POTNCIA E ENERGIA ELTRICA EM CORRENTE ALTERNADA OBJETIVO

POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA EM CORRENTE ALTERNADA

OBJETIVO DA AULA • APRESENTAR E DISCUTIR CONCEITOS SOBRE O TEMA POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA.

TÓPICOS DISCUTIDOS • TIPOS DE POTÊNCIA – CC E CA (Aparente, Ativa, Reativa) • FATOR DE POTÊNCIA – Conceito e impacto em instalações elétricas • POTÊNCIA E ENERGIA – Conceitos e cálculo

IMPORT NCIA Sistema tarifário POTÊNCIA & ENERGIA Sistema de Iluminação Condicionamento de ar Sistemas motrizes

POTÊNCIA ELÉTRICA • EXISTE DIFERENÇA ENTRE A POTÊNCIA ELÉTRICA FORNECIDA POR UMA BATERIA E PELA REDE ELÉTRICA? QUAL?

NA BATERIA A tensão/corrente é contínua e a potência é medida em Watts (W), dada por: P = V. I [W] Tensão elétrica: V – Volts Corrente elétrica: I - Ampères

NA REDE ELÉTRICA A TENSÃO/CORRENTE É ALTERNADA E ENCONTRAMOS TRÊS TIPOS DE POTÊNCIA: • POTÊNCIA APARENTE • POTÊNCIA ATIVA • POTÊNCIA REATIVA

POR QUE A TENSÃO/CORRENTE É GERADA DE FORMA ALTERNADA NAS USINAS?

VANTAGENS DE C. A. ?

VANTAGENS DE C. A. • A TRANSMISSÃO PARA LONGA DIST NCIAS É MAIS BARATA DO QUE C. C. • PERMITE A ELEVAÇÃO E A REDUÇÃO DA TENSÃO POR MEIO DE TRANSFORMADORES (C. C. NÃO) • EXISTEM EQUIPAMENTOS FUNCIONAM EM C. A. QUE SÓ

POR QUE EXISTEM OS TRÊS TIPOS DE POTÊNCIA EM C. A. ? (Aparente, Ativa e Reativa)

NAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS TEMOS: • EQUIPAMENTOS COM RESISTÊNCIA ELÉTRICA – Chuveiros elétricos, fornos a resistência, etc. • EQUIPAMENTOS COM INDUT NCIA – Reatores de lâmpadas, motores elétricos, etc. • EQUIPAMENTOS COM CAPACIT NCIA – Capacitores elétricos; – Existe também o efeito capacitivo em linhas de transmissão.

EQUIPAMENTOS COM RESISTÊNCIA FILAMENTO

REATORES PARA L MPADAS COMO AS L MPADAS DE DESCARGA NÃO POSSUEM RESISTÊNCIA, QUEM LIMITA A CORRENTE ELÉTRICA É O INDUTOR DO REATOR.

CONSTITUIÇÃO DE UM MOTOR CAMPO MAGNÉTICO

CONSTITUIÇÃO DE UM CAPACITOR CAMPO ELÉTRICO ++++++ Placas metálicas ---------- Dielétrico ( Isolante)

OBSERVEM O EFEITO DE UM CAPACITOR EM UM CIRCUITO ELÉTRICO

2 A 40 W A V 100 V W Indutor 1200 espiras PAp = V x I = 100 x 2 = 200 VA PAt = 40 W

2 A 40 W A V 100 V W CAP f 1200 Espiras PAp = V x I = 100 x 2 = 200 VA PAt = 40 W

0, 5 A 40 W A V 100 V W CAP f 1200 Espiras PAp = V x I = 100 x 0, 5 = 50 VA PAt = 40 W

O CAPACITOR ATUA EM SENTIDO CONTRÁRIO AO INDUTOR POSSUI POTÊNCIA REATIVA INDUTIVA CAPACITOR POSSUI POTÊNCIA REATIVA CAPACITIVA Indutor Capacitor

Características das três potências • A potência aparente S [VA] é a potência total, que inclui uma parte ativa P [W] e uma parte reativa Q [Var]. • A potência ativa é a que efetivamente gera trabalho e é faturada pela concessionária de energia elétrica. • A potência reativa é utilizada para alimentar os campos elétricos (em capacitores) e magnéticos (em indutores/motores).

