apresentação r03 - tópicos de geração

Pós Graduação em Engenharia Eletrotécnica eSistemas de Potência

Tópicos em Sistemas de Geração

Princípios da Corrente Alternada

Alex Claudio Pereira Evandro Guilherme Miguel Luiz Antonio Lopes Junior Paulo Henrique de Mattos Pedro H. P. V. Carvalho Ricardo Arakaki Thiago Campos Ohata


Integrantes

• Introdução• Histórico• Premissas Teóricas• Descrição• Aplicações • Vantagens• Desvantagens • Conclusão• Bibliografia


Tópicos

Introdução

Corrente :Fluxo ordenado de elétrons livres em um corpo condutor.

CC e CA.

Causa: ddp

Formas de ondas:


Introdução

Onda senoidal :Mais importante.

Consumidores afastados.

P = I2 . R

Sistema de GTD:


Histórico

Guerra das correntes :Duas últimas décadas século XIX.

CC dominava (Thomas Edison e J.P. Morgan).

Centrais de geração próximas aos consumidores.

Limitação pela alta corrente e baixa tensão:


Histórico

Guerra das correntes :CA como alternativa (Tesla e Whestinhouse).

Geradores CA + Transformadores = Alta Tensão

Grandes potências a grandes distâncias:


Histórico

Guerra das correntes :CA custos mais baixos GTD.

Feira Internacional 1893 – GTD completo.

1896 – Geradores CA para Niagara Falls.

CA se torna padrão nos EUA e mundo.


Premissas Teóricas

Indução Eletromagnética:Variação do fluxo magnético próximo a um circuito elétrico fechado, causa uma corrente induzida.

Causa de tal corrente é uma FEM.

Para estudar os mecanismos de como ocorria a geração da FEM induzida, o cientista inglês Michael Faraday, realizou duas experiências:


Premissas Teóricas

Experimentos de Faraday:1) "A corrente produzida na espira é chamada de corrente induzida; o trabalho executado por unidade de carga para produzir essa corrente (ou seja, para colocar em movimento os elétrons de condução responsáveis pela corrente) é chamado de força eletromotriz induzida; o processo de produzir a corrente e a força eletromotriz recebe o nome de indução".


Premissas Teóricas

Experimentos de Faraday:2) Uma FEM e uma corrente podem ser induzidas em uma espira, variando-se a quantidade de campo magnético que atravessa esta espira. A quantidade de campo magnético pode ser visualizada em termos de linhas de campo magnético que atravessam a espira.


Descrição

Geração em CA: Gerador é um dispositivo que converte a energia mecânica em energia elétrica.

Três formas de variar o fluxo magnético no tempo através de uma espira:

Quando o campo varia com o tempo;

Quando a superfície da espira varia com o tempo;

Quando o ângulo entre o vetor campo B e o vetor superfície S varia como o tempo.


Descrição

Quantificando o CM (Lei de Faraday): Ao se aplicar a Lei de Faraday é necessário quantificar a magnitude do campo eletromagnético que atravessa uma espira.


fluxo magnético que atravessa esta área da

espira

integral da área que corresponde a área da

espira

Descrição

Aplicação por Franz Ernst Neumann:

“O módulo da força eletromotriz ε induzida em uma espira condutora é igual à taxa de variação com o tempo do fluxo magnético ΦB que atravessa a espira".

O sinal negativo indica a oposição da força eletromotriz à variação do fluxo magnético B. Este sinal é uma contribuição fundamental de Heinrich Lenz.


FEM em função da taxa de variação do fluxo

que atravessa uma espira

FEM em função da taxa de variação do fluxo que

atravessa N espiras

Descrição

Lei de Lenz: “A corrente induzida em uma espira tem um sentido tal que o campo magnético produzido por essa corrente se opõe ao campo magnético que induz a corrente”.


Descrição

Lei de Lenz: “Quando mais rápido o movimento do imã, mais rapidamente a força aplicada realiza trabalho e maior a rapidez com a qual a energia se transforma em energia térmica; em outras palavras, maior a potência associadas a essa transferência de energia“.


Descrição

Lei de Lenz: A taxa de geração de energia térmica é igual a taxa e execução de trabalho para se mover a espira. O trabalho efetuado sobre a espira para deslocá-la na presença de um campo magnético é transformado em energia térmica.


