CEL Circuitos trifásicos
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- João Pedro Ventura Sequeira
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1 CEL Circuitos trifásicos Alexandre Haruiti alexandre.anzai@engenharia.ufjf.br Baseado no material dos Profs. Pedro Machado de Almeida e Janaína Gonçalves de Oliveira pedro.machado@ufjf.edu.br janaina.oliveira@ufjf.edu.br 26 de outubro de 2015 (UFJF) 26 de outubro de / 21
2 Apresentação da 1 Apresentação da 2 Descrição da Sobre a Ementa da 3 da 4 Básica 5 6 Critério de avaliação 7 de Aulas 8 Sistema Elétrico de potência - (UFJF) 26 de outubro de / 21
3 Descrição da Descrição Ementa 1 Apresentação da 2 Descrição da Sobre a Ementa da 3 da 4 Básica 5 6 Critério de avaliação 7 de Aulas 8 Sistema Elétrico de potência - (UFJF) 26 de outubro de / 21
4 Descrição da Sobre a Descrição Ementa Nome da : Circuitos Trifásicos Código Número de créditos: 4 Objetivo da Análise de circuitos trifásicos equilibrados e desequilibrados. Determinação e medição de potências trifásicas. Análise de Fourier em circuitos com tensões e correntes não senoidais. Influência das harmônicas. Teorema de Fortescue (Componentes simétricas). (UFJF) 26 de outubro de / 21
5 Descrição da Ementa da Descrição Ementa Sistemas elétricos trifásicos: circuitos e grandezas trifásicas. Circuitos acoplados magneticamente. Análise de Fourier e harmônicos. Componentes Simétricas. (UFJF) 26 de outubro de / 21
6 da 1 Apresentação da 2 Descrição da Sobre a Ementa da 3 da 4 Básica 5 6 Critério de avaliação 7 de Aulas 8 Sistema Elétrico de potência - (UFJF) 26 de outubro de / 21
7 da : 1 Sistemas elétricos trifásicos. 1 Sistemas polifásicos e sequência de fase. 2 Sistemas trifásicos simétricos e equilibrados com carga equilibrada. 3 Sistemas trifásicos simétricos e equilibrados com carga desequilibrada. 4 Potências em sistemas trifásicos. 2 Circuitos acoplados magneticamente. 3 Análise de Fourier e harmônicos. 4 Componentes simétricas. (UFJF) 26 de outubro de / 21
8 da : 1 Sistemas elétricos trifásicos. 2 Circuitos acoplados magneticamente. 1 Auto-indutância e indutância mútua. 2 Polaridades no acoplamento. 3 Circuitos equivalentes acoplados condutivamente, coeficiente de acoplamento. 4 Modelos de transformadores lineares e ideal. 5 Transformador trifásico. 6 Sistemas trifásicos com indutâncias mútuas. 3 Análise de Fourier e harmônicos. 4 Componentes simétricas. (UFJF) 26 de outubro de / 21
9 da : 1 Sistemas elétricos trifásicos. 2 Circuitos acoplados magneticamente. 3 Análise de Fourier e harmônicos. 1 Equação geral para formas de onda complexas. 2 Séries de Fourier e espectro de frequências. 3 Valor eficaz, valor médio, fator de forma. 4 Harmônicos em circuitos monofásicos, resposta a entradas periódicas. 5 Potência associada às ondas complexas. 6 Ressonância causada pelos harmônicos. 7 Teorema da superposição para ondas complexas. 8 Fontes de harmônicos e efeitos de harmônicos. 9 Harmônicos em circuitos trifásicos. 4 Componentes simétricas. (UFJF) 26 de outubro de / 21
10 da : 1 Sistemas elétricos trifásicos. 2 Circuitos acoplados magneticamente. 3 Análise de Fourier e harmônicos. 4 Componentes simétricas. 1 Definição e aplicação da transformação de componentes de sequência. 2 Aplicação a sistemas trifásicos. 1 Sistema 3Φ a 3 fios - ligação estrela. 2 Sistema 3Φ a 4 fios - ligação estrela. 3 Sistema 3Φ a 3 fios - ligação triângulo. 4 Potências em termos de componentes de sequência. 5 Circuitos de sequência para uma linha de transmissão simétrica. 6 Leis de Kirchhoff em termos de componentes simétricas. (UFJF) 26 de outubro de / 21
