O documento discute os princípios da corrente alternada, incluindo: 1) As leis de Faraday-Neumann e Lenz, que descrevem a indução eletromagnética e a direção da corrente induzida. 2) A história do desenvolvimento da corrente alternada e sua adoção como padrão global. 3) As aplicações da corrente alternada em sistemas de geração, transmissão e consumo de energia elétrica.

1. Pós Graduação em Engenharia Eletrotécnica e
Sistemas de Potência
Tópicos em Sistemas de
Geração
Princípios da Corrente
Alternada

2.  Alex Claudio Pereira
 Evandro Guilherme Miguel
 Luiz Antonio Lopes Junior
 Paulo Henrique de Mattos
 Pedro H. P.V. Carvalho
 Ricardo Arakaki
 Thiago Campos Ohata
Princípios da Corrente
Alternada
Integrantes

3. • Introdução
• Histórico
• PremissasTeóricas
• Descrição
• Aplicações
• Vantagens
• Desvantagens
• Conclusão
• Bibliografia
Princípios da Corrente
Alternada
Tópicos

4. Introdução
 Corrente :
Fluxo ordenado de elétrons livres em um corpo condutor.
CC e CA.
Causa: ddp
Formas de ondas:
Princípios da Corrente
Alternada

5. Introdução
 Onda senoidal :
Mais importante.
Consumidores afastados.
P = I2
. R
Sistema de GTD:
Princípios da Corrente
Alternada

6. Histórico
 Guerra das correntes :
Duas últimas décadas século XIX.
CC dominava (Thomas Edison e J.P. Morgan).
Centrais de geração próximas aos consumidores.
Limitação pela alta corrente e baixa tensão:
Princípios da Corrente
Alternada

7. Histórico
 Guerra das correntes :
CA como alternativa (Tesla eWhestinhouse).
Geradores CA +Transformadores = AltaTensão
Grandes potências a grandes distâncias:
Princípios da Corrente
Alternada

8. Histórico
 Guerra das correntes :
CA custos mais baixos GTD.
Feira Internacional 1893 – GTD completo.
1896 – Geradores CA para Niagara Falls.
CA se torna padrão nos EUA e mundo.
Princípios da Corrente
Alternada

9. Premissas Teóricas
 Indução Eletromagnética:
Variação do fluxo magnético próximo a um circuito elétrico fechado,
causa uma corrente induzida.
Causa de tal corrente é uma FEM.
Para estudar os mecanismos de como ocorria a geração da FEM
induzida, o cientista inglês Michael Faraday, realizou duas
experiências:
Princípios da Corrente
Alternada

10. Premissas Teóricas
 Experimentos de Faraday:
1) "A corrente produzida na espira é chamada de corrente induzida; o
trabalho executado por unidade de carga para produzir essa corrente (ou seja,
para colocar em movimento os elétrons de condução responsáveis pela
corrente) é chamado de força eletromotriz induzida; o processo de produzir a
corrente e a força eletromotriz recebe o nome de indução".
Princípios da Corrente
Alternada

11. Premissas Teóricas
 Experimentos de Faraday:
2) Uma FEM e uma corrente podem ser induzidas em uma espira, variando-
se a quantidade de campo magnético que atravessa esta espira. A
quantidade de campo magnético pode ser visualizada em termos de linhas
de campo magnético que atravessam a espira.
Princípios da Corrente
Alternada

12. Descrição
 Geração em CA:
Gerador é um dispositivo que converte a energia mecânica em
energia elétrica.
Três formas de variar o fluxo magnético no tempo através de uma
espira:
Quando o campo varia com o tempo;
Quando a superfície da espira varia com o tempo;
Quando o ângulo entre o vetor campo B e o vetor superfície S varia
como o tempo.
Princípios da Corrente
Alternada

13. Descrição
 Quantificando o CM (Lei de Faraday):
Ao se aplicar a Lei de Faraday é necessário quantificar a magnitude
do campo eletromagnético que atravessa uma espira.
Princípios da Corrente
Alternada
fluxo magnético que
atravessa esta área da
espira
integral da área que
corresponde a área da
espira

14. Descrição
 Aplicação por Franz Ernst Neumann:
“O módulo da força eletromotriz ε induzida em uma espira condutora
é igual à taxa de variação com o tempo do fluxo magnético ΦB que
atravessa a espira".
O sinal negativo indica a oposição da força eletromotriz à variação
do fluxo magnético B. Este sinal é uma contribuição fundamental de
Heinrich Lenz.
Princípios da Corrente
Alternada
FEM em função da taxa
de variação do fluxo
que atravessa uma
espira
FEM em função da taxa de
variação do fluxo que
atravessa N espiras

15. Descrição
 Lei de Lenz:
“A corrente induzida em uma espira tem um sentido tal que o campo
magnético produzido por essa corrente se opõe ao campo magnético
que induz a corrente”.
Princípios da Corrente
Alternada

16. Descrição
 Lei de Lenz:
“Quando mais rápido o movimento do imã, mais rapidamente a força aplicada realiza
trabalho e maior a rapidez com a qual a energia se transforma em energia térmica; em
outras palavras, maior a potência associadas a essa transferência de energia“.
Princípios da Corrente
Alternada

17. Descrição
 Lei de Lenz:
A taxa de geração de energia térmica é igual a taxa e execução de trabalho
para se mover a espira. O trabalho efetuado sobre a espira para deslocá-la
na presença de um campo magnético é transformado em energia térmica.
Princípios da Corrente
Alternada

