quadro de distribuição

QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO
CAPÍTULO 03
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Capítulo 03
QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO
Figura 01 – Entrada de energia residencial
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Figura 02 – Quadro de Distribuição Monofásico
com DR (Disjuntor ou Interruptor) Geral
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Figura 03 – Quadro de Distribuição Bifásico
com DR (Disjuntor ou Interruptor) Geral
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Figura 04 – Diagrama Elétrico Multifilar com DDR (Disjuntor DR) Geral
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Figura 05 – Diagrama Multifilar DTM Geral (Disjuntor termomagnético) e
IDR Geral (Interruptor Diferencial Residual).
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Figura 06 – Diagrama Multifilar DTM Geral (Disjuntor termomagnético) e
DTM + IDR nos circuitos (Interruptor Diferencial Residual).
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Figura 7 – Diagrama Unifilar: Ramal de entrada; Quadro de Medição;
Quadro de Distribuição; Circuitos Terminais.
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MEDIDORES DE ENERGIA KWh
CAPÍTULO 04
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Capítulo 04
MEDIDORES DE ENERGIA KWh
4.1 Introdução
A energia elétrica consumida nas instalações residencias, comerciais e
industriais é fornecida pela concessionária como um produto comercial. Em outras
palavras, o custo da produção da energia elétrica (geração e transmissão) é
repassado ao consumidor pelas empresas do setor elétrico, proporcionando-lhes
assim uma certa receita.
Desse modo, o consumo de energia elétrica em cada instalação deve ser
medido e multiplicado pelo custo do KWh, definido pela concessionária, a fim de
quantificar o valor a ser pago pelo consumidor, relativo à energia elétrica consumida
durante um certo período de tempo.
Figura 4.1a – Medidor KWh
eletromecânico (indutivo)
com mostrador de ponteiros
Figura 4.1b – Medidor KWh
eletromecânico (indutivo)
com mostrador ciclométrico
Figura 4.1c – Medidor eletrônico
Monofásico de energia
Figura 4.1d – Medidor eletrônico
Trifásico de energia
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4.2 Medidores de Energia Eletromecânicos (Indutivo)
Os medidores de KWh podem suportar até 300% a 800% de sobrecarga, sem
danificar componentes e sem introduzir erros excessivos nas medidas. Em sistemas
de elevada potência (elevados valores de tensão e corrente), conectar os
medidores a equipamentos que reduzam essas grandezas a valores compatíveis
com as suas capacidades, os transformadores de corrente e tensão.
Na placa de identificação estão contidas as características necessárias para
a correta ligação do medidor e outros dados como: fabricante, número de série,
tensão, corrente nominal e máxima, freqüência, constante do disco Kd, número de
fases.
Elemento
Elemento é o conjunto formado pela bobina de tensão, pela bobina de
corrente e seus respectivos núcleos. Os medidores de dois elementos são utilizados
em redes bifásicas ou em redes trifásicas sem neutro. Já os de três elementos são
utilizados em sistemas trifásicos com neutro. Bobina de tensão é submetida à
mesma tensão elétrica aplicada à carga, sendo construída com elevado número de
espiras (elevada reatância indutiva). Bobina de corrente (intensidade) é percorrida
pela corrente de carga, sendo construída com fio de baixa resistência elétrica.
Disco é o elemento que gira em torno de um eixo, por ação eletromagnética,
permitindo o registro da energia consumida. É feito de alumínio com 99,8% de
pureza. Totalizador (integrador) é o conjunto de engrenagens acopladas ao eixo do
instrumento que traduz o movimento do disco no registro que aparece no mostrador.
K – Fator de multiplicação para o caso em que o instrumento estiver conectado a TC
(transformador de corrente) e TP (transformador de potencial).
Figura 4.2 – Elemento de um medidor
Ímã (freio eletromagnético) produz correntes parasitas no disco, no sentido
de se opor ao movimento rotativo do mesmo. No caso de desligamento da carga:
exerce força contrária à inércia do disco, interrompendo o seu movimento. No caso
de carga energizada: compensa variações brusca de tensão e corrente. Permite
ajuste para manter a precisão da medição.