11 Básica 1 Apresentação da 2 Descrição da Sobre a Ementa da 3 da 4 Básica 5 6 Critério de avaliação 7 de Aulas 8 Sistema Elétrico de potência - (UFJF) 26 de outubro de / 21
12 Básica Vander Menengoy da Costa, Circuitos Elétricos Lineares, enfoque teórico e prático. Ed. Interciência, John Bird, Circuitos Elétricos - Teoria e tecnologia, Editora Campus, 3a edição. V. M. da Costa, Circuitos Elétricos Lineares, Enfoques Teórico e Prático, 1a Edição, Interciência, C. Alexander, M. N. O. Sadiku, Fundamentos de Circuitos Elétricos, 5a edição, McGrawHill, J. Grainger, W. Stevenson, Power System Analysis, Ed. McGraw-Hill, João Ernesto Robba, Introdução a sistemas elétricos de potência - Componentes simétricas, 2a ed, Edgard Blücher. Charles M. Close, Circuitos Lineares, Ed. LTC. Joseph A. Edminister, Circuitos Elétricos, Ed. LTC. (UFJF) 26 de outubro de / 21
13 1 Apresentação da 2 Descrição da Sobre a Ementa da 3 da 4 Básica 5 6 Critério de avaliação 7 de Aulas 8 Sistema Elétrico de potência - (UFJF) 26 de outubro de / 21
14 Local: Prédio novo do departamento de energia elétrica, em frente ao RU, segundo andar. Horário: Segunda a Sexta 10:00hs as 22:00hs. (UFJF) 26 de outubro de / 21
15 Critério de avaliação 1 Apresentação da 2 Descrição da Sobre a Ementa da 3 da 4 Básica 5 6 Critério de avaliação 7 de Aulas 8 Sistema Elétrico de potência - (UFJF) 26 de outubro de / 21
16 Critério de avaliação 1 Nota 1: Nota 1: Teste de verificação de conceitos (TVC1) Data: 30/11/ Nota 2: Nota 2: Teste de verificação de conceitos (TVC2) Data: 11/01/ Nota 3: Nota 3: Teste de validação de conceitos (TVC3) Data: 22/02/2016 Nota 1+Nota 2+Nota 3 Nota Final=. 3 Se a Nota Final 60 e a presença for 75% então o aluno está aprovado. A presença é obrigatória! Presença mínima: 75% (UFJF) 26 de outubro de / 21
17 Critério de avaliação 1 Nota 1: Nota 1: Teste de verificação de conceitos (TVC1) Data: 30/11/ Nota 2: Nota 2: Teste de verificação de conceitos (TVC2) Data: 11/01/ Nota 3: Nota 3: Teste de validação de conceitos (TVC3) Data: 22/02/2016 Nota 1+Nota 2+Nota 3 Nota Final=. 3 Se a Nota Final 60 e a presença for 75% então o aluno está aprovado. A presença é obrigatória! Presença mínima: 75% (UFJF) 26 de outubro de / 21
18 Critério de avaliação 1 Nota 1: Nota 1: Teste de verificação de conceitos (TVC1) Data: 30/11/ Nota 2: Nota 2: Teste de verificação de conceitos (TVC2) Data: 11/01/ Nota 3: Nota 3: Teste de validação de conceitos (TVC3) Data: 22/02/2016 Nota 1+Nota 2+Nota 3 Nota Final=. 3 Se a Nota Final 60 e a presença for 75% então o aluno está aprovado. A presença é obrigatória! Presença mínima: 75% (UFJF) 26 de outubro de / 21
19 de Aulas 1 Apresentação da 2 Descrição da Sobre a Ementa da 3 da 4 Básica 5 6 Critério de avaliação 7 de Aulas 8 Sistema Elétrico de potência - (UFJF) 26 de outubro de / 21
20 de Aulas Turma B 26/10 28/10 04/11 09/11 09/11 11/11 16/11 18/11 23/11 25/11 30/11 02/12 07/12 09/12 29/04 04/05 14/12 16/12 04/01 06/01 11/01 13/01 20/01 25/01 27/01 01/02 03/02 15/02 17/02 22/02 24/02 29/02 01/03 03/03 TVC1 TVC2 TVC3 (UFJF) 26 de outubro de / 21
21 Sistema Elétrico de potência - 1 Apresentação da 2 Descrição da Sobre a Ementa da 3 da 4 Básica 5 6 Critério de avaliação 7 de Aulas 8 Sistema Elétrico de potência - (UFJF) 26 de outubro de / 21
22 Sistema Elétrico de potência - Figura 1: Típico sistema elétrico de potência. (UFJF) 26 de outubro de / 21
