribuir a energia de pontos abundantes para pontos de consumo escassos.
15
Neste tópico, você aprendeu que:
• A matriz energética compreende o conjunto de recursos disponíveis para 
realizar todas as atividades do dia a dia.
• Existem energias renováveis e não renováveis.
• A matriz energética do Brasil, em si, mostra um cenário bastante diferente do 
mundial.
• O sistema de produção e transmissão de energia elétrica do Brasil é um sistema 
hidro-termo-eólico de grande porte.
• As fontes destinadas à geração e à transmissão de energia, quando integradas, 
garantem o atendimento à demanda do mercado com economia e segurança.
• As fontes renováveis tendem a aumentar e se manter como as principais fontes 
de geração de energia no Brasil.
RESUMO DO TÓPICO 1
16
1 A matriz energética nacional compreende o conjunto de fontes de energia 
disponíveis para suprir a demanda de energia do país. Existe uma grande 
diferença entre a matriz energética brasileira, quando comparada com a 
mundial. A respeito das matrizes energéticas mundial e brasileira, assinale 
a alternativa CORRETA:
a) ( ) A matriz energética mundial é caracterizada pelo reduzido uso de 
combustíveis fósseis, como petróleo e carvão mineral.
b) ( ) As fontes renováveis de energia representam, aproximadamente, 14% 
da matriz energética mundial (somando-se as energias eólica, solar, 
geotérmica, hidráulica e biomass.
c) ( ) A energia solar é a fonte renovável mais utilizada no Brasil para geração 
de energia, seguida pela energia hidráulica.
d) ( ) Cerca de 14% da produção de energia no Brasil é proveniente de fontes 
renováveis de energia.
e) ( ) A energia eólica é a fonte renovável mais utilizada no Brasil para a 
geração de energia, seguida pela energia solar.
2 Grande parte da geração de energia elétrica no Brasil provém de fontes 
de energia renováveis, contudo, as fontes não renováveis ainda são 
necessárias para suprir a necessidade de energia do país. Quais são os 
recursos naturais renováveis e não renováveis, respectivamente, mais 
utilizados como fontes de energia no Brasil?
a) ( ) Gás natural e carvão mineral; petróleo e etanol.
b) ( ) Ventos e luz solar; gás natural e hidreletricidade.
c) ( ) Água e biomassa; petróleo, carvão e gás natural.
d) ( ) Átomo e etanol; carvão vegetal e gás de xisto.
e) ( ) Energia atômica e hidrelétrica; petróleo e carvão mineral.
3 O sistema energético nacional é administrado por entes regulatórios, os 
quais têm a função de garantir o planejamento correto do uso de energia, 
a fim de conseguirem atender a toda a demanda e consumo do país. A 
respeito dos principais entes regulatórios do sistema energético nacional, 
assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) Os diversos estudos e análises realizados acerca do setor energético são 
promovidos pelo EPE, Empresa de Pesquisa Energética, por meio de 
suas empresas e órgãos vinculados.
b) ( ) Os diversos estudos e análises realizados acerca do setor energético são 
promovidos pelo MME, Ministério de Minas e Energia, por meio de 
suas empresas e órgãos vinculados.
AUTOATIVIDADE
17
c) ( ) Os diversos estudos e análises realizados acerca do setor energético 
são promovidos pelo ONS, Operador Nacional do Sistema Elétrico, por 
meio de suas empresas e órgãos vinculados.
d)( ) A Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL elabora e publica, 
anualmente, o BEN (balanço energético nacional).
e) ( ) A Câmara de Comercialização de Energia Elétrica – CCEE elabora e 
publica, anualmente, o BEN (balanço energético nacional)
4 Muita gente confunde o termo matriz energética como sendo apenas 
a produção de eletricidade, ou seja, com a matriz elétrica de um país, 
porém, ela engloba todas as fontes de energia, como os combustíveis para 
automóveis, fogões, máquinas das indústrias, entre outros. Sobre a matriz 
energética brasileira, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) A matriz energética brasileira é uma das menos renováveis do mundo 
industrializado.
b) ( ) O petróleo e os seus derivados ainda são a fonte de energia mais 
utilizada no Brasil.
c) ( ) O Brasil emite mais gases de efeito estufa por habitante do que a maioria 
das nações do mundo.
d) ( ) A energia eólica e a solar representam juntas cerca de 75% da geração 
de eletricidade no Brasil.
e) ( ) O Nordeste é o maior produtor de energia eólica do país. No entanto, 
a energia solar é difundida apenas no Sul, devido à alta insolação em 
virtude da sua localização.
5 O Sistema Interligado Nacional – SIN – pode ser definido como o conjunto 
de instalações e de equipamentos que possibilitam o suprimento de energia 
elétrica nas regiões do país, as quais são interligadas eletricamente, 
sendo constituído por quatro subsistemas: Sul, Sudeste/Centro-Oeste, 
Nordeste e a maior parte da região Norte. A respeito do SIN, assinale a 
alternativa CORRETA:
a) ( ) A interconexão dos sistemas elétricos, por meio da malha de 
transmissão, apesar de propiciar a transferência de energia entre 
subsistemas, acarreta na perda de ganhos sinérgicos.
b) ( ) A integração dos recursos de geração e transmissão permite o atendimento 
parcial do mercado com segurança, porém com custo elevado.
c) ( ) A capacidade instalada de geração do SIN é composta, principalmente, 
por 16 usinas térmicas distribuídas entre os subsistemas.
d) ( ) As usinas térmicas, em geral localizadas nas proximidades dos 
principais centros de carga, desempenham um papel estratégico 
relevante, pois contribuem para a segurança do SIN.
e) ( ) As usinas térmicas são despachadas independentemente das condições 
hidrológicas vigentes, portanto, não permitem a gestão dos estoques 
de água armazenada nos reservatórios das usinas hidrelétricas.
