Eletricidade Aplicada - LOB1011. Sistemas Elétricos de Potência (SEP):

Transcrição

1 Eletricidade Aplicada - LOB1011 Sistemas Elétricos de Potência (SEP):

2 Sistemas Elétricos de Potência (SEP): São grandes sistemas que englobam: Geração; Transmissão; Energia Elétrica Distribuição.

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5 Energia: Definição Básica Numa definição física mais simples possível: energia é a capacidade de realizar trabalho. Trabalho W = a b F. ds Energia Potencial (armazenada) ΔU = W Energia Cinética (movimento)

6 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 ( ).

7 Energia Elétrica Conceitos Básicos: Carga Elétrica; Força Elétrica; Campo Elétrico.

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9 Força Elétrica e Campo Elétrico F = 1 q 1 q 2 4πε 0 r 2 r ( Força Elétrica) E = F q 1 = 1 4πε 0 q r 2 r ( Campo Elétrico) ε 0 = 8,85 x C 2 N. m 2

10 Energia Elétrica ΔU = W = F. ds = q 1 E. ds E = 1 q 4πε 0 r 2 r ΔU= 1 4πε 0 q 1 q 2 r 12 Energia Eletrostática para duas cargas ΔU= 1 4πε 0 i<j q i q j r ij Energia Eletrostática para diversas cargas + +

11 Energia Elétrica Acumular cargas elétricas é umas das maneiras de se produzir Energia Elétrica.

12 Energia Elétrica Gerador e Transmissão + Gerador ΔU= 1 4πε 0 i<j q i q j r ij Linhas de Transmissão + + +

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14 Geradores Energia não se cria Energia se transforma! B = pilha elétrica C = sensor termoelétrico D = resistência elétrica F = sensor fotoelétrica G = dínamo H = motor elétrico E = lâmpada elétrica

15 Geração de Energia Elétrica Térmica: Termoelétricas - Queima de combustível; Hídrica: Hidroelétricas - Potencial Hídrico Eólica: Cataventos Energia dos ventos Solar: Células Fotovoltaicas Radiação solar Marés: Maremotriz Energia dos Oceanos Nuclear: Térmica, porém com reator nuclear. Fissão e Fusão

16 Geração de Energia Elétrica Termoelétricas

17 Termoelétricas Geração de Energia Elétrica

18 Hídroelétricas Geração de Energia Elétrica

19 Hidrelétricas Geração de Energia Elétrica

20 Eólica Geração de Energia Elétrica

21 Eólica Geração de Energia Elétrica

22 Solar Geração de Energia Elétrica

23 Solar Geração de Energia Elétrica

24 Solar Geração de Energia Elétrica

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26 Geração de Energia Elétrica Nuclear: Fissão

27 Geração de Energia Elétrica Nuclear: Fissão

28 Nuclear: Fusão Geração de Energia Elétrica

29 Nuclear: Fusão Geração de Energia Elétrica

30 Nuclear: Fusão Geração de Energia Elétrica

31 Geração de Energia Elétrica Nuclear: Fusão Reator ITER Reator Internacional Termonuclear Experimental

32 Geração de Energia Elétrica Dínamo Princípio de funcionamento? Lei de Faraday: ε = NdΦ B dt Φ B = B. d A = BAcos(ωt) Força Eletromotriz Produzida: ε(t) = ωbasen(ωt)

33 Transmissão de Energia Elétrica 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.

34 Transmissão de Energia Elétrica

35 Transmissão de Energia Elétrica

36 Transmissão de Energia Elétrica

37 Transmissão de Energia Elétrica

38 Transmissão de Energia Elétrica de-alta-tens%c3%a3o-pensando-que-era-ponte-

39 Distribuição de Energia Elétrica

40 Distribuição de Energia Elétrica

41 Distribuição de Energia Elétrica

42 Distribuição de Energia Elétrica Estrutura em Anel (Flexibilidade e Redundância )

43 Eficiência Toda Operação seja ela: Geração; Transmissão; Custo! Distribuição. Problema de Engenharia Economizar nos investimentos!

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45 Eficiência : Geração

46 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 meiotermo 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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52 Transmissão de Energia Elétrica 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.

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54 Eficiência - Transmissão 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.

55 Eficiência - Transmissão Potencia Transmitida Perda por Efeito Joule Lei de Ohm Resistência x resistividade P = VI P = RI 2 I = V/R R = L/A Gerador V DDP (V) 110 V - ~ 1000 Km Casa

56 Eficiência - Transmissão Potencia Transmitida Perda por Efeito Joule Lei de Ohm Resistência x resistividade P = VI P = RI 2 I = V/R R = L/A volts, no Brasil. DDP (V) + Transformadores 110 V - ~ 1000 Km Casa

57 Quem Paga a Conta?

58 FIM