23 Sistema Elétrico de potência - Figura 1: Típico sistema elétrico de potência. Particularidades do Sistema Elétrico Brasileiro Corrente alternada senoidal. Frequência de 60 Hz. Trifásico (UFJF) 26 de outubro de / 21
24 Sistema Elétrico de potência - Figura 1: Típico sistema elétrico de potência. Particularidades do Sistema Elétrico Brasileiro Corrente alternada senoidal. Frequência de 60 Hz. Trifásico (UFJF) 26 de outubro de / 21
25 Sistema Elétrico de potência - Figura 1: Típico sistema elétrico de potência. Particularidades do Sistema Elétrico Brasileiro Corrente alternada senoidal. Frequência de 60 Hz. Trifásico (UFJF) 26 de outubro de / 21
26 Sistema Elétrico de potência - Figura 1: Típico sistema elétrico de potência. Particularidades do Sistema Elétrico Brasileiro Corrente alternada senoidal. Frequência de 60 Hz. Trifásico (UFJF) 26 de outubro de / 21
27 Sistema Elétrico de potência - Por que 60 Hz? (UFJF) 26 de outubro de / 21
28 Sistema Elétrico de potência - Por que 60 Hz? A frequência deve ser: Baixa para transmissão de energia em longas distâncias: em torno de 25 Hz; Média para aplicações de iluminação incandescente: no mínimo 42 Hz; Alta para os benefícios do uso de transformadores. R L X L (f )=2πf L R L X L (f )=2πf L G C X C (f )= 1 2πf C G C X C (f )= 1 2πf C (UFJF) 26 de outubro de / 21
29 Sistema Elétrico de potência - Por que 60 Hz? A frequência deve ser: Baixa para transmissão de energia em longas distâncias: em torno de 25 Hz; Média para aplicações de iluminação incandescente: no mínimo 42 Hz; Alta para os benefícios do uso de transformadores. R L X L (f )=2πf L R L X L (f )=2πf L G C X C (f )= 1 2πf C G C X C (f )= 1 2πf C (UFJF) 26 de outubro de / 21
30 Sistema Elétrico de potência - Por que 60 Hz? A frequência deve ser: Baixa para transmissão de energia em longas distâncias: em torno de 25 Hz; Média para aplicações de iluminação incandescente: no mínimo 42 Hz; Alta para os benefícios do uso de transformadores. R L X L (f )=2πf L R L X L (f )=2πf L G C X C (f )= 1 2πf C G C X C (f )= 1 2πf C (UFJF) 26 de outubro de / 21
31 Sistema Elétrico de potência - Por que 60 Hz? A frequência deve ser: Baixa para transmissão de energia em longas distâncias: em torno de 25 Hz; Média para aplicações de iluminação incandescente: no mínimo 42 Hz; Alta para os benefícios do uso de transformadores. R L X L (f )=2πf L R L X L (f )=2πf L G C X C (f )= 1 2πf C G C X C (f )= 1 2πf C (UFJF) 26 de outubro de / 21
32 Sistema Elétrico de potência - Por que sistema trifásico? Dentre todos os sistemas polifásicos, em igualdade de condições o sistema trifásico é o mais econômico no que se refere à quantidade de material condutor necessária a transmissão de energia elétrica; O sistema trifásico usa menor quantidade de cobre ou alumínio para entregar a mesma potência que um sistema monofásico equivalente; Geradores trifásicos são menores e mais leves que seus equivalentes monofásicos por usarem com maior eficiência seus enrolamentos; Um motor trifásico tem dimensões menores que seu correspondente monofásico de mesma potência; Motores trifásicos, devido ao campo girante produzido pelas três fases, partem sem a necessidade de dispositivos especiais. Já o campo pulsante dos motores monofásicos exige um enrolamento extra de partida; (UFJF) 26 de outubro de / 21