Descrição

Resumos: Lei de Faraday-Neuman : Todo condutor quando atravessado por uma indução variável, ocorre nele uma corrente. O módulo da FEM induzida em uma espira condutora é igual à taxa de variação com o tempo do fluxo magnético que atravessa a espira.

Lei de Lenz : A corrente induzida em um condutor, tem um sentido tal que o fluxo induzido gerado por ela contraria a variação do fluxo indutor. A corrente induzida em uma espira tem um sentido tal que o campo magnético produzido por essa corrente se opõe ao campo magnético que induz a corrente.


Aplicações:

CA em nossas vidas:Eletrodomésticos


Aplicações:

Geração:


Aplicações:

Trafos:


Aplicações:

Motores:


Aplicações:

Offshore (G&D):


Aplicações:

Demonstração:


Aplicações:


Vantagens:

Fácil de se elevar e abaixar níveis de tensão. Não há necessidade de conversores para

mudança de níveis de tensão. GTD mais baratas. Padronização CA mundial. Arcabouço tecnológico desenvolvido em CA. Custo para mudar para CC?


Desvantagens:

Grandes blocos de potência a grandes distâncias (>1000 km) impulso de manobra chega a 4 p.u. Devido a isso são necessárias SE’s retransmissoras, encarecendo o empreendimento. Alto impacto ambiental para LT’s de HVAC.Não é possível a transmissão direta entre sistemas de frequências diferentes.Limitações severas para transmissão subterrânea e subaquática (altos reativos).


Desvantagens:

Efeito Skin ou pelicular :


Densidade de correntes a 60 Hz, 500 Hz e 100 kHz em um condutor de estanho vs condutor de cobre

Desvantagens:

HVDC vs HVAC: Impede fluxos indesejáveis em linhas de transmissão CA paralelas. Controla intercâmbios, possivelmente com sinais adicionais, para garantir

que as margens de estabilidade do sistema sejam mantidas. Controla o fluxo de energia e evita a sobrecarga, prevenindo disparos em

cascata, restringindo assim falhas do sistema em condições de contingência múltipla.

Restringe a potência de curto-circuito. Fornece suporte de potência reativa para linhas CA longas, nos casos de

emprego de CCC (Capacitor Commutated Converters) ou VSC (Voltage Source Converters).

• Evita colapso de tensão, por meio de suporte reativo dinâmico, que aumenta as margens de estabilidade.


Conclusões:

CA venceu CC, padrão de GTD. Contribuições de Faraday, Neuman e Lenz. CA continuará como matriz no mundo,

devido a tecnologia já desenvolvida (R$). Questões relativas a qual sistema:

Passado – Técnicas e Econômicas.Hoje – Adição da questão ambiental...


Bibliografia: Imagens da Internet

ALBUQUERQUE, Rômulo. Oliveira. Análise de Circuitos em Corrente Alternada. São Paulo: Érica, 1989-10ª Edição.

Mussoi, Fernando. Luiz. Rosa. Sinais Senoidais: Tensão e Corrente Alternada. In: Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina Gerência Educacional de Eletrônica, 9., 2006, Florianópolis. Disponível em: <http://disciplinas.dcm.fct.unl.pt/ti/Files/Acetatos/Sinais%20Senoidais%20-%20Tensao%20e%20Corrente%20Alternadas.pdf>. Acesso em 15 Abr. 2014.

ABRADEE Associação Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica, Redes de Energia Elétrica. Brasília, Disponível em: <http://www.abradee.com.br/setor-eletrico/redes-de-energia-eletrica> Acesso em: 28 Abr. 2014.

Halliday, David, 1916-Fundamentos de física, volume 3 : eletromagnetismo / Halliday, Resnick, Jearl Walker: tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi. - Rio de Janeiro: LTC, 2009. 4v. ISBN 978-85-216-1607-8.

Zurita, Marcos. Mecanismos de Condução em Condutores, In: UFPI, Teresina, 2011. Disponível em: <http://www.ufpi.br/subsiteFiles/zurita/arquivos/files/UFPI-Materiais_Eletricos_-_Condutores-v5_2-prn2.pdf> Acesso em 26.Abr. 2014.

PUC-Rio, Certificação Digital nº 0913481/CA, Aspectos gerais da transmissão em CC e CA, In: PUC-Rio, Rio de Janeiro, Disponível em: <http://www.maxwell.lambda.ele.puc-rio.br/17889/17889_4.PDF> Acesso em: 26.Abr. 2014.


Fim:

MUITO OBRIGADO!!!GRUPO CA:


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