18
19
TÓPICO 2 — 
UNIDADE 1
GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA
1 INTRODUÇÃO
Um dos principais objetivos das disciplinas de instalações elétricas é 
orientar sobre o projeto e a execução de instalações elétricas de baixa tensão. 
Especificamente, é necessário identificar em qual estágio se encontra a instalação 
elétrica, quais são as etapas de transformação de energia até alcançar as residências e 
qual é a origem dessa energia.
Dentro de um sistema elétrico de nível nacional, existem três principais 
etapas de transformação de energia bem diferenciadas: geração, transmissão 
(incluindo subestações elevadoras e subestações abaixadoras) e distribuição. 
Neste capítulo, vamos explicar, de forma abrangente e generalizada, essas três 
etapas. A princípio, veremos as formas de energia elétrica e como elas são geradas. 
Na sequência, veremos como a energia elétrica é transmitida das unidades de 
geração até a distribuição. Por fim, apresentaremos as estratégias de distribuição 
da eletricidade dentro da cidade até as residências.
2 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL
De acordo com Tolmasquim (2016), o Sistema Elétrico Brasileiro (SEB) 
possui características que o tornam um sistema único no mundo. Entre elas, 
encontram-se as dimensões continentais, a predominância da utilização de 
usinas hidrelétricas (considerando a grande variedade hidrológica e de bacias 
hidrográficas) e a interligação elétrica entre diferentes regiões do País mediante 
linhas de transmissão de longas distâncias. De fato, a maioria do território 
brasileiro se encontra abastecida pela rede elétrica interligada conhecida como 
Sistema Interligado Nacional (SIN). Atualmente, o SIN é composto por quatro 
subsistemas: Norte, Nordeste, Sudeste/Centro-Oeste e Sul (TOLMASQUIM, 
2016). Uma representação do SIN pode ser vista na Figura 11.
20
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
FIGURA 11 – REGIÕES E INTERLIGAÇÕES DO SIN
FONTE: Tolmasquim (2016, p. 22).
Na Figura 11, são apresentados, em cores diferentes, os quatro subsistemas 
do SIN, bem como as principais linhas de transmissão de energia em alta tensão, as 
bacias hidrográficas e os principais centros de consumo.
Em 2014, o SEB tinha uma capacidade de produção de energia próxima 
aos 133 GW de potência. Dentro dessa capacidade de geração, existe uma forte 
presença de energias renováveis, principalmente hidráulica, compondo mais 
de 60% da capacidade instalada. No entanto, a produção de energia elétrica a 
partir de usinas hidrelétricas é de, aproximadamente, 80% da demanda total, 
dependendo dos recursos disponíveis ano a ano (TOLMASQUIM, 2016). O Brasil 
é um dos poucos países com essas características de sustentabilidade. Na Figura 
12 é apresentado um gráfico com as proporções dos tipos de energias utilizadas 
no SEB.
TÓPICO 2 — GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
21
FIGURA 12 – CAPACIDADE INSTALADA NO SIN EM DEZEMBRO DE 2014
FONTE: Tolmasquim (2016, p. 23).
Na Figura 2, podem ser observadas as proporções das fontes que produzem 
energia elétrica no Brasil. Como você pode ver, uma grande porcentagem da 
potência instalada no SIN corresponde a fontes renováveis de energia.
As usinas geradoras de energia elétrica normalmente convertem alguma 
forma de energia em energia mecânica, e logo a energia mecânica é convertida em 
energia elétrica. Por exemplo, as usinas hidrelétricas utilizam a energia potencial 
da água armazenada, que logo é convertida em energia cinética e movimenta 
uma turbina (formas de energia mecânica). Essa turbina movimenta um gerador 
síncrono, que converte a energia elétrica em energia mecânica. Esse processo 
pode ser observado na Figura 13.
FIGURA 13 – CAPACIDADE INSTALADA NO SIN EM DEZEMBRO DE 2014
FONTE: Silva (2019, documento on-line).
22
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
A Figura 3 é uma representação de uma usina hidrelétrica convencional, 
onde podem ser observadas as transformações de energias mencionadas 
anteriormente. O elemento encarregado de converter a energia mecânica em 
energia elétrica é o gerador.
De acordo com Creder (2016), para a conversão da energia mecânica em 
elétrica, existem, basicamente, três tipos de geradores:
1- o gerador de polos externos;
2- o gerador de polos saliente tetrapolar;
3- o turbogerador bipolar.
Cada uma dessas máquinas é específica para uma faixa de potência e um 
determinado tipo de usina. Na Figura 14, esses geradores são apresentados.
FIGURA 14 – GERADORES SÍNCRONOS DE ENERGIA ELÉTRICA
FONTE: Creder (2016, p. 3).
TÓPICO 2 — GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
23
Veja, na Figura 14a, que o gerador é de polo externo, não com rotor 
induzido. Esse tipo de máquina tem um inconveniente: a energia gerada deve 
ser coletada mediante anéis, o que ocasiona perdas de energia. Portanto, esse 
tipo de gerador é aplicado somente para pequenas potências. Na Figura 14b, há 
um gerador de quatro polos, onde, no rotor, é aplicada uma pequena corrente 
elétrica através de anéis; porém, nesse caso, o rotor induzido está no estator. Esse 
tipo de gerador é o mais apropriado para usinas hidrelétricas. Por fim, na Figura 
14c, é apresentado um gerador com dois polos, apropriado para altas velocidades 
de giro e, portanto, para usinas termelétricas, por exemplo. Esse tipo de gerador 
também utiliza uma corrente contínua para alimentar o bobinado do rotor, e essa 
alimentação é feita através de anéis deslizantes.
