Sistemas Elétricos de Potência (SEP) - DRB-ASSESSORIA E ...Trabalho . Energia Potencial...
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Sistemas Elétricos de Potência (SEP):
Eletricidade Aplicada - LOB1011
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Sistemas Elétricos de Potência (SEP):
• Geração;
• Transmissão;
• Distribuição.
Energia Elétrica
São grandes sistemas que englobam:
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Energia: Definição Básica
Numa definição física mais simples possível: “energia é a capacidade de
realizar trabalho.”
𝑊 = 𝑎
𝑏
𝐹. 𝑑𝑠
Δ𝑈 = −W
Trabalho
Energia Potencial
(armazenada)
Energia Cinética
(movimento)
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Energia - Unidades
Unidades: Btu, erg, pés-libra (força.comprimento),
hp.h, joules, cal, kW.h, elétron-Volt (eV).
Neste curso usaremos o Joules, representado pela
letra J (jota maiúsculo).
Esta unidade é uma homenagem ao físico inglês James Prescott Joule (1818-1889).
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Energia Elétrica
Conceitos Básicos:
• Carga Elétrica;
• Força Elétrica;
• Campo Elétrico.
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Força Elétrica e Campo Elétrico
𝐹 =1
4𝜋𝜀0
𝑞1𝑞2
𝑟2 𝑟
𝐸 = 𝐹
𝑞1=
1
4𝜋𝜀0
𝑞
𝑟2 𝑟
( Força Elétrica)
( Campo Elétrico)
𝜀0 = 8,85 𝑥 10−12
𝐶2
𝑁.𝑚2
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Energia Elétrica
++
+++
Δ𝑈 = −𝑊 = 𝐹. 𝑑𝑠 = 𝑞1𝐸. 𝑑𝑠
𝐸 =1
4𝜋𝜀0
𝑞
𝑟2 𝑟
Δ𝑈= 1
4𝜋𝜀0
𝑞1𝑞2
𝑟12
Energia Eletrostáticapara duas cargas
Δ𝑈= 1
4𝜋𝜀0 𝑖<𝑗
𝑞𝑖𝑞𝑗
𝑟𝑖𝑗
Energia Eletrostáticapara diversas cargas
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Energia Elétrica
• Acumular cargas elétricas é umas das maneiras de se produzir Energia Elétrica.
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Energia Elétrica – Gerador e Transmissão
++
+ + +
Δ𝑈= 1
4𝜋𝜀0 𝑖<𝑗
𝑞𝑖𝑞𝑗
𝑟𝑖𝑗
+Gerador
Linhas de Transmissão+ +
+
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“Geradores”
B = pilha elétrica F = sensor fotoelétrica
C = sensor termoelétrico G = dínamo
D = resistência elétrica H = motor elétrico
E = lâmpada elétrica
Energia não se cria – Energia se transforma!
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Geração de Energia Elétrica
● Térmica: Termoelétricas - Queima de combustível;
● Hídrica: Hidroelétricas - Potencial Hídrico
● Nuclear: Térmica, porém com reator nuclear. Fissão e Fusão
● Marés: Maremotriz – Energia dos Oceanos
● Eólica: Cataventos – Energia dos ventos
● Solar: Células Fotovoltaicas – Radiação solar
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Geração de Energia Elétrica
● Termoelétricas
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Geração de Energia Elétrica
● Termoelétricas
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Geração de Energia Elétrica● Hídroelétricas
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Geração de Energia Elétrica● Hidrelétricas
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Geração de Energia Elétrica● Eólica
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Geração de Energia Elétrica● Eólica
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Geração de Energia Elétrica● Solar
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Geração de Energia Elétrica● Solar
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Geração de Energia Elétrica● Solar
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Geração de Energia Elétrica● Nuclear:
● Fissão
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Geração de Energia Elétrica● Nuclear:
● Fissão
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Geração de Energia Elétrica● Nuclear: Fusão
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Geração de Energia Elétrica● Nuclear: Fusão
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Geração de Energia Elétrica● Nuclear: Fusão
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Geração de Energia Elétrica● Nuclear: Fusão Reator ITER
• Reator Internacional Termonuclear Experimental
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Geração de Energia Elétrica
Dínamo Princípio de funcionamento?
