Redes de Distribuição - Aula 01: Visão Geral do Sistema Elétrico

o Olá sejam muito bem-vindos ao nosso curso de redes de distribuição essa é a nossa primeira aula do curso na hora de hoje nós vamos apresentar uma visão Geral do sistema elétrico e falar um pouco sobre o histórico desse setor [Música] pessoal estudo de fenômenos elétricos e magnéticos têm ocorrido ao longo da história da humanidade né a registros desde a época da Antiga Grécia né 600 Anos Antes de Cristo já existem registros de alguns estudos relacionados à natureza da eletricidade contudo a gente pode afirmar que os verdadeiros avanços do ponto de vista de utilidade para

a humanidade da tecnologia elétrica ela se deu a partir do século 19 é é é a partir deste século foram desenvolvidos avanços significativos na aplicação daqueles conhecimentos que já existiam né então a gente pode destacar que alguns eventos que simbolizam esse avanço como por exemplo Logo no início do século 19 1800 o desenvolvimento da primeira bateria elétrica né Por Alessandro volta não atua o a unidade de tensão elétrica foi nomeado em homenagem a ele o volts não é isso e em 1930 e me desculpa 1831 surgiu aí o primeiro gerador elétrico na e motor elétrico

também consequentemente que foi desenvolvido por Michael falhas a famosa lei de parede que trata da indução é de uma força eletromotriz quando a variação no campo elétrico não é a partir desse princípio para desenvolver o gerador elétrico que é fundamental esse conceito para o desenvolvimento do sistema elétrico em 1970 viu a primeira lâmpada a a a lâmpada a arco voltaico né foi a lâmpada construída por hum verdade é uma lâmpada que não é o foi muito utilizada devido à grande demanda energética que ela possuía não lá para dar o Imagine você da quantidade de energia

que era necessário para uma lâmpada mas aí em 79 Thomas Edison o inventor americano ele apresentou a e disponibilizou comercialmente a lâmpada incandescente né o surgimento da lâmpada incandescente foi uma um grande evento do ponto de vista de demanda p**** disponibilidade de energia elétrica não é a partir do desenvolvimento da lâmpada incandescente que era uma lâmpada prática de ser utilizada as cidades começaram a ser iluminadas com a lâmpada incandescente e a partir daí é que surgiu a necessidade de você distribuir de forma estruturada e disponibilizado de forma estruturada pelas cidades a energia elétrica né então

após Podemos dizer que a partir do desenvolvimento da lâmpada incandescente com Tomazelli isso é que surgiu é a necessidade né de implantação do sistema elétrico nas cidades é é bom e a gente pode dizer que o início da indústria da eletricidade portanto ocorreu né em função dessa demanda por iluminação é logo no final do século 19 a gente pode colocar aqui um evento importante em 1882 foi inauguração da Street Station em Nova York que era uma unidade de geração de eletricidade é composta por seis geradores de corrente contínua na e que iluminava a cidade num

raio de 3 km distribuir também energia em algumas residências algumas dezenas de residência nesse nesse sistema tá então podemos dizer que são dos primeiros sistemas de eletricidade do mundo m882 na cidade de Nova York e é esse sistema do Thomas Edison era em corrente contínua na e tem uma limitação que era grande queda de tensão que era apresentada por ele né porque nesse momento aqui ainda Thomas Edson não trabalhou com transformadores de tensão porque até cessar com Tina então atenção que era gerada ela era distribuída no mesmo nível de geração no caso aqui era 120

volts Então a partir de 3 km atenção é começava a cair muito em função da resistência dos cabos que eram utilizados e se tornava ineficiente né o processo não eram atenção era tão baixo que não poderia ser utilizada para alimentar as lâmpadas então havia um problema em relação a essa tecnologia é implementada por Thomas Edson mas aí na mesma época foi desenvolvido o transformador né o Galante e gibbs é um equipamento importantíssimo para o sistema elétrico é a base do sistema e junto com geradores podem dizer que são os transformadores né só que os transformadores

eles só podem ser utilizados em corrente alternada né Diferentemente da tecnologia que Thomas Edson utilizável que era de corrente contínua Então essa é um evento importante o desenvolvimento do transformador E aí em 1900 1884 x que as datas são muito próximas então foi um momento aí de grande desenvolvimento da indústria elétrica de fatos na E aí 1884 George westinghouse que eram corrente comercialmente do ponto de vista comercial é um concorrente de Thomas Edson nos Estados Unidos então este House Ele criou o primeiro sistema e em corrente alternada e esse sistema apresentava algumas vantagens em relação