Para saber mais sobre o aproveitamento hidrelétrico para ageração de energia 
e sobre as turbinas e os geradores apropriados para cada instalação, consulte o livro 
Pequenos Aproveitamentos Hidroelétricos, de Geraldo Lúcio Tiago Filho et al. (2008).
NOTA
Nesta seção, apresentamos a composição do SEB e sua matriz energética 
dentro do SIN. Ainda, discutimos os tipos de geradores utilizados em diferentes 
tipos de usinas. A seguir, será apresentada a etapa que sucede a geração: a 
transmissão da energia elétrica
3 SISTEMAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
A energia elétrica, frequentemente, deve ser transportada ao longo de 
gran-des distâncias, pois as usinas de geração costumam estar afastadas dos 
grandes centros de consumo. Como já mencionado, existem três etapas bem 
definidas dentro de um sistema elétrico convencional: geração, transmissão e 
distribuição. Na Figura 15, é esquematizado esse sistema.
24
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
FIGURA 15 - GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
FONTE: Gebran e Rizzato (2017, s. p.)
Veja que a transmissão é a etapa intermediária do sistema elétrico, de 
forma que uma falha no sistema de transmissão pode levar ao desabastecimento 
de grandes centros de consumo. As linhas de transmissão são cabos condutores 
que transportam a energia elétrica de um ponto a outro, normalmente desde a 
estação geradora até a transformadora, próximo aos grandes centros de consumo. 
As formas mais comuns de transmissão são mediante a utilização de condutores 
aéreos e, em menor proporção, de condutores subterrâneos (CREDER, 2016). Em 
geral, o nível de tensão de geração de energia elétrica em nível industrial é de 13,8 kV, 
valor padronizado nos grandes centros de geração.
De acordo com Creder (2016), as tensões normalizadas e utilizadas nas 
linhas de transmissões no Brasil são de 69 kV, 138 kV, 230 kV, 400 kV e 500 kV. A 
utilização de tensões superiores a 500 kV deve ser decidida mediante um estudo 
econômico, bem como a viabilidade de utilizar sistemas em corrente alternada 
ou corrente contínua, como é o caso da usina hidrelétrica de Itaipu, que possui 
TÓPICO 2 — GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
25
uma linha de transmissão de 600 kV em corrente contínua. Quando se trata de 
uma linha de transmissão em corrente contínua, é necessária a instalação de 
retificadores e de inversores em ambas as subestações transformadoras, nas 
extremidades da linha.
Ainda no que concerne à etapa de transmissão, podemos distinguir linhas 
de subtransmissão, cuja função é transportar energia elétrica a pequenas cidades 
ou grandes consumidores, como grandes empresas. Nesse caso, os níveis de 
tensão utilizados são, normalmente, de 34,5 kV e 138 kV. Um diagrama unifilar 
de um sistema elétrico pode ser visto na Figura 16.
FIGURA 16 – DIAGRAMA UNIFILAR DE UM SISTEMA ELÉTRICO
FONTE: Creder (2016, p. 2).
Observando a Figura 16, podemos ver que existem linhas de distribuição 
secundária, cujos valores também são padronizados: 34,5 kV e 13,8 kV. 
Normalmente, essa subtransmissão entre duas cidades também pode ser 
classificada como distribuição primária, dependendo do nível de tensão de 
trabalho da linha.
26
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
3.1 ESTRUTURA REGULADORA DO SISTEMA 
ELÉTRICO BRASILEIRO
Para regulamentar o sistema elétrico nacional, tanto com relação a 
questões técnicas quanto a questões de comercialização e de operação de 
energia elétrica, foram definidas normas envolvendo diversas instituições. 
Em nível nacional, o poder federal fiscaliza e regula a geração, a transmissão 
e a distribuição de energia elétrica. Assim, a fiscalização e a regulação dessas 
normas são de responsabilidade da Agência Nacional de Energia Elétrica 
(ANEEL), e as conceções estão nas mãos do Ministério de Minas e Energia 
(MME). Na Figura 17, é apresentado o diagrama organizacional dos diferentes 
setores e instituições envolvidos.
FIGURA 17 – DIAGRAMA ORGANIZACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO
FONTE: Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (2021, s. p.).
O MME é uma entidade governamental responsável por organizar, 
formular e implantar políticas energéticas em nível nacional. Três entidades são 
vinculadas e dependentes do MME: a CMSE (Comitê de Monitoramento do Setor 
Elétrico), o EPE (Empresa de Pesquisa Energética) e o CNPE (Conselho Nacional 
de Política Energética). O CNPE é o órgão de assessoramento do Presidente 
da República, definindo políticas e diretrizes de energia. Entre suas funções 
principais, está o assessoramento ao MME em questões técnicas, visando ao uso 
racional dos recursos energéticos. A EPE, por sua vez, tem, como finalidade, 
realizar estudos sobre questões energéticas em nível nacional. Já o CMSE é o órgão 
encarregado do monitoramento e do fornecimento de energia no sistema em nível 
nacional e ainda fornece soluções aos problemas relacionados a essas atividades 
(ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE DISTRIBUIDORES DE ENERGIA ELÉTRICA, 
2018; CÂMARA DE COMERCIALIZAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA, 2021; 
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA, 2021).
