GTDEEGERAÇÃO TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA APOSTILA REFERENTE A GERAÇÃO TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA SEUS EQUIPAMENTOS E TECNOLOGIAS APLICADAS. Elaborada pelo Eng. André Marcio Modesto em 01-maio-2011 Revisão 01 eNG Conteúdo 1. 1.1. INTRODUÇÃO: ........................................................................................................... 3 DEFINIÇÃO DE ENERGIA E POTÊNCIA ................................................................ 4 1.1.1 ENERGIA............................................................................................................ 4 1.1.2 POTÊNCIA ......................................................................................................... 5 1.2. 1.3. HISTÓRIA DOS SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA....................................... 6 O QUE É GERAÇÃO E COGERAÇÃO? .................................................................. 9 1.3.1. GERAÇÃO ......................................................................................................... 9 1.3.2. COGERAÇÃO.................................................................................................. 10 1.3.3. CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO ........................ 13 2. O SISTEMA DE GERAÇÃO ...................................................................................... 15 2.1. 2.2. 2.3. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 4. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. MÁQUINA PRIMÁRIA......................................................................................... 15 TRANSFORMADORES ...................................................................................... 15 CONTROLE, COMANDO E PROTEÇÃO ........................................................... 15 MÁQUINA PRIMÁRIA................................................................................................ 16 HIDRÁULICAS ....................................................................................................... 16 DIESEL .................................................................................................................. 20 TERMELÉTRICAS ................................................................................................. 24 TERMONUCLEARES ............................................................................................ 25 TURBINAS EÓLICAS ............................................................................................ 26 GERADORES............................................................................................................ 30 NOÇÕES DE APLICAÇÕES .................................................................................. 30 TIPOS DE ACIONAMENTOS................................................................................. 31 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO....................................................................... 32 LIGAÇÕES NO SISTEMA TRIFÁSICO .................................................................. 36 GERADORES COM EXCITAÇÃO POR ESCOVAS ............................................... 40 CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE .................................................................... 42 POTENCIA NOMINAL ........................................................................................ 43 Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 4.8. 4.9. 4.10. 4.11. 5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. 5.8. 5.9. 6. 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. 6.8. 6.9. 6.10. CLASSES DE ISOLAMENTO ................................................................................ 46 REGIME DE SERVIÇO .......................................................................................... 46 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS ............................................................. 47 CARACTERÍSTICAS NECESSÁRIAS PARA A CORRETA SELEÇÃO .............. 50 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO DE FOÇA ............................................ 51 TIPOS DE TRANSFORMADORES ........................................................................ 52 TRANSFORMADORES QUANTO À FINALIDADE ................................................ 53 TRANSFORMADORES QUANTO AOS ENROLAMENTOS .................................. 53 TRANSFORMADORES QUANTO AOS TIPOS CONSTRUTIVOS ........................ 53 COMO FUNCIONA O TRANSFORMADOR ........................................................... 53 TIPOS DE LIGAÇÃO ............................................................................................. 55 POTÊNCIAS .......................................................................................................... 58 DEFINIÇÕES IMPORTANTES E NORMALIZAÇÃO .............................................. 60 MANUTENÇÃO ..................................................................................................... 62 CONTROLE, COMANDO E PROTEÇÃO. ................................................................. 65 COMANDO X MANOBRA ...................................................................................... 65 PROTEÇÃO ........................................................................................................... 65 RELEAMENTO ...................................................................................................... 67 EQUIPAMENTOS DE MANOBRA ......................................................................... 70 PROTEÇÃO DE GERADORES ............................................................................. 71 PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES ............................................................... 72 COORDENAÇÃO................................................................................................... 73 DIAGRAMAS ELÉTRICOS .................................................................................... 73 REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE SISTEMAS DE POTÊNCIA ................... 78 DIAGRAMA DE PROTEÇÃO ELÉTRICA ........................................................... 80 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 82 Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 1. INTRODUÇÃO: Na história da sociedade, a energia elétrica, desde a sua descoberta, sempre ocupou lugar de destaque, tendo em vista a dependência da qualidade de vida e do progresso econômico da qualidade do produto e dos serviços relacionados à energia elétrica, que por sua vez dependem de como as empresas de eletricidade projetam, operam e mantêm os sistemas elétricos de potência. A eletricidade é a forma mais fácil de se transportar energia para a sua utilização nos processos de manufatura. Ela surgiu como forma de substituir a energia da máquina a vapor, pilastra mestra da atual revolução industrial. Com o crescimento do setor industrial no Brasil a partir do inicio dos anos 90, o aumento da demanda de energia elétrica superou a capacidade de crescimento do sistema de geração das concessionárias de energia levando o governo a considerar possibilidade de produção de energia elétrica por empresas do setor privado, com o objetivo de atrair investimentos no setor e assim “desafogar” o sistema elétrico Brasileiro. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 1 ENERGIA Os físicos definem a palavra energia como a quantidade de trabalho que um sistema é capaz de fornecer. No entanto a energia pode ser transformada ou transmitida de diferentes formas: a energia cinética do movimento das moléculas de ar pode ser convertida em energia cinética de rotação pelo rotor de uma turbina eólica. Unidades de Energia 1 J [joule] = 1 [W.1.1868 [cal] 1 GJ [gigajoule] = 109 J 1 TJ [terajoule] = 1012 J 1 PJ [petajoule] = 1015 J 1 kWh [quilowatt hora] = 3.1.1. Costuma-se medir a capacidade de produção de energia em quilowatt hora ou megawatt hora durante um certo período de tempo. parte da energia da fonte é dissipada em forma de calor (energia térmica) em função do atrito entre as engrenagens. e não apenas quilowatt [kW].h]. de acordo com os físicos.s] = 4. A relação entre a energia que entra no sistema de conversão e a energia que sai desse sistema chama-se rendimento. Energia. moléculas de ar e esforços mecânicos da máquina conversora.8 barris no total de consumo final = 1270 m3 de gás natural 1 Mtoe [milhão de toneladas de óleo equivalente] = 41.000 [joules] 1 toe [tonelada de óleo equivalente] = 7. DEFINIÇÃO DE ENERGIA E POTÊNCIA 1. Note que a unidade de energia é quilowatt hora [kW. Confundir estas unidades é um erro bem comum. Em cada processo de conversão de energia.868 PJ Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . consumida ou destruída. que por sua vez pode ser convertida em energia elétrica através de um gerador acoplado ao rotor da turbina.600. não pode ser criada.4 barris de óleo cru na máquina primária = 7. que é igual a 2. enquanto a energia da uma idéia de quanto um motor ou gerador “trabalhou” durante um período de tempo.300.2 POTÊNCIA A potência elétrica é normalmente medida em watt [W]. Por exemplo. A potência pode ser medida em qualquer instante de tempo. que um país como a Dinamarca possui 1.000 horas a plena carga. A unidade “cavalo vapor” da uma idéia intuitiva de quanto “músculo” o gerador ou motor possui.000 [MWh] ou 2. Dizer. Unidades de potência. Para calcular a quantidade de energia produzida por uma turbina eólica é necessário conhecer a distribuição da velocidade do vento por cada turbina. as turbinas retornam. se uma turbina ou gerador possuem uma potência nominal de 600 quilowatts [kW]. 1 kW = 1. etc. encontramos turbinas que trabalham. tais como a Escócia. potência é a quantidade de energia transferida por unidade de tempo.h] de energia. Em outras áreas. As potências dos motores de automóveis são geralmente medidas em cavalos e não em kW. na média. As turbinas eólicas funcionam cerca de 75% das horas do ano. 3.1. Para calcular a energia total produzida multiplica-se os 1. 2. um ano.1.000MW de potência eólica instalada. não quer dizer quanta energia as turbinas produzem.3 [TW. No caso acima citado. significa que aquela turbina pode produzir 600 quilowatts hora [kW. quilowatt [kW]. ou o oeste da Irlanda. Ou seja. megawatt [MW].000 horas por ano a plena carga. enquanto a energia precisa ser medida em um intervalo de tempo.h] de energia por hora d e operação. na média. trabalhando no ponto máximo de eficiência. mas funciona com capacidade máxima apenas durante um numero limitado de horas no ano.300 horas de funcionamento a plena carga. por exemplo.300 horas de funcionamento a plena carga por ano. e até mais. No entanto na Alemanha não são encontradas turbinas que trabalham mais que 2.000MW de potência instalada pelas 2. etc. uma hora. como um segundo.359 CV Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . 1836 (Francês) Iniciou pesquisa em 1820 sobre campos elétricos e magnéticos a partir do anunciado de Oersted (Oe – intensidade de campo magnético). que possibilitou a revolução industrial. A unidade de corrente elétrica foi escolhida em sua homenagem (ampère). A unidade de potência útil foi dada em sua homenagem (watt). concebeu o princípio da máquina a vapor.2. Descobriu que as correntes agiam sobre outras correntes.1827 (Italiano) Em 1800 anunciou a invenção da bateria. Seus nomes e feitos são aqui registrados como tributo de reconhecimento pela grande contribuição. James Watt 1736 – 1819 (Escocês) Mecânico. Elaborou completa teoria experimental e matemática lançando as bases do eletromagnetismo.1. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . André Marie Ampère 1775 . Alessandro Volta 1745 . HISTÓRIA DOS SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA Muito da tecnologia hoje em uso deve-se a grandes pioneiros e empreendedores da eletricidade. A unidade de força eletromotriz foi criada em sua homenagem (volt). As unidades de resistência. em 1831 descobriu a indução eletromagnética. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . Michael Faraday 1791-1867 (Inglês) Físico e químico. Considerado um dos maiores experimentalistas de todos os tempos. reatância e impedância elétrica foram escolhidas em sua homenagem (ohm). A unidade de capacitância é em sua homenagem (F). Seu trabalho só foi reconhecido pelo mundo científico em 1927. Constatou que o movimento de um imã através de uma bobina de fio de cobre causava fluxo de corrente no condutor. Joseph Henry 1797-1878 (Americano) Descobriu a indutância de uma bobina.Georg Simon Ohm 1789-1854 (Alemão) Em 1827 enunciou a lei de Ohm. Em sua homenagem seu nome foi dado à unidade de indutância (henry). Estabeleceu o princípio do motor elétrico. Patenteou 1100 invenções: cinema.Gustav Robert Kirchhoff 1824–1887 (Alemão) Em 1847 anunciou as leis de Kirchhoff para correntes e tensões. William Stanley 1858-1968 (Americano) Em 1885/6 desenvolveu comercialmente o transformador. Foi sócio da ‘General Electric Company’. com seis unidades geradoras com potência total de 700 kW. etc. Distrito Financeiro da cidade de New York. Criou a Edison General Electric Company. na área de Wall Street. O primeiro projeto de êxito de central elétrica havia sido instalado no mesmo ano em Londres. Instalou em 1882 a primeira usina de geração de energia elétrica do mundo com fins comerciais. gerador elétrico. Thomas Alva Edison 1847-1931 (Americano) Em 1879 inventou a lâmpada elétrica. com capacidade de geração para 1000 lâmpadas. para alimentar 7200 lâmpadas em 110 V. A Central gerava em corrente contínua. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . máquina de escrever. 1.Nikola Tesla 1856-1943 (Croata-Americano) Em 1888 inventou dos motores de indução e síncrono. Em 1886 organizou a Westinghouse Electric Company. Gibbs. GERAÇÃO A geração de energia elétrica é a transformação de qualquer tipo de energia em energia elétrica. Responsável pela definição de 60 Hz como freqüência padrão nos EUA. Comprou a patente do motor elétrico de Tesla. Em uma 2ª etapa um gerador elétrico acoplado à máquina primária transforma a energia cinética de rotação em energia elétrica.3.3. Venceu a batalha das correntes contra Edison. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . George Westinghouse 1846-1914 (Americano) Inventor do disjuntor a ar. A unidade para densidade de fluxo magnético é em sua homenagem (T). O QUE É GERAÇÃO E COGERAÇÃO? 1. normalmente hidráulica ou térmica.1. Na 1ª etapa uma máquina primária transforma qualquer tipo de energia. Comprou a patente do recém inventado transformador dos ingleses Lucien Gaulard e John D. Inventor do sistema polifásico. Esse processo ocorre em duas etapas. em energia cinética de rotação. econômicos e ambientais. capaz de produzir benefícios sociais. 1. tal como mostrado na figura 1. uma vez que possibilita maior produção de energia elétrica e térmica a partir da mesma quantidade de combustível. COGERAÇÃO De acordo com a ANEEL (Agencia Nacional de Energia Elétrica). em energia cinética de rotação que é transferida a um eixo acoplado a um gerador.” Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . a partir de um mesmo combustível.3. A atividade de cogeração contribui efetivamente para a racionalização energética.2. “Cogeração de energia é definida como o processo de produção combinada de calor e energia elétrica (ou mecânica).Como exemplo pode tomar uma hidroelétrica onde uma turbina hidráulica transforma a energia potencial da água em desnível. As implicações ambientais da cogeração são bem menores quando comparadas às do processo convencional de geração. De fato. A cogeração é o reaproveitamento dos “resíduos” de energia dessas fontes para a geração de energia elétrica diminuindo. a cogeração alcança níveis de eficiência 3 vezes maior. é utilizado diretamente nos processos de manufatura. entre outros. conseqüentemente. com o preço do gás natural relativamente baixo. e os equipamentos de cogeração são localizados fisicamente próximos aos processos que utilizam calor. a cogeração tornou-se uma alternativa atrativa como uma nova forma de geração de energia elétrica. Desta forma a energia elétrica tende a ser gerada. tais como fornos. No entanto a cogeração passou a ser utilizada há muito pouco tempo. caldeiras. Hoje a cogeração corresponde a mais da metade da capacidade das novas usinas instaladas na América do Norte na ultima década. Comparando a utilização de combustível fóssil com a quantidade de calor que é normalmente gasta no processo de geração de energia. do que no processo convencional de geração. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . mas também pelo seu caráter descentralizador. assim. Os equipamentos de cogeração podem utilizar outros combustíveis além do gás natural. podendo chegar a 4 vezes. as perdas e. e outros combustíveis dependendo do local e disponibilidade. aumentando o rendimento e o aproveitamento das fontes de energia. A cogeração é a forma mais eficiente de gerar calor e energia elétrica a partir de uma mesma fonte de energia. a cogeração é um dos maiores responsáveis pela grande diminuição da construção de usinas hidrelétricas e termonucleares ocorrida na década de 80. No meio da década de 80. não apenas pela sua inerente eficiência. bagaço de cana-de-açúcar. ou outro tipo de energia. Isto se deve ao fato de ser impraticável o transporte de calor (energia térmica) a grandes distâncias. na cogeração a energia térmica. Existem instalações em operação que utilizam madeira.Diferentemente da geração. Além da cogeração. Esse vapor é utilizado em uma gama de aplicações das mais variadas. A cogeração. juntamente com todas as implicações ambientais que a queima desses combustíveis possui. Elas são mais eficientes que a geração convencional de energia. normalmente na forma de vapor. no entanto. há um grande número de tecnologias que fazem uso do vapor liberado pelas turbinas as baixas temperatura e pressão. a uma temperatura relativamente baixa. É a pressão do vapor que gira a turbina e gera energia. utiliza esse excesso de calor. e efetivamente diminui a combustão de combustíveis a base de carbono. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . mas não tão eficiente quanto a cogeração.Para entender cogeração. liberada pelas turbinas. Essas tecnologias são conhecidas como sistemas de “ciclo combinado”. pouco mais que um terço da energia liberada pela queima do combustível pode ser convertida em pressão de vapor para gerar energia elétrica. é necessário saber que a forma mais convencional de se gerar energia é baseada na queima de um combustível para produzir vapor. em um processo inerentemente ineficiente. Por causa de um principio básico da física. Paranaíba. sendo interligados por linhas de transmissão que funcionam como vasos comunicantes entre as bacias hidrográficas.com. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .aspx] Figura Integração eletroenergética no Brasil. Paraná. A maior parte da capacidade instalada é composta por usinas hidrelétricas. [Fonte: http://www. que se distribuem em 14 diferentes bacias hidrográficas nas diferentes regiões do país de maior atratividade econômica. CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO O sistema de produção de energia elétrica do Brasil pode ser classificado como um sistema hidrotérmico de grande porte. Parnaíba. Paraguai. Iguaçu. Madeira. Tietê.ons. Paranapanema.1. São os casos das bacias dos rios Tocantins.3. Grande.3. Os reservatórios nacionais situados em diferentes bacias hidrográficas não têm nenhuma ligação física entre si. Paraíba do Sul.br/conheca_sistema/mapas_sin. Uruguai e Jacuí onde se concentram as maiores centrais hidrelétricas. São Francisco. com forte predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários. 49 MW de potência.05.A capacidade de geração do Brasil em 2010 é de 110. A fim de vislumbrar a dimensão do sistema hidroenergético brasileiro.398. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .45 MW e para 2011 é de 112.4.100 empreendimentos em operação. Os dez agentes de maior capacidade instalada no país são apresentados na Tabela 1. com um total de total 2. Desta forma um grupo gerador que gera energia a uma tensão de 13. CONTROLE. O SISTEMA DE GERAÇÃO O sistema de geração é formado pelos seguintes componentes: Máquina primária. COMANDO E PROTEÇÃO Para interligar um grupo gerador a uma rede de transmissão ou distribuição são necessários vários requisitos. comando e proteção. 2. transformador e sistema de controle. Onde ocorre o processo de combustão as centrais são chamadas de termelétricas e onde ocorre o processo de fissão nuclear são chamadas de termonucleares. O equipamento utilizado para elevar ou rebaixar o nível de tensão é o transformador. As principais máquinas primárias utilizadas hoje são motor Diesel. TRANSFORMADORES Uma vez gerada a energia elétrica. a máquina que transforma a energia liberada pela combustão do gás em energia cinética é a turbina a gás. geradores. MÁQUINA PRIMÁRIA Maquina primária que faz a transformação de qualquer tipo de energia em energia cinética de rotação para ser aproveitada pelo gerador. Em primeiro lugar.8/69 kV faça o ajuste da tensão 2. O controle da tensão é feito através da excitatriz do próprio gerador que será estudado. Por exemplo. não basta apenas compatibilizar a tensão. turbina hidráulica turbina a vapor.3.8 kV pode ser ligado a uma linha de transmissão de 69kV desde que um transformador de 13. É necessário que se faça o sincronismo com a rede antes de comandar o fechamento da linha. são necessários vários equipamentos de manobra e Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . No entanto. a tensão de saída do gerador não pode variar mais que 10% para cima ou para baixo. Normalmente as centrais elétricas onde as máquinas primárias são turbinas a vapor.1. turbinas a gás e eólicas. Para que estas medidas sejam tomadas.2.2. 2. existe a necessidade de se compatibilizar o nível da tensão de saída com a tensão do sistema ao qual o grupo gerador será ligado. as centrais são classificadas em relação ao combustível utilizado para aquecer o vapor. MÁQUINA PRIMÁRIA 3. Para isso elas são equipadas com uma série de pás (ou conchas.1. a água dos reservatórios é captada. a diferença de altitude entre a adução e a entrada da turbina. como os combustíveis fósseis. que conduzem a água até a casa de máquinas onde se encontram as turbinas. Ou por derivação. pois a sua finalidade é apenas o transporte da água até a entrada dos condutos forçados. A força com que gira essa turbina depende inicialmente da altura da queda de água. através de um sistema de adução onde a água é transportada através de condutos de baixa pressão. HIDRÁULICAS Toda eletricidade é proveniente de uma fonte de energia encontrada na natureza. Neste caso as casas de máquinas são localizadas nos pés das barragens. no caso das turbinas Pelton). aproximadamente. onde uma barragem acumula as águas dos rios em alturas necessárias para obtenção dessa energia. Os condutos de baixa pressão possuem uma declividade muito baixa. as turbinas giram com uma grande força. Nas hidrelétricas este princípio não é diferente. Por Desvio. Basicamente existem 2 tipos de turbinas hídricas: as turbinas de reação ou propulsão. os ventos. Quando a água atravessa essas pás. onde parte da água de um rio é desviada e jogada em outro rio aproveitando-se o desnível entre os dois rios. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . onde uma parte do rio é desviada de seu curso normal para aproveitar-se um desnível de terreno. A fonte de energia é a energia potencial de um volume de água. Nestes últimos as casas de máquinas são localizadas o mais próximo possível da jusante dos desníveis. que corresponde. entre outros. em função da diferença de altitude entre o montante e a jusante. A turbina hidráulica é uma máquina com a finalidade de transformar a energia cinética do escoamento contínuo da água que a atravessa em trabalho mecânico. Para iniciar o processo de conversão da energia potencial da água em energia elétrica. e turbinas de ação ou impulso.3. Existem várias formas de conseguir um desnível aproveitável: Por represamento. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . Turbinas Francis são adequadas para operar entre quedas de 40 m até 400 m. A Usina hidrelétrica de Itaipu assim como a Usina hidrelétrica de Tucuruí. AHE de Salto Pilão e outras no Brasil funcionam com turbinas tipo Francis com cerca de 100 m de queda de água. As turbinas de reação são as do tipo Francis e Kaplan. Turbina Francis: A Turbina Francis é uma turbina hidráulica que foi desenvolvida pelo engenheiro estadunidense James B. Francis em 1849. As turbinas de ação são as do tipo Pelton. b) Turbinas de Ação (ou impulso): Aquela em que o trabalho mecânico é obtido pela obtenção da energia cinética da água em escoamento através do rotor.1.1.a) Turbinas de Reação (ou propulsão): São turbinas em que o trabalho mecânico é obtido pela transformação das energias cinéticas e de pressão da água em escoamento através do rotor. Figura 4. Usina Hidrelétrica de Furnas. Usina Hidrelétrica de Foz do Areia. rotor. A usina hidroelétrica de Três Marias funciona com turbina Kaplan. 4. 14. 1. 3.pá. 9. 8. 5. O acionamento das pás é conjugado ao das palhetas do distribuidor. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .labirinto externo.servomotor das aletas ajustáveis. Um servomotor montado normalmente dentro do cubo do rotor.1 – Corte longitudinal em uma turbina tipo Francis. Foto 4. 10. 12eixo.1. corresponde um determinado valor de inclinação das pás do rotor. 11.1.2. 3. 6. As Kaplans também apresentam uma curva de rendimento "plana" garantindo bom rendimento em uma ampla faixa de operação. Este assemelha-se a um propulsor de navio (similar a uma hélice). de modo que para uma determinada abertura do distribuidor. A única diferença entre as turbinas Kaplan e a Francis é o rotor. O óleo é injetado por um sistema de bombeamento localizado fora da turbina. é responsável pela variação do ângulo de inclinação das pás.labirinto interno.Figura 4.tubo de sucção.Orifícios de equilíbrio de pressão. É adequada para operar entre quedas até 60 m.caixa espiral. e conduzido até o rotor por um conjunto de tubulações rotativas que passam por dentro do eixo.palheta fixa.tubo de equilíbrio de pressão. – de uma turbina Francis em corte A turbina Kaplan A turbina Kaplan é uma turbina hidráulica. 2.flange de acoplamento. 7.palheta diretriz. eixo vertical.tampa. orientando esse mesmo escoamento para a roda.3. 3. 7.flange de acoplamento. 4.palheta fixa. 11.3. e tem o rotor de característica bastante distintas.tampa interna. É constituída por uma roda e um ou mais injectores.eixo.anel periférico.pá.. kaplan.1. Este modelo de turbina opera com velocidades de rotação maiores que as outras. cuja função é transformar a energia de pressão do escoamento em energia cinética.1.Corte longitudinal em uma turbina tipo hélice. Os jactos de água provinientes dos injectores ao chocarem com as pás do rotor (em forma de dupla colher) geram o impulso que faz com que a roda se mova. 6. 8. É mais adequada para grandes quedas úteis ( entre os 350 m até 1100 m). 2. A turbina Pelton A turbina Pelton é uma turbina hidráulica de ação.palheta diretriz. 10. 12.tampa externa.Figura 4.tampa intermediaria. 5. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . Figura 4. Temos uma desse sistema de turbina em funcionamento na usina de Henry Borden em Cubatão SP na Serra do Mar.caixa. funciona à pressão atmosférica. isto é. de eixo vertical. 9. 1rotor.tubo de sucção. Seu objetivo é a obtenção de trabalho através da liberação da energia química do combustível. Esses motores são chamados de máquinas térmicas a pistão ou motores de combustão interna. de eixo horizontal a coroa em uma única peça.desviador frontal. 13-cruzeta Pelton. 3.canal de fuga. – Corte transversal em uma turbina Pelton de dois injetores.freio de jato.2. 3.blindagem. 4. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .coroa de pás. 9-eixo de turbina.Figura 4.agulha.injetor. 5. 14.poço. Figura 4. 7. 10.rotor.1.defletor.tampa. DIESEL O motor Diesel é uma maquina térmica.pá. 1. 8.4. como os conhecidos motores de automóveis. 12. 11. 2. transforma energia térmica em energia mecânica através do mesmo principio de funcionamento dos motores a explosão. ou seja.1. 6.4. são de fácil operação e apresentam um plano de manutenção de fácil execução.2. no caso o óleo Diesel. independentemente da variação da carga. 2Máquina elétrica geradora. Isto porque são bastante compactas. motor Diesel. através da qual o motor Diesel fornece a potência para o gerador. calor.Árvore. ruído e vibração. e um comburente. constituem um tipo de central muito utilizado até potências de 40 MW. em 60 ou 50 Hz dependendo do sistema. A figura 4. entre as quais algumas merecem destaque: No caso dos motores diesel. 3.1 mostra um grupo gerador onde um motor Diesel é a máquina térmica motora que está acoplada a um alternador. tal como é feita nos motores diesel convencionais. Os motores a pistão de combustão interna podem ser classificados de várias maneiras. Observa-se que o motor Diesel fornece na árvore um trabalho em uma unidade de tempo. 5 . no caso o oxigênio do ar.Figura4. Esta regulação de velocidade é fundamental para que a freqüência do grupo gerador seja constante. As centrais Diesel. máquina elétrica geradora ou operadora. Tal potência e calores são resultado da liberação de uma energia química liberada através de reações exotérmicas entre um combustível. entram em carga em um tempo muito pequeno. a regulação de velocidade é feita a partir da injeção de combustível no motor. através de seus sistemas de refrigeração e nos produtos de combustão. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .2. potência.Máquina térmica motora. entre outros motivos. apesar de sua limitação de potência.1. entregando ao meio externo.Saída dos produtos da combustão. Figura 4.1 – Grupo gerador com motor Diesel 1. 4.Entrada ou saída do fluido refrigerante.2. Figura 4. mas quem também pode ter sua aplicação em centrais elétricas. na Finlândia.Maior Motor a Diesel do Mundo.2. o Motor sendo Transportado. É fabricado pela companhia Wartsila-Sulzer. sediada em Helsinque. Esses motores são usados nos maiores navios de transporte de contêineres do mundo.2. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . como o Emma Maersk. O maior motor a diesel estacionário do mundo utilizado em navios. 7 toneladas de Diesel por hora Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .2.22MW a 102 RPM • Consumo na Potencia Máxima: 13.Figura4. Detalhe da Arvore de Transmissão (Vira Brequim).81.2 mm • Diâmetro do Cilindro: 960 mm • Peso: 2300 toneladas (O Virabrequim pesa 300 toneladas) • Comprimento: 27 metros • Altura: 13 metros • Rotação: 92-102 RPM • Potência Máxima: 108920 HP . Dados Técnicos: Versão de 14 Cilindros • Cilindrada: 25480 litros • Nº de Válvulas: 2 por Cilindro • Curso do Cilindro: 2489.3. dentro da câmara de combustão onde são injetados o combustível e o comburente (ar). uma vez que já existia o domínio dessa tecnologia. Uma vez na tubulação um Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . as máquinas a vapor se tornaram peças fundamentais para a geração de energia elétrica. condições de baixo preço. existência na natureza ou processo de fabricação em grande quantidade limitam o número de combustíveis usados tecnicamente. qualquer corpo cuja combinação química com outro seja exotérmica. A liberação de energia térmica devido ao processo de combustão aquece a água na caldeira até evaporar.1 – Funcionamento de uma instalação de potência a vapor. como produto do processo.3. Com o aparecimento da eletricidade. líquidos ou gasosos A combustão ocorre na caldeira. Entretanto. Tendo em vista seu estado físico. TERMELÉTRICAS As máquinas a vapor foram às primeiras máquinas a produzirem energia mecânica aproveitável para processos industriais. sendo o circuito aberto muito utilizado quando se pretende utilizar calor para o processo. gases e cinzas constituídos de produtos não queimados. Essas centrais podem trabalhar em circuito aberto ou fechado. De um modo geral denomina-se combustível. As instalações de potência com turbinas a vapor podem visar apenas a obtenção de energia elétrica ou mecânica ou simultaneamente elétrica ou mecânica e vapor para o processo. Por isto essas máquinas foram fundamentais para o acontecimento da revolução industrial. os combustíveis podem ser classificados em sólidos. Figura 4.3. Após a combustão são retirados.3. O aquecimento da água é feito através da queima de algum combustível. 1). A turbina é a máquina que transforma a energia da pressão do vapor em energia cinética de rotação e. Os prótons possuem uma carga positiva numericamente igual à carga do elétron (1. As partículas do núcleo são chamadas de núcleos. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .1 – Funcionamento de uma usina nuclear O núcleo do átomo foi descoberto em 1911 por Rutherford ao analisar as partículas liberadas pelos átomos. ou seja. Ele é formado basicamente por prótons e nêutrons. bem como quase toda a massa do átomo está no núcleo.superaquecedor eleva a temperatura do vapor aumentando assim a pressão para entrar na turbina. Ele ocupa o centro do átomo. Os nêutrons são eletricamente neutros. as máquinas que entregam energia para o gerador são as turbinas a vapor (ver figura 4. transmite essa energia para o gerador.4. através de um eixo de acoplamento. O que torna essas usinas especiais é o combustível utilizado.602 x 10-19 C). Ao passar pela turbina o vapor perde pressão e vai para o condensador onde volta ao estado líquido e é bombeado de volta para a caldeira. O tamanho do núcleo é muito pequeno.4. As forças que mantém as partículas do núcleo unidas entre si são provenientes da repulsão eletrostática entre os prótons e de forças pequenas da natureza que aparecem dentro do núcleo que são chamadas de forças nucleares. TERMONUCLEARES As usinas termonucleares funcionam utilizando o mesmo princípio de funcionamento das usinas térmicas. e a carga total positiva. 3. Figura 4. mas somente após a descoberta do nêutron por Chadwick e as reações feitas pelo casal Joliot-Curie em 1932 é que o núcleo começou a adquirir a sua real importância. Ao invés de uma reação química de combustão.4. o que acontece é uma liberação de energia a nível atômico. A energia acumulada por essas forças nucleares são chamadas de energia de coesão e é calculada pela equação de Einstein: E=MC2. na latitude 0o. o vento tende a rodar no sentido anti-horário. são hoje o que existe de mais moderno na área de geração de energia elétrica para fins comerciais. os rios são mais profundos em uma margem que na outra (O lado depende de em qual hemisfério você está). A quantidade de energia que o vento transfere para o rotor depende da densidade do ar. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . é proveniente do Sol. Essa força aparente de curvatura é conhecida como força de Coriolis (nome do matemático francês Gustave Gaspard Coriolis 1792 – 1843). Isto corresponde a cerca de 50 a 100 vezes mais do que a energia convertida em biomassa por todas as plantas do planeta. e da velocidade do vento. Estes dois fatores (as diferenças de temperatura e a força de Coriolis) aliados à geografia. se observarmos este fenômeno em uma posição fixa olhando para o equador (no hemisfério sul ela tende para a esquerda). os trilhos das estradas de ferro desgastam mais de um lado que do outro. Diferenças de temperatura fazem com que o ar circule. Uma vez que o globo está rodando. As regiões em volta do equador. 3. Se não houvesse a rotação da terra o ar simplesmente circularia na direção dos pólos a 10 km de altitude. todo o movimento do hemisfério norte é dirigido para a direita. da área do rotor. Por exemplo.5. Cerca de 1 a 2% dessa energia proveniente do Sol é convertida em energia eólica. No hemisfério norte. por exemplo. O sol irradia 1014 kwh por hora de energia para a terra. desceria e retornaria ao equador. TURBINAS EÓLICAS Para se entender o funcionamento da turbina eólica faz-se necessário conhecer um pouco da origem da energia transformada em eletricidade por esses equipamentos que. são mais atingidas pelo calor do sol do que o restante do globo. enquanto no hemisfério sul. definem o movimento dos ventos. é no sentido horário. que impõe obstáculos à passagem dos ventos e considera as costas dos continentes. Isto também funciona para os ventos. A força de Coriolis é um fenômeno visível. Uma turbina eólica obtém potência convertendo a força dos ventos em um torque atuando nas pás do rotor. apesar de seu princípio de funcionamento aparentemente simples. Toda a energia renovável (exceto a geotérmica e a das marés). bem como a energia dos combustíveis fósseis. Uma turbina eólica típica de 600kW possui um rotor com 43 a 44 metros de diâmetro, o que significa que cobre uma área de 1500m2. A área do rotor determina quanta energia o rotor está apto a retirar do vento. Como a área do rotor aumenta com o quadrado do diâmetro, uma turbina que possua um rotor 2 vezes maior recebe 2² = 4 vezes mais energia. Figura 4.5.1 – Visão geral de uma turbina eólica Para “captar” a energia cinética do vento e transferir para a flange do rotor transformando em energia cinética de rotação, as pás do rotor e são desenhadas conforme as asas de um avião. Ou seja, o desenho aerodinâmico cria regiões de diferentes pressões em torno das pás fazendo com que elas se movam. Em uma turbina de 600kW moderna, as pás do rotor medem cerca de 20 metros. Figura 4.5.2. – Princípio de funcionamento da asa Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 À flange do rotor está ligado um eixo de baixa rotação que é acoplada a um ampliador. Uma turbina de 600kW possui uma rotação relativamente baixa, cerca de 19 a 30 rpm. No eixo de baixa rotação estão localizadas bombas para o sistema hidráulico que opera o freio aerodinâmico como veremos mais adiante. O ampliador é um dispositivo mecânico que transmite potência através de