33 Sistema Elétrico de potência - Por que sistema trifásico? Dentre todos os sistemas polifásicos, em igualdade de condições o sistema trifásico é o mais econômico no que se refere à quantidade de material condutor necessária a transmissão de energia elétrica; O sistema trifásico usa menor quantidade de cobre ou alumínio para entregar a mesma potência que um sistema monofásico equivalente; Geradores trifásicos são menores e mais leves que seus equivalentes monofásicos por usarem com maior eficiência seus enrolamentos; Um motor trifásico tem dimensões menores que seu correspondente monofásico de mesma potência; Motores trifásicos, devido ao campo girante produzido pelas três fases, partem sem a necessidade de dispositivos especiais. Já o campo pulsante dos motores monofásicos exige um enrolamento extra de partida; (UFJF) 26 de outubro de / 21
34 Sistema Elétrico de potência - Por que sistema trifásico? Dentre todos os sistemas polifásicos, em igualdade de condições o sistema trifásico é o mais econômico no que se refere à quantidade de material condutor necessária a transmissão de energia elétrica; O sistema trifásico usa menor quantidade de cobre ou alumínio para entregar a mesma potência que um sistema monofásico equivalente; Geradores trifásicos são menores e mais leves que seus equivalentes monofásicos por usarem com maior eficiência seus enrolamentos; Um motor trifásico tem dimensões menores que seu correspondente monofásico de mesma potência; Motores trifásicos, devido ao campo girante produzido pelas três fases, partem sem a necessidade de dispositivos especiais. Já o campo pulsante dos motores monofásicos exige um enrolamento extra de partida; (UFJF) 26 de outubro de / 21
35 Sistema Elétrico de potência - Por que sistema trifásico? Dentre todos os sistemas polifásicos, em igualdade de condições o sistema trifásico é o mais econômico no que se refere à quantidade de material condutor necessária a transmissão de energia elétrica; O sistema trifásico usa menor quantidade de cobre ou alumínio para entregar a mesma potência que um sistema monofásico equivalente; Geradores trifásicos são menores e mais leves que seus equivalentes monofásicos por usarem com maior eficiência seus enrolamentos; Um motor trifásico tem dimensões menores que seu correspondente monofásico de mesma potência; Motores trifásicos, devido ao campo girante produzido pelas três fases, partem sem a necessidade de dispositivos especiais. Já o campo pulsante dos motores monofásicos exige um enrolamento extra de partida; (UFJF) 26 de outubro de / 21
36 Sistema Elétrico de potência - Por que sistema trifásico? Dentre todos os sistemas polifásicos, em igualdade de condições o sistema trifásico é o mais econômico no que se refere à quantidade de material condutor necessária a transmissão de energia elétrica; O sistema trifásico usa menor quantidade de cobre ou alumínio para entregar a mesma potência que um sistema monofásico equivalente; Geradores trifásicos são menores e mais leves que seus equivalentes monofásicos por usarem com maior eficiência seus enrolamentos; Um motor trifásico tem dimensões menores que seu correspondente monofásico de mesma potência; Motores trifásicos, devido ao campo girante produzido pelas três fases, partem sem a necessidade de dispositivos especiais. Já o campo pulsante dos motores monofásicos exige um enrolamento extra de partida; (UFJF) 26 de outubro de / 21