TÓPICO 2 — GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
27
Como já mencionado, a ANEEL é uma entidade dependente do MME e 
é a responsável pela regulação e fiscalização de todo o sistema elétrico nacional, 
sendo, hoje, um dos órgãos mais conhecidos desse setor. Entre as principais 
funções da ANEEL, podemos mencionar (AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA 
ELÉTRICA, 2021):
• a fiscalização das conceções de energia elétrica, seja na geração, na transmissão 
ou na distribuição;
• a implementação de políticas energéticas para a exploração de recursos e o uso 
correto da energia;
• a regulação do sistema elétrico nacional;
• a definição e a fiscalização de tarifas de energia elétrica;
• a supervisão da ONS (Organização Nacional do Sistema Elétrico).
A ONS uma entidade sem fins lucrativos, de domínio público e direito 
privado, cujas principais funções são o comando da operação do sistema de 
geração em nível nacional, a transmissão de energia elétrica dentro do SIN e o 
planejamento das operações de sistemas isolados. Portanto, o SIN não é mais 
que a interconexão das linhas elétricas de transmissão dentro do País, as quais, 
como mencionado, estão subdividas em quatro regiões. O SIN é encarregado da 
transferência de energia entre os diferentes subsistemas, cuja finalidade é atender à 
demanda dos grandes centros de consumo (CÂMARA DE COMERCIALIZAÇÃO 
DE ENERGIA ELÉTRICA, 2021).
Você já conheceu uma usina termelétrica? Há alguma usina termelétrica 
operando em sua cidade ou em cidades no entorno? Quando elas entram em operação? 
O órgão que define qual usina entrará em operação é a ONS. A ONS é órgão que coordena 
e controla as operações tanto para a geração quanto para a transmissão de energia elétrica 
dentro do SIN. Ela realiza uma escala planejada da operação dos sistemas de geração no 
País (ANEEL, 2021; CÂMARA DE COMERCIALIZAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA, 2021).
NOTA
Finalmente, a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) é 
um ente regulador mercado brasileiro de energia elétrica, visando à negociação 
competitiva, sustentável e segura entre as partes envolvidas (geradoras, 
transportadoras e consumidores), e promovendo políticas regulatórias e soluções 
de mercado. Ainda, a CCEE viabiliza a comercialização de energia elétrica no 
mercado livre de energia, mediante sua regulação e divulgação, e realiza leilões 
de energia, redigindo contratos, entre outras funções.
28
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Nesta seção, discutimos como é realizada a transmissão de energia elétrica 
dentro do território nacional e como são suas estruturas física e organizacional. 
Na sequência, veremos como é abordado o problema de distribuição de energia 
elétrica dentro dos centros de consumo no País.
4 DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
A terceira etapa do SEB, após geração e transmissão, é a distribuição de 
energia elétrica.A finalidade dessa etapa é subministrar energia aos grandes 
centros de consumo (bairros, cidades, indústrias etc.). De acordo com Creder 
(2016), são consideradas linhas de distribuição as linhas salientes da estação 
abaixadora, que, por sua vez, está conectada a uma das extremidades da linha 
de transmissão. As linhas de distribuição primária possuem níveis de tensões 
padronizados, de 13,8 kV e de 34,5 kV. Veja, na Figura 18, a configuração do 
sistema de distribuição de energia elétrica utilizado em Brasília (CREDER, 2016).
FIGURA 18 – DIAGRAMA DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO PRIMÁRIA DE BRASÍLIA EM 34,5 KV EM 2011
FONTE: Creder (2016, p. 6).
TÓPICO 2 — GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
29
Observe, na Figura 18, que, no lado esquerdo, há um barramento que 
representa a subestação (SE) geral, de onde partem várias linhas de 34,5 kV em 
direção a outras subestações abaixadoras. Como mencionado anteriormente, 
essas linhas de distribuição primária também são conhecidas como linhas de 
subtransmissão. Já das subestações abaixadoras de cada região, saem linhas 
de distribuição secundária, também conhecidas como linhas de baixa tensão. 
Veja que a parte final do sistema elétrico, ou seja, na extremidade da distribuição 
secundária, a tensão utilizada é de 380/220 V ou 220/127 V nos sistemas trifásicos 
e de 220/127/115 V em sistemas monofásicos. Esses níveis de tensão dependem 
da cidade em questão. Por exemplo, cidades como Porto Alegre, Rio de Janeiro 
etc., utilizam uma tensão fase-neutro de 127 V. Já cidades como Brasília, Recife 
etc., utilizam uma tensão de fase-neutro de 220 V. Também se utiliza a tensão de 
fase-neutro de 115 V, que é o caso de São Paulo (CREDER, 2016).
Voltando ao sistema de distribuição secundária, Creder (2016) menciona 
que existem três configurações utilizadas nos grandes centros de consumo:
1- sistema radial;
2- sistema em anel
3- sistema radial seletivo.
Na Figura 19, é apresentado o diagrama desses sistemas de distribuição.
FIGURA 19 – DIAGRAMAS DE DIFERENTES ESTRATÉGIAS DE DISTRIBUIÇÃO PRIMÁRIA 
DE ENERGIA ELÉTRICA
Fonte Creder (2016, p. 6).
Na Figura 9a, podemos observar o barramento tipo radial. Esse tipo 
de distribuição é utilizado em regiões com cargas relativamente baixas, como 
zonas rurais ou pequenas cidades. Apresenta um custo relativamente baixo, 
mas sua confiabilidade também é baixa, devido ao fato de que, quando acontece 
alguma anomalia na subtransmissão, há perda de suprimento da subestação. 
