Descreva detalhadamente os seguintes itens:
(a) Significado de AWG, cabos CAA, condutor de liga de alumínio, copperweld e alumoweld, Tubular ou expandido, múltiplo destacando suas vantagens e desvantagens.
(b) Descreva o papel dos isoladores, tipos, vantagens e desvantagens.
© Descreva o papel das Ferragens e Acessórios
(d) Descreva os critérios de escolha da tensão de operação de linhas
(e) Descreva o efeito corona
(f) Descreva o efeito pelicular
(a) Significado de AWG, cabos CAA, condutor de liga de alumínio, copperweld e alumoweld, Tubular ou expandido, múltiplo destacando suas vantagens e desvantagens.
(b) Descreva o papel dos isoladores, tipos, vantagens e desvantagens.
© Descreva o papel das Ferragens e Acessórios
(d) Descreva os critérios de escolha da tensão de operação de linhas
(e) Descreva o efeito corona
(f) Descreva o efeito pelicular
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. Precisamos descrever detalhadamente vários tópicos relacionados a componentes e efeitos em sistemas elétricos, como tipos de cabos, isoladores, ferragens, critérios para escolha de tensão de operação e alguns efeitos que ocorrem nas linhas de transmissão. Vamos precisar entender cada um desses conceitos e suas vantagens e desvantagens para conseguir responder tudo direitinho.
Passo 2
(a) Significado de AWG, cabos CAA, condutor de liga de alumínio, copperweld e alumoweld, tubular ou expandido, múltiplo destacando suas vantagens e desvantagens.
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AWG (American Wire Gauge): É um padrão de medida utilizado para especificar o diâmetro de condutores elétricos. Quanto menor o número AWG, maior o diâmetro do fio. Por exemplo, um fio AWG 12 é mais grosso que um AWG 14. Isso é importante porque fios mais grossos podem conduzir mais corrente sem superaquecimento.
-
Cabos CAA (Condutor de Alumínio Aço): São cabos compostos por um núcleo de aço envolto por fios de alumínio. A combinação de aço e alumínio proporciona maior resistência mecânica (devido ao aço) e boa condutividade elétrica (do alumínio). Vantagens: Maior resistência à tração, ideal para longas distâncias. Desvantagens: Custo mais elevado e maior peso.
-
Condutor de Liga de Alumínio: Utiliza ligas metálicas à base de alumínio para melhorar propriedades mecânicas. Vantagens: Melhor resistência mecânica que o alumínio puro, mantendo boa condutividade. Desvantagens: Pode ser mais caro que os condutores de alumínio puro.
-
Copperweld e Alumoweld: São tipos de ligas onde cobre ou alumínio são combinados com outros elementos para melhorar características específicas. Copperweld: Ligação de cobre com outros metais para aumentar resistência. Alumoweld: Ligação de alumínio com outros metais para melhorar resistência mecânica e soldabilidade. Vantagens: Melhor performance mecânica e condutiva. Desvantagens: Maior custo e complexidade na fabricação.
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Tubular ou Expandido: Refere-se à forma como o condutor é estruturado. Tubular: Condutor sólido, usado em aplicações onde a flexibilidade não é uma grande necessidade. Expandido: Condutor multifilar, mais flexível e resistente a fadiga. Vantagens do Tubular: Maior durabilidade em ambientes estáticos. Desvantagens: Menor flexibilidade. Vantagens do Expandido: Mais flexível, ideal para instalações que exigem movimentação. Desvantagens: Pode ter menor resistência mecânica.
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Múltiplo: Refere-se a cabos que possuem múltiplos condutores dentro de uma única estrutura. Vantagens: Economia de espaço, instalação mais rápida. Desvantagens: Pode haver interferência entre os condutores e maior dificuldade em identificar falhas individuais.
Passo 3
(b) Descreva o papel dos isoladores, tipos, vantagens e desvantagens.
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Papel dos Isoladores: Eles são fundamentais para garantir que a eletricidade seja conduzida apenas pelo condutor desejado, evitando descargas elétricas indesejadas e protegendo estruturas e pessoas. Além disso, mantêm os condutores afastados de torres e suportes, prevenindo curtos-circuitos.
-
Tipos de Isoladores:
- Isoladores de Pin (Pino): Utilizados em aplicações onde o isolamento é necessário para componentes montados diretamente em suportes. Vantagens: Simples e econômicos. Desvantagens: Menor resistência mecânica.
- Isoladores de Suspensão: Projetados para suportar cargas maiores e resistir a condições ambientais adversas. Vantagens: Alta resistência mecânica e durabilidade. Desvantagens: Mais caros.
- Isoladores Combinados: Misturam características de diferentes tipos para aplicações específicas. Vantagens: Versatilidade. Desvantagens: Podem ser mais complexos e caros.
-
Vantagens dos Isoladores:
- Prevenção de curtos-circuitos.
- Segurança para pessoas e equipamentos.
- Proteção contra condições ambientais.