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Bornes de ligação recebem os condutores fase e neutro da rede elétrica da
concessionária e conectam o instrumento aos condutores da carga.
Princípio de funcionamento do Medidor Eletromecânico de Energia
O princípio de funcionamento do medidor de energia é o mesmo que o de um
motor de indução, ou seja, os campos gerados pelas bobinas de corrente e de
potencial induzem correntes em um disco, provocando a sua rotação. Solidário com
o disco existe um eixo em conexão com uma rosca-sem-fim, que provoca a rotação
dos registradores, os quais fornecerão a leitura. Veja a Fig.4.3.
Figura 4.3 – Esquema de um medidor KWh
O disco do medidor de KWh gira devido ao efeito combinado dos fluxo
magnéticos produzidos nas bobinas de corrente e de tensão. Duas condições são
necessárias para o perfeito funcionamento do medidor: a corrente na bobina de
tensão deve estar 90° atrasada com relação à tensão aplicada; as bobinas de
corrente devem estar dispostas de forma a gerar fluxos magnéticos opostos. Na
Figura 4.4 apresentam-se as curvas de tensão aplicada, corrente nas bobinas de
corrente e corrente na bobina de tensão, para uma carga resistiva pura.
Figura 4.4 – Formas de onda da tensão aplicada, corrente nas bobinas de corrente
e corrente na bobina de tensão para uma carga resistiva.
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Considerando-se os instantes de tempo estabelecidos acima, pode-se
analisar a origem do movimento rotativo do disco do medidor de KWh Fig. 4.5.
Figura 4.5 – Fluxos magnéticos nas bobinas de corrente e de tensão.
As linhas de indução do campo magnético gerado provocam o movimento
rotativo do disco (variação de fluxo magnético) e a velocidade de rotação depende
da intensidade deste campo.
Esquemas de ligação
A Figura 4.6 mostra o esquema de ligação de um medidor padrão americano
(A) e do padrão europeu (B).
Figura 4.6 - Esquema de ligação do medidor monofásico
(A) Padrão americano (Brasil)
(B) Padrão europeu
Dois elementos
Três elementos
Figura 4.7 – Esquema de ligação do medidor trifásico (padrão americano)
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4.3 Energia Elétrica KWh
Já sabemos que a energia é a potência dissipada ao longo do tempo, ou seja:
Energia = P.t [Watt.hora]
Se o tempo considerado for de uma hora, a energia é expressa em watt.hora.
Como esta é uma unidade muito pequena, na prática usa-se Kilowatthora = KWh.
Tabela 4.1 – Potência Ativa [W] de eletrodomésticos
Para calcular o consumo de cada eletrodoméstico, primeiro verifique a sua
potência (em watts), em seguida, multiplique a potência encontrada pelo número de
horas em que o aparelho foi utilizado por mês. Para isso, use a seguinte expressão:
Consumo (KWh) = (potência (W) x horas/dia x dias/mês)/1000. Exemplo: Um ferro
elétrico de 1000W que é utilizado 1 hora/dia, 3 vezes/semana.
Consumo (KWh)=1000W x 1hora x 12 dias/mês /1000 = 12KWh/mês.
1KWh = 3413 BTU’s
Exemplo 01:
Se em um circuito a tensão Fase-Neutro é de 220V, a corrente medida é de
10A, o fator de potência é igual a FP=1 (carga resistiva), em 8 horas, qual a energia
consumida por esta carga?
Solução: Energia = 220 x 10 x 8 = 17600 watts.hora ou 17,6KWh.
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4.4 Tarifas de Energia Elétrica
Informações atualizadas sobre o tema poderão se obtidas diretamente na
página eletrônica www.aneel.gov.br que consiste no site da Agência Nacional de
Energia Elétrica ANEEL. Podemos encontrar os Cadernos Temáticos da ANEEL –
Tarifas de Fornecimento de Energia Elétrica.