Na Figura 9b, é apresentada a arquitetura de distribuição tipo anel. Essa forma 
de distribuição apresenta maiores confiabilidade e flexibilidade operacional, 
sendo mais indicada para regiões com maior densidade de população. Por fim, a 
Figura 9c apresenta a arquitetura de duplo radial seletivo, que é uma melhora da 
30
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
arquitetura tipo anel. Essa forma de distribuição permite maiores flexibilidade de 
operação e confiabilidade, mas os custos associados a essa rede são elevados. Essa 
configuração é utilizada em regiões com grande densidade populacional, como 
capitais e centros de grandes cidades (CREDER, 2016).
A distribuição de energia elétrica pode ser realizada por condutores 
aéreos ou subterrâneos. Em cada um desses casos, os transformadores devem ser 
instalados em forma apropriada. Veja, na Figura 20, a ligação do ramal de entrada 
em uma residência, em que podemos observar a rede de distribuição primária de 
alta tensão e a rede de distribuição secundária de baixa tensão (CREDER, 2016).
TÓPICO 2 — GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
31
FIGURA 20 – REDE DE DISTRIBUIÇÃO PRIMARIA E SECUNDARIA. LIGAÇÃO DO 
TRANSFORMADOR, RAMAL DE ENTRADA, ATERRAMENTO DE UMA UNIDADE CONSUMIDORA
FONTE: Creder (2016, p. 7).
Rede de A.T.
Fios para ligação de 
transformadores
Poste particular
Ramal de d
istribuição
Ramal de entrada
Medidor
Haste de aterramento 
para entrada de 
consumidores
Haste de aterramento de 
rede de distribuição
Rede de B.T.
Transformador abaixador
Fio ou cabo para 
aterramento do neutro 
do transformador
32
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Observe que, na Figura 20, a rede de alta tensão (AT) representa a rede 
de distribuição primária e a rede de baixa tensão (BT) representa a rede de 
distribuição secundária. O transformador realiza a conversão entre essas duas 
redes. Pela rede de distribuição secundária, são alimentadas as residências, o 
comércio e alguns tipos de indústrias. Essa rede é a que, em muitos bairros, está 
na frente da calçada, geralmente compartilhando os postes da iluminação pública. 
Embora as redes de distribuição primária sejam sistemas trifásicos, as 
conexões com os consumidores não necessariamente mantêm essa configuração, 
podendo ser um sistema monofásico, bifásico ou trifásico. A potência máxima 
admitida para cada um desses casos depende das normas (ou do Regulamento 
de Instalações Consumidoras [RIC]) adotadas pela concessionária da região. Em 
Porto Alegre, por exemplo, a Companhia Estadual de Energia Elétrica (CEEE) 
estabelece, no RIC, que a demanda calculada admitida em instalações categoria 
A1 (monofásicas com tensão de 127/220 V) é de até 10 kW; em instalações 
bifásicas (categoria B1) com o mesmo nível de tensão, é de 10 kW até 15 kW; 
instalações trifásicas (categorias C1 até C12), também com tensão de 127/220 V, 
são recomendadas para demandas a partir dos 15 kW (COMPANHIA ESTADUAL 
DE ENERGIA ELÉTRICA, 2017).
Para uma unidade consumidora de energia elétrica a ser instalada na cidade de 
Porto Alegre, a instalação, assim como a potência solicitada à empresa de distribuição, deve 
ser calculada utilizando o RIC da CEEE.
 A empresa prestadora de serviços elétricos de sua cidade também deve divulgar 
essa regulamentação. Consulte os canais oficiais da empresa distribuidora de sua cidade 
para mais informações sobre a instalação. Os RIC apresentam similaridades, pois todos são 
baseados na ABNT NBR 5410:2004.
ATENCAO
4.1 CORRENTES E TENSÕES EM SISTEMAS TRIFÁSICOS
Como mencionado, os níveis de tensões de energia elétrica no ramal 
de entrada de uma residência serão definidos em função de sua demanda e do 
nível de tensão que a empresa da região oferece para a categoria de consumidor. 
Essa energia elétrica vem da rede de distribuição secundária, fornecida por 
transformadores abaixadores. Esses transformadores podem ser monofásicos, 
bifásicos ou trifásicos, e, dependendo do caso, a refrigeração desses equipamentos 
pode ser a óleo ou a seco. Em áreas residenciais, normalmente são utilizados 
transformadores trifásicos com refrigeração a óleo.
TÓPICO 2 — GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
33
Na Figura 21, é apresentado um diagrama de sistema de distribuição 
pri-mária e secundária de energia elétrica, considerando um transformador 
abaixador similar aos utilizados nos bairros da cidade de Porto Alegre.
FIGURA 21 – DIAGRAMAS DE DISTRIBUIÇÃO PRIMARIA E SECUNDARIA
Motor
V2 = 220V
Iluminação
V2 = 127V
Tomadas
V2 = 220V
V2 = 127V
V1 = 13 800V
Primário Secundário
Transformador abaixador
I2
FONTE: Creder (2016, p. 9).
Veja, na Figura 21, que o primário do transformador é alimentado pela 
linha de distribuição primária com uma tensão de 13,8 kV; já no secundário 
do transformador abaixador, possui uma tensão de 127/220 V. Dependendo do 
tipo do tipo de carga, será utilizada uma conexão monofásica de 127 V ou uma 
conexão trifásica de 220 V, ou, ainda, uma conexão bifásica.