ao sistema de corrente contínua né porque junto com o uso do transformador você poderia distribuir a energia elétrica e tensões mais elevadas né e aqui tá aquele problema da limitação da distância a partir do uso do transformador você poderia distribuir essa energia em distâncias maiores sem ter o problema da queda de tensão Oi e aí em 1888 outro desenvolvimento importante que pro motor de indução por Nikola Tesla né o motor de indução assim como a lâmpada incandescente foi outro equipamento que veio aumentar muito a demanda por energia elétrica né porque o motor de indução ele

começou a substituir a máquina a vapor então começou a ver o uso industrial da electricidade a partir daí é a demanda por energia elétrica aumentou ainda mais e consequentemente a necessidade de sistemas elétricos cada vez mais robustos né Nicolas Tesla e trabalhava junto com Oeste house na empresa westinghouse ele chegou a trabalhar também um período com Thomas Edson mais é posteriormente Nikola Tesla trabalhou junto com este House é bom a logo em seguida em 889 Nikola Tesla apresentou o sistema polifásico nenhuma proposta de trabalhar com a defasagem da tensão é informar um sistema com diferentes

países e aí ele apresentou o transformador trifásico que era uma uma melhoria na desse transformador desenvolvido por grau de gala NY E o transformador de Tesla um transformador trifásico foi também a base para o desenvolvimento do sistema trifásico que nós temos até hoje né sendo o padrão mundial foi então como vocês observam é foram eventos muito importantes que ocorreram aqui no curto espaço de tempo então esse período ficou conhecido como o período de guerra das correntes porque porque existiam duas grandes empresas que dominavam esse setor de eletricidade né que era a empresa de Thomas Edson

e é outra aí o House e essas duas empresas elas disputavam o novo mercado que estava surgindo que era o mercado da electricidade né Thomas Edison apostou numa tecnologia do sistema de corrente contínua enquanto esta House apostou muito em função do trabalho de Nikola Tesla que trabalhava na empresa dele é apostou na tecnologia do sistema é trifásico alternada em corrente alternada né e é a tecnologia desenvolvida por Tesla implementada por esta House É de fato uma tecnologia que apresenta várias vantagens em relação a tecnologia de corrente contínua né então é nesse período houveram vários eventos

que podemos citar por exemplo Edson como ele não tinha argumentos do ponto de vista técnico para defender a tecnologia dele então ele promovia uma campanha difamatória com a tecnologia de Western House e Nikola Tesla é por exemplo lá palavra para o fato de que as tensões alternadas em valores muito elevados que eram utilizados para a transmissão e Distribuição elas eram perigosas elas podiam matar então por exemplo Edson foi quem propôs que um condenado à morte fosse executado na cadeira elétrica né Foi ele basicamente quem teve essa ideia de assassinar uma pessoa através da circulação de

eletricidade alternada pelo corpo essa pessoa com o objetivo de demonstrar como aquilo era perigoso e que aquele não deveria ser colocado na casa das pessoas né então objetivo assim dedo inflamado tecnologia concorrente Edson chegou a eletrocutar animais em praça pública inclusive um evento marcante ele chegou ela trocar um elefante em praça pública para demonstrar como a corrente alternada é é mas apesar disso do ponto de vista técnico a tecnologia de corrente alternada trifásica ela superava em muitas vantagens né a tecnologia em corrente contínua porque com a tecnologia de corrente alternada você poderia é transmitir eletricidade

é em longas distâncias com a perda muito baixa em relação a transmissão em corrente contínua naquela época não existia a possibilidade de você transformar levar o rebaixar os níveis de tensão em corrente contínua Então você tinha que gerar a eletricidade e no mesmo ponto de geração aquela mesma atenção ela ia ser distribuída por todo o sistema então tem uma curso à distância você já tinha o que uma queda de tensão muito elevada em razão da resistência dos condutores né quando você trabalhava com a corrente alternada não você Poderia gerar uma determinado nível de tensão E

aí Ali você transformar você levava o nível de tensão para um valor muito alto que consequentemente ia fazer a corrente elétrica reduzir com a corrente elétrica reduzida você ia ter uma perda muito baixa ao longo daquela daquele trecho daquela transmissão e ao chegar no ponto de atendimentos chega seja em residência seja iluminação pública a era feito o novamente uma nova transformação na atenção né para reduzir o valor e disponibilizar Além disso o fato do motor de indução na que trabalhava com corrente alternada também foi o que fato que é impactou muito a adesão ao sistema