Componentes das tarifas
As tarifas de energia elétrica são definidas com base em dois componentes:
demanda de potência e consumo de energia. A demanda de potência é medida
em quilowatt e corresponde à média da potência elétrica solicitada pelo consumidor
à empresa distribuidora, durante um intervalo de tempo especificado normalmente
15 minutos e é faturada pelo maior valor medido durante o período de fornecimento,
normalmente de 30 dias.
O consumo de energia é medido em quilowatt-hora ou em megawatt-hora
(MWh) e corresponde ao valor acumulado pelo uso da potência elétrica
disponibilizada ao consumidor ao longo de um período de consumo, normalmente
de 30 dias.
As tarifas de demanda de potência são fixadas em reais por quilowatt e as
tarifas de consumo de energia elétrica são fixadas em reais por megawatt-hora
(R$/MWh) e especificadas nas contas mensais do consumidor em reais por
quilowatt-hora. Nem todos os consumidores pagam tarifas de demanda de potência.
Isso depende da estrutura tarifária e da modalidade de fornecimento na qual o
consumidor está enquadrado.
Tarifas do grupo A
As tarifas do “grupo A” são para consumidores atendidos pela rede de alta
tensão, de 2,3 a 230 quilovolts (kV), e recebem denominações com letras e
algarismos indicativos da tensão de fornecimento, como segue:
A1 para o nível de tensão de 230 kV ou mais;
A2 para o nível de tensão de 88 a 138 kV;
A3 para o nível de tensão de 69 kV;
A3a para o nível de tensão de 30 a 44 kV;
A4 para o nível de tensão de 2,3 a 25 kV;
AS para sistema subterrâneo.
As tarifas do “grupo A” são construídas em três modalidades de fornecimento:
convencional, horo-sazonal azul e horo-sazonal verde, sendo que a convenção por
cores é apenas para facilitar a referência.
a) Estrutura tarifária convencional
A estrutura tarifária convencional é caracterizada pela aplicação de tarifas de
consumo de energia e/ou demanda de potência independentemente das horas de
utilização do dia e dos períodos do ano. A tarifa convencional apresenta um valor
para a demanda de potência em reais por quilowatt e outro para o consumo de
energia em reais por megawatt-hora. O consumidor atendido em alta tensão pode
optar pela estrutura tarifária convencional, se atendido em tensão de fornecimento
abaixo de 69 kV, sempre que tiver contratado uma demanda inferior a 300 kW.
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b) Estrutura tarifária horo-sazonal
A estrutura tarifária horo-sazonal é caracterizada pela aplicação de tarifas
diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de potência, de acordo
com as horas de utilização do dia e dos períodos do ano. O objetivo dessa estrutura
tarifária é racionalizar o consumo de energia elétrica ao longo do dia e do ano,
motivando o consumidor, pelo valor diferenciado das tarifas, a consumir mais
energia elétrica nos horários do dia e nos períodos do ano em que ela for mais
barata. Para as horas do dia são estabelecidos dois períodos, denominados postos
tarifários. O posto tarifário “ponta” corresponde ao período de maior consumo de
energia elétrica, que ocorre entre 18 e 21 horas do dia. O posto tarifário “fora da
ponta” compreende as demais horas dos dias úteis e as 24 horas dos sábados,
domingos e feriados. As tarifas no horário de “ponta” são mais elevadas do que no
horário “fora de ponta”. Já para o ano, são estabelecidos dois períodos: “período
seco”, quando a incidência de chuvas é menor, e “período úmido” quando é maior o
volume de chuvas. As tarifas no período seco são mais altas, refletindo o maior
custo de produção de energia elétrica devido à menor quantidade de água nos
reservatórios das usinas hidrelétricas, provocando a eventual necessidade de
complementação da carga por geração térmica, que é mais cara. O período seco
compreende os meses de maio a novembro e o período úmido os meses de
dezembro a abril.
b1) Tarifa horo-sazonal azul
A tarifa horo-sazonal azul é a modalidade de fornecimento estruturada para a
aplicação de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica, de acordo com
as horas de utilização do dia e dos períodos do ano, bem como de tarifas
diferenciadas de demanda de potência de acordo com as horas de utilização do dia.
