1°Tópico Usinas geradoras de energia elétrica

1°Tópico

Usinas geradoras de energia elétrica

      É uma edificação para atender algum tipo de especialidade industrial de grandes proporções. A maior usina do mundo é a Hidrelétrica de Três Gargantas Three Gorges com capacidade para gerar 22.500 megawatts (previsão para 2011) e fica na China, no Rio Yangtzé

      Existem vários tipos de usina produtoras de energia tais como

·         Usina hidrelétrica

Uma usina hidrelétrica tem por finalidade usar a força de uma queda d’água para gerar energia elétrica. Essas usinas possuem enormes turbinas, parecidas com cata-ventos gigantes, que rodam impulsionadas pela pressão da água de um rio represado. Ao girar, as turbinas acionam geradores que produzirão energia.

·         Usina termoelétrica

Chamam-se Termo-Elétrica por que são constituídas de 2 partes, uma térmica onde se produz muito vapor a altíssima pressão e outra elétrica onde se produz a eletricidade.

1. A Energia Elétrica é produzida por um Gerador.

2. O Gerador possui um eixo que é movido por uma Turbina.

3. A Turbina é movida por um Jato de Vapor sob forte pressão. Depois do uso, o vapor é jogado fora na atmosfera.

4. O Vapor é produzido por uma Caldeira.

5. A Caldeira é Aquecida com a queima de óleo combustível.

Há vários tipos de usinas termoelétricas, sendo que os processos de produção de energia são praticamente iguais, porém com combustíveis diferentes. Alguns exemplos são:

                        Usina a óleo combustível

                        Usina a gás

                        Usina a carvão

·         Usina eólica

Consiste de grandes turbinas colocadas em lugares de muito vento. Essas turbinas têm a forma de um cata-vento ou um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica. Precisam agrupar-se em parques eólicos, concentrações de aero geradoras, necessárias para que a produção de energia se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, para alimentar localidades remotas e distantes da rede de transmissão.

·         Usina nuclear

É uma instalação industrial empregada para produzir eletricidade a partir de energia nuclear, que se caracteriza pelo uso de materiais radioativos que através de uma reação nuclear produzem calor. Este calor é empregado por um ciclo termodinâmico convencional para mover um alternador e produzir energia elétrica.

·         Usina solar

É uma estrutura capaz de produzir energia elétrica a partir da energia solar.

Sua configuração mais comum é de um conjunto de espelhos móveis espalhados por uma ampla área plana e desimpedidos, que apontam todos para um mesmo ponto, situados no alto de uma torre. Neste ponto, canalizações de água são aquecidas pela incidência da luz solar refletida, produzindo vapor que move uma turbina a vapor e que aciona um gerador de energia elétrica.

2° Tópico Processo de transmissão de energia elétrica

2° Tópico

 Processo de transmissão de energia elétrica

      Transporte de energia elétrica é o processo de transportar energia entre dois pontos.

      O transporte de energia elétrica é realizado por linhas de transmissão de alta potencia geralmente usando corrente alternada, que de uma forma mais simples conecta uma usina ao consumidor.

      A transmissão de energia é dividida em duas faixas: a transmissão propriamente dita, para potencias mais elevadas e ligando grandes centros e centrais de distribuição, e a distribuição, usada dentro de centros urbanos , por exemplo, para levar a energia de um central de distribuição ate os consumidores finais.

      Para conversão entre níveis de tensão entre centrais de distribuição e as resistências de comércio, são usados transformadores pois a energia transportada por grande redes e cabos são de altíssima tensão. Em uma resistência poderia queimar equipamentos, por exemplo. Desta forma, a energia transportada tem que ser transformada para chegar às residências e outros tipos de usuário para que ela possa ser usada. 

      Para o transporte da energia, existem elementos básicos para que ela aconteça. São três elementos básicos:

* Torres: para linhas áreas, é necessário erguer os cabos a uma distancia segura do solo, de forma a evitar contato elétrico com pessoas, vegetação e veículos que eventualidade atravessa a região. As torres devem suportar os cabos em condições externas, determinadas basicamente pelo tipo de cabo, regime de ventos da região, terremotos, entre outros eventos.

* Isoladores: os cabos devem ser suportados pelas torres através de isoladores, evitando a dissipação da energia através da estrutura. Esses suportes devem garantir a rigidez dielétrica e suportar o peso dos cabos. Em geral são construídos de cerâmica, vidro ou polímeros.

* Subestações: as linhas de transmissão são conectadas às subestações, que dispõe de mecanismos de manobra e controle, de forma a reduzir os transitórios que podem ocorre durante a operação das linhas.