-
Desvantagens dos Isoladores:
- Custo inicial de instalação.
- Necessidade de manutenção e substituição ao longo do tempo.
Passo 4
© Descreva o papel das Ferragens e Acessórios
-
Papel das Ferragens e Acessórios: Eles são componentes essenciais para a montagem e manutenção das linhas de transmissão. Incluem elementos como grampos, abraçadeiras, suportes, chaves de tomada, entre outros, que ajudam a fixar os cabos, garantir a estabilidade das estruturas e facilitar a instalação e manutenção dos sistemas elétricos.
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Vantagens:
- Facilitação da montagem e desmontagem de componentes.
- Aumento da estabilidade e segurança das linhas.
- Possibilidade de ajustes e manutenções mais simples.
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Desvantagens:
- Custo adicional no sistema.
- Necessidade de materiais duráveis para resistir às condições ambientais.
Passo 5
(d) Descreva os critérios de escolha da tensão de operação de linhas
- Critérios de Escolha da Tensão de Operação:
- Distância de Transmissão: Quanto maior a distância, maior a tensão para reduzir perdas por efeito Joule.
- Quantidade de Energia a Ser Transmitida: Grandes demandas de energia requerem tensões mais elevadas para eficiência.
- Capacidade da Infraestrutura: Disponibilidade de equipamentos e materiais que suportem a tensão escolhida.
- Custo: Tensões mais altas podem aumentar os custos de isolamento e segurança.
- Condições Ambientais: Fatores como clima, terreno e presença de obstáculos influenciam a escolha da tensão.
- Regulamentações e Normas Técnicas: Devem estar em conformidade com as normas locais e internacionais.
Passo 6
(e) Descreva o efeito corona
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Efeito Corona: É um fenômeno que ocorre em condutores de alta tensão quando o campo elétrico intenso ioniza o ar ao redor, causando uma descarga parcial. Isso geralmente acontece em pontas ou cantos afiados dos condutores.
-
Características:
- Produz uma luminosidade azulada visível.
- Gera ruído e interferências nas comunicações.
- Causa perda de energia elétrica.
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Causas:
- Altas tensões em condutores.
- Condutores com superfícies irregulares ou afiladas.
-
Impactos:
- Redução da eficiência na transmissão de energia.
- Degradação dos materiais ao longo do tempo.
Passo 7
(f) Descreva o efeito pelicular
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Efeito Pelicular (ou Efeito Superficial): É um fenômeno onde a corrente elétrica tende a se concentrar nas camadas superficiais de um condutor quando há altas frequências ou riscos de reatividade em sistemas AC.
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Causa:
- Indução de correntes parasitas devido a mudanças no campo magnético ao redor do condutor.
-
Consequências:
- Aumento da resistência elétrica efetiva do condutor.
- Maior perda de energia por efeito Joule.
- Necessidade de condutores com maior superfície para reduzir perdas.
-
Aplicações e Considerações:
- Em sistemas de transmissão de alta frequência, o efeito pelicular pode reduzir a eficiência.
- Projetos de cabos muitas vezes consideram condutores multifilares ou o uso de materiais específicos para minimizar esse efeito.
Resposta
Espero que essa explicação tenha ajudado a entender melhor cada um dos tópicos solicitados no exercício. Se tiver mais dúvidas ou precisar de mais esclarecimentos, é só falar!
Exercícios relacionados
Marque para cada afirmativa verdadeiro ou falso. As afirmativas falsas deverão ser justificadas.
( ) Condutores formados por ligas de alumínio são utilizados devido a suas excelentes propriedades elétricas de condução além de apresentarem melhor resistência mecânica e boa resposta a oxidação e corrosão. Entre alguns exemplos temos: CAA, ALDREY, ACAR etc.
( ) O Copperweld e Alumoweld são condutores em que seus filamentos são obtidos pela extrusão de uma capa de cobre ou de alumínio sobre um fio de aço. Empregado em aplicações de elevada seção e custo reduzido quando comparados com CAA ou ALDREY, no entanto apresentam uma resistência mecânica com menor. Entre as principais aplicações: Cabos para-raio, linhas de telecomunicação, condutor neutro de sistemas de distribuição urbano de rural.
( ) Condutores tubulares e múltiplos são utilizados em linhas de transmissão pela sua caraterística de reduzir o gradiente de tensão na superfície do condutor e consequentemente melhoria do efeito skin ou pelicular.
( ) Os condutores usados em linhas de transmissão são especificados frequentemente no padrão americano AWG, a qual estabeleceu a chamada base A fórmula para calcular o circular mil para qualquer calibre AWG é a ilustrada na equação a seguir, onde An representa a área circular mil para a dimensão AWG
( ) Condutores formados por ligas de alumínio são utilizados devido a suas excelentes propriedades elétricas de condução além de apresentarem melhor resistência mecânica e boa resposta a oxidação e corrosão. Entre alguns exemplos temos: CAA, ALDREY, ACAR etc.