de corrente alternada the Guest House Nikola Tesla né então é de fato e é West House Nikola Tesla venceram podem dizer assim a guerra das corretas né em 1896 a foi construída aí podemos dizer a primeira hidrelétrica do mundo né que foi a hidrelétrica DNA Guiné na divisa dos Estados Unidos com o Canadá é foi implementado por essa House com a ajuda de necrotério ou também aí mais um evento aí que reforçou a adoção do sistema de corrente alternada polifásicos de Nikola Tesla como um padrão Mundial para geração transmissão e distribuição de energia elétrica O

que é o que predomina até hoje eu não mundo inteiro o sistema elétrico ele é do tipo é trifásico em corrente alternada né E essa tecnologia ela foi admitida justamente nesse período aqui do final do século 19 é a gente tem que ter a noção pessoal daqui a o início da indústria da electricidade no fim do século 19 ela foi uma revolução na forma de vida e na forma de produção da humanidade né seria mais ou menos mais ou menos o que aconteceu com que está acontecendo ainda né com a indústria da tecnologia né a

indústria da tecnologia da informação Ela Está transformando o meio de vida da sociedade e a forma de produção do homem e no final do século 19 aconteceu a mesma coisa só que com o advento da indústria da electricidade então foi um processo de transformação social é transformar um dos meios de produção que ocorreu e da forma de vida das pessoas em razão do desenvolvimento da indústria da electricidade Hoje nós não temos muito essa dimensão Porque nós já nascemos na era da eletricidade né da mesma forma que as gerações futuras que vão nascer na era da

tecnologia elas não vão ter a dimensão do que era o mundo antes do desenvolvimento da tecnologia da informação então foi o advento da indústria eletricidade foi um evento muito importante para a história da humanidade que Tá bom depois desse breve histórico falando um pouco aí sobre o desenvolvimento do sistema elétrico é que a gente apresenta uma visão geral né do padrão de sistema elétrico que nós temos hoje né que predomina é de forma geral não só no Brasil mas em todos os países bom é a Inicialmente nós temos o que a a etapa de geração

tá etapa de geração é feito utilizando geradores síncronos geralmente tá em corrente alternada E aí a atenção de geração ela geralmente varia entre 6,9 kv e 25kv tá então atenção é relativamente baixa tá se a gente for comparar com as tensões de transmissão que são acima de 230kv porque a atenção de geração ela é relativamente Baixa porque a lei você tem e é atenção uma máquina né no gerador que ele é um gerador compacto entre aspas gerador compactada existe espaçamentos pequenos entre as fases Então você tem ali um problema no gerador que o plano de

isolação tá existe um custo muito alto para você solar altos níveis de tensão tão óbvia se for gerar tensões Em um nível mais baixo para diminuir os custos com isolação da máquina tá uma vez que é feita geração então logo na saída das usinas sempre você vai encontrar na saída das usinas um transformador de força né um transformador elevador o que ele tem o objetivo de que ia levar o nível de tensão ali da saída da geração para o nível de tensão que vai ser utilizado no sistema de transmissão e o sistema de transmissão ele

opera geralmente intenções acima de 230 mil volts né então nós temos aqui no Brasil 230 mil volts 500 mil volts e 600 mil pontos tá então são tensões bastante elevadas é porque ele trabalhar com atenção estão elevadas tá no caso da transmissão é a parte a transmissão é a parte do sistema responsável pela pelo transporte da energia em longas distâncias né a transmissão ela leva grandes blocos de energia através de longas distâncias Então qual é o grande problema da transmissão são as perdas de energia tá então se você trabalhar com a tensão muito baixa no

sistema de transmissão você vai ter é uma corrente elevada consequentemente e a corrente elevada Você vai precisar o que de Condutores com a seção transversal muito elevada para poder transmitir aquela corrente elétrica né para ter capacidade de condução de corrente é nesses valores e aí você aumenta o custo das estruturas né você vai ter Torres tendo que suportar um peso muito elevado de cabra socialmente o custo dos cabos e você aumenta o custo com as perdas a nossa economicamente mais viável transmitir eletricidade em níveis de tensão mais elevada tá E aí você pode ter consumidores

que vão se conectar nesse nível de tensão né grandes consumidores industriais eles podem acessar esse nível de tensão mas é esses consumidores eles vão ter que ter internamente e outros transformadores para poder reduzir a tensão a níveis adequados ao funcionamento de máquinas elétricas tá bom após a etapa de transmissão que aquela etapa em que você leva eletricidade a longas distâncias né a gente tem etapa de distribuição que é que vem ser a tampa de distribuição ela também consiste no transporte de eletricidade mas em distâncias menores né então por exemplo na transmissão eu vou transmitir energia