dois eixos girando em velocidades diferentes. Em uma turbina de 600kW, por exemplo, o ampliador transmite uma potência recebida da turbina através do eixo de baixa rotação a uma velocidade de 19 a 30 RPM para um gerador através do eixo de alta rotação a uma velocidade de aproximadamente 1500 RPM, isto é, 50 vezes mais rápido. Por causa das perdas em função do atrito mecânico das engrenagens, a temperatura do ampliador aumenta e um sistema de refrigeração a óleo é responsável pela manutenção da temperatura dentro de faixas aceitáveis. O eixo de alta rotação interliga o ampliador e o gerador. Ele esta equipado com um freio a disco mecânico de emergência que é usado no caso do freio aerodinâmico falhar ou quando a turbina está em manutenção. O gerador usado nas turbinas eólicas é um gerador de indução ou gerador assíncrono, que utiliza o mesmo princípio de funcionamento do motor assíncrono. Esta característica torna os geradores de turbinas eólicas mais baratos e com um menor custo de manutenção. No entanto isso só é possível porque a potência máxima das turbinas eólicas fica compreendida em uma faixa que vai de 500 a 1500kW. O controlador eletrônico é um computador que monitora continuamente as condições do vento na turbina e controla o mecanismo de direcionamento da turbina, que tem a função de manter a turbina sempre perpendicular à incidência do vento. No caso de algum defeito, como o sobreaquecimento do gerador ou do ampliador, o controlador comanda a parada da turbina e avisa o computador do operador via linha telefônica através de um modem. O mecanismo de direcionamento utiliza um motor elétrico para virar o corpo da turbina de forma que ela fique totalmente contra o vento. Ele é operado por um controlador eletrônico que monitora a direção do vento utilizando o cata-vento. O sistema hidráulico é utilizado para operar o freio aerodinâmico da turbina. Mudando se o angulo de ataque das pás, pode-se variar a velocidade da turbina. Desta forma o controlador atua no sistema hidráulico com o objetivo de manter a velocidade da turbina constante. A unidade de refrigeração é responsável por manter a temperatura do gerador e do ampliador dentro de uma faixa aceitável para que não se diminua a vida útil destes equipamentos. Por isso o sistema de refrigeração possui um ventilador elétrico independente que tem a função de resfriar o gerador, bem como o óleo que é utilizado pelo ampliador. O papel da torre da turbina eólica é sustentar o corpo e o rotor da turbina. Geralmente é uma vantagem a utilização de torres altas uma vez que a velocidade do vento cresce conforme a Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 distância do solo. Uma turbina de 600kW, hoje, fica suspensa a uma altura que varia entre 40 e 60 metros, o que corresponde aproximadamente a uma altura de um prédio de 13 a 20 andares. As torres podem ser tubulares (como mostrado na figura) ou em treliça. Torres tubulares são mais seguras para as pessoas que trabalham na manutenção, uma vez que é utilizado o interior da torre para se alcançar o topo. A vantagem da torre em treliça é que ela é bem mais barata. O anemômetro é usado para medir a velocidade enquanto o cata-vento mede a direção do vento. Os sinais eletrônicos enviados pelo transdutor de velocidade do anemômetro é utilizado pelo sistema de controle da turbina para acioná-la quando a velocidade do vento chegar a 5 metros por segundo. O computador também para a turbina automaticamente se a velocidade do vento chegar a 25 metros por segundo com a finalidade de proteger a turbina e seus arredores. Os sinais eletrônicos utilizados pelo transdutor de direção do cata-vento são utilizados pelo sistema de controle para acionar o mecanismo de direcionamento. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 4. GERADORES O gerador elementar foi inventado na Inglaterra em 1831 por MICHAEL FARADAY, e nos Estados Unidos, mais ou menos na mesma época, por JOSEPH HENRY. Este gerador consistia basicamente de um ímã que se movimentava dentro de uma espira, ou vice-versa, provocando o aparecimento de uma F.E.M. registrado num galvanômetro. Figura 4.1 - O galvanômetro "G" indica a passagem de uma corrente quando o ímã se move em relação a bobina. 4.1. NOÇÕES DE APLICAÇÕES Geradores síncronos são máquinas destinadas a transformar energia mecânica em energia elétrica. Praticamente toda a energia consumida nas indústrias, residências, cidades, etc...,são proveniente destes geradores. São fabrica geradores para as seguintes aplicações: Geração Eólica; Alimentação de Fazendas, Sítios, Garimpos, Carros de Som; Pequenos Centros de Geração de Energia para uso Geral; Grupos Diesel de Emergência; Centro de Processamento de Dados; Telecomunicações; Usinas Hidroelétricas PCH’s; Cogeração / Turbo Geradores; Aplicações Específicas para uso Naval, Usinas de Açúcar e Álcool, Madeireiras, Arrozeiras, Petroquímica, etc. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 Potência: 50 a 1500 kVA Rotação: 1800 rpm (IV pólos) Tensão: 220. 380 ou 440 V .4.000 kVA Rotação: 360 a 1800 rpm (XX a IV pólos) Tensão: 220 a 13. Potência: até 20.GRUPO DIESEL São geradores acionados por Motores Diesel. Potência: até 20.50 ou 60 Hz.HIDROGERADORES São geradores acionados por Turbinas Hidráulicas.2.000 kVA Rotação: 1800 rpm ( IV pólos ) Tensão: 220 a 13.800 V Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .TURBOGERADORES São geradores acionados por Turbinas a Vapor. B . TIPOS DE ACIONAMENTOS A .800 V C . 2 . Figura 4. vamos considerar inicialmente uma espira imersa em um campo magnético produzido por um ímã permanente (Figura 3. que estão ligados ao circuito externo através de escovas. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO A característica principal de um gerador elétrico é transformar energia mecânica em elétrica. Para facilitar o estudo do princípio de funcionamento. O princípio básico de funcionamento está baseado no movimento relativo entre uma espira e um campo magnético.M.4. Se "v" é a velocidade linear do condutor em relação ao campo magnético.2). Os terminais da espira são conectados a dois anéis. segundo a lei da indução (FARADAY).3.E.2). induzida no condutor em movimento de rotação é determinada por: Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . o valor instantâneo da F.Esquema de funcionamento de um gerador elementar (armadura girante) Admitamos que a bobina gira com velocidade uniforme no sentido da flecha dentro do campo magnético "B" também uniforme (Figura 4. Ɵ = ângulo formado entre B e v. v = velocidade linear. A Figura 4. induzida no condutor também varia com o tempo sob uma lei senoidal. Com um desenho conveniente da sapata poderemos obter uma distribuição senoidal de induções. por este motivo. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .E. Para N espiras teremos então: A variação da F. estando cada posição separada uma da outra de 30o. em 12 posições diferentes.M. no condutor.Esquema de funcionamento de um gerador elementar (armadura fixa). mostra somente um lado da bobina no campo magnético. A potência de excitação destes geradores normalmente é inferior a 5% da potência nominal.3) a tensão de armadura é retirada diretamente do enrolamento de armadura (neste caso o estator) sem passar pelas escovas. Figura 3. l = comprimento de cada condutor.Onde: e = força eletromotriz.E.3 . a F. em função do tempo. é determinada pela lei da distribuição da indução magnética sob um pólo.M. Já nos geradores de campo giratório (Figura 3.4a. B = indução do campo magnético. Neste caso.4b nos mostra as tensões correspondentes a cada uma das posições. Esta distribuição tem um caráter complexo e depende da forma da sapata polar. A Figura 4. o tipo de armadura fixa (ou campo girante) é o mais utilizado. 4 . um ciclo completo da corrente alternada corresponde a 360º ou a uma volta completa do eletroímã.Distribuição da Indução Magnética sob um Pólo No Brasil.5 – esquema elétrico da defasagem 120° Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . Conforme o gráfico a seguir. a energia elétrica é fornecida em corrente alternada no sistema trifásico. O alternador que gera corrente alternada pelo sistema trifásico é constituído por três bobinas deslocadas de 120º (parte fixa) e por um eletroímã (parte móvel). Figura 4.Figura 4. as três correntes alternadas monofásicas produzidas por um alternador trifásico estão defasadas entre si de 120º elétricos ou 1/3 do ciclo. Por isso. na freqüência de 60Hz. Neste caso. teremos um ciclo a cada par de pólos. Os enrolamentos podem ser construídos com um número maior de pares de pólos. as velocidades síncronas correspondentes. Na tabela 4. para uma máquina de um par de pólos. Tabela 4.1 . Sendo "n" a rotação da máquina em "RPM" e "f" a freqüência em ciclos por segundo (HERTZ) teremos: Onde: f = freqüência (Hz) p = número de pólos n = rotação síncrona (RPM) Note que o número de pólos da máquina terá que ser sempre par.1 são mostradas. para as freqüências e polaridades usuais. que se distribuirão alternadamente (um norte e um sul).Figura 4.Velocidades Síncronas Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .6 – gráfico de defasagem de 120° A cada giro das espiras teremos um ciclo completo da tensão gerada. para formar os pares de pólos. A corrente em qualquer um dos fios chama-se "corrente de linha" (Il). Figura 4. deixando apenas um em cada ponto de ligação. A corrente de linha (Il) medida é 10 A. VL = VF. Ligando a este sistema uma carga trifásica composta de três cargas iguais ligadas em triângulo. .4.7 . a soma deverá ser feita graficamente. A corrente em cada fio de linha.Ligação Triângulo Examinando o esquema da figura 4. qual a tensão e a corrente em cada uma das cargas? Temos VF = V1 = 220V em cada uma das cargas. ou corrente de linha "IL". que é a tensão nominal do sistema trifásico. é a soma das correntes das duas fases ligadas a este fio. que é a própria tensão do sistema monofásico correspondente. e o sistema trifásico ficará reduzido a três fios U. Como as correntes estão defasadas entre si. ou seja.a. LIGAÇÕES NO SISTEMA TRIFÁSICO LIGAÇÃO TRIÂNGULO: Chamamos "tensões/correntes de fase" as tensões e correntes de cada um dos três sistemas monofásicos considerados. V e W. vê-se que: A cada carga é aplicada a tensão de linha "Vl". LIGAÇÃO ESTRELA: Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . ou seja. indicados por Vf e If.7. podemos eliminar três fios.4. Se ligarmos os três sistemas monofásicos entre si.7 b. A tensão entre dois quaisquer destes três fios chama-se "tensão de linha" (Vl). Pode-se mostrar que Exemplo: Temos um sistema trifásico equilibrado de tensão nominal 220 V. como indica a figura 4. Ligando um dos fios de cada sistema monofásico a um ponto comum aos três. IL = IF.8a. ou seja. absorvendo. Às vezes.8b vê-se que: A corrente em cada fio da linha.8c das tensões das duas fases as quais estão ligados os fios considerados. .77A. Figura 4. ou tensão nominal do sistema trifásico. os três fios restantes formam um sistema trifásico em estrela como na figura 4. ou seja. é a mesma corrente da fase à qual o fio está ligado. O quarto fio é ligado ao ponto comum às três fases.77A) Qual a corrente de linha (IL)? Temos VF = 220V (nominal de cada carga) VL = 1.Ligação Estrela Examinando o esquema da figura 4. A tensão entre dois fios quaisquer do sistema trifásico é a soma gráfica figura 4.77 A. A tensão de linha.732 x 220V = 380V IL = IF = 5. o sistema trifásico em estrela é "a quatro fios" ou "com neutro". Exemplo: Temos uma carga trifásica composta de três cargas iguais.8. TENSÃO NOMINAL MÚLTIPLA Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . e a corrente de linha são definidos do mesmo modo que na ligação triângulo. cada carga é feita para ser ligada a uma tensão de 220V. 5. ou corrente de linha (IL). Qual a tensão nominal do sistema trifásico que alimenta esta carga em suas condições normais (220V e 5. Veja os exemplos numéricos da figura 4.9 . cada metade ficará com a metade da tensão de fase nominal da máquina. Os principais tipos de religação de terminais de geradores ou motores assíncronos para funcionamento em mais de uma tensão são: A) LIGAÇÃO SÉRIE-PARALELA: O enrolamento de cada fase é dividido em duas partes (lembrar que o número de pólos é sempre par. sem que se altere a tensão aplicada a cada bobina. Ligando as duas metades em paralelo.Tensão Nominal Múltipla Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .A grande maioria dos geradores são fornecidos com terminais do enrolamento religáveis. de modo a poderem pelo menos fornecer duas tensões diferentes. a máquina poderá ser alimentada com uma tensão igual à metade da tensão anterior.9 Figura 4. de modo que este tipo de ligação é sempre possível). Ligando as duas metades em série. B) LIGAÇÃO ESTRELA-TRIÂNGULO: É comum para partida de motores assíncronos a ligação estrela-triângulo. o enrolamento de cada fase tem as duas pontas trazidas para fora do motor. mas entra na faixa da alta tensão. Se ligarmos as três fases em estrela (figura 4. Figura 4.440/760V. por exemplo.10b) 220 Volts. O procedimento nestes casos para se obter 380 V é ligar o gerador em 440 V.Ligação Estrela-Triângulo Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . nos exemplos 380/660 e 440/760V.10a).