( ) O Copperweld e Alumoweld são condutores em que seus filamentos são obtidos pela extrusão de uma capa de cobre ou de alumínio sobre um fio de aço. Empregado em aplicações de elevada seção e custo reduzido quando comparados com CAA ou ALDREY, no entanto apresentam uma resistência mecânica com menor. Entre as principais aplicações: Cabos para-raio, linhas de telecomunicação, condutor neutro de sistemas de distribuição urbano de rural.
( ) Condutores tubulares e múltiplos são utilizados em linhas de transmissão pela sua caraterística de reduzir o gradiente de tensão na superfície do condutor e consequentemente melhoria do efeito skin ou pelicular.
( ) Os condutores usados em linhas de transmissão são especificados frequentemente no padrão americano AWG, a qual estabeleceu a chamada base A fórmula para calcular o circular mil para qualquer calibre AWG é a ilustrada na equação a seguir, onde An representa a área circular mil para a dimensão AWG
( ) Isoladores são dispositivos utilizados para garantir isolação elétrica da linha em relação a torre, são fabricados em vidro temperado, porcelana vitrificada e resina sintética. Os de vidro temperado possuem uma rigidez dielétrica inferior quando se comparado com porcelana vitrificada, no entanto, uma caraterística mecânica equivalente. Os isoladores de Resina sintética são recomendados para uma faixa de servidão maior e possui custos de vandalismo menor em relação aos demais.
( ) Os parâmetros de linha são importantes para desenvolvimento do modelo de um LT são importantes manter um perfil de tensão, fator de potência e estabilidade do sistema. Entre os principais parâmetros calculados de uma LT temos os longitudinais (resistência e reatância) e transversais (capacitância e condutância).
( ) Um corrente variável com o tempo provoca densidade de corrente desuniforme e, à medida que aumenta a frequência de uma corrente alternada, acentua-se a uniformidade da distribuição de corrente alternada. Esse fenômeno é chamado de efeito pelicular, em um condutor circular a densidade de corrente cresce da superfície para o interior do condutor. Isso provoca uma redução da seção transversal útil para condução de corrente e aumenta a resistência do sistema.
( ) A expressão do fluxo magnético concatenado interno cresce de modo linear com a distância em relação ao centro do condutor e o fluxo magnético concatenado externo decresce a medida que nos afastamos da superfície do condutor (
), em que
é o raio do condutor.
( ) Um dos parâmetros importantes na especificação da resistência é a seção transversal do condutor que possui comportamento diretamente proporcional a resistência. Uma das unidades utilizadas para especificar seção transversal é o circular mil que equivale à área de um círculo de um milésimo de polegada de diâmetro que corresponde a .
( ) Os parâmetros de linha são importantes para desenvolvimento do modelo de um LT são importantes manter um perfil de tensão, fator de potência e estabilidade do sistema. Entre os principais parâmetros calculados de uma LT temos os longitudinais (resistência e reatância) e transversais (capacitância e condutância).
( ) Um corrente variável com o tempo provoca densidade de corrente desuniforme e, à medida que aumenta a frequência de uma corrente alternada, acentua-se a uniformidade da distribuição de corrente alternada. Esse fenômeno é chamado de efeito pelicular, em um condutor circular a densidade de corrente cresce da superfície para o interior do condutor. Isso provoca uma redução da seção transversal útil para condução de corrente e aumenta a resistência do sistema.
( ) A expressão do fluxo magnético concatenado interno cresce de modo linear com a distância em relação ao centro do condutor
( ) Um dos parâmetros importantes na especificação da resistência é a seção transversal do condutor que possui comportamento diretamente proporcional a resistência. Uma das unidades utilizadas para especificar seção transversal é o circular mil que equivale à área de um círculo de um milésimo de polegada de diâmetro que corresponde a
Uma esfera feita de um material isolante possui um raio
e uma densic volumétrica de carga
.a) Calcule o valor do campo elétrico a uma distância de
do seu centro.
Descreva detalhadamente os seguintes itens:
(a) Processo de planejamento de linhas de transmissão;
(b) Função e hierarquia da estrutura institucional do setor elétrico (MME, CNPE, CMSE, ANEEL, EPE, ONS, CEEE);
(a) Processo de planejamento de linhas de transmissão;
(b) Função e hierarquia da estrutura institucional do setor elétrico (MME, CNPE, CMSE, ANEEL, EPE, ONS, CEEE);
Uma fábrica é atendida por um transformador de 1000 kVA. No seu secundário estão ligadas três cargas. Deseja-se ligar neste barramento um motor de 100 HP. Verificar se é possível realizar a ligação. Caso não seja que providenciais podem ser tomadas para tal.
- Carga 01: 350 kVA com fp 0.5 atrasado;
- Carga 02: 120 A com fp 0.8 atrasado;
- Carga 03: 350 kVA e 100 kvar;
- Motor 100 HP (
e rendimento ); - Trafo de 1000 kVA e 38kV/2.1 kV.