PEA2309 Conversão de Energia

Transcrição

1 PEA2309 Conversão de Energia Horário das aulas: Terça (7h30-9h10) e Sexta (11h00-12h40) Prof.: Jose Roberto Cardoso (Sala: A2-17) jose.cardoso@usp.br Fone: (11) cel

2 Critério de Avaliação Avaliação Prova P = (P1 + P2+P3)/3 Atividades A = (A1 + A2...+ An)/n Trabalho final T M = P*0,5 + A*0,1 + T*0,4 M 5,0 APROVADO Data das Provas: A ser marcado pela COD Elétrica

3 Ementa Sistemas Magnéticos - Circuitos Magnéticos - Ferromagnetismo - Magnetização - Histerese - Energia do Campo Magnético - Perdas por histerese - Fluxo variável no tempo - Perdas Foucault - Perdas no Ferro - Corrente de excitação em reatores - Sistemas Magnéticos - Sistemas Magnéticos Complexos - Fluxo Magnético no ar - Linearização devido ao efeito do entreferro - Indutância e Energia armazenada no entreferro - Circuito equivalente de um indutor - Ferrites e Ferrimagnetismo - Aço de grão orientado - Construção de indutores e projeto

4 Ementa Transformadores - Transformador ideal circuito equivalente - Transformador linear circuito equivalente - Representação de transformadores através de circuitos acoplados - Transformador com excitação senoidal circuito equivalente - Perdas no Ferro em transformadores - Desempenho dos transformadores - Determinação do circuito equivalente - Circuitos equivalentes aproximados - Rendimento - Regulação - Valores por unidade - Construção de transformadores de potência - Elementos de projeto de transformadores - Transformadores para sistemas polifásicos - Conexão de transformadores para sistemas trifásicos - Transformadores polifásicos - Harmônicas em bancos de transformadores trifásicos

5 Ementa Princípios básicos das máquinas elétricas - Sistemas de conversão eletromecânicos - Balanço de energia - Energia mecânica em sistemas lineares - Energia mecânica em sistemas saturados - Atuador rotativo e motor de relutância - Máquina elétrica duplamente alimentada - Máquinas elétricas cilíndricas - Enrolamentos concêntricos e distribuídos - Produção de torque - Condições para torque constante - Ação do comutador - Máquina de corrente contínua - Campo magnético rotativo - Estator com dois enrolamentos - Estator trifásico - Máquina de corrente alternada polifásica - Máquina síncrona - Máquina de indução - Partida de motores de indução - Máquinas multipolares - Construção de equipamentos eletromecânicos

6 Literatura ELECTRIC MACHINES G. Slemon, A. Straughen Editora: Addison-Wesley Pub. Co (ou mais recente). ELETROMECÂNICA A.G. Falcone. Editora Ed. Blucher. P. C. Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, 2nd Ed., John Wiley & Sons, Outros livros, artigos selecionados de revistas especializadas e URLs serão indicados para cada capítulo ou aula.

7 Panorama Nacional: Capacidade Instalada

8 Geração Capacidade instalada de 140 GW (4.407 empreendimentos em operação) Empreendimentos em Operação Tipo Legenda Quantidade Potência Fiscalizada % (kw) UFV Usina Fotovoltaica ,02 CGH Central Geradora Hidrelétrica ,28 UTN Usina Termonuclear ,41 PCH Pequena Central Hidrelétrica ,44 EOL Central Geradora Eolielétrica ,43 UTE Usina Termelétrica de Energia ,01 UHE Usina Hidrelétrica de Energia ,41 Total ,41% 0,02% 0,28% 1,41% 3,44% 5,43% 28,01% UFV CGH UTN PCH EOL UTE UHE CGH + PCH + UHE = 65,13% de capacidade de conversão via movimento da água Fonte: BIG: Banco de Informações de Geração ANEEL (10/01/2016).

9 Panorama Internacional: Produção de Energia

10 Geração World Electricity Production from All Energy Sources in 2014 (TWh) 0% 1% 2% 3% Solar Tide Wave 39% 5% Geothermal 11% Biomass and Waste Wind Total: TWh Oil Nuclear 17% Hydroelectric Gas 22% Coal Source:

11 Geração China Electricity Production from All Energy Sources in 2014 (TWh) Total: TWh 0% 0% 1% 2% 2% 3% Oil Solar Tide Wave 20% Biomass and Waste Gas Nuclear Wind 72% Hydroelectric Coal Source:

12 Geração Brazilian Electricity Production from All Energy Sources in 2014 (TWh) 1% 3% 3% 4% Wind Total: 526 TWh 9% Coal Nuclear 11% Oil Gas 69% Biomass and Waste Hydroelectric Source:

13 Geração Electricity Production from Wind (TWh) China Brazil Denmark Spain Germany USA 20 0 Source:

14 Geração Electricity Production from Solar (TWh) 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 China Denmark Spain Germany USA 5,00 0,00 Source:

15 Geração World electricity generation from 1971 to 2013 by fuel (TWh) Source:

16 Panorama Internacional: Consumo de energia

17 Consumption Electric power consumption (kwh per capita) United States France Germany World Brasil Paraguay Colombia Source: The World Bank (

18 Consumption Energy consumption in Data Centers Source: AlLee, Guy, and William Tschudi. "Edison redux: 380 Vdc brings reliability and efficiency to sustainable data centers." Power and Energy Magazine, v. 10, n. 6, p , 2012.

19 ATIVIDADE 1 16/02/2016 Um toróide de seção retangular apresenta as seguintes dimensões: Raio interno: 150 mm - Raio externo: 200 mm - Espessura: 100 mm A bobina possui 200 espiras de fio de cobre de 3 mm de diâmetro e é percorrida por uma corrente contínua de 50 A. Para esta estrutura determine: O campo magnético no raio médio do toróide; A indutância da bobina admitindo que o campo magnético na seção transversal é constante e igual ao seu valor no diâmetro médio; O erro % do cálculo de L ao admitir distribuição de campo magnético constante; Dado que a resistividade do cobre é 17,2x10-9 ohm-metro, determine os parâmetros do circuito equivalente deste dispositivo.

20 ATIVIDADE 2 19/02/2016 A estrutura magnética da figura é confeccionada com material de permeabilidade magnética relativa 10 exp 4/p. Para esta estrutura determine: A indutância própria da bobina 1; A indutância própria da bobina 2 A Mútua indutãncia entre a bobina 1 e 2 A mútua indutância entre a bobina 2 e 1 Dado: m0=4p x 10-7 (H/m)