É comum em geradores o fornecimento em três tensões 220/380/440. pois não existem linhas dessas tensões. Este tipo de ligação exige 6 terminais acessíveis no motor e serve para quaisquer tensões nominais duplas. de modo a se obter a redução de tensão (redução da indução magnética). o motor pode ser ligado a uma linha com tensão igual a 220 x 3 = 380 V sem alterar a tensão no enrolamento que continua igual a 220 Volts por fase. e alterar a referência no regulador de tensão. Exemplos: 220/380V . (figura 4. poderemos obter três tensões na ligação Y. Note que uma tensão acima de 600 Volts não é considerada baixa tensão. a maior tensão declarada serve somente para indicar que o motor pode ser religado em estrela-triângulo.380/660V . Deste modo. Nesta ligação. que é a mais comum em geradores. desde que a segunda seja igual a primeira multiplicada por 3 . Se ligarmos as três fases em triângulo cada fase receberá a tensão da linha. em que as normas são outras.10 . pois esta verifica constantemente a tensão de saída. Não é aconselhável a utilização em centro de processamento de dados. GERADORES COM EXCITAÇÃO POR ESCOVAS TIPO SL (ANTIGO DL) No gerador SL.5. o campo é alimentado em corrente contínua por escovas e anéis coletores.11 . e a tensão alternada é retirada do estator (fig. devido a possibilidade de gerar rádio interferência em função de mau contato das escovas. Quando acionado na rotação nominal o processo de escorvamento se inicia pela tensão residual do gerador. Figura 4. DESVANTAGENS: Exige manutenção periódica no conjunto escovas e porta escovas.Gerador com Excitação por Escovas Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .11).4. telecomunicações.4. A tensão de saída do gerador é mantida constante para qualquer carga e fator de potência. Menor queda de tensão na partida de motores de indução. neste sistema normalmente o campo é alimentado por uma excitatriz chamada de excitatriz estática. VANTAGENS: Menor tempo de resposta na recuperação de tensão. GERADORES COM EXCITAÇÃO SEM ESCOVAS (BRUSHLESS) GTA (antigo BTA) . Sua função é fornecer potência para alimentar o campo da excitatriz principal. Utiliza um enrolamento auxiliar independente. regulada e retificada pelo regulador de tensão. independente da tensão de saída. Admite facilmente o controle de tensão manual. alojado nas ranhuras da armadura (bobina auxiliar). Deformações na forma de onda gerada. A bobina auxiliar é um bobinado auxiliar que fica alojado em algumas ranhuras do estator principal da máquina.12).12 . pois o regulador é alimentado por uma bobina auxiliar. (figura 4. manutenção reduzida. Serve para fornecer a tensão para o regulador de tensão. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . Figura 4. não interferem na regulação.Gerador brushless (sem escovas) sem excitatriz auxiliar.Gerador tipo GTA Vantagens: Não utiliza escovas e porta-escovas conseguindo-se com isso. provocada pelas cargas. solicitando cuidados apenas na lubrificação dos rolamentos. Não introduz rádio-interferências ocasionado pelo mau contato das escovas. Em geradores que trabalham a temperatura ambientem constantemente superiores a 40°C. exigindo drenagem adicional ou instalação de resistência de aquecimento. Este fato tem que ser compensado por um projeto especial do gerador. caso o gerador fique longos períodos parado.6. sem sobre aquecimento. Formação de gelo nos mancais provocando endurecimento das graxas ou lubrificantes dos mancais. o que significa também redução de potência. A insuficiente troca de calor entre o gerador e o ar circundante. Geradores que trabalham em temperaturas inferiores a –20°C apresentam os seguintes problemas: Excessiva condensação. CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE Entre outros. numa razão quadrática com a potência. leva à exigência de redução de perdas.4. ALTITUDE Gerador funcionando em altitude acima de 1000m apresentam problemas de aquecimento causado pela rarefação do ar e conseqüentemente diminuição do seu poder de arrefecimento. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . dois fatores influem na determinação da potência admissível: a temperatura do meio refrigerante e a altitude em que o gerador for instalado. Até nestes valores de altitude e temperatura ambiente considera-se condições normais que o gerador deve fornecer. TEMPERATURA AMBIENTE. Altitude (não superior a 1000m sobre o nível do mar). sua potência nominal. Meio refrigerante: Na maioria dos casos o ar ambiente de temperatura não superior a 40°C e isento de elementos prejudiciais. Os geradores têm aquecimento diretamente proporcional as perdas e estas variam aproximadamente. o enrolamento pode atingir temperaturas prejudiciais a isolação. exigindo o emprego de lubrificantes especiais ou graxa anti-congelante. usando materiais isolantes especiais ou pela redução da potência nominal do mesmo. podendo ele. a potência que o gerador pode fornecer está intimamente ligado à elevação de temperatura do enrolamento. isto é.7. o aquecimento normal será ultrapassado e a vida do gerador será diminuída. ou seja. a potência deve ser reduzida. quais os componentes de potência ativa e reativa. bem como o fator de potência geral. se um gerador for conectado a carga com fatores de potência distintos. Para fatores de potência menores que 0. até mesmo. A potência do gerador é fixada em relação à potência das fontes consumidoras. O que acontece. isto implica.0 (Indutivos). POTENCIA NOMINAL É a potência que o gerador pode fornecer. portanto que o Cos(Ɵ) também deve ser conhecido. Sabemos que o gerador pode acionar cargas de potência bem acima de sua potência nominal. é que se esta sobrecarga for excessiva.4. porém. dentro de suas características nominais. Para a determinação do tamanho da máquina devemos conhecer a potência aparente S: Nos catálogos a potência aparente é dada em kVA. e daí determinar a potência aparente total. sendo válida para os fatores de potência entre 0. ou de acordo com a potência do motor do acionamento: a) Fixação de potência de acordo com a potência das fontes consumidoras. até quase atingir o limite de estabilidade. em regime contínuo.8. for exigida do gerador uma potência muito acima daquela para a qual foi projetado. Portanto.8 e 1. é preciso averiguar antes. queimar-se rapidamente. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . O conceito de potência nominal. Onde: PG .. onde existem as seguintes fontes consumidoras.+ Pn )2+(Q1+Q2+. Da potência útil do motor de acionamento.8..S = (P1+ P2+.13 – Potência em função do cos(φ) Muitas vezes. Neste caso a potência do gerador é determinada a partir da potência de acionamentos e. Qn = componente da potência reativa da fonte consumidora (VAr). para obter a potência ativa que fica a disposição nos terminais do gerador. Figura 4. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .potência do motor acionante [kW] ή(G) . como fator de potência pode adotar 0. diminuímos as perdas do gerador. não é possível conhecer a potência exata das fontes consumidoras.potência do gerador [kW] PM .rendimento do gerador (%) Exemplos: Numa indústria deve ser instalado um Grupo Diesel para fornecer eletricidade às suas instalações..+Qn )2 Onde: Pn = componente da potência ativa da fonte consumidora (VA).. Quadro Geral de Potência A potência aparente do gerador será: O fator de potência geral será: Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .9 . Para o cálculo da potência ativa e aparente nos motores geralmente indica-se a potência útil no eixo. a potência ativa consumida abtém-se dividindo pelo rendimento. Será analisado posteriormente a influência da partida dos motores. obteremos os seguintes resultados da Tabela 4.40 [cv] . bem como o fator de potência para o motor de 40 cv teremos: Desta maneira.IP54 .2 Tabela 3.0 c) 1 motor trifásico WEG .75 [cv] – IV Para determinação da potência foi considerado serviço contínuo. e para os demais. Do valor da potência ativa e da reativa.a) Iluminação 80 [kVA] Cos(φ) = 0.60 [cv] – IV Carcaça 200L e) 1 motor trifásico WEG .7 b) Aquecimento 152 [kVA] Cos(φ) = 1.IP54 . obtém-se a potência aparente total do gerador.IV d) 1 motor trifásico WEG .IP54 . As classes B e F são as comumente utilizadas em motores normais. e igual à potência nominal da máquina. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . está indicado no catálogo como 94%. 4. CLASSES DE ISOLAMENTO Como foi visto acima. para tensão de 220V com potência de 405 kVA. Classe B(130°C). isto é. A potência do acionamento do gerador será: 4. por tempo indefinido. As classes de isolamento utilizados em máquinas elétricas e os respectivos limites de temperatura conforme a Norma NBR 7094 são as seguintes: Classe A(105°C).9. Para fins de normalização.8. já para geradores os mais comuns são a F e H. pela maior temperatura que o material pode suportar continuamente sem que seja afetada sua vida útil. ou seja. REGIME DE SERVIÇO É o grau de regularidade da carga a que o gerador é submetido. os materiais isolantes e os sistemas de isolamento (cada um formado pela combinação de vários materiais) são agrupados em Classes de isolamento. a carga é constante. tipo industrial obtemos o gerador GTA315SI25. o limite de temperatura depende do tipo de material empregado. O rendimento do gerador com carga total. Classe H (180°C). Classe E(120°C). cada qual definida pelo respectivo limite de temperatura. O gerador é projetado para regime contínuo.Do catálogo do fabricante (WEG). Classe F(155°C). deverá ser indicada uma seqüência fictícia não menos severa que a real. 4. o regime poderá ser indicado numericamente ou por meio de gráficos que representem a variação em função do tempo das grandezas variáveis. Os regimes que serão citados foram definidos em vista especialmente na aplicação de geradores. As cabeças dos enrolamentos são fortalecidas para que possam resistir a choques e vibrações . Quando a seqüência real dos valores no tempo for indeterminada. durante um certo tempo. composta de material isolante. b) Regime de Tempo Limitado (S2) Funciona à carga constante. Os enrolamentos são normalmente produzidos para classe de isolamento F ou H e são fixadas por uma cunha de fechamento. seguido de um período de repouso de duração suficiente para restabelecer a igualdade de temperatura com o meio refrigerante c) Regime Intermitente Periódico (S3) Seqüência de ciclos idênticos . Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . está assentado sobre as nervuras da carcaça. que são mostradas a seguir. S2 e S3): a) Regime S1 Funciona à carga constante de duração suficiente para que se alcance o equilíbrio Térmico. inferior ao necessário para atingir o equilíbrio térmico. cada qual incluindo um período de funcionamento a carga constante e um período de repouso durante um ciclo de regime e no qual a corrente de partida não afeta de modo significante a elevação de temperatura.WEG). (por exemplo S1.10. A composição dos geradores depende do tipo de máquina. da forma mais exata possível. com seu respectivo enrolamento. ESTATOR DA MÁQUINA PRINCIPAL A carcaça é de aço calandrado (GTA -WEG) ou chapa soldada (S. Nos casos em que as cargas não variam ou nos quais variam de forma previsível. O pacote de chapas do estator. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS COMPONENTES PRINCIPAIS O gerador completo.A indicação do regime da máquina deve ser feita pelo comprador. pode ser desmontado numa série de unidades funcionais. é através da placa de identificação do gerador (figura 4. Condições em que o gerador irá funcionar. ao mesmo retificador sobre os suporte negativo. O ponto comum desta ligação estrela é inacessível. O conjunto desses valores constitui as "características nominais" do gerador.14) Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . ENROLAMENTO AUXILIAR (OU BOBINA AUXILIAR) É um bobinado auxiliar monofásico. Um enrolamento em gaiola. e está presa à placa do mancal não acionado por vários parafusos. um é ligado ao retificador sobre o suporte positivo e o segundo. e com carga irregular. PLACA DE IDENTIFICAÇÃO Quando o fabricante projeta um gerador e o oferece à venda. cujos pólos são formados por pacotes de chapas. que são ligadas em série. ele tem que partir de certos valores adotados para: Características de carga alimentada. Os pólos salientes acomodam as bobinas de campo. O rotor é laminado e suas ranhuras abrigam um enrolamento trifásico ligado em estrela. assentados os suportes dissipadores. A maneira pela qual o fabricante comunica estas informações ao cliente. regulado e retificado pelo regulador de tensão. ESTATOR DA EXCITATRIZ PRINCIPAL A excitatriz principal é um gerador de corrente trifásica de pólos salientes. Dos dois fios. para amortecimento compensa serviços em paralelo. ROTOR DA EXCITATRIZ PRINCIPAL E DIODOS RETIFICADORES GIRANTES O rotor da excitatriz principal está montado sobre o eixo da máquina principal. Sua função é fornecer potência para alimentar o campo da excitatriz principal. De cada ponto da ligação estrela saem dois fios para os retificadores girantes.ROTOR DA MÁQUINA PRINCIPAL O rotor acomoda o enrolamento de campo. que fica alojado em algumas ranhuras do estator principal. sendo que sua extremidade é levada ao bloco de conexão na caixa de bornes. Figura 4.Placa de identificação Figura 4.Partes integrantes do gerador Figura 4.15 .16 .Forma construtiva Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .14 . são necessárias as seguintes informações na fase da consulta: 1) Potência nominal (kVA) 2) Tipo de refrigeração (Aberto. Marinizado 14) Característica da carga. Naval. ar-água) 3) Rotação (no de pólos) 4) Fator de Potência 5) Tensão nominal 6) Número de fases (Trifásico ou Monofásico) 7) Freqüência de operação (Hz) 8) Tipo de excitação: . Ex: partida de motores de indução 15) Faixa de ajuste da tensão 16) Precisão da regulação 17) Acessórios 18) Sobrecargas ocasionais 19) Tensão de alimentação dos aquecedores internos 20) Tipo de regulação (U/f constante ou U constante) 21) Tipo de acoplamento 22) Máquina acionante Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .sem escovas . ar-ar ou Troc.11.4. CARACTERÍSTICAS NECESSÁRIAS PARA A CORRETA SELEÇÃO Para a correta especificação do gerador. Troc.sistema com escovas com excitatriz estática 9) Grau de proteção 10) Forma construtiva 11) Temperatura ambiente 12) Altitude 13) Tipo de aplicação: Industrial. Telecomunicações. transmissão. por fatores econômicos e mecânicos.5. a um nível compatível com o sistema final de consumo (baixa tensão). e cada fase contém duas bobinas. TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO DE FOÇA Podemos dizer que os transformadores trifásicos são três transformadores monofásicos trabalhando em conjunto. transmissão e distribuição dessa energia elétrica. quer por motivos de segurança. é realizada uma segunda transformação. distribuição e transformação de energia elétrica. Então. que atingem até centenas de milhares de Volts e que percorrem milhares de quilômetros. A seguir. por motivos de segurança. onde temos geração. A energia elétrica. Torna-se necessário elevar a tensão no ponto de geração. Porém. Como podemos notar. b) Transmissão Os pontos de geração normalmente encontram-se longe dos centros de consumo. apresentamos esquematicamente um sistema de potência. passa pelas seguintes etapas: a) Geração Onde a força hidráulica dos rios ou a força do vapor superaquecido é convertida em energia nos chamados geradores. Os transformadores tem um papel importante na geração. o nível de tensão desta primeira transformação. uma vez que é mais econômico distribuí-la em média tensão. O transporte de energia é feito em linhas de transmissão. Isto é possível graças a um equipamento estático. por motivos de segurança. c) Distribuição Como dissemos acima. a tensão é diminuída próximo ao ponto de consumo. de construção simples e rendimento elevado. uma primária e uma secundária. As bobinas das três fases devem ser exatamente iguais. e diminuir a tensão próxima do centro de consumo. junto ao ponto de consumo. quer por motivos econômicos. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . até chegar ao ponto de consumo. para que os condutores possam ser de seção reduzida. não é ainda o de utilização. ou ambos. chamado transformador. é imprescindível a manipulação do nível de tensão num sistema e potência. ajustar a impedância do estágio seguinte à do anterior. para ajustar a tensão de saída de um estágio do sistema à tensão da entrada do seguinte. como isolar eletricamente os circuitos entre si.1 5. O transformador nos sistemas elétricos e eletromecânicos poderá assumir outras funções. ou todas estas finalidades citadas.1. A transformação da tensão (e da corrente) é obtida graças a um fenômeno chamado Indução Eletromagnética. ao mesmo tempo. o transformador toma parte nos sistemas de potência. TIPOS DE TRANSFORMADORES Sendo um equipamento que transfere energia de um circuito elétrico a outro. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . ao qual nos ateremos mais adiante.Figura 5. b) Transformadores de potencial. Quanto à maneira de dissipação de calor: 1) Parte ativa imersa em líquido isolante (transformador imerso). 5. b) Autotransformadores. Quanto ao número de fases: 1) Monofásico. TRANSFORMADORES QUANTO AOS TIPOS CONSTRUTIVOS Quanto ao material do núcleo: 1) Com núcleo ferromagnético. Quanto a forma do núcleo: 1) Nuclear ou envolvido. TRANSFORMADORES QUANTO AOS ENROLAMENTOS a) Transformadores de dois ou mais enrolamentos.2. 2) Encouraçado ou envolvente. c) Transformadores de distribuição.4. 5.5. COMO FUNCIONA O TRANSFORMADOR O fenômeno da transformação é baseado no efeito da indução mútua. onde temos um núcleo constituído de lâminas de aço prensadas e onde foram construídos dois enrolamentos. d) Transformadores de força.5. 2) Com núcleo de ar.3. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . 2) Polifásico (principalmente o trifásico). 5. 2) Parte ativa envolta pelo ar ambiente (transformador a seco). TRANSFORMADORES QUANTO À FINALIDADE a) Transformadores de corrente. teremos um transformador elevador de tensão. A maior parte deste fluxo ficará confinada ao núcleo. temos um transformador abaixador.) E1 no primário e E2 no secundário proporcionais ao número de espiras dos respectivos enrolamentos. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . Caso contrário. Quando a tensão do primário U1 é superior à do secundário U2.Figura 5. uma vez que é este o caminho de menor relutância. segundo a relação: Podemos também provar que as correntes obedecem à seguinte relação: Onde: I1 é a corrente no primário e I2 no secundário.m.2 Se aplicarmos uma tensão U1 alternada ao primário circulará por este enrolamento uma corrente IL alternada que por sua vez dará condições ao surgimento de um fluxo magnético também alternado.e. Este fluxo originará uma força eletro motriz (f. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . Em triângulo no primário e em triângulo no secundário. TIPOS DE LIGAÇÃO Os transformadores podem ser ligados em estrela. Grupo B Quando a tensão do secundário está defasada em 30º da tensão do primário. Dois transformadores de grupos diferentes não podem ser ligados em paralelo. Em estrela no primário e em triângulo no secundário e vice-versa. em triângulo e em ziguezague e essas ligações são executadas tanto no primário quanto no secundário. Os transformadores dividem-se em dois grupos. Grupo A Quando a tensão do secundário está em fase com a tensão do primário.6.5. As ligações do primário e do secundário podem ser combinadas de várias formas: Em estrela no primário e em estrela no secundário. 1. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .Tipos de ligação de transformadores trifásicos do grupo A Tabela 5. 2 Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .Tipos de ligação de transformadores trifásicos do grupo B Tabela 5. POTÊNCIAS Em um sistema elétrico. sobrecargas nos cabos e transformadores. aumento das perdas no sistema de alimentação. expressa em VA (volts-ampère) P = potência ativa ou útil. O baixo fator de potência causa sérios problemas às instalações elétricas. crescimento da queda de tensão.5.3 . o chamado triângulo das potências. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . Estas potências estão intimamente ligadas de tal forma que constituem um triângulo. Figura 5. redução do nível de iluminamento. entre as quais podem ser destacados. temos três tipos de potências: potência aparente. Além disto.7.92. a ativa e reativa. Um transformador é dimensionado pela potência aparente (S) e por aí se nota a importância da manutenção de um fator de potência elevado numa instalação. as concessionárias de energia cobram pesadas multas sobre a tarifa deenergia para aqueles que apresentarem fator de potência inferior a 0.Triângulo das potências S = potência aparente. expressa em W (watt) Q = potência reativa. expressa em VAr (volt ampère reativa) = ângulo que determina o fator de potência. introduzimos uma tabela prática para determinação dos valores de tensão.1. potência e fator de potência de transformadores em Tabela 4. função do tipo de ligação: EXEMPLO: Cálculo da potência aparente requerida por dois Equipamentos com fator de potência (cos ᵠ) diferentes. corrente.A seguir. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . 37. aos ensaios e às garantias do fabricante e que determina o valor da corrente nominal que circula. 75. que serve de base ao projeto. 112. 2500. Deveremos lembrar também que as concessionárias de energia cobram pesadas multas sobre tarifa de energia para aqueles que apresentarem fator de potência inferior a 0. que são as seguintes: 500. nas condições especificadas na respectiva norma. b) Transformadores trifásicos para instalação em postes 15. o valor convencional de potência aparente. 5. e por aí nota-se a importância da manutenção de um fator de potência elevado em uma instalação. In . 3750. TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS A potência nominal de um transformador trifásico é a potência aparente definida pela expressão: Potência nominal = Un .5.1000.CONCLUSÃO: Verificamos que o equipamento 2 que possui o maior fator de potência requer apenas 1. 10. Um transformador é dimensionado pela potência aparente (S). Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . 30. 3000. 7500.92. 75 e 100 kVA. 5000. 50.750. 10000. c) Transformadores trifásicos para instalação em plataformas: 225 e 300kVA.087 VA. são as seguintes: a) Transformadores monofásicos para instalação em postes: 5. dos transformadores de distribuição para instalação em postes e plataformas. 1500. DEFINIÇÕES IMPORTANTES E NORMALIZAÇÃO POTÊNCIA NOMINAL Entende-se por potência nominal de um transformador.5 e 150kVA. 15. sob tensão nominal. normalizadas pela ABNT (NBR-5440). 2000.8. 3/1000 (kVA) POTÊNCIAS NOMINAIS NORMALIZADAS As potências nominais em kVA. 25. 45. enquanto que o equipamento 1 requer 2000 VA de potência aparente. Há potências normalizadas pela ABNT para transformadores de potência. X2 X3. ao terminal de neutro e ao das fases. 1. ou marcada em baixo relevo na chapa do tanque.4 Transformador Trifásico FF DADOS NECESSÁRIOS PARA IDENTIFICAÇÃO DE UM TRANSFORMADOR a) Potência. H ou X. o que reduz os custos e o tempo de entrega dos referidos transformadores. H3 e X0. respectivamente. d) Frequência. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . constituída de uma letra e um algarismo. c) Tensão Secundária. 2 e 3 correspondendo.Recomenda-se a escolha de um destes valores. Os terminais marcados em H são os de alta tensão e os marcados com X são de baixa tensão. pois os fabricantes já possuem projetos prontos para os mesmos. b) Tensões Primárias e derivações. IDENTIFICAÇÃO DOS TERMINAIS Junto aos terminais (buchas) encontramos uma identificação. f) Acessórios. Figura 5. Os algarismos poderão ser 0. as combinações possíveis são H0. h) Qualquer outra característica importante: dimensões especiais por exemplo. H2. Portanto. As letras poderão ser duas. e) Normas aplicáveis. corrente de excitação e perdas. g) Valores de Impedância. X1. pintada. 1. H1. 2 e 3. ou a critério do usuário. Execução dos ensaios. INSPEÇÃO PERIÓDICA A cada doze meses. Vazamento pelas buchas. REVISÃO COMPLETA Retirada do conjunto núcleo-bobinas (parteativa) para inspeção e limpeza. NOTA: Se os valores indicarem a necessidade de revisão completa no transformador. Manutenção do tanque (interno e externo) e dos radiadores. Existência de ruídos anormais de origem mecânica ou elétrica. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . que recomendam providências e manutenções periódicas. recomenda-se enviar a unidade para oficinas especializadas ou fabricante. Retirada da amostra do líquido isolante. O estado dos terminais de ligações do transformador. Verificar os flanges e parafusos. Pontos de corrosão em qualquer parte. Substituição das gaxetas das tampas e das buchas do transformador. A cada cinco anos. observando-se a distância e estado do equipamento. MANUTENÇÃO Refere-se a transformadores imersos ou em líquido isolante. Fixação do transformador. tampas. funcionando em condições normais. devem ser realizados os seguintes ensaios e procedimentos com o transformador desenergizado. Efetuar tratamento do líquido isolante ou substituí-lo caso haja necessidade. bujões. Montagem do transformador. soldas. Nível do líquido isolante. deve ser realizado no campo uma inspeção externa com o transformador energizado.5. Aterramento e equipamentos de proteção do transformador. etc. Resistência de isolamento.9. Secagem do conjunto núcleo-bobinas e reaperto geral. tanto nas oficinas como no campo. quando o indicador for externo. lascas ou sujeiras nas buchas e danos externos no tanque ou acessórios. Verificar os terminais. Verificação de fissuras. ou a critério do usuário. verificação do ajuste e/ou. d) Medição da resistência de isolamento do transformador e da fiação de painéis e o acionamento(s) motorizado(s). se providas de derivações capacitivas. em todas as fases e posições do comutador de derivações. ENSAIOS É recomendável a execução dos seguintes ensaios no transformador antes de sua energização: a) Análise do líquido isolante. a seu critério. qualquer método a fim de evitar que ocorram sobrecargas no transformador. i) Após energização dos painéis e acionamentos motorizados. g) Medição da relação de transformação. b) Análise cromatográfica.NOTA: Os ensaios devem adotar. saturação e polaridade dos TC. f) Simulação da atuação de todos os dispositivos de supervisão. k) Instalação do secador de ar / sílica-gel. e) Medição da relação de transformação em todas as fases e posições do comutador de derivações sem tensão. j) Medição da resistência elétrica em todos os enrolamentos. em só transformador provido. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . c) Medição do fator de potência do transformador e fator de potência e capacitância das buchas. verificar sentido de rotação dos motores dos ventiladores. h) Verificar as tensões e isolação dos circuitos auxiliares antes de sua energização. Curto-circuito e aterrar todos os secundários do TC que não tiverem previsão de uso. proteção e sinalização. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . 1. Na instalação de um sistema elétrico qualquer. não basta apenas compatibilizar a tensão. em um ou mais circuitos. geradores. COMANDO X MANOBRA Os termos “comando” e “manobra” são frequentemente confundidos. são necessários vários equipamentos de manobra e proteção. providenciando afastamentos adequados que assegurem as condições de segurança especificada para quaisquer circuitos vivos. tais como TC’s. No entanto. por exemplo. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . COMANDO E PROTEÇÃO. TP’s. seja um grupo de motores. Em primeiro lugar. É necessário que se faça o sincronismo com a rede antes de comandar o fechamento da linha.6. O quadro de comando e proteção reúne todos estes equipamentos. De acordo com a norma NBR5456 entende-se por “manobra” a mudança na configuração elétrica de um circuito. uma subestação de entrada ou saída ou mesmo um sistema de iluminação. no sentido de evitar danos às pessoas e/ou evitar danos ao sistema ou equipamento elétrico. CONTROLE. Para que estas medidas sejam tomadas. 6. O “dispositivo de proteção” é um dispositivo que exerce uma ou mais funções de proteção em um sistema elétrico. a ligação ou a variação da alimentação da energia elétrica de toda ou parte de uma instalação. Já o “comando funcional” é a ação destinada a garantir o desligamento. em condições de funcionamento normal. relés e disjuntores. Os dispositivos de manobra são dispositivos destinados a estabelecer ou interromper correntes. No entanto. PROTEÇÃO A “proteção” é a ação automática provocada por dispositivos sensíveis a determinadas condições anormais que ocorrem em um circuito. o controle onde teremos todo controle na tensão de saída do gerador não pode variar mais que 10% para cima ou para baixo. 6. um comando para que um dispositivo de manobra atue. “comando” é a ação (causa) que provoca a manobra (efeito).2. feita manual ou automaticamente por um dispositivo adequado e destinado a essa finalidade. e permite ao operador supervisionar o funcionamento do sistema e atua imediatamente caso se faça necessário. É ele que envia. O controle da tensão é feito através da excitatriz do próprio gerador. os equipamentos controle. Para interligar um grupo gerador a uma rede de transmissão ou distribuição sempre é necessários vários requisitos. a continuidade de alimentação dos sistemas adjacentes. da melhor forma possível. utilização de cabos de para-raios e baixa resistência de pé-de-torre. entre outros. Algumas dessas providências são: a previsão de isolamento adequado. devido a sua situação como guardiã silenciosa do sistema. justifica-se a ênfase neste seguimento. reorganização do esquema operativo. isolando o sistema defeituoso. etc. A prevenção contra falhas elétricas. a inexistência de erros do pessoal de operação e a inexistência dos ditos “atos de Deus”. sendo então a melhor opção tomar providências no sentido da prevenção e/ou limitação dos efeitos das falhas. A operação normal presume a inexistência de falhas do equipamento. Alertar os operadores em caso de perigo não imediato. existência de raleamento e outros dispositivos. o sistema de proteção deve: Assegurar. E a limitação dos defeitos devidos as falhas. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . de acordo com as razões citadas acima. instruções apropriadas de operação e manutenção. oscilógrafos e observação constante para observar a efetividade das medidas citadas. Na proteção de um sistema elétrico devem ser levados em consideração três aspectos importantes: A operação normal. Salvaguardar o equipamento e as instalações da rede.Para atenuar os efeitos das perturbações. que o raleamento é apenas uma das várias providencias no sentido de atingir a finalidade de minimizar danos aos equipamentos e interrupções no fornecimento de energia quando ocorrem falhas elétricas no sistema. coordenação do isolamento. bem como disjuntores com suficiente capacidade de interrupção. Desta forma verifica-se a necessidade de dispositivos de proteção distintos para as situações anormais de funcionamento do conjunto ou de elementos isolados. para os curtoscircuitos e os defeitos de isolamento. projeto capaz de suportar os efeitos mecânicos e térmicos das correntes de defeito. Contudo. a existência de circuitos múltiplos (redundância) e geradores reserva. No entanto as falhas consequentes dessas causas possuem um índice de ocorrência muito baixo. frequentes análises sobre mudanças no sistema com os consequentes reajustes dos relês. Verifica-se. A limitação dos efeitos das falhas inclui: limitação da magnitude de corrente de curto circuito (reatores). Figura 6.1). RELEAMENTO Existem dois princípios gerais que devem ser obedecidos. se não existe defeito na sua zona de controle (desligamentos intempestivos podem ser piores que a falha). ou interferir com a correta operação do restante do sistema. ou então um fusível engloba as duas funções (figura 6. considerada que seja a forma. quando começa a operar de modo anormal que possa causar danos.3.1 b) Função secundária – promovendo a indicação da localização e do tipo de defeito. visando mais rápida reparação e possibilidade de análise da eficiência e caráter de mitigação da proteção adotada. 2) Se existe defeito nessa zona. intensidade e localização do defeito.6. em sequência: 1) Em nenhum caso a proteção deve dar ordens. quando esse sofre um curto-circuito. Portanto o raleamento possui duas funções principais: a) Função principal – que é a de promover uma rápida retirada de serviço de um elemento do sistema. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . as ordens devem corresponder exatamente àquilo que se espera. Nessa função um relê (elemento detector-comparador e analisador) é auxiliado pelo disjuntor (interruptor). se isso de fato ocorre. ou no próprio rele.2): a) O releamento primário é aquele em que uma zona de proteção separa da é estabelecida ao redor de cada elemento do sistema.2 Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . por motivos econômicos. visando ao socorro em caso de falha da proteção principal. obviamente. Nestas condições é desejável que o releamento de retaguarda seja arranjado independentemente das possíveis razões de falha do releamento primário. ou na fonte de corrente de acionamento do disjuntor. prejudica-se a seletividade. etc.Dentro dessa ideia geral. para determinados elementos do sistema e somente contra curto-circuito. Figura 6. pelo que disjuntores são colocados na conexão de cada dois elementos. com vistas a seletividade. b) O releamento de retaguarda. há uma superposição das zonas em torno dos disjuntores. os chamados princípios fundamentais do releamento compreendem (figura 6. Uma observação importante é que o releamento de retaguarda não substitui uma boa manutenção e vice-versa. sua previsão deve-se à probabilidade de ocorrer falhas. No entanto. ou no circuito de disparo ou no mecanismo do disjuntor. seja na corrente ou tensão fornecida ao rele. mas esse é o mal menor. só é usado. cuja finalidade é a de atuar na manutenção do releamento primário ou falha deste. de modo a dar um tempo de operação total pequeno. auxiliar a manutenção das máquinas operando em paralelo. mais carga pode ser transportada sobre um sistema. durante a verificação de dano. diminuir o tempo total de paralização dos consumidores de energia. na ocorrência de um curto-circuito. a) A velocidade ou rapidez de ação. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . do que resulta economia global aumentada (evitase as vezes. um equipamento ou um sistema satisfazer a função prevista. a necessidade de duplicar certas linhas ). d) Por seletividade entende-se a propriedade da proteção em reconhecer e selecionar entre aquelas condições para as quais uma imediata operação é requerida. velocidade e confiabilidade são termos comumente usados para descrever as características funcionais do releamento. assegurar a manutenção de condições normais de operação nas partes do sistema. tem o objetivo de: diminuir a extensão do dano ocorrido (proporcional a RI2. Evidentemente. b) Por sensibilidade entende-se a capacidade da proteção responder as anormalidades nas condições de operação. De fato. seletividade.CARACTERÍSTICAS FUNCIONAIS DO RELEAMENTO Sensibilidade. etc. com o aumento da velocidade do releamento. sob dadas circunstâncias. relês rápido devem ser associados a disjuntores rápidos. diminuir o tempo total de não liberação de potência.t). melhorar as condições de ressincronização dos motores. e aquelas para as quais nenhuma operação ou um retardo de atuação é exigido. e aos curtos circuitos para os quais foi projetada. c) Define-se confiabilidade como a probabilidade de um componente. Além disso devem suportar todos os efeitos térmicos e dinâmicos das correntes de curto-circuito sem se avariar. Não se exige das seccionadoras a capacidade de abertura e ruptura de quaisquer correntes. A vazio. Em funcionamento. b) Interruptores: São equipamentos de manobra que podem interromper correntes de qualquer natureza. serem capazes de abrir desde os menores correntes de carga de linhas. sem serem avariados através das consequências térmicas e dinâmicas dessas solicitações. no menor tempo possível. com seus contatos abertos. consumidores e linhas de transmissão e separa-los e secciona-los de acordo com as exigências desse serviço. Finalmente. até algumas poucas vezes a corrente nominal. os equipamentos de manobra devem. Normalmente. elas devem ser capazes de manter a condução de sua corrente nominal.6. Levando-se em consideração algumas exceções e casos especiais. quando abertos. não sendo exigidas muitas características para interrupção das correntes do circuito. ou disjuntores de pequena capacidade. Podemos dividir os equipamentos de manobra em: a) Chaves seccionadoras: Servem única e exclusivamente.4. como também são utilizados para a proteção de todos os componentes elétricos contra a atuação perigosa de sobrecargas. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . com os seus contatos fechados. para estabelecer a conexão ou separação de dois componentes ou circuitos de um sistema elétrico. todos os equipamentos de manobra devem. portanto. ou a escolha e conexão entre um componente e um sistema de barramentos. EQUIPAMENTOS DE MANOBRA Os equipamentos de manobra são componentes do sistema elétrico que não tem somente a função de estabelecer a união entre geradores. até as maiores correntes de curtocircuito que possam ocorrer na instalação. as chaves seccionadoras são equipamentos de manobra que servem única e exclusivamente para separação de circuitos e componentes. sem quaisquer descargas. todas as correntes normais e anormais. sem quaisquer exigências de abertura de correntes. os interruptores são pequenos disjuntores. sem sobreaquecimento. devem estabelecer um nível suficiente de isolamento. isto é. transformadores. isto é. correntes de curto-circuito e contatos à terra. Alguns equipamentos de manobra. ou correntes de magnetização de transformadores a vazio. devem ser capazes de interromper ou fechar. suportar quaisquer solicitações de tensão entre seus contatos (espaço de interrupção) sem quaisquer descargas. Finalmente. os chamados disjuntores. por motivos de serviço. a máximo de corrente. os seguintes elementos fazem parte do primeiro grupo. b) Proteção contra os defeitos internos dos mesmos. capazes de interromper até a corrente nominal.5. inclusive sobrecargas no funcionamento.c) Chaves seccionadoras sob carga: São chaves seccionadoras que são construídas com dispositivos especiais de extinção de arco. os chamados “disjuntores” são também “conjuntores”. com a função de uma chave. PROTEÇÃO DE GERADORES Os dispositivos de proteção usuais podem ser classificados em duas categorias principais e que compreendem: a) Medidas preventivas e dispositivos de proteção contra os defeitos exteriores ao gerador. Portanto são equipamentos que não oferecem qualquer limitação para quaisquer operações de fechamento e abertura de circuitos. Paralelamente o disjuntor deve ser capaz de interromper pequenas correntes indutivas e capacitivas sem sobre-tensões. 6. d) Disjuntores: É o equipamento de manobra cuja a função principal é a interrupção de correntes de curto-circuito. São construídas excepcionalmente e. pois igualmente devem ser capazes de fechar quaisquer circuitos sob quaisquer condições de condução de corrente. somente para pequenas capacidades principalmente de interrupção. que tem uma única posição de repouso e é capaz de estabelecer. não manual.. contra curtos-circuitos. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . etc. 1) relês térmicos contra sobrecarga. c) Ao lado de alguns outros dispositivos não constituídos por meio de relês. eletromagnética. f) Contatores: são dispositivos de manobra para circuitos de baixa tensão. conduzir e interromper correntes em condições normais de operação. termostatos. Na realidade. indicadores de circulação de óleo. e) Chaves seccionadoras disjuntores: São disjuntores que igualmente atendem as condições de chaves seccionadoras. tais como para-raios. em seus contatos fixos e móveis. 2) relês temporizados. na proteção contra os curtos-circuitos. para impedir o funcionamento do gerador como motor. e a proteção contra incêndio. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . mas que.6. Já a proteção contra defeitos internos compreende basicamente os seguintes dispositivos: 1) proteção diferencial contra curtos-circuitos entre elementos de fases diferentes. 5) relês de potência inversa. os relês de sobrecorrente temporizados e os fusíveis. 6. que atua na extinção do fogo iniciado devido aos arcos voltaicos dos defeitos. Para pequenas unidades (menores que 1000 kVA). desempenhando um papel importante na continuidade do serviço. e para os transformadores de média potência em sistemas radiais. Embora a construção dos transformadores tenha atingido um nível técnico bastante elevado. e resultantes de sobretensões de origem atmosférica e de aquecimentos inadmissível dos enrolamentos devido a sobrecargas permanentes. 4) relês sensíveis a corrente de seqüência negativa. 3) proteção contra defeitos à massa do rotor 4) proteção contra curtos-circuitos entre espiras de mesma fase. PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES Devem-se considerar basicamente as proteções contra as sobrecargas e as de curtoscircuitos. aos curtos-circuitos entre espiras ou mesmo entre fases. 5) proteção contra a abertura acidental ou não dos circuitos de excitação. contra as elevações de tensão devidas às manobras normais do sistema. ou desequilibrada. etc. não sendo relês. etc. Para os grandes transformadores. finalmente. para proteção contra funcionamento sob carga assimétrica. Na proteção contra as sobrecargas usam-se imagens térmicas e relês térmicos. há ainda que se considerar outros dispositivos que.. ou temporárias repetitivas. Além disso.3) relês a máximo de tensão. 2) proteção contra defeitos à massa do estator. devem-se considerar duas causas principais de defeito nos sues isolamentos. mesmo sendo toleráveis na exploração do sistema. a proteção diferencial e a proteção bucholz. estão intimamente ligados à proteção do gerador: os dispositivos de rápidas desoxidações. que evitam uma destruição maior dos enrolamentos devido a tensão própria. conduzem ao envelhecimento prematuro do isolamento dos enrolamentos e. mais próximo do defeito. Isto é. entre outros.6. no mais curto tempo possível. COORDENAÇÃO Um sistema elétrico deve ser equipado com diversos dispositivos protetores.8. deve-se representar todos os seus componentes de tal forma que se obtenha uma visão global de toda a instalação. de modo que uma anormalidade no sistema possa ser isolada e removida sem que as outras partes do mesmo sejam afetadas. falhe na atuação. Costumamos dizer que dois dispositivos em série. podemos dizer que as finalidades da coordenação seriam: a) Isolar a parte defeituosa do sistema.40. pelo contrário.5[s]. Para a proteção de um sistema são utilizados equipamentos como os relês fusíveis disparadores de ação direta. destinados a protegê-lo efetiva e seguramente contra todos os defeitos de isolamento ou outros funcionamentos anormais. tão próximo quanto possível de sua origem. mais próximo da fonte. por exemplo. Denomina-se tempo ou degrau de coordenação o intervalo de tempo que separa as duas hipóteses anteriores. mais o tempo próprio do relê e uma certa margem de tolerância. como de sua função e desempenho. Tais dispositivos não atuam independentemente. em sistemas industriais (disjuntores até 8Hz) tal degrau é da ordem de 0. estrategicamente situados. os dispositivos protetores devem ser coordenados para operação seletiva. tanto sob aspecto de disposição e localização no sistema elétrico.7. DIAGRAMAS ELÉTRICOS Para o projeto elétrico de um cubículo ou quadro. Cada um desses dispositivos têm uma função específica. b) Fazer esse isolamento. suas características de operação devem guardar entre si uma determinada relação. e que deve cobrir pelo menos o tempo próprio do disjuntor. ou cascata. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . é permitido eliminar a falta caso o primeiro. visando a redução dos danos. Nessas condições. estão coordenados se seus ajustes são tais que ao segundo dispositivo. evitando a propagação das consequências. 6. a escolha adequada de um equipamento. Consequentemente. vários são os diagramas elétricos. ou os diagramas elétricos. determina o conhecimento detalhado de sua função e comportamento. como finalidade principal). disposição de aparelho. que se tornaram os mais usuais. cuja definição é feita através de diagramas elétricos.3. Diagramas Construtivos (sinópticos. São eles: Diagramas Unifilares. Neste diagrama devem aparecer destacadamente as partes as partes de força do sistema (aquelas que se destinam à condução de energia.Assim. Figura 6. Diagramas Trifilares. Diagramas funcionais. daí o nome unifilar.). Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . A representação gráfica de um sistema elétrico de potência. DIAGRAMA UNIFILAR É um diagrama onde se representa o circuito elétrico por uma de suas fases. deve conter a maior quantidade possível de informações. etc. com o objetivo de representar realmente todos os componentes e funções especificadas. pode-se identificar todas as restrições ao funcionamento de um disjuntor ou contator. que serão inclusive transportados para outros esquemas. Para um perfeito entendimento destes diagramas. Figura 6. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . além de conter as informações básicas do diagrama trifilar. o conjunto. deve-se fixar os seguintes conceitos: Contato normalmente aberto é o contato que está sempre aberto quando o equipamento está desenergizado. Diagrama trifilar. controle e sinalização de umas instalações elétrica.DIAGRAMA TRIFILAR São a representação de um circuito elétrico. tomando em consideração suas três fases. por exemplo. dando uma excelente ideia de conjunto. mas sim como ponto de referência. A tensão mais usual no Brasil para comando é de 125V CC. contato normalmente fechado é o contato que está sempre fechado quando o equipamento está desenergizado. Por este diagrama. as condições de operação são diferentes neste diagrama. Portanto. sendo importante como subsídio para elaboração dos demais esquemas de detalhamento de um determinado projeto. O diagrama trifilar.4. DIAGRAMA FUNCIONAL A utilidade do diagrama funcional é mostrar de maneira esquemática como funcionam os equipamentos de proteção. Como inconveniente apresenta aquele de ser um desenho com todo. não devendo por esta razão ser usado para trabalhos específicos (como montagem). contém muitos outros detalhes. DIAGRAMAS CONSTRUTIVOS Os diagramas construtivos são diagramas auxiliares e muito importantes na montagem da instalação. uma listagem indicando onde começa e termina cada ligação é bastante útil. em manutenção e em busca de defeitos. Como os cabos de comando sempre terminam em réguas de bornes. Diagrama Construtivo Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .Figura 6.5. Diagrama funcional. Os mais utilizados são: Diagrama de Fiação Este diagrama mostra a ligação dos cabos de comando interligando os equipamentos entre casa de comando e o cubículo ou pátio onde os equipamentos e encontram.6 . Figura 6. mostrando principalmente os aparelhos de manobra (disjuntor e seccionador).DIAGRAMA SINÓPTICO O diagrama sinóptico é a representação unifilar. de maneira a facilitar a operação do sistema. Figura 6.7 Diagrama sinóptico Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . É utilizado sobre painéis de comando. do circuito elétrico. 9. REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE SISTEMAS DE POTÊNCIA Os símbolos para representação dos componentes elétricos são apresentados nas Figuras a seguir: Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .6. Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . verifica-se a localização de cada relé e sua função. conforme descrito na tabela abaixo: Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .6. No diagrama acima.10. DIAGRAMA DE PROTEÇÃO ELÉTRICA Vamos abordar agora os relés exigidos na ligação de autoprodutores em paralelo com o sistema de distribuição. na qual são citadas as condições e os equipamentos mínimos exigidos que visam a qualidade de suprimento de energia elétrica. cita-se os relés exigidos para o autoprodutor com venda de excedente e produtor independente de energia: Relé de subtensão (função 27). a proteção e a operação do sistema da concessionária. (maiores detalhes. instantâneos e temporizados (função 50/51 e 50/51 N) que deverão atuar para defeitos internos ao autoprodutor. para o sistema elétrico de um autoprodutor. de forma a garantir a segurança da operação em paralelo com a concessionária. Por exemplo. que poderá ser o mesmo dos geradores. com suas exigências e atribuições. Relé de sobrecorrente de fase e neutro.Os relés exigidos pelas concessionárias (no exemplo.). É importante ressaltar aqui que. faz-se necessária toda a proteção de sua instalação (gerador(es). Relé de sobretensão (função 59). linha. etc. consultar a norma da respectiva concessionária). Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 . Relé de sobretensão de neutro (função 59 N). Cada concessionária tem sua norma característica. Relé direcional de sobrecorrente (função 67) que deverá atuar para defeitos na rede da CPFL. Relé direcional de potência (função 32). a CPFL) dependem de cada tipo de autoprodutor. Relé de subfrequência (função 81). www.gov.Geração E Distribuição De Energia Elétrica – Ensaios Profa Ruth P.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS WEG Indústrias Ltda Centro De Treinamento De Clientes .módulo 4 Geração de Energia. SENAI-SP .br/ Engenheiro André Marcio Modesto – 01 – Maio – 2011 Revisão 01 .GTD – Geração.Agência Nacional de Energia Elétrica .org/ ANEEL . Transmissão E Distribuição De Energia Elétrica universidade Federal Do Ceará Centro De Tecnologia Departamento De Engenharia Elétrica.pt. Leão . Wikipédia A enciclopédia livre .S.aneel.wikipedia.
Report "Apostila Geracao Transmissao e Distribuicao de=Energia Eletrica"