18. Descrição
 Resumos:
Lei de Faraday-Neuman : Todo condutor quando atravessado por
uma indução variável, ocorre nele uma corrente. O módulo da FEM
induzida em uma espira condutora é igual à taxa de variação com o
tempo do fluxo magnético que atravessa a espira.
Lei de Lenz : A corrente induzida em um condutor, tem um sentido
tal que o fluxo induzido gerado por ela contraria a variação do fluxo
indutor. A corrente induzida em uma espira tem um sentido tal que o
campo magnético produzido por essa corrente se opõe ao campo
magnético que induz a corrente.
Princípios da Corrente
Alternada

19. Aplicações:
 CA em nossas vidas:
Eletrodomésticos
Princípios da Corrente
Alternada

20. Aplicações:
 Geração:
Princípios da Corrente
Alternada

21. Aplicações:
 Trafos:
Princípios da Corrente
Alternada

22. Aplicações:
 Motores:
Princípios da Corrente
Alternada

23. Aplicações:
 Offshore (G&D):
Princípios da Corrente
Alternada

24. Aplicações:
 Demonstração:
Princípios da Corrente
Alternada

25. Aplicações:
 Demonstração:
Princípios da Corrente
Alternada

26. Aplicações:
Princípios da Corrente
Alternada

27. Vantagens:
 Fácil de se elevar e abaixar níveis de tensão.
 Não há necessidade de conversores para
mudança de níveis de tensão.
 GTD mais baratas.
 Padronização CA mundial.
 Arcabouço tecnológico desenvolvido em CA.
 Custo para mudar para CC?
Princípios da Corrente
Alternada

28. Desvantagens:
Grandes blocos de potência a grandes distâncias
(>1000 km) impulso de manobra chega a 4 p.u.
Devido a isso são necessárias SE’s
retransmissoras, encarecendo o
empreendimento.
Alto impacto ambiental para LT’s de HVAC.
Não é possível a transmissão direta entre
sistemas de frequências diferentes.
Limitações severas para transmissão
subterrânea e subaquática (altos reativos).
Princípios da Corrente
Alternada

29. Desvantagens:
Efeito Skin ou pelicular :
Princípios da Corrente
Alternada
Densidade de correntes a 60 Hz, 500 Hz e 100 kHz em um condutor de estanho vs condutor de
cobre

30. Desvantagens:
HVDC vs HVAC:
 Impede fluxos indesejáveis em linhas de transmissão CA paralelas.
 Controla intercâmbios, possivelmente com sinais adicionais, para garantir
que as margens de estabilidade do sistema sejam mantidas.
 Controla o fluxo de energia e evita a sobrecarga, prevenindo disparos em
cascata, restringindo assim falhas do sistema em condições de contingência
múltipla.
 Restringe a potência de curto-circuito.
 Fornece suporte de potência reativa para linhas CA longas, nos casos de
emprego de CCC (Capacitor Commutated Converters) ouVSC (Voltage
Source Converters).
 • Evita colapso de tensão, por meio de suporte reativo dinâmico, que
aumenta as margens de estabilidade.
Princípios da Corrente
Alternada

31. Conclusões:
 CA venceu CC, padrão de GTD.
 Contribuições de Faraday, Neuman e Lenz.
 CA continuará como matriz no mundo,
devido a tecnologia já desenvolvida (R$).
 Questões relativas a qual sistema:
Passado –Técnicas e Econômicas.
Hoje – Adição da questão ambiental...
Princípios da Corrente
Alternada

32. Bibliografia:
 Imagens da Internet
 ALBUQUERQUE, Rômulo. Oliveira. Análise de Circuitos em Corrente Alternada. São Paulo: Érica, 1989-10ª
Edição.
 Mussoi, Fernando. Luiz. Rosa. Sinais Senoidais:Tensão e Corrente Alternada. In: Centro Federal de Educação
Tecnológica de Santa Catarina Gerência Educacional de Eletrônica, 9., 2006, Florianópolis. Disponível em:
<http://disciplinas.dcm.fct.unl.pt/ti/Files/Acetatos/Sinais%20Senoidais%20-%20Tensao%20e%20Corrente
%20Alternadas.pdf>. Acesso em 15 Abr. 2014.
 ABRADEE Associação Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica, Redes de Energia Elétrica. Brasília,
Disponível em: <http://www.abradee.com.br/setor-eletrico/redes-de-energia-eletrica> Acesso em: 28 Abr. 2014.
 Halliday, David, 1916-Fundamentos de física, volume 3 : eletromagnetismo / Halliday, Resnick, Jearl Walker:
tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi. - Rio de Janeiro: LTC, 2009. 4v. ISBN 978-85-216-1607-8.
 Zurita, Marcos. Mecanismos de Condução em Condutores, In: UFPI,Teresina, 2011. Disponível em:
<http://www.ufpi.br/subsiteFiles/zurita/arquivos/files/UFPI-Materiais_Eletricos_-_Condutores-v5_2-prn2.pdf>
Acesso em 26.Abr. 2014.
 PUC-Rio, Certificação Digital nº 0913481/CA, Aspectos gerais da transmissão em CC e CA, In: PUC-Rio, Rio de
Janeiro, Disponível em: <http://www.maxwell.lambda.ele.puc-rio.br/17889/17889_4.PDF> Acesso em: 26.Abr.
2014.
Princípios da Corrente
Alternada

33. Fim:
 MUITO OBRIGADO!!!
GRUPO CA:
 Princípios da Corrente Alternada