De acordo com Creder (2016), os transformadores abaixadores são 
máquinas elétricas que reduzem o nível de tensão da saída e apresentam uma 
baixa perda de potências. Grosso modo, podemos considerar que as perdas 
são nulas. No entanto, se o nível de tensão de saída é menor do que o nível de 
tensão de entrada, a corrente de saída deve incrementar na mesma proporção, 
de modo que a potência de entrada seja igual à potência de saída.Dessa forma, 
considerando o transformador ideal da Figura 11, podemos obter a Equação 1:
onde V1 e V2 correspondem a tensões de linha do primário e secundário 
do transformador, e I1, I2, N1 e N2 também correspondem às correntes de 
linha e ao número de espiras do lado primário e secundário do transformador, 
respectivamente. De acordo com Creder (2016), na Figura 21, são observadas, 
ainda, as variáveis de i2 e v2, que correspondem à tensão de fase-neutro (ou 
somente tensão de fase) e à corrente de fase do secundário do transformador, 
respectivamente. Ainda, considerando a Figura 21 e visto que a conexão do lado 
primário do transformador é em -Y (triângulo no primário e estrela no secundário), 
teremos as seguintes relações de tensão e corrente.
34
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
• Primário: V1 = v1 (tensão de linha V1 é igual à tensão de fase v1), e I1 = √3i1 (a 
corrente de linha I 1 é igual a a corrente de fase i 1).
• Secundário: V2 = √3v2 (tensão de linha V2 é igual a √3 a tensão de fase v2) e I2 = 
i2 (a corrente de linha I2 é igual à corrente de fase i2).
4.2 EXEMPLO
Considere o secundário do transformador da Figura 11. Qual é o nível de 
tensão e corrente v2 e i2 se V2 = 220 V, V2 = 380 V e V2 = 440 V?
Resposta:
Se V2 = 220 V:
Se V2 = 380 V:
Se V2 = 440 V:
35
RESUMO DO TÓPICO 2
Neste tópico você aprendeu que:
• No Brasil, uma grande porcentagem da potência instalada no SIN (Sistema 
Interligado Nacional) corresponde a fontes renováveis de energia.
• Existem diversas formas de transmissão e de distribuição de energia elétrica, 
considerando os órgãos que as regulam.
• Cada região possui considerações técnicas para a distribuição primária e 
secundária.
• As redes de distribuição primária podem ser um sistema monofásico, bifásico ou 
trifásico.
• Os transformadores abaixadores são máquinas elétricas que reduzem o nível 
de tensão da saída e apresentam uma baixa perda de potências.
36
1 A geração de energia elétrica a partir da energia eólica é cada vez mais utilizada 
no Brasil, existindo hoje importantes usinas geradoras no Sul e no Nordeste 
do País. Você pretende instalar um gerador eólico no fundo do seu quintal, 
cuja finalidade principal é carregar um banco de baterias para propósito geral. 
Qual é o tipo de gerador mais apropriado para essa aplicação?
a) ( ) Gerador de polos salientes de 12 polos.
b) ( ) Alternador de um carro que está em desuso.
c) ( ) Gerador de polos saliente tetrapolar.
d) ( ) Gerador de polos externos.
e) ( ) Turbo gerador bipolar.
2 O Sistema Elétrico Brasileiro, assim como todos os sistemas elétricos que 
trabalham com grandes potências em diversos países, apresenta as três 
etapas bem definidas: geração, transmissão e distribuição de energia. 
Suponha que você precise instalar um gerador elétrico da propriedade da 
sua empresa (pode ser um gerador hidráulico, uma turbina alimentada 
por caldeira etc.) para alimentar parte da indústria familiar na qual você 
trabalha, a 300m da estação geradora. Suponha que o gerador trifásico seja 
do tipo tetrapolar, cuja potência nominal é de 15kW, e que a tensão de linha 
seja de 380V. Qual é o nível de tensão de fase apropriado para a transmissão 
da energia elétrica até o consumo da indústria? 
a) ( ) 34,5kV.
b) ( ) 13,8kV.
c) ( ) 220V.
d) ( ) 138kV.
e) ( ) 538V.
3 Empresas públicas e privadas hoje em dia podem participar na 
comercialização tanto para o transporte como para a geração de energia 
elétrica. Imagine que você trabalhe em uma empresa que tenha um sistema 
de geração de energia elétrica muito maior que a sua capacidade de consumo 
e que, por isso, pretenda vender energia elétrica à rede. A qual entidade 
você deve recorrer para verificar as exigências e começar a comercializar 
energia mediante contratação formal?
 
a) ( ) Ministério de Minas e Energia (MME).
b) ( ) Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE).
c) ( ) Organização Nacional do Sistema Elétrico (ONS).
d) ( ) Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).
e) ( ) Conselho Nacional de Política Energética (CNPE).
AUTOATIVIDADE
37
4 Para projetar uma linha de distribuição primária, devem ser adotadas 
diferentes estratégias, considerando principalmente o aspecto econômico, a 
confiabilidade, a manobrabilidade etc. Você é engenheiro e está projetando 
uma nova linha de distribuição para um bairro industrial, nas periferias 
de uma cidade. Nesse bairro, irão se instalar diferentes empresas que irão 
ter uma demanda constante de energia. Duas empresas em particular lhe 
solicitaram maior garantia quanto à disponibilidade de energia. A subestação 
fica próximo ao bairro, e a empresa para a qual você presta serviços pediu 
para fazer economia na instalação, considerando o melhor custo-benefício 
para a empresa e os usuários. Qual das seguintes configurações você pode 
adotar para o bairro?
a) ( ) Distribuição primária tipo anel.
b) ( ) Distribuição tipo anel seletivo.
c) ( ) Distribuição radial.
d) ( ) Duplo radial seletivo.
e) ( ) Distribuição tipo estrela.
5 Na rede de distribuição secundária, trabalha-se frequentemente com baixa 
tensões, isto é, 127/220V, ou 220/380V, em redes trifásicas. É comum, ainda, 
conhecer a carga aproximada que está em dita rede, para, dessa forma, 
projetar os condutores apropriados.
