Sistemas de Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica.

Instituto Federal de São Paulo
Campus Presidente Epitácio
Comandos Elétricos – CMEA3
Prof° Fernando Barros Rodrigues
Sistemas de Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica.
Princípios de Eletromecânica
Ímã:
Ímã é um objeto formado por material ferromagnético que apresenta um campo
magnético à sua volta.
Um ímã é um dipolo, tem sempre dois polos, "norte" e "sul".
Lei de Faraday:
Um condutor percorrido por corrente elétrica (I) gera ao seu redor um campo
magnético (B).
- A intensidade do campo magnético é proporcional à corrente elétrica que circula
pelo condutor;
- O sentido do campo magnético é dado pela regra da não direita, na qual o
polegar indica o sentido da corrente elétrica (I em A) e os dedos indicam o campo
magnético (B em Wb/m2).
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A situação inversa também ocorre, sendo assim, um campo magnético também
pode produzir corrente elétrica em um condutor:
- Em 1831, Faraday conseguiu gerar uma tensão “e”, medida em volts, através de
um movimento relativo entre um campo magnético e um condutor de eletricidade. Esta
tensão foi chamada de “induzida”, pois ocorria apenas quando havia movimento relativo
entre o condutor e um campo magnético, sem contato “físico” efetivo entre eles.
onde, “v” é a velocidade do condutor, “B” é a densidade de campo magnético e “L” é
comprimento ativo do condutor.
Se o condutor formar um circuito fechado, circulará uma corrente “i” por ele,
sendo que o sentido da corrente é obtido pela regra da mão direita, como na figura
abaixo.
O dedo polegar é posicionado no sentido da velocidade ou do movimento do
condutor, o dedo indicador fica no sentido do campo magnético e o dedo médio indica o
sentido da corrente induzida.
Geração de Energia Elétrica CA Trifásica:
Muito embora os geradores de eletricidade possam produzir tanto energia em
corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA), a maior parte da energia elétrica
gerada não só no Brasil, mas em todo o mundo é em corrente alternada no sistema
trifásico, na frequência de 60 Hz.
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A geração em alternado é a mais utilizada, pois permite elevar ou diminuir os
valores de tensão através de transformadores de uma forma muito mais simples e
barata, se comparado com os sistemas disponíveis para CC.
A geração é realizada utilizando-se um gerador de CA que funciona pelo princípio
de indução eletromagnética.
Em máquinas rotativas, a indução eletromagnética se dá por duas maneiras:
• Espiras girando em um campo magnético estacionário;
• Espiras fixas em um campo magnético variável.
sendo o segundo método mais utilizado.
A maior fonte de geração de energia elétrica no Brasil é através das usinas
Hidroelétricas.
A força do fluxo de água nas pás da turbina força o rotor a girar a uma velocidade
constante, que é obtida por um controle da vazão da água. Assim, um indutor presente
no rotor, alimentado por corrente contínua, gera um campo magnético com intensidade
de fluxo constante, que induzirá nas três (03) bobinas do estator tensão elétrica com
formato de onda senoidal à 60Hz defasadas de 120° umas das outras.
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O formato de onda das três bobinas é dado na Figura abaixo:
Ou então:
400
VAB
VCA
VBC
300
200
VBN
VAN
VCN
Tensão (V)
100
0
-100
-200
-300
-400
60°
120°
180°
240°
300°
360°
60
120°
180°
240°
300°
360°
60°
Obs: A quantidade de energia elétrica em C.C. usada para alimentar a bobina do rotor é
bem pequena se comparada com a quantidade de energia C.A. que é gerada nas
bobinas do estator.
120°
180°
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Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica:
A energia elétrica gerada nas usinas passa por transformado, onde o nível de
tensão é elevado para que possa ser transmitida polos linhões até os grandes centros
urbanos, e assim, distribuída para os consumidores em níveis de tensão adequados.
Este processo está ilustrado na figura abaixo.
Ligação triângulo / estrela de transformadores trifásicos