𝜀 = −𝑁dΦ𝐵𝑑𝑡Lei de Faraday:
Φ𝐵 = 𝐵. 𝑑 𝐴 = BAcos(ωt)
𝜀(𝑡) = −𝜔𝐵𝐴𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡)
Força Eletromotriz Produzida:
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Transmissão:
• É a condução da energia de onde foi
produzida para os centros de consumo;
• É também onde ocorre a interligação dos
sistemas. Neste processo ocorre mudança de tensão.
Transmissão de Energia Elétrica
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Transmissão de Energia Elétrica
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Transmissão de Energia Elétrica
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Transmissão de Energia Elétrica
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Transmissão de Energia Elétrica
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http://odia.ig.com.br/portal/mundo/mulher-sobe-em-torre-
de-alta-tens%C3%A3o-pensando-que-era-ponte-
1.454594
Transmissão de Energia
Elétrica
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Distribuição de Energia Elétrica
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Distribuição de Energia Elétrica
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Distribuição de Energia Elétrica
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Distribuição de Energia Elétrica
Estrutura em Anel(Flexibilidade e Redundância )
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Eficiência
• Geração;
• Transmissão;
• Distribuição.
Custo!
Toda Operação seja ela:
Problema de Engenharia Economizar nos investimentos!
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Eficiência : Geração
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Eficiência : Geração
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Eficiência - Geração
O menor custo no presente seria gerar toda a energia - fontes hidráulicas
Problemas no longo prazo: • depende do ciclo das águas e do regime de chuvas na região
dos reservatórios das usinas.
• Períodos de seca podem levar a racionamentos na produção
de eletricidade, pois as turbinas precisam de uma vazão
mínima de água para gerar energia dentro da tensão e
frequência padronizadas.
• Assim, para a operação, o menor custo é um meio-
termo onde gera-se parte nas hidroelétricas e parte em
usinas térmicas, de forma a deixar sempre uma certa
reserva de energia hidráulica para o futuro.
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Eficiência - Geração
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No Brasil, mais de 96 % do sistema de transmissão está ligado ao Sistema Interligado
Nacional (SIN) ficando de fora apenas partes isoladas da região norte.
O SIN é dividido em quatro grandes subsistemas, além de diversos sistemas isolados:
•Subsistema Sudeste/Centro-Oeste (SE/CO) - abrange as regiões Sudeste e Centro-Oeste do
país, além do estado dos Estados de Rondônia e Acre;
•Subsistema Sul (S) - abrange a região Sul do país;
•Subsistema Nordeste (NE) - abrange a região Nordeste do país, com a exceção do estado
do Maranhão;
•Subsistema Norte (N) - abrange parte dos estados do Amapá, Pará, Tocantins, Maranhão e
Amazonas;
•Sistemas isolados.
Os subsistemas do SIN são todos interligados entre si, de forma a aproveitar melhor
a sazonalidade dos rios e de permutar os excedentes de energia elétrica durante o período das
cheias em cada região.
Transmissão de Energia Elétrica
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O menor custo ocorre quando é mínima a
totalização dos custos dos investimentos necessários
para atender o critério de custos das perdas térmicas
— e outras perdas de transporte — da rede elétrica.
Eficiência - Transmissão
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Eficiência - Transmissão
+
-
DDP (V)
Gerador
Casa ~ 1000 Km
Perda por Efeito Joule
P = RI2 I = V/R R = L/A
Lei de Ohm Resistência x resistividade
110 V
110 V
Potencia Transmitida
P = VI
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Eficiência - Transmissão
+
-
DDP (V)
Casa ~ 1000 Km
Perda por Efeito Joule
P = RI2 I = V/R R = L/A
Lei de Ohm Resistência x resistividadePotencia Transmitida
P = VI
765.000 volts, no Brasil.
Transformadores
110 V
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Quem Paga a Conta ?
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FIM