Você precisa saber qual é a corrente de linha de uma instalação, mais 
especificamente a corrente na linha C. Para tanto, você sabe que na linha 
trifásica estão instalados uma carga resistiva bifásica e um motor trifásico. O 
motor está conectado em triângulo ou delta, e você conhece qual é a corrente 
que possui nos seus bobinados, que é de 15A por fase. Você sabe, ainda, que 
a carga resistiva está consumindo 3,8kW. O diagrama mostra o esquema de 
conexão de cargas e pode ser usado como referência:
FONTE: O autor (2021).
38
a) ( ) IC = 25A.
b) ( ) IC = 18,66A.
c) ( ) IC = 17,43A.
d) ( ) IC = 22,77A.
e) ( ) IC = 5A.
39
TÓPICO 3 — 
UNIDADE 1
APLICAÇÃO DO GERADOR SÍNCRONO
1 INTRODUÇÃO
O Brasil é um país com vasto território, onde cada região apresenta suas 
próprias necessidades e seus próprios recursos. Para garantir que energia elétrica 
chegue a todos os brasileiros, é necessário estar atento às peculiaridades de 
cada região e diversificar a matriz energética. Com isto, o Brasil investe todos 
os anos em diferentes fontes de energia, principalmente as renováveis, e em sua 
transmissão para todo o território nacional. Para que isto seja possível, em muitos 
casos, é necessária a utilização dos geradores síncronos, que são os responsáveis 
por converter a potência mecânica do sistema em uma potência elétrica.
Neste capítulo, você vai ver as principais fontes de energia que compõem 
a matriz elétrica nacional. Além disso, você será apresentado ao sistema 
interligado nacional (SIN) e entenderá o seu papel para a administração dos 
recursos obtidos na rede elétrica brasileira. Por fim, você vai estudar o gerador 
síncrono, seu papel na rede de transmissão e como a ligação dos geradores em 
paralelo torna tudo isto possível.
2 A MATRIZ ELÉTRICA BRASILEIRA
A energia elétrica é indispensável para o andamento da sociedade 
moderna; desde o entretenimento até a comunicação e o transporte necessitam 
desta importante energia. Para garantir que a eletricidade chegue a toda a 
população em um país tão grande quanto o Brasil, são necessários o estudo e 
a implantação de diferentes fontes de energia elétrica, e a somatória da geração 
elétrica dessas diferentes fontes garantirá o abastecimento total do país.
Devido ao seu grande território, ao clima tropical e à abundância em 
recursos naturais, o Brasil é privilegiado com uma matriz energética diversificada e 
que utiliza, em sua maioria, recursos renováveis para o abastecimento de energia. 
Segundo a Empresa de Pesquisa Energética (EPE, 2021), a realidade brasileira 
em relação à matriz elétrica é bem distante do que observamos no restante do 
planeta,onde cerca de 38% de toda energia elétrica é obtida por meio da queima 
de combustíveis fósseis como o carvão, o óleo e o gás natural em termelétricas.
40
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Na Figura 22 podemos observar o comparativo entre a matriz elétrica 
brasileira e a matriz elétrica mundial e perceber que a maior parte de nossa 
energia elétrica provém de usinas hidrelétricas — cerca de 65% —, seguidas por 
gás natural — 9,3% — e biomassa — 8,4%. Somente em fontes renováveis o Brasil 
apresenta cerca de 83% de toda sua energia elétrica, em contraste com a média 
mundial, que chega a cerca de 25%.
FIGURA 22 – MATRIZ ELÉTRICA MUNDIAL (A) E A DIREITA MATRIZ ELÉTRICA BRASILEIRA (B)
FONTE: EPE (2021, s. p.).
Como vimos até aqui, a matriz elétrica brasileira apresenta diferentes 
fontes para geração da energia elétrica que consumimos. Cada fonte geradora 
apresenta suas peculiaridades, vantagens e desvantagens, e para entendermos 
melhor o funcionamento do sistema brasileiro, vamos aprofundar o nosso estudo 
em relação às principais fontes geradoras.
3 HIDRELÉTRICAS
Quase 2/3 de toda energia elétrica produzida no Brasil é obtida através 
de hidrelétricas. O motivo para este alto valor em geração renovável é muito 
simples: o Brasil apresenta um dos maiores potenciais hídricos do mundo para 
a construção de hidrelétricas. Composto pelas bacias do São Francisco, Paraná, 
Tocantins e Amazônica, o potencial hídrico brasileiro pode alcançar até 260 GW. 
A maior desvantagem com relação a este tipo de geração está na construção 
da barragem e do reservatório, que causam alto impacto ao meio ambiente e 
problemas sociais com a população da região durante o desenvolvimento do 
projeto. No entanto, é uma das fontes de energia de menor custo de geração 
e manutenção das instalações, além de ser uma fonte de energia limpa após o 
impacto inicial (GRIGSBY, 2018; PINTO, 2014).
TÓPICO 3 — APLICAÇÃO DO GERADOR SÍNCRONO
41
O funcionamento de uma usina hidrelétrica se dá por meio do escoamento 
da água do reservatório por uma turbina. Essa turbina é a responsável por 
transformar a energia hidráulica em energia mecânica. Após esse processo, um 
gerador instalado próximo a turbina converte a energia mecânica em energia 
elétrica. A Figura 23 apresenta o princípio de funcionamento da usina hidrelétrica.
FIGURA 23 – PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE HIDRELÉTRICAS
FONTE: Adaptada de Pinto (2014).
