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TRANSFORMADORES
O campo magnético pode induzir
uma tensão noutro indutor, se este
for enrolado sobre uma mesma forma ou
núcleo. Pela Lei de Faraday, a
tensão induzida será proporcional
à velocidade de variação
do fluxo, e ao número de espiras
deste indutor. E2 = N2 df/dt
Aplicando aos dois enrolamentos, a lei
permite deduzir a relação
básica do transformador. E1/E2
= N1/N2 A relação de correntes
é oposta à de tensões.
I1/I2 = N2/N1 O índice um se refere
ao indutor ao qual se aplica tensão,
o primário, e dois, àquele
que sofre indução, o secundário.
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O transformador é um conversor
de energia elétrica, de alta eficiência
(podendo ultrapassar 99%), que altera
tensões e correntes, e isola circuitos.
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PERDAS
Além das perdas por calor no cobre
dos enrolamentos (Efeito Joule), os transformadores
e bobinas apresentam perdas magnéticas
no núcleo.
Histerese: Os materiais
ferromagnéticos são passíveis
de magnetização, através
do realinhamento dos domínios,
o que ocorre ao se aplicar um campo
(como o gerado por um indutor ou o primário
do transformador). Este processo consome
energia, e ao se aplicar um campo variável,
o material tenta acompanhar este, sofrendo
sucessivas imantações
num sentido e noutro, se aquecendo.
Ao se interromper o campo, o material
geralmente mantém uma magnetização,
chamada campo remanente.
Perdas por correntes
parasitas ou de Foucault: São
devidas à condutividade do núcleo,
que forma, no caminho fechado do núcleo,
uma espira em curto, que consome energia
do campo. Para minimizá-las,
usam-se materiais de baixa condutividade,
como a ferrite e chapas de aço-silício,
isoladas uma das outras por verniz.
Em vários casos, onde não
se requer grandes indutâncias,
o núcleo contém um entreferro,
uma separação ou abertura
no caminho do núcleo, que elimina
esta perda.
CAPACITOR
Um capacitor é simplesmente constituído
por 3 peças : duas peças
condutoras idênticas (armaduras)
e uma peça isolante (dielétrico)
colocada entre as outras duas.
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Um capacitor pode armazenar energia
elétrica, mas não
é usado como alimentador.
Sua principal utilização
em eficiência energética
seria para redução
do Fator de Potência
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FATOR DE
POTÊNCIA
Considerando que
potência é a energia
gerada ou consumida num sistema
num intervalo de tempo, e como
a maioria das cargas de uma instalação
elétrica é indutiva,
exigindo um campo eletromagnético
para funcionar, uma instalação
necessita sempre de dois tipos
de energia:
Potência Ativa - que realiza
o trabalho propriamente dito,
gerando calor, iluminação,
movimento etc., e é medida
em kW
Potência Reativa - que mantém
o campo eletromagnético,
e é expressa em KVAr.
O Fator de
Potência é o valor
obtido através da relação
entre a potência ativa e
a potência total numa instalação,
num dado intervalo de tempo.
A Potência Total ou Aparente
é dada em KVA, e é
a soma vetorial das potências
ativa e reativa, como mostra a
figura acima.
O fator de potência é
sempre um número entre
0 e 1 (alguns o expressam entre
0 e 100%) e pode ser capacitivo
ou indutivo, de acordo com o consumo
de energia reativa, se capacitivo
ou indutivo. Para faturamento
de energia, o fator de potência
é registrado de hora em
hora.
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QUALIDADE
DE ENERGIA
As situações transitórias
em sistemas de potência são
comuns e, na prática, podem
ser ocasionadas por descargas atmosféricas,
correntes de magnetização
de transformadores, faltas sustentadas,
correntes de partida de grandes
motores, ou ainda pelos efeitos
de chaveamentos de capacitores em
linhas de transmissão.
Estes distúrbios que ocorrem
nos sistemas podem provocar inúmeras
interferências indesejáveis
como: acionamento indevido de relés,
mau funcionamento de equipamentos
sensíveis, distorções
em equipamentos de medição,
podendo chegar até mesmo
a interrupção do fornecimento
de energia. Tudo isto resulta em
um efeito econômico não
desprezível, acarretando
em prejuízos tanto às
concessionárias como aos
consumidores. Atualmente, com a
proliferação de equipamentos
eletrônicos sofisticados,
exige-se cada vez mais qualidade
no sinal elétrico entregue
pelas concessionárias.