lá da região norte que está sendo gerada pelas usinas na Região Norte até a região Sudeste do Brasil por exemplo essa etapa Detran é uma vez que chega na região sudeste aí você precisa fazer a distribuição local daquela energia então por exemplo o transporte de energia pelo Estado é feito pelo sistema de distribuição tá aqui no estado da Paraíba por exemplo nós temos a distribuidora local que a Energisa Paraíba Então você tem a energia recebendo energia em alguns pontos do estado pela empresa transmissora que na maioria dos casos aqui acesse né e ao receber energia

nesses pontos a Energisa trata de distribuir essa energia pelas cidades tá sistema de distribuição a gente pode dividir em três partes distintas a primeira parte é o que a gente chama de subtransmissão e ela essa impeça etapa de subtransmissão ocorrem tensões entre 60 e 9000 volts 138.000 volts etapa de subtransmissão é responsável por conectar diferentes cidades tá E aí vem dentro da cidade o que a gente chama de rede primária de Distribuição e rede secundária a rede primária de distribuição é o transporte de energia ali entre os bairros podemos dizer assim né e ocorre no

nível de média tensão entre 13.800 volts e 34 1500 volts e por fim a gente tem o sistema de distribuição secundária o que aquele sistema de baixo atenção que vai alimentar A grande maioria dos consumidores que são os consumidores residenciais da Então a gente tem agora a na nossa residência chegando né uma tensão de 380 volts por exemplo entre fases fases né essa atenção ela já é oriunda do sistema de distribuição seco e da rede secundária de distribuição e agora nós vamos ver aqui algumas ilustrações com relação a essas três partes principais do sistema elétrico

tá com relação à o sistema de distribuição Então a gente tem aqui desculpa o sistema de geração de energia né então a gente tem aqui alguns exemplos de usinas geradoras tá aqui a gente tem por exemplo uma e uma hidrelétrica que é uma usina que utiliza na o a energia potencial gravitacional da água para fazer girar o rotor de turbinas e geradores síncronos né e a partir daí gerar eletricidade tá gente observa aqui ó que nessa Usina você tenha que logo na saída dela o que uma subtração como nós comentamos né que a justamente para

fazer a elevação do nível da tensão tá outra tipo de usina comum também a usina termoelétrica tá que é dado aqui um exemplo a usina termoelétrica é baseada na queima de algum combustível E aí você tem diversos combustíveis que você pode queimar você pode queimar o gás e pode ter o biogás Você pode ter o Diesel Você pode ter o derivado de petróleo etc né e com a queima deste combustível e você esquenta uma caldeira essa Caldeira gera vapor e esse vapor faz girar uma turbina também no caso aqui também temos a geração de energia

eólica né que você utiliza a energia cinética dos Ventos para fazer girar uma pá é uma paioli cria essa papo sua vez vai fazer girar o motor que um gerador desculpa que vai vir a Gerar eletricidade e temos também a tecnologia de geração solar que a tecnologia diferente nela não é baseada no gerador aquele desenvolvido por faride essa tecnologia aqui é uma tecnologia baseada no efeito fotovoltaico nós vamos estudar em mais detalhes nas próximas aulas é que consiste no aproveitamento da energia luminosa do Sol né na para conversão de energia elétrica Quem tá aqui são

alguns exemplos de geração com relação ao sistema de transmissão então nós temos aqui algumas ilustrações do sistema de transmissão nessa que são Torres típicas do sistema de transmissão perceba que essas situações são muito grandes né para promover a razão delas serem grandes é promover grandes distanciamentos entre os cabos nesses cabos cada um é uma fase um potencial diferente portanto e eles não podem ficar próximos entre si por quê porque a tensão entre esses cabos é muito elevado E aí o pa isolação promovida pelo ar ela não seria suficiente né se a gente tivesse uma distância

muito pequena tá E aí a gente teria se esses cabos Se aproximassem mesmo sem se tocar a gente teria um fenômeno de ionização do ar é o seja o ar não seria suficiente para isolar esses cabos e aí haveria curto-circuito então esses cabos por estar em uma atenção muito elevada esse precisam ter uma isolação muito grande também tá por isso que eu comentei da dificuldade de você fazer isolação intenção tensões muito elevadas que fazem parte do sistema de distribuição também é subestações de energia que nós vamos estudar e mais detalhes posteriormente aqui nós estamos só