37 Sistema Elétrico de potência - Por que sistema trifásico? Motores trifásicos produzem um torque constante, o que não é possível nos motores monofásicos; Devido ao torque constante os motores trifásicos são menos sujeitos a vibrações; Retificadores trifásicos apresentam menos ondulação na tensão retificada (ripple) que os monofásicos; A potência instantânea em um sistema trifásico nunca é nula. No sistema monofásico anula-se sempre que a tensão ou a corrente passam pelo zero (os motores monofásicos só continuam girando graças à inércia); A potência instantânea, em um sistema trifásico equilibrado é constante, ou seja, não varia no tempo. (UFJF) 26 de outubro de / 21
38 Sistema Elétrico de potência - Por que sistema trifásico? Motores trifásicos produzem um torque constante, o que não é possível nos motores monofásicos; Devido ao torque constante os motores trifásicos são menos sujeitos a vibrações; Retificadores trifásicos apresentam menos ondulação na tensão retificada (ripple) que os monofásicos; A potência instantânea em um sistema trifásico nunca é nula. No sistema monofásico anula-se sempre que a tensão ou a corrente passam pelo zero (os motores monofásicos só continuam girando graças à inércia); A potência instantânea, em um sistema trifásico equilibrado é constante, ou seja, não varia no tempo. (UFJF) 26 de outubro de / 21
39 Sistema Elétrico de potência - Por que sistema trifásico? Motores trifásicos produzem um torque constante, o que não é possível nos motores monofásicos; Devido ao torque constante os motores trifásicos são menos sujeitos a vibrações; Retificadores trifásicos apresentam menos ondulação na tensão retificada (ripple) que os monofásicos; A potência instantânea em um sistema trifásico nunca é nula. No sistema monofásico anula-se sempre que a tensão ou a corrente passam pelo zero (os motores monofásicos só continuam girando graças à inércia); A potência instantânea, em um sistema trifásico equilibrado é constante, ou seja, não varia no tempo. (UFJF) 26 de outubro de / 21
40 Sistema Elétrico de potência - Por que sistema trifásico? Motores trifásicos produzem um torque constante, o que não é possível nos motores monofásicos; Devido ao torque constante os motores trifásicos são menos sujeitos a vibrações; Retificadores trifásicos apresentam menos ondulação na tensão retificada (ripple) que os monofásicos; A potência instantânea em um sistema trifásico nunca é nula. No sistema monofásico anula-se sempre que a tensão ou a corrente passam pelo zero (os motores monofásicos só continuam girando graças à inércia); A potência instantânea, em um sistema trifásico equilibrado é constante, ou seja, não varia no tempo. (UFJF) 26 de outubro de / 21
41 Sistema Elétrico de potência - Por que sistema trifásico? Motores trifásicos produzem um torque constante, o que não é possível nos motores monofásicos; Devido ao torque constante os motores trifásicos são menos sujeitos a vibrações; Retificadores trifásicos apresentam menos ondulação na tensão retificada (ripple) que os monofásicos; A potência instantânea em um sistema trifásico nunca é nula. No sistema monofásico anula-se sempre que a tensão ou a corrente passam pelo zero (os motores monofásicos só continuam girando graças à inércia); A potência instantânea, em um sistema trifásico equilibrado é constante, ou seja, não varia no tempo. (UFJF) 26 de outubro de / 21
42 Sistema Elétrico de potência - Figura 2: Custo de transmissão CA CC em função da distância. A distância na qual os custos se igualam é de 600 km para uma potência de 1000 MW. (UFJF) 26 de outubro de / 21
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