Ela é aplicável obrigatoriamente às unidades consumidoras atendidas pelo sistema
elétrico interligado, e com tensão de fornecimento igual ou superior a 69 kV.
A tarifa horo-sazonal azul tem a seguinte estrutura:
Demanda de potência (R$/kW):
Um valor para o horário de ponta (P)
Um valor para o horário fora de ponta (FP)
Consumo de energia (R$/MWh):
Um valor para o horário de ponta em período úmido (PU)
Um valor para o horário fora de ponta em período úmido (FPU)
Um valor para o horário de ponta em período seco (PS)
Um valor para o horário fora de ponta em período seco (FPS)
b2) Tarifa horo-sazonal verde
A tarifa horo-sazonal verde é a modalidade de fornecimento estruturada para
a aplicação de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica, de acordo com
as horas de utilização do dia e dos períodos do ano, bem como de uma única tarifa
de demanda de potência. A tarifa horo-sazonal se aplica obrigatoriamente às
unidades consumidoras atendidas pelo sistema elétrico interligado com tensão de
fornecimento inferior a 69 kV e demanda contratada igual ou superior a 300 kW,
com opção do consumidor pela modalidade azul ou verde. As unidades
consumidoras atendidas pelo sistema elétrico interligado com tensão de
fornecimento inferior a 69 kV e demanda contratada inferior a 300 kW podem optar
pela tarifa horo-sazonal, seja na modalidade azul ou verde.
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A tarifa horo-sazonal verde tem a seguinte estrutura:
Demanda de potência (R$/kW): valor único
Consumo de energia (R$/MWh):
Um valor para o horário de ponta em período úmido (PU)
Um valor para o horário fora de ponta em período úmido (FPU)
Um valor para o horário de ponta em período seco (PS)
Um valor para o horário fora de ponta em período seco (FPS)
Tarifas do grupo B
As tarifas do “grupo B” se destinam às unidades consumidoras atendidas em tensão
inferior a 2,3 kV e são estabelecidas para as seguintes classes (e subclasses) de
consumo:
B1 Classe residencial e subclasse residencial baixa renda;
B2 Classe rural, abrangendo diversas subclasses, como agropecuária,
cooperativa
de eletrificação rural, indústria rural, serviço público de irrigação rural;
B3 Outras classes: industrial, comercial, serviços e outras atividades, poder
público, serviço público e consumo próprio;
B4 Classe iluminação pública.
As tarifas do “grupo B” são estabelecidas somente para o componente de
consumo de energia, em reais por megawatt-hora, considerando que o custo
da demanda de potência está incorporado ao custo do fornecimento de energia
em megawatt-hora.
Tarifa social de baixa renda
Com base na legislação em vigor, todos os consumidores residenciais com
consumo mensal inferior a 80 kWh, ou aqueles cujo consumo esteja situado entre
80 e 220 kWh/mês e que comprovem inscrição no Cadastro Único de Programas
Sociais do Governo Federal, fazem jus ao benefício da subvenção econômica da
Subclasse Residencial Baixa Renda. A tarifa social de baixa renda sofre descontos
escalonados do acordo com o consumo em relação à tarifa da classe residencial
(B1), conforme ilustra a tabela abaixo:
Faixa de Consumo Desconto Tarifário (%)
0 - 30 kWh 65%
31 - 100 kWh 40%
101 - Limite Regional 10%
Aos primeiros 30 kWh é aplicada tarifa com 65% de desconto em relação à
tarifa aplicada a uma unidade consumidora residencial. Dos 31 kWh consumidos,
até o limite de 100 kWh, é aplicada tarifa com 40% de desconto. Finalmente, de 101
kWh até o Limite Regional, é aplicado desconto de 10%. Define-se Limite Regional
como sendo o consumo máximo para o qual poderá ser aplicado o desconto na
tarifa, sendo que tal limite é estabelecido por concessionária, e os valores que
excederem serão faturados pela tarifa plena (B1) aplicada às unidades residenciais.