3° Tópico Transformadores elétricos

3° Tópico

 Transformadores elétricos

      Dispositivo capaz de converter uma dada tensão alternada, de valor e intensidade determinada, em outras  tensão alternada, de valor e intensidade de correntes diferentes, mantendo constantes a potencia. Quando uma corrente passa através de um condutor, forma-se um campo magnético ao redor do mesmo.  Se for usada corrente alternada, o campo magnético aumenta  e diminui de intensidade, reduz a zero, para depois se estabelecer no sentido oposto e desaparecer novamente para cada ciclo da corrente aplicada. Assim outro condutor colocado nesse campo magnético variável terá uma tensão induzida em si mesmo. 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 a velocidade de variação do flux, ao número de espiras deste indutor.

      A transmissão de energia é dividida em duas faixas: a transmissão propriamente dita, para potencias mais elevadas e ligando grandes centros e centrais de distribuição, e a distribuição,usada dentro de centros urbanos , por exemplo, para levar a energia de um central de distribuição ate os consumidores finais.

4° Tópico Voltagem de pico e voltagem eficaz

4° Tópico

Voltagem de pico e voltagem eficaz

      A energia elétrica é transportada a longas distâncias até chegar no centro consumidor (uma cidade, por exemplo), do qual se localiza uma outra subestação. Neste local. Os transformadores reduzem a voltagem para os valores (cerca de 13.000 V) com os quais ela é distribuída aos consumidores industriais e pelas ruas da cidade. Finalmente, nas proximidades das residências existem transformadores (nos postes da rua) que reduzem ainda mais a voltagem (para 110 V ou 220 V), de modo que ela possa ser utilizada, sem riscos, pelo consumidor residencial.

      Portanto, a voltagem que recebemos em nossas residências, proveniente do transformador de rua, é uma voltagem alternada, isto é, o seu sentido é invertido periodicamente, como mostra o gráfico a seguir.Como já dissemos, estas inversões de sentido são muito rápidas, pois sua freqüência é de 60 hertz, isto é, a voltagem muda de sentido 120 vezes por segundo.

Vemos pelo gráfico, que a voltagem não é constante, como acontece com uma corrente contínua. O seu valor varia rapidamente: passa por um valor máximo, decresce, chega a zero, inverte de sentido, atinge um valor igual ao valor máximo, porém sem sentido contrário, torna a se anular e assim sucessivamente.

O valor máximo atingido pela voltagem alternada é denominado valor de pico.

      Entretanto, quando fornecemos o valor de uma voltagem alternada, estamos normalmente nos referindo não à voltagem de pico, mas a uma quantidade denominada valor eficaz da voltagem. Este valor eficaz seria o valor de uma voltagem constante (contínua) que dissipasse, durante o tempo de um período, em que uma resistência R, a mesma energia térmica que é dissipada em R pela voltagem alternada, durante o mesmo intervalo de tempo.

5° Tópico Efeito joule

5° Tópico

Efeito joule

Um fio condutor como o cobre, por exemplo, ao ser percorrido por uma corrente elétrica sofre um aquecimento que é provocado pelos milhares de choque que ocorrem em decorrência dos elétrons livres do material condutor. O que ocorre é que ao submeter o material a uma diferença de potencial (DDP) se estabelece em seu interior um campo elétrico. As forças que resultam da ação do campo elétrico, fazem com que os elétrons sejam acelerados e ganhem velocidade em um único sentido. O que ocorre é que após eles ganharem velocidade, os elétrons acabam se chocando com as paredes do material, perdendo velocidade. Contudo, as forças elétricas não cessam, fazendo com que novamente essas partículas sejam aceleradas, ganhem velocidade e, por conseqüência, voltem a colidir, tanto entre elas mesmas quanto com as paredes do material.

A cada colisão, parte da energia cinética do elétron que se chocou é transferida para o átomo, fazendo com que ele passe a vibrar cada vez mais. Em conseqüência dessa vibração ocorre o aumento da temperatura do condutor. É através desse aumento de temperatura que ocorre, por exemplo, a incandescência em determinadas lâmpadas.

O efeito joule ou também chamado de efeito térmico é o nome dado à conversão de energia potencial elétrica em energia térmica, fato esse que pode ser percebido nas lâmpadas incandescentes, no chuveiro elétrico e nos aquecedores de ambiente.

6° Tópico Efeito corona

6° Tópico

Efeito corona

Para linhas de extra-alta tensão (acima de 345 kV), o principal limitante é o efeito corona (ou coroa em Portugal). O campo eléctrico na superfície dos condutores atinge um limiar no qual o dieléctrico do ar rompe-se, criando assim pequenas descargas em torno do condutor, similar a uma coroa.