fazendo a visão geral sai aqui nós temos exemplos de subestação de energia que são é estações que concentram a Lil um grupo de equipamentos né que tem o objetivo principal de que ele transformar o nível de tensão a além de promover seccionamento possibilidade de manobras fazer regulação da tensão é de setra é permitir um controle do sistema elétrico né então nós vamos estudar um pouco mais detalhes com relação e substações nas próximas aulas E é porque o sistema de distribuição né então sistema de distribuição é aquele que nós vemos aí nas ruas nas cidades é

você tem aqui por exemplo um exemplo né que tem o temos aqui a rede primária de distribuição que a rede em 13.800 volts e aqui logo é derivado da rede primária um transformador de distribuição que tem o objetivo de reduzir essa tensão para 380 volts ou 220 volts né E aí você vai ter aqui embaixo a rede secundária de distribuição que é uma rede compacta é embaixo atenção tá então aqui tem outro ilustração também o que venha se a rede de média tensão a rede de baixa tensão que também é conhecida como rede primária e

rede secundária de distribuição tá então essa que são algumas ilustrações relativas ao sistema de distribuição o que nós vamos estudar em muitos mais detalhes durante o nosso curso bom quem é bom então em resumo né Quais são as principais características do sistema de distribuição ele é um sistema polifásico como nós comentamos é é um sistema bem corrente alternada e ele tem como base a transformação dos níveis de tensão para promover a redução de perdas elétricas no sistema tá essas são as principais características do sistema elétrico é para gente ilustrar essa questão não é de Comunismo

a transformação do nível de tensão é importante para as pernas do sistema e tá que a gente tem um exemplo é que diz o seguinte eu quero transmitir uma potência de 50 mg a 50 Mega vou tem pé uma distância de 100 km em um cabo de alumínio 4/0 na esse cabo ele possui uma resistividade aí de 0,22 homens por quilômetro Oi e ele quer agora vamos agora descobrir qual seria a perda né para realizar esse processo de transmissão é com diferentes níveis de tensão tá então primeira coisa a gente vai determinar aqui a resistência

desse cabo né então acaba ele tem uma resistividade de 0,22 ohms por quilômetro como a gente vai ter uma distância de 100 Km então é a resistência é a resistividade vezes a distância é isso E aí a gente vai chegar numa resistência de 22 homens para esse cabo que bom se a gente for fazer essa transmissão numa atenção de 69 mil volts quais seriam as perdas elétricas envolvidas né a gente sabe que a corrente elétrica pode ser dada pela potência aparente sobre a atenção é isso então a potência elétrica 50 é 1050mah eu vou tempero

dividido aí pela atenção 69 mil volts e sair vai dar uma corrente de aproximadamente 725 amperes ok aqui a gente está considerando um sistema monofásico não chamou na fase de 69 kv bom qual seria a perda nesse sistema a perda seria a resistência vezes a corrente ao quadrado na gente lembra lá quando a gente estuda circuitos elétricos apelidada pela resistência vezes a corrente ao quadrada que a gente está considerando só a resistência do cabo né Nós estamos considerando as reatâncias mais então você vai ter a resistência de 22 11 sub x essa corrente de 725

amperes você vai ter uma perda aqui de 16 kg lote lá se você comparar com a potência que tá sendo transmitida isso aqui é aproximadamente 0,003% na perda de energia baixa relacionamento baixo é o que posso fazer essa mesma transmissão com esse mesmo bloco de energia por essa mesma distância vamos dizer uma tensão de 380 volts né que a gente teria aqui então aqui a gente teria uma corrente de aproximadamente 132 mil amperes né percebo como a corrente aumenta em função da tensão Quem é E aí o que é que a gente iria ter de

perda né a pena nesse caso seria o mesmo os 22 homens do cabo vezes 132.000 km E aí a gente ia ter agora uma perda de três megawatts de energia que comparada com a potência nominal que está sendo transmitida seria uma pena de Seis por cento né então a pena é muito elevada um volume de energia muito elevada é então não seria é adequada economicamente adequado realizar a transmissão de um bloco de energia tão grande por uma distância tão grande é utilizando atenção tão pequeno né Essa é a razão para que a gente tenha tensões

muito elevadas no sistema de transmissão e essa atenção vai sendo reduzida gradativamente no sistema elétrico até chegar na nossas residências Em um nível baixo né para ser utilizado com os Equipamentos elétricos Ok a justamente o objetivo de reduzir as perdas no sistema o pessoal oi pra nossa primeira aula fizemos aí uma abordagem com a visão geral sobre o sistema elétrico falamos um pouco do histórico do sistema tá é mais pra gente ter uma introdução ao curso espero que vocês tenham gostado e nos vemos na próxima aula 1