3.1 PARQUES EÓLICOS
Os parques eólicos consistem em conjuntos de turbinas eólicas em regiões 
com potencial de captação da energia ao longo do ano. Diferentemente da energia 
solar, a energia eólica apresenta uma maior variação devido à inconsistência 
dos ventos, e isso representa um alto custo inicial para o empreendimento. No 
entanto, é uma energia de fontes renováveis e que apresentam um impacto 
ambiental muito menor em relação às hidrelétricas. Outro ponto importante é 
que, diferente do sistema fotovoltaico, o sistema de geração de energia eólica 
funciona de maneira similar ao conceito apresentado na hidrelétrica. Na Figura 
24, podemos observar uma turbina eólica que, por meio do movimento das pás, 
causado pelo vento, pode converter essa energia mecânica em energia elétrica 
utilizando um gerador síncrono (GRIGSBY, 2018).
42
UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
FIGURA 24 – TURBINAS EÓLICAS E A GERAÇÃO DE ENERGIA ATRAVÉS 
DE GERADORES SÍNCRONOS
FONTE: Adaptada de Grigsby (2018)
3.2 PARQUES SOLARES
A energia solar é uma das primeiras coisas que nos vem à mente quando 
imaginamos geração de energia limpa, pois, através de painéis solares, podemos 
converter a energia da luz do sol em corrente elétrica. O Brasil apresenta um 
grande potencial para este tipo de energia, uma vez que estamos situados em uma 
região intertropical que apresenta grande incidência solar, mesmo em regiões 
com menor índice de radiação solar. Hoje contamos com cerca de 1% da energia 
de nossa matriz elétrica proveniente de fontes solares, uma vez que a tecnologia 
ainda apresenta um custo maior em relação aos demais tipos de geração (EPE, 
2021; PINTO, 2014). A maior vantagem desse tipo de geração está na possibilidade 
de instalação de sistemas de geração mesmo em locais remotos e próximos dos 
consumidores, diminuindo assim o custo com redes de transmissão.
Exemplo:
Um exemplo é o parque solar da Lapa, na Bahia. O empreendimento 
tem capacidade para gerar 340 GW por ano e leva energia a cerca de 166 mil 
famílias. Além de ser uma fonte de energia limpa, o parque da Lapa abastece 
uma região que enfrenta fortes secas e está geograficamente distante de usinas 
hidrelétricas (FERREIRA; BOSCHI, 2019).
TÓPICO 3 — APLICAÇÃO DO GERADOR SÍNCRONO
43
No Quadro 1 são apresentadas as principais vantagens e desvantagens 
deste tipo de geração.
QUADRO 1 – VANTAGENS E DESVANTAGENS DA ENERGIA SOLAR
Vantagens Desvantagens
• Durante a geração de energia, o processo é 
não poluente.
 • Com o desenvolvimento da tecnologia, 
painéis solares vão apresentando melhor 
eficiência e menor custo. 
• É uma excelente solução para locais isolados e/
ou afastados, uma vez que não exige grandes 
investimentos em linhas de transmissão para 
instalações de pequena escala. 
• O sistema de controle e as centrais da 
instalação necessitam de pouca manutenção.
• O Brasil apresenta um grande potencial para 
a instalação deste tipo de sistema devido ao 
seu clima tropical. 
• O desenvolvimento desses sistemas na 
matriz energética brasileira ajuda na geração 
de energia em locais longe dos centros de 
produção, o que diminui perdas de energia 
para a transmissão.
• São necessários sistemas de armazenamento 
para a energia gerada em períodos 
ensolarados, devido à grande variação na 
produção de energia em decorrência de 
mudanças climáticas. 
• A tecnologia para o armazenamento dessa 
energia é pouco eficiente em relação a outras 
formas de geração, como combustíveis 
fósseis, energia hidrelétrica e biomassa.
FONTE: Adaptado de Pinto (2014).
3.3 ENERGIA NUCLEAR
Nem só de energia renovável consiste a matriz elétrica brasileira; 
atualmente, o Brasil possui duas usinas nucleares (Angra 1 e Angra 2) e uma em 
processo de construção (Angra 3). Em um território com acesso a tantos recursos 
naturais, a utilização de usinas nucleares em nosso país é motivo de muita 
discussão; apesar disso, a geração de energia por meio de usinas nucleares não 
libera gases de efeito estufa, mas gera lixo radioativo, e, ao contrário de outras 
fontes de geração vistas até agora, esse tipo de geração não depende de condições 
climáticas, funcionando de maneira contínua. Outros problemas relacionados à 
geração por usinas nucleares estão o alto custo da energia (custo mais elevado 
do que geração solar), o risco de acidentes com impactos devastadores para a 
região e o já citado lixo radioativo liberado após a geração da energia (PINTO, 
2014). Outros estudos ainda apontam que a geração nuclear pode auxiliar 
muitos países a diminuir a emissão de gases de efeito estufa e a dependência em 
combustíveis fósseis, tornando esta uma solução viável para muitas economias 
(ROTH; JARAMILLO, 2017).
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UNIDADE 1 — PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Para o aluno que quiser aprofundar seu conhecimento acerca do programa 
nuclear brasileiro, é recomendado o acesso ao site Eletrobras Eletronuclear, onde terá acesso 
aos dados disponíveis sobre as usinas Angra 1 e Angra 2 e também sobre o andamento do 
projeto de Angra 3. Outra opção é a reportagem do site G1 que traz uma entrevista com 
o presidente da Eletronuclear e aborda os temas mais relevantes sobre a energia nuclear 
brasileira; para fazer a leitura, busque por “Tudo o que você precisa saber sobre as usinas 
nucleares de Angra 1 e 2, e por que são diferentes de Chernobyl” (BBC, 2019).
DICAS
Nesta seção, conhecemos mais sobre a matriz elétrica brasileira. Foram 
apresentadas as principais formas de geração de energia utilizadas em nosso