Este efeito é muito interessante visualmente, mas provoca perdas eléctricas no sistema e interferência em rádio e TV em localidades próximas. O efeito corona/ coroa torna-se mais intenso na ocorrência de chuva, no qual as gotas nos cabos provocam uma concentração do campo eléctrico, e elevando o nível de perdas e interferência. Outro factor que favorece a ocorrência desse efeito são as condições físicas da superfície do cabo. Se este for arranhado, sujo ou sofre algum processo que torne sua superfície mais rugosa (isso pode ocorrer especialmente no lançamento dos cabos se a equipe não tomar cuidado. Por exemplo, deixar acidentalmente o cabo arrastar no solo) pode facilitar a ocorrência do efeito. Normas específicas, como a NBR 5422 no Brasil, impõe um limite de interferência provocado pelas linhas de transmissão, geralmente especificado para clima ameno.

Na ocorrência de sobretensões na linha, o efeito corona é um meio importante de amortecer tais falhas, agindo como um "escape" desta energia excedente.

Uma linha de extra-alta tensão projectada de forma optimizada possui os campos superficiais nos condutores próximos do limite.

7° Tópico Projeto, construção e manutenção das linhas de transmissão

7° Tópico

Projeto, construção e manutenção das linhas de transmissão

Linha de transmissão, é um sistema usado para transmitir energia eletromagnética. Esta transmissão não é irradiada, é sim guiada de uma fonte geradora para uma carga consumidora, podendo ser uma guia de onda, um cabo coaxial ou fios paralelos ou torcidos.

 As bases do sistema elétrico são as geradoras e os consumidores da energia. Na maioria dos casos, a geração ocorre a uma distancia grande do centro consumidor. Para interligar a geração com o centro consumido, são utilizadas as linhas de transmissão, e, para evitar perdas dessa energia durante o trajeto, ela deve ser transportada em tensões elevadas.

As linhas de transmissão são o elo entre a geração e o consumo da energia elétrica. Com isso, é um enorme problema para as concessionárias de energia elétrica se algum problema ocorrer com essas linhas, pois o centro consumidor ficará sem energia, e muitos poderão ocorrer. Por essa razão, a manutenção é algo tão importante nesse equipamento, principalmente a manutenção preventiva, que evita a ocorrência de falhas e acidentes.

Inúmeros autores são unânimes quanto à importância de fazer a manutenção em qualquer equipamento. Abaixo, temos uma lista de alguns benefícios que ela pode proporcionar.

Segurança melhorada: instalações bem mantidas tendem a apresentar um menor desvio do comportamento previsto e a proporcionar menores riscos ao pessoal;

Confiabilidade aumentada: menos tempo perdido com consertos e menores gastos com possíveis interrupções da produção;

Maior qualidade: representada pelo melhor desempenho dos equipamentos que se comportam segundo um padrão determinado, de modo a não comprometer a qualidade dos produtos ou serviços;

Tempo de vida mais longo: os cuidados direcionados aos equipamentos permitem uma redução de problemas de operação, desgastes, deterioração e outros que podem reduzir o tempo de vida das instalações;

Custos de operação mais baixos: instalações que recebem manutenção regularmente funcionam de forma mais eficiente.

A atividade de manutenção em linhas de transmissão é regulamentada pela ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico). Para um melhor desempenho do sistema elétrico nacional foram criados os Procedimentos de Rede referentes ao Acompanhamento da Manutenção dos Sistemas Elétricos . Eles têm como objetivo padronizar a operação, de modo a proporcionar um serviço de fornecimento de energia elétrica nos níveis e padrões de qualidade e confiabilidade requeridos pelos consumidores e aprovados pela ANEEL.

O trabalho de manutenção das linhas de transmissão é realizado em três dos seus componentes.

1 MANUTENÇÃO DO TERRENO ONDE ESTÁ INSTALADO A TORRE

Essa manutenção é importante para evitar a interferência da vegetação local no bom funcionamento da linha de transmissão e para que os acessos à torre estejam em condições que permitam o transito dos veículos de manutenção que transportam pessoal, ferramentas e instrumentos. Essa manutenção segue normas da ABNT com relação à altura máxima da vegetação abaixo das linhas. Esse serviço deve ser feito, de modo que, além de cortar a vegetação, essa vegetação cortada deve ser retirada do local para evitar incêndios com a vegetação seca.

2 MANUTENÇÃO DA TORRE

A manutenção das torres de transmissão de energia elétrica deve ser feita de modo a conservar a estrutura, evitando acidentes. Ela contempla o aperto ou troca de parafusos, troca de isoladores, substituição de peças corroídas e retencionamento dos tirantes de aço que sustentam torres instaladas. 

