Lista de exercícios V - Corrigida 1)Em um gerador de corrente

Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotécnica II - 2011.2
Disciplina: Sistemas de força e energia – 16h
Lista de exercícios V - Corrigida
1)Em um gerador de corrente alternada:
a) Velocidade nominal de 3600 rpm e 2 polos, qual a frequência?
b) Em um gerador de 4 polos, qual será sua velocidade nominal, para entrar em sincronismo com a
máquina da questão “a”?
a) Sabendo que:
b) Para quatro polos teremos:
2)Desenhe o unifilar geral simplificado de uma planta industrial contendo:
a) 2 turbo-geradores de 20 MVA.
b) Recepção de energia com 2 linhas de recepção e 2 transformadores de força de 6,5 MVA.
c) 3 barras distribuidoras principais.
d) 11 ramais alimentadores de energia.
3)Levando em consideração a instalação da questão anterior e de posse dos dados seguintes; consumo
médio de energia igual a 21.560 kW e fator de potência (FP) de 0,81:
a) Calcule a potência reativa da instalação.
b) Qual equipamento você instalaria para melhorar o fator de potência desta instalação?
c) Calcule especifique esse equipamento para elevar o FP para 0,92?
a)
Há dois tipos de potência em jogo num sistema: potência ativa e potência reativa, cuja soma
vetorial, resulta na potência aparente. Este conceito físico pode ser explicado da seguinte maneira:
Um equipamento que transforme a energia elétrica diretamente em outra forma de energia útil (por
exemplo, térmica, luminosa), sem necessitar de energia intermediária na transformação, é um consumidor
de energia ativa. Exemplos: lâmpada incandescente e ferro elétrico. Equipamentos, como motores,
transformadores e reatores, ao serem energizados, utilizam parte da energia para a criação do campo
magnético necessário ao seu funcionamento. Esta é a energia reativa. Tais equipamentos, ao serem
acionados, iniciam seu funcionamento, utilizando energia ativa.
A energia reativa é uma energia trocada entre o gerador e o receptor, que não é propriamente
consumida como a energia ativa. Vetorialmente representa-se a energia reativa 90° defasada em relação à
energia ativa, isto significa que atinge os máximos e mínimos 90° elétricos em defasagem. Por
convenção, se o receptor consome energia reativa (indutivo), diz-se que a mesma está 90° atrasada em
relação à energia ativa. Se o receptor fornece energia reativa (capacitivo), está 90º avançada em relação à
mesma.
Por definição, fator de potência é o coseno do ângulo de defasagem entre a corrente e a tensão. Se
o circuito for indutivo, ou seja, consumidor de energia reativa, o fator de potência é dito em atraso; se for
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capacitivo, isto é, fornecedor de energia reativa, é dito em avanço. Logo, se a potência é o produto entre
tensão e corrente, tem-se, através do triangulo das potências, que:
√
√
b) Banco de capacitores ou motores síncronos superexcitados.
c)
√
√
Assim, a reatância do banco será de
4)Enumere as condições para colocar duas fontes geradoras de C.A em paralelo.
As instalações industriais têm normalmente mais de uma fonte geradora e ainda recebem energia
da concessionária através da subestação receptora. Para que se possa interligar todas estas fontes, são
utilizadas as chamadas barras em conjunto com a barra de sincronismo, nada mais do que um barramento
por onde fluirá a energia. A finalidade do barramento é receber a energia gerada de várias fontes e
distribuí-la para os consumidores através de cabos alimentadores trifásicos em 13,8 kV até as subestações
distribuidoras. Assim, para colocar um gerador em sincronismo com outro, os seguintes quesitos precisam
ser verificados:
1-Seqüência de fases – A primeira vez que se sincroniza um gerador trifásico é necessário
verificar se as três fases estão na mesma sequência em relação a outra fonte, senão este gerador
constituíra em um curto-circuito para o outro. Este requisito é definido na montagem da máquina.
2-Ângulo de fases – Existirá se as ondas de corrente alternada dos dois geradores alcançarem seus
valores máximos, mínimos e nulos ao mesmo tempo. Normalmente, os relés de sincronismo bloqueiam o
fechamento do paralelo, se o ângulo de fase exceder a faixa de +5° e –5°.
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3. Frequência – As frequências devem ser próximas para evitar o curto circuito. O relé de
sincronismo está ajustado para uma faixa 59,8 Hz a 60,2 Hz. Normalmente, quando uma máquina é
colocada em sincronismo com outra, a máquina que entrará em paralelo é deixada com uma frequência
um pouco maior, para que entre no barramento assumindo carga, evitando, assim, a atuação da proteção
de reversão de carga.
4. Tensão – As tensões devem ser iguais, ou seja, as amplitudes das ondas de corrente alternada
em seus picos positivos e negativos devem ter o mesmo valor. Diferenças de tensão muito grandes,
contribuem para uma transferência de energia reativa elevada entre as máquinas, prejudicial para as
mesmas. Geralmente, quando uma máquina é colocada em sincronismo com outra, deixa-se a máquina
que entrará em paralelo com uma tensão um pouco maior, para que entre no barramento. A
máquina colocada em paralelo assume parte da energia reativa do sistema, estabilizando sua condição
operacional.
5)Qual a função do comutador de tapes existente no transformador de força?
Devido à flutuação de tensão existente na rede de entrada, os transformadores da recepção são
equipados com comutador de tap automático sob carga. Este termo indica que a comutação dos tapes de
entrada é realizada sem a necessidade da interrupção do fornecimento de energia para carga. O comutador
automático realiza a variação dos tapes de entrada, para cima ou para baixo, de maneira que a relação de
transformação mantenha-se inalterada e a tensão no secundário do transformador não mude.
6) Qual a função do transformador de potencial?
Possibilitar a medição da energia elétrica consumida, rebaixando a tensão para valores admissíveis
para os instrumentos de medição. Os transformadores de potencial (TP) reduzem a tensão para 115 V
através de relações de transformação (RT) apropriadas para o Transformador de potencial.
7) Qual a função do transformador de corrente?
Possibilitar a medição da energia elétrica consumida, rebaixando a corrente para valores
admissíveis para os instrumentos de medição. Os transformadores de corrente (TC) reduzem a corrente
para 5A através de relações de transformação (RT) apropriadas para o Transformador de corrente.
8) Qual é a importância dos relés de proteção em um sistema elétrico?
Em um sistema elétrico industrial, podem ocorrer falhas, por exemplo, curto-circuito sobrecargas
e reversão de cargas. Para que numa eventual falha seja possível minimizar os efeitos desse evento e
resguardar o restante do sistema, este sistema é dotado de relés de proteção.
A principal função dos relés de proteção é detectar a falha e fazer o desligamento do sistema
defeituoso o mais rapidamente possível, em virtude que algumas falhas podem ter efeitos destrutivos
enormes, levando a grandes prejuízos e indisponibilidade do sistema por longos períodos.