Conceitos Básicos de Eletricidade

Apresentação em tema: "Conceitos Básicos de Eletricidade"— Transcrição da apresentação:

1 Conceitos Básicos de Eletricidade
Leonardo Faria Costa

2 Energia Mecânica Energia Cinética Energia Potencial

3 Energia Elétrica Energia Elétrica Energia Térmica ou Calorífica
Energia Luminosa Energia Sonora Energia Cinética

4 Energia Elétrica

5 Geração de Energia Elétrica
Usina Hidrelétrica de Salto Caxias 1240 MW Rio Iguaçu – PR Copel

6 Considerações Um corpo, ao cair, ganha velocidade à medida que for caindo, aumentando a velocidade, ele ganha energia. Mas não é preciso que a queda seja vertical para que haja ganho de energia, pois num plano inclinado também há aumento progressivo de energia. Construção de Usinas Hidrelétricas usando os planos inclinados dos rios para a geração da eletricidade.

7 Considerações O fluxo das águas de um rio não se apresenta o mesmo durante o ano inteiro, sendo influenciado pelas chuvas. vazão se modifica de acordo com a estação do ano. Por isso é necessário estudar muito bem o regime de um rio antes de começar a edificação de uma usina.

8 Considerações Se uma usina hidrelétrica for projetada para trabalhar com a vazão mínima - nas cheias ela se inundará e desperdiçará muita água; Se for projetada para aproveitar as cheias - suas turbinas ficarão quase paralisadas no período das secas. Os rios mais adequados para a construção de hidrelétricas são os de maiores desvios, mas são estes os mais sujeitos a grandes variações da vazão.

9 Solução Regularizar a vazão para que a Usina possa funcionar o ano todo com toda a potência instalada.

10 Componentes de um Sistema Elétrico
Geração; Transmissão (SE elevadora e SE abaixadora); Distribuição.

11 Geração Obtida pela energia potencial da água (hidrelétrica) ou
Energia potencial dos combustíveis (termoelétrica). Termelétricas Convencionais: Combustíveis fósseis (petróleo, gás natural,etc.) Combustíveis não fósseis (madeira, bagaço de cana, etc.) Nucleares: Combustível (urânio enriquecido)

12 Transmissão Transporte de energia gerada até os centros consumidores
Geração = 13.8kV – economicamente viável 13.8kV 69kV 138kV 230kV 500kV G T Valores escolhidos em função da potência de transmissão e distância até os centros consumidores

13 Por que eleva-se a tensão da geração para transmissão?
Ao elevar a tensão elétrica V, para uma mesma potência elétrica P, teremos uma menor corrente I. Como as perdas térmicas são dadas pela Lei de Joule, que afirma que a perda é proporcional ao quadrado da corrente, conclui-se que reduzindo a corrente elétrica e aumentando a tensão obtemos uma grande redução nas perdas.

14 Exemplo Usando um gerador de 13,8kV sob potência de 50MW.
Pretendemos transmitir potência de 50MW com FP de 0,85 por meio de uma LT trifásica com condutores de alumínio deste a Usina Hidrelétrica (tensão do gerador é 13,8kV) até o centro de consumo situado a 100 Km de distância Usando a LT direta sobre 13,8kV Usando a LT sobre 138kV

15 Resultado em escala real

16 Resultado O cabo para conduzir a energia em questão sob tensão de 13,8 kV deverá ter diâmetro de 13 cm Mas sob tensão de 138 kV deverá ter diâmetro de 1,3 cm. Por isso as linhas de transmissão da usina até os centros consumidores 'funcionam' sob altas tensões.

17 Transformador É o equipamento responsável por ora elevar, ora abaixar as tensões elétricas; Entre o Gerador e o início da LT coloca-se um Transformador elevador de Tensão (distancia da ordem de 500m); No final da LT, na Subestação, coloca-se um Transformador para abaixar a Tensão.

18 Distribuição Parte do Sistema Elétrico já dentro dos centros de utilização (cidade, bairros, indústrias) Início – Subestação abaixadora (13.8kV ou 34kV) Fim – Subestação abaixadora de BT (380/220V As redes de distribuição dentro dos centros urbanos podem ser aéreos ou subterrâneos A entrada de energia do consumidor final é denominada ramal de entrada (aérea ou subterrânea)

19 Distribuição Redes de distribuição primária (DP) e secundária (DS) são trifásicas, e a ligação aos consumidores poderão ser monofásica, bifásica ou trifásica de acordo com a sua carga

20 Esquema detalhado da Geração até a Utilização - consultar

21 Partes de uma Usina Hidrelétrica

22 Partes de uma Usina Hidrelétrica

23 Partes de uma Usina Hidrelétrica

24 Casa de Força Concentra os equipamentos eletromecânicos responsáveis pela produção de energia , como a turbina e o gerador.

