Geração de Energia Elétrica. Aula 4 Aproveitamento Hidrelétrico

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1 Geração de Eergia Elétrica Aula 4 Aproveitameto idrelétrico 16/04/2008 1

2 Diagrama de um aproveitameto hidrelétrico empregado turbia a ação (Pelto) 16/04/2008 2

3 Diagrama de um aproveitameto hidrelétrico empregado turbia a reação (Fracis, hélice, Kapla) 16/04/2008 3

4 Defiições Altura topográfica: TOP Geração de Eergia Elétrica (GEE) Para uma turbia de ação (Pelto) desível etre um poto A (parado o reservatório superior) e um poto D (colocado a saída do ijetor da turbia de ação) Ação TOP = Para uma turbia de reação (Fracis, hélice, Kapla) desível etre um poto A (parado o reservatório superior) e um poto F (colocado o caal de fuga) A D Reação TOP = A F 16/04/2008 4

5 Defiições Altura dispoível (líquida) do aproveitameto: altura topográfica meos perdas (tomada d água e caalização) TOP Δ TA perda a tomada d água [m] Δ CA perda a caalização [m] Vazão firme ou efetiva do aproveitameto: Q V velocidade [m/s] S seção trasversal [m 2 ] = Δ Q = V S TA Δ CA 16/04/2008 6

6 Defiições Potêcia mecâica do aproveitameto P = γ Q em W W P = 9, 81 Q em cv cv P 1000 = Q 75 16/04/2008 7

7 Defiições Turbias geometricamete semelhates Turbias desevolvidas com mesmas proporções, apeas com tamahos e potêcias diferetes. Turbia uidade Turbia hipotética que operado com = 1 m forece uma potêcia mecâica de 1 cv 16/04/2008 8

8 Defiições Velocidade específica: S Geração de Eergia Elétrica (GEE) Velocidade real da turbia uidade de uma família de turbias geometricamete semelhates Todas turbias semelhates apresetam mesma velocidade específica (velocidade real e potêcia variam) Equações empíricas Pelto Fracis élice Kapla S S S S A = NR Pelto 485 APelto 535 NR = A Fracis = 1530 AFracis = = 2600 TOP 3100 TOP TOP TOP 2330 S em rpm Número de Rotores 16/04/2008 9

9 Defiições Velocidade específica: S 16/04/

10 Defiições Velocidade específica: S 16/04/

11 Defiições Velocidade específica: S 16/04/

12 Defiições Velocidade agular da turbia/gerador: T S = T cv MT 1,25 P 120 f T = p S velocidade específica da família geometricamete semelhate [rpm] T velocidade agular do eixo motriz da turbia [rpm] P MT cv potêcia mecâica forecida o eixo da turbia [cv] altura dispoível do aproveitameto [m] f freqüêcia da tesão seoidal produzida [z] p úmero de pólos do gerador sícroo (múltiplo de 2) 16/04/

13 Exercício 1 Seja um gerador sícroo trifásico, 4160 V e 150 A, FP=0,85 (idutivo), 60 z, com redimeto de 95%. Sabe-se que a turbia acoplada ao gerador é do tipo Fracis de eixo vertical, com redimeto de 90% e altura topográfica do aproveitameto de 85 m. Determiar: a vazão firme dessa turbia (Q); a velocidade específica ( S ); e o úmero de pólos e velocidade agular omial do gerador sícroo. Cosiderar o redimeto da caalização de 86% e as perdas a tomada d água desprezíveis. 16/04/

14 Exercício 1 (solução) Potêcia elétrica do gerador é dada por aparete: SG = 3 VLI L = = 1081 kva eficaz (ativa): P G = FP S = 0, = 918,7 kva Potêcia mecâica forecida para o gerador pela turbia PG 918,7 PMG = = = 967,0 kw P MT = P MG = 967,0 kw η 0,95 G Potêcia hidráulica forecida para a turbia PMT 967,0 PT = = = 1075 kw ηt 0,9 Perda a caalização e altura líquida Δ = 1 η = ,86 = 11,9 CA TOP ( ) ( ) m CA = TOP ΔTA Δ CA = ,9 = 73,1 m 16/04/

15 Exercício 1 (solução) Potêcia hidráulica do aproveitameto P = 9, 81 Q Velocidade específica da turbia S = A 2000 Fracis = = TOP 85 Velocidade agular da turbia/gerador S T = T 120 f = p cv MT 1,25 P Para 6 pólos, tem-se 217 rpm T = 120 f p = T T S P Q = 9,81 1,25 73,1 = 217 cv PMT = = 5, = = = 1,50 m3 9,81 73,1 1, ,736 = 1200 rpm = 1279 rpm s 16/04/

16 Exercício 1 (solução) Especificação da turbia Tipo: Fracis Velocidade específica ( S ): 249 rpm Velocidade agular omial ( T ): 1200 rpm Altura topográfica ( TOP ): 85 m Vazão firme (Q): 1,5 m 3 /s Potêcia omial: 1075 kw Especificação gerador Tipo: sícroo trifásico Tesão omial de liha: 4160 V Número de pólos: 6 Freqüêcia: 60 z Potêcia omial: 1081 kva 16/04/

17 Distribuição de Eergia Elétrica (DEE) Exercício 2 (Simioe, Págia 64) 16/04/

18 Distribuição de Eergia Elétrica (DEE) Exercício 3 (Simioe, Págia 66) 16/04/

19 Distribuição de Eergia Elétrica (DEE) Exercício 4 (Simioe, Págia 70) 16/04/

20 Distribuição de Eergia Elétrica (DEE) Exercício 5 (Simioe, Págia 71) 16/04/