Uma etapa importante desta questão
é definir o que seria um
problema de Qualidade de Energia
(QE). Entre muitas citações
da literatura, dizem que se pode
classificar o assunto como qualquer
problema manifestado na tensão,
corrente ou desvio de freqüência,
que resulte em falha ou má
operação dos equipamentos
de consumidores.
Atualmente, a QE é avaliada
pela concessionária e órgãos
governamentais através de
equipamentos que medem índices
específicos, como DEC (Duração
Equivalente de Interrupção
por Unidade Consumidora) e FEC (Freqüência
Equivalente de Interrupção
por Unidade Consumidora), cujas
definições se encontram
na Resolução nº
24 da Agência Nacional de
Energia Elétrica - ANEEL.
No entanto, estes índices
estão relacionados somente
com o intervalo de tempo em que
o sistema permanece desligado e
a freqüência de tais
desligamentos. Sendo assim, estes
não detectam certas alterações
nas formas de onda e na freqüência
que são, na maioria das vezes,
causadas por ruídos, distorções
harmônicas, certas condições
de falta e chaveamento de capacitores
que podem causar problemas operacionais
em equipamentos.
Em um passado não muito distante,
os problemas causados pela má
qualidade no fornecimento de energia
não eram tão expressivos,
visto que os equipamentos existentes
eram pouco sensíveis aos
efeitos dos fenômenos ocorridos.
Entretanto, com o desenvolvimento
tecnológico, principalmente
da eletrônica, consumidores
e concessionárias de energia
elétrica têm-se preocupado
muito com a qualidade da energia.
Isto se justifica, principalmente,
pelos seguintes motivos:
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Os equipamentos atualmente utilizados
são mais sensíveis
às variações
nas formas de onda de energia
fornecidas. Muitos deles possuem
controles baseados em microprocessadores
e dispositivos eletrônicos
sensíveis a muitos tipos
de distúrbios;
- O crescente
interesse pela racionalização
e conservação da
energia elétrica, com vistas
a otimizar a sua utilização,
tem aumentado o uso de equipamentos
que, em muitos casos, aumentam
os níveis de distorções
harmônicas e podem levar
o sistema elétrico a condições
de ressonância;
-
Maior conscientização
dos consumidores em relação
aos fenômenos ligados
à QE, visto que os mesmos
estão se tornando mais
informados a respeito de fenômenos
como interrupções,
subtensões, transitórios
de chaveamentos etc., passando
a exigir que as concessionárias
melhorem a qualidade da energia
fornecida;
- A crescente
integração dos processos,
significando que a falha de qualquer
componente traz conseqüências
ainda mais importantes para o
sistema elétrico;
-
As conseqüências
resultantes de variações
nas formas de onda sobre a vida
útil dos componentes
elétricos.
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Para
avaliar o quanto um sistema está
operando fora de suas condições
normais, duas grandezas elétricas
básicas, tensão e freqüência,
podem ser empregadas. A freqüência
em um sistema interligado situa-se na
faixa de 60 ± 0,5Hz. Por outro
lado, com relação a tensão,
três características principais
devem ser observadas: a forma de onda,
que deve ser o mais próximo possível
da forma senoidal, a simetria do sistema
elétrico e as magnitudes das tensões
dentro de limites aceitáveis.
Entretanto, existem alguns fenômenos,
aleatórios ou intrínsecos,
que ocorrem no sistema elétrico
causando alterações nos
aspectos supracitados, deteriorando a
qualidade do fornecimento de energia elétrica.
Sendo assim, são utilizados métodos
de análise de tais distúrbios,
com o intuito de conhecê-los melhor,
e também a causa destes.
Técnicas utilizando ferramentas
poderosas que possuem a capacidade para
análise simultânea nos domínios
do tempo e da freqüência têm
sido desenvolvidas para a análise
de fenômenos relacionados com a
QE. A Transformada Wavelet (TW) é
uma ferramenta que possui esta capacidade.
Além do mais, a decomposição
de um sinal em Análise Multiresolução
(AMR) fornece valiosas informações
para detecção, localização
e classificação de diferentes
distúrbios relacionados com a QE.
Assim, a TW tem sido proposta na literatura
como uma nova técnica para monitorar
problemas relacionados à QE. A
maioria destes trabalhos se desenvolve
em métodos para detecção,
localização e classificação
de distúrbios ou compressão
de dados.
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