quinta-feira, 4 de maio de 2017

HVDC

 HVDC

 

 O que é HVDC?

   Sistemas de transmissão de energia elétrica em potência sempre foram um desafio para a eletrotécnica. Ja no século passado discussões sobre utilização de corrente contínua e corrente alternada renderam polêmicas, e até exageros entre grandes nomes da Física como é o caso de Thomas Edison ao eletrocutar animais em público para provar que o uso de CA em grande escala era extremamente perigoso.
O termo HVDC vem da abreviação em inglês High Voltage Direct Current, ou simplesmente em português Corrente Contínua em Alta Tensão. Descobriu-se ser mais vantajoso transmitir para longas distancias em CC, pelo fato que a perda em linhas de Transmissão de corrente alternada(CA) compreender em duas: a perda pela resistência pura, ou Ohmica do condutor (que numa longa linha de transmissão é considerável), e da reatância (proveniente da auto indução  sofrida pelo cabo na variação constante de sentido da corrente elétrica). Já em corrente contínua, apenas consideramos a resistência do condutor do sistema.
   Em um sistema HVDC, a eletricidade é tirada de uma rede geradora de corrente alternada, convertida para corrente contínua em uma estação conversora e transmitida ao ponto de consumo através de uma linha de transmissão ou por cabos. Em seguida, é novamente convertida em CA em outra estação conversora e injetada na rede de CA. A HVDC permite que o fluxo de energia seja controlado rapidamente e com precisão, e melhora o desempenho, eficiência e economia das redes CA ligadas.
  
São elementos básicos em um sistema HVDC:
  • Fonte geradora CA
  • Subestações retificadoras(recebem CA, elevam e retificam para a linha de transmissão)
  • Subestações inversoras (recebem CC, invertem e abaixam para a distibuição aos consumidores finais)  

Valve hall - Siemens - Wellington, Nova Zelândia
O conversor usualmente é instalado numa construção chamada de sala de válvulas(ou valve hall em inglês). Inicialmente, sistemas HVDC usavam válvulas de arco de mercúrio; o problema-chave na evolução inicial do HVDC foi como desenvolver válvulas confiáveis e econômicas que convertessem corrente alternada de alta tensão em corrente contínua de alta tensão e vice-versa. Mas desde meados de 1970, dispositivos de estado sólido como tiristores foram usados. Em conversores baseados em tiristores, muitos tiristores são conectados em série para formar uma válvula de tiristor e cada conversor consiste em seis ou doze válvulas de tiristor. As válvulas de tiristor são usualmente agrupadas em pares ou grupos de quatro e podem ficar em cima de isoladores no chão ou suspensas por isoladores no teto.
Valve Hall, marca Alstom com IGBT's, Reino Unido

Conversores comutados pela linha requerem tensão da rede CA para comutação, mas desde os anos 90, conversores completamente controláveis começaram a ser usados para HVDC. Conversores completamente controláveis usam transistores IGBT no lugar de tiristores e podem prover energia para um sistema CA desenergizado.
    Praticamente todos os conversores usados para HVDC são capazes de operar com conversão de potência em um ou em outro sentido.

Brasil e Paraguai se uniram em 1974 para criar a empresa Itaipu Binacional, que construiu a maior usina hidrelétrica do mundo para geração de energia. Quase 20% da energia do Brasil e mais de 90% da energia do Paraguai é fornecida pela gigantesca barragem de Itaipu, de 14.000 megawatts, no rio Paraná. Metade do sistema de geração utilizado na Usina trabalha com a ferequencia de 50Hz (10 turbinas) e a outra metade na frequência de 60Hz. Como a frequência utilizada no Paraguai é de 50Hz, houve necessidade de que o excedente não utilizado pelo Paraguai fosse convertido para a frequência de 60Hz para ser utilizada no Brasil, na subestação isolada a gás (GIS), fabricada e montada pela Asea Brown-Bovery Suiça(ABB).
   A ABB forneceu ainda duas linhas de energia de corrente contínua em alta tensão
Linha HVDC de Itaipu, ligando SP e RJ
(HVDC) em 1984 e 1987, que fornecem energia a uma distância de mais de 800 km para Ibiúna, São Paulo. Por um quarto de século, as conexões de 600 quilovolts foram os maiores sistemas de transmissão de tensão CC do mundo.
 

A Eletrobrás Furnas, concessionária com sede no Rio de Janeiro e proprietária das linhas de transmissão, escolheu a tecnologia HVDC para parte do projeto porque ela permite a transmissão de eletricidade por longas distâncias, com perdas menores do que com sistemas de corrente alternada, mas também porque, fornecendo maior controle sobre a energia em si, a HVDC também permite que as redes do Paraguai e do Brasil sejam conectadas mesmo operando em frequências diferentes.


 

 A maior linha de transmissão em corrente contínua encontra-se ligando Porto Velho(RO) a Araraquara(SP), com 2,3 mil Km de extensão, operando em tensão nominal de 600kV. Já na China, está a Linha de transmissão entre a usina hidrelétrica de Xiangjiaba, na região sudoeste da China, até Xangai, centro comercial e industrial líder do país, com 7200MW, operando em Ultra alta tensão (800kV).





segunda-feira, 27 de março de 2017

Lampadas LED - Como funcionam?

Os LEDs são considerados uma tecnologia promissora no campo de iluminação em geral.

Estima-se que até 2020, os LEDs representem 75% do mercado de iluminação.

A produção em série e os preços competitivos dos LEDs brancos de alta eficiência abre novas perspetivas, não só na redução do consumo de energia mas também na forma como vivemos com a luz e com a iluminação do nosso ambiente profissional e pessoal.

A sua duração de vida, comparando com a vida de uma luz convencional, associada a uma nova forma de conceber a iluminação, coloca em causa o conceito de iluminação tradicional baseado na substituição de uma lâmpada por outra. Da mesma forma que a utilização do gás revolucionou a iluminação pública no início do século XIX, a melhoria contínua da performance dos LEDs e os custos reduzidos vão revolucionar a nossa abordagem à iluminação.Mas

De onde veio o LED?

LED (“Light Emitting Diode”- diodo emissor de luz) é um semicondutor que quando submetido a energia elétrica, emite radiação sob a forma de luz. O primeiro LED surgiu em 1962 e foi desenvolvido por um engenheiro da General
Electric – Nick Holoniak Jr. e produzido unicamente na cor vermelha. Alguns anos mais tarde foram lançados nas cores verde e amarelo. Esses LED’s foram usados como luzes indicadoras em muitos dispositivos.

Após uma grande evolução tecnológica (através das pesquisas de Shuii Nakamura) foi desenvolvido o LED na cor azul. Graças a introdução desta tecnologia foi possível obter a tão desejada cor branca, pela combinação das três cores básicas – vermelho, verde e azul (RGB – “red, green and blue”), Essas cores quando misturadas em diferentes intensidades podem reproduzir, também, diversas cores.

Evolução dos Encapsulamentos