3 MANUTENÇÃO DOS ISOLADORES E CABOS CONDUTORES

Nessa manutenção, são contemplados os isoladores e seus acessórios, os cabos pára-raios, e o correto funcionamento dos cabos condutores. Esta atividade possibilita corrigir defeitos nos isoladores, espaçadores-amortecedores, cabos condutores e demais componentes da linha.

8° Tópico Subestações

8° Tópico 

Subestações

Subestação convencional

      A energia trifásica sai do gerador e segue para a subestação de transmissão na usina elétrica. Essa subestação utiliza grandes transformadores para elevar a tensãodo gerador (que está em um nível de vários kilo volts) até tensões extremamente altas, para a transmissão de longa distância através da rede de transmissão. 

Uma típica subestação em uma usina elétrica.

      As tensões típicas para a transmissão de longa distância variam de 155 kvs a 765 kvs. Esse nível de tensão visa reduzir as perdas nas linhas. A distância máxima de uma transmissão típica é de aproximadamente 483 km. As linhas de transmissão de alta tensão são inconfundíveis quando você as vê. Normalmente, elas são constituídas de enormes torres de aço como esta na figura abaixo.

      Todas as torres da figura possuem três cabos, sendo um para cada fase. Muitas torres, como as mostradas acima, possuem cabos extras correndo ao longo de seu topo. Estes são cabos aterrados, e eles estão lá principalmente em uma tentativa de atrair raios.

Subestação Móvel

      Subestações móveis em regime turn-key classes até 550 kV.

      A WEG oferece aos seus clientes subestações em alta tensão. No escopo de fornecimento, além dos tradicionais equipamentos WEG (transformadores, cubículos, painéis MT/AT, sistemas digitais, componentes elétricos e eletrônicos, etc.), estão contemplados todos os demais equipamentos e serviços (desde o projeto até o startup) necessários para entregar aos clientes as subestações prontas para serem energizadas.

Trabalho de Fisica 3m 4 Magela

Nomes: Diego Henrique, Luiz Gustavo, Rodrigo Henrique, Max, Richele.

 1° TÓPICO: Materiais

1 madeira grande.
1 madeira pequena.
1 imã.
1 chave de ligar e desligar.
1 ferro de solda.
1 solda estanho chumbo.
2 metros de cobre esmaltado.
2 pedaços de cobre nu.
2 parafusos
2 pedaços de fio
3 pilhas 

2° TÓPICO: Como Fazer o Motor

1º passo
faça 2 furos na madeira grande
2 ºpasso
dobre correctamente os dois pedaços do cobre nu e depois parafuse os 2 cobre nus nos buracos furados e coloque os 2 fios junto com os parafusos
3 ºpasso
pegue o pedaço de madeira pequena e fure os 2 lados e depois enrole o cobre esmaltado ao redor.
4º passo
depois de ter madeira pequena encima do cobre nu,coloque o imã de baixo dela.
5 º passo
energizar o motor.

3° TÓPICO: Como Funciona
O motor eléctrico tem como função transformar a energia eléctrica em energia mecânica.
Nesse caso ele funciona da seguinte forma , o imã gera um campo magnético que atravez dele e com a corrente eletrica que passa pelo cobre essa que e é gerada pela bateria ou qualquer fonte de energia compatível faz com que a bobina rode. Veja o Vídeo

4° TÓPICO: Making off (procedimentos e falhas)

Primeiro tivemos a ideia de fazer com dois imãs porem após os testes vimos que o campo magnético de um interferia no outro então retiramos um dos imãs. Após a primeira adaptação ele deu sinais de funcionamento mas travava , isso ocorreu porque não estávamos fazendo uso de um fio de cobre esmaltado e sim de um fio comum sendo assim ele fechava curto pois encostava um no outro interrompendo assim a corrente que passa pela espira.
Depois desse problema resolvido achamos que tínhamos obtido sucesso mas nossa exaltação foi em vão pois nos debatemos com mais um obstáculo em nosso caminho para o sucesso que foi a tenção. A tensão aplicada era muito forte fazendo com que o fio esquentasse muito queimando assim o esmalte e fechando curto novamente.
Por fim com com todos os problemas resolvidos e o ajuste na tensão sendo suficiente para que a bobina gire de forma bem acelerada e sem que queime os fios a única coisa que nos limitara ainda era o fato de que como mostra no vídeo a bobina pula do suporte o que foi facilmente resolvido aumentando a envergadura do suporte deixando o mais alto ou fazendo dois círculos fechados como dois aros para que a bobina não salte novamente .

5 ° TÓPICO: Conclusão

Concluímos então que esse trabalho nos proporcionou um enorme aprendizado onde podemos ver de forma pratica a aplicação do campo magnético em uma espira o que proporcionou um aprendizado mais dinâmico e interessante.