S=V. I φ Q P

GRANDEZA ELÉTRICA EQUAÇÃO POTÊNCIA ATIVA MONOFÁSICA POTÊNCIA ATIVA TRIFÁSICA FATOR DE POTÊNCIA V = Tensão elétrica [V – volts] I = Corrente elétrica [A – ampères] Potência aparente/total = V. I [VA ou k. VA]

TIPOS DE LIGAÇÕES ELÉTRICAS • MONOFÁSICA – Uma fase e o neutro (127 V); – Equipamentos com baixa potência; • BIFÁSICA – Duas fases (220 V); – Equipamentos de média potência; • TRIFÁSICA – Três fases (220 V – 380 V – 440 V – 660 V) – Equipamentos de alta potência. – Melhor distribuição de cargas entre as fases.

FATOR DE POTÊNCIA • Representa quanto de potência ativa tem no sistema elétrico, ou seja, o quanto da potência total é transformada em trabalho. • Se o FP for muito indutivo (muitos motores): – Acaba solicitando muita corrente elétrica, ocasionando sobrecarga no sistema e causando perdas por efeito joule (aquecimento nos cabos e nos equipamentos). – Pode ser compensado utilizando banco de capacitores para correção.

FATOR DE POTÊNCIA • Varia de: 0 a 1 = 0 => O sistema consome apenas energia reativa; = 1 => O sistema consome apenas energia ativa (ex: chuveiro elétrico, ferro elétrico, forno elétrico etc. ) = 0< FP<1: • Mínimo FP exigido no Brasil é 0, 92 ou 92% – Abaixo disso a empresa paga excedente reativo.

Potência eléctrica do aparelho [W] E=Pxt Energia eléctrica consumida pelo aparelho [k. Wh] Intervalo de tempo de funcionamento do aparelho (em horas) 1 k. W = 1000 W

QUEM CONSOME MAIS ENERGIA? Tensão 127 Volts Potência – 5500 Watts Tensão 220 Volts Potência – 5500 Watts

QUEM CONSOME MAIS ENERGIA? • A energia depende da potência do equipamento e do tempo de funcionamento. Como a potência é a mesma, o consumo será o mesmo para ambos os equipamentos, independente da tensão.

QUEM CONSOME MAIS ENERGIA? Aparelho ‘A’ Aparelho ‘B’ Tensão 127 Volts Potência – 450 Watts Potência – 2200 Watts Supondo funcionamento 8 h/mês

Energia: E = P x t [k. Wh] Custo mensal = E x Tarifa Supondo funcionamento 8 h/mês • Equipamento ‘A’ E = 2, 2 k. W x 8 h/mês = 17, 6 k. Wh/mês Se a tarifa de energia é R$ 0, 79878 /k. Wh: Custo mensal = 17, 6 x 0, 79878 = R$14, 06/mês • Equipamento ‘B’ E = 0, 45 k. W x 8 h/mês = 3, 6 k. Wh/mês Se a tarifa de energia é R$ 0, 79878 /k. Wh: Custo mensal = 3, 6 x 0, 79878 = R$2, 88/mês

Potência ativa total (PAT) e energia total (ET) de uma instalação elétrica • É a soma do consumo dos equipamentos V P 1 P 2 P 3 PAT = P 1 + P 2 + P 3 ET = P 1 x t 1 + P 2 x t 2 + P 3 x t 3

FATOR DE CARGA EM INSTALAÇÕES • FATOR DE CARGA (FC) • FC = Demanda média / Demanda máxima OU • FC = Energia consumida / Demanda max*tempo – Alto FC indica uso eficiente de energia e bom planejamento da empresa. – Em planejamento energético pode-se estimar o consumo de energia utilizando o FC médio da instalação.

Exemplos

Exemplo 1: Fator de carga: 0, 4 Tempo no mês : 730 horas Estime o consumo de energia elétrica no mês considerando uma demanda máxima de 250 k. W.

Exemplo 2: Equipamento: 10 k. W Tempo de uso: 8 horas por dia Calcule a energia elétrica consumida em um mês (22 dias úteis) e o valor gasto, considerando uma tarifa de R$0, 77/k. Wh.

Obrigado!