Capítulo 1 Considerações Iniciais De onde vem a energia elétrica

Capítulo 1
Considerações Iniciais
De onde vem a energia elétrica que
ilumina esse ambiente?
Modelo Simplificado de Sistema de Geração e Transmissão
de Energia Elétrica
H2O
eixo
Turbina
Gerador
Transformador
U
U’ > U
H2O
Consumidor
Transmissão
Distribuição
Transformador
U’’< U’
Sistema de energia elétrica típico
Modelo de Sistema de Geração e
Transmissão de Energia Elétrica
Integração Eletroenergética Brasileira
Fonte: Operador Nacional do Sistema Elétrico
ONS
O que são circuitos de corrente alternada?
Para que um sistema de energia elétrica opere de
forma
eficiente,
uma
grande
quantidade
de
variáveis deve ser analisada, o que depende da
obtenção de um modelo elétrico adequado para
todo o sistema e do conhecimento de técnicas de
solução de circuitos elétricos.
Por sua vez, as instalações industriais são também
circuitos elétricos e devem ser analisadas como
tais a fim de que apresentem alta eficiência de
operação. Uma indústria recebe energia elétrica em
um determinado nível de tensão, fornecida pela
empresa distribuidora de energia elétrica e esta
tensão será aplicada sobre suas cargas (motores,
iluminação etc.). Assim, deve-se assegurar que a
tensão em todos os pontos da indústria esteja
dentro de limites pré-especificados.
Deve-se também otimizar a utilização de energia a
fim de minimizar os gastos, por exemplo, fazendo
uma correção adequada do fator de potência e
minimizando as perdas de potência no circuito.
Finalmente, deve-se ter um esquema de proteção
adequado para proteger o restante da indústria no
caso de um eventual defeito em algum de seus
equipamentos.
Para
o
bom
funcionamento
das
instalações
residenciais, é fundamental que haja o correto
dimensionamento da fiação e dos dispositivos de
proteção, tarefa esta que requer conhecimento de
cálculo de circuitos elétricos.
Todos estes exemplos de circuitos elétricos
enquadram-se em uma classe específica:
os Circuitos de Corrente Alternada.
Assim,
pode-se
perceber
a
importância
dos
circuitos de corrente alternada que é o tema
fundamental a ser desenvolvido nesta disciplina.
Como quantificar a eficiência ou rendimento
de um equipamento?
Rendimento e potência em equipamentos
O rendimento de um equipamento (compressor,
bomba, motor elétrico, motor de automóvel, etc.) é
a relação entre a energia que é consumida por
esse equipamento (energia de entrada) e o trabalho
que ele produz (energia de saída).
Energiaperdas
Energiaentrada
Energiasaída
EQUIPAMENTO
“Fluxo” de energia em equipamento
E saída
η=
x100%
E entrada
→ rendimento expresso em porcentagem
Particularmente,
para
um
motor
elétrico,
o
rendimento corresponde à relação entre a potência
de eixo ou potência mecânica (energia mecânica
que “sai”) e a potência de entrada ou potência
elétrica
(energia
elétrica
que
“entra”).
Considerando estas duas potências, o rendimento
pode ser expresso por:
Psaída
η=
x100%
Pentrada
A potência de entrada é constituída pela potência
de saída mais as perdas:
Pentrada = Psaída + Pperdas
Pperdas → potência perdida
(perda mecânica por atrito no eixo do motor e
perdas elétricas, como por exemplo, o calor gerado
pela corrente que circula nas bobinas do motor)
Detalhe: a potência de eixo em um motor pode ser
fornecida em
W (watts)
CV (cavalo-vapor) - 1 CV ≅ 736 W
HP (horse-power) - 1 HP ≅ 746 W
Exemplo
Considere que um determinado motor tem uma
potência de eixo de 2,0 CV e que durante 2 horas o
consumo de energia elétrica é de 3,68 kWh. Qual é
o rendimento deste motor?
3680
Pentrada =
= 1840 W
2
η=
2 x736
x100% = 80%
1840