25 Partes de uma Usina Hidrelétrica
Barragem Condutos Forçados Casa de Força Subestação Elevadora Subestação Abaixadora Subestação de Distribuição

26 Submúltiplos das Unidades de Medida
K (Kilo) – 10³ M(Mega) – 10⁶ G(Giga) - 10⁹ m(mili) – 10⁻³ µ(micro) – 10⁻⁶

27 Grandezas Elétricas Fundamentais
Corrente Elétrica Tensão Elétrica Potência Elétrica Resistência

28 Estrutura da Matéria Elétrons – carga elétrica negativa
Matéria é constituída por átomos; Átomos são compostos de partículas muito pequenas chamadas : prótons, nêutrons e elétrons; Elétrons se localizam na eletrosfera. Prótons e Nêutrons ficam no núcleo; Elétrons – carga elétrica negativa Prótons – carga elétrica positiva Neutro – sem carga elétrica

29 Estrutura da Matéria A facilidade ou dificuldade de os elétrons se deslocarem de sua órbitas determinam a condutividade elétrica do material Se os elétrons livres se libertam das suas órbitas com facilidade – materiais condutores (alumínio, cobre, prata...) Se os elétrons livres tem dificuldade em se libertar de suas órbitas - materiais isolantes (cerâmica , vidro, plástico...)

30 Eletricidade corrente elétrica Símbolo – I Unidade – A (Ampere)

31 Corrente elétrica Corrente elétrica é o fluxo de cargas que atravessa a seção reta de um condutor por unidade de tempo.

32 Tensão ou Diferença de Potencial
Símbolo – V ou E Unidade – (V) Volts

33 Potência Elétrica Símbolo – P
Unidade – W (Watts) ou J/s(Joule/segundo) Mede quanto trabalho pode ser realizado em um certo período de tempo (velocidade com que um trabalho é executado)

34 A Potência determina O quanto uma lâmpada é capaz de emitir luz;
O quanto um motor é capaz de produzir trabalho; O quanto um chuveiro é capaz de aquecer a água; Quanto um aquecedor de ambientes é capaz de produzir calor.

35 Tipos de Potência No Sistema Elétrico existem três tipos de Potência
Ativa (P) W ou KW Reativa (Q) VAR ou KVAR Aparente (S) VA ou KVA

36 Potência Ativa É a capacidade real das cargas produzirem trabalho. É aquela que realmente se transforma em Potência luminosa Lâmpada Potência térmica Chuveiro Potência Mecânica Motor Relação entre cv e kW: 1cv = 746W = 0,746kW

37 Potência Ativa Circuitos de Corrente Contínua
Circuitos de Corrente Alternada (CA) monofásico Circuitos de Corrente Alternada (CA) trifásico P– potência elétrica V – Tensão entre duas fases quaisquer I – corrente em uma das fases Fp – Fator de Potência

38 Potência Reativa É responsável pela produção dos campos eletromagnéticos necessários para o funcionamento dos equipamentos como. Reatores, motores, transformadores,...

39 Potência Aparente É a multiplicação da Tensão Elétrica pela Corrente Elétrica. É a potência Total gerada e transmitida a carga.

40 Exercício Tem-se um motor monofásico, onde algumas medidas nele foram feitas: O medidor de potência mostra 2208W O medidor de Tensão indica 220V O medidor de Corrente indica 11,6A Calcule S, P, Q e Fp.

41 Resistência Elétrica Símbolo – R Unidade – Ω (ohms)
Oposição interna do material a circulação de cargas elétricas Cada material tem a sua resistência específica, ou resistividade (ρ); A expressão da resistência em função do condutor é: R – resistência Ω ρ – resistividade do material (Ω.mm²/m) l - comprimento (m) A – área da seção reta (mm²)

42 Exercícios Considere:
ρ cobre = 0,0178Ω.mm²/m, ρ alumínio = 0,028Ω.mm²/m Determine a resistência de um fio de alumínio de 1 Km de extensão e de seção de 2,5mm². Se no exercício a) fosse um condutor de cobre, Qual seria sua resistência? Resposta a) R = 11,2Ω b) R = 7,12Ω

43 Lei de Ohm A fórmula que relaciona Tensão (V) Corrente (I) Resistência (R) é

44 Circuito Série Corrente é a mesma para todos os resistores;
Tensões dependerão dos valores dos Resistores; Resistência Total é a soma das Resistências.

45 Circuito Paralelo Tensão é a mesma para todos os resistores;
Correntes dependerão dos valores dos Resistores; Resistência Total é o inverso da soma dos inversos das Resistências.

46 Exemplo A iluminação de uma árvore de Natal é um exemplo de circuito série. Supor que tenhamos lâmpadas de 8V cada uma e queremos ligar na tomada de 120V de nossa casa. Como vamos fazer essa ligação? Qual a corrente que irá circular em cada lâmpada? Qual a resistência equivalente? Resposta: 15 lâmpadas I=0,625A Rt = 192Ω

47 Exemplo Num circuito de 220V, desejamos instalar três lâmpadas iguais cujos filamentos têm a mesma resistência de 20Ω. Qual a resistência equivalente? Qual a corrente resultante? Qual a potência total dissipada? Resposta: R = 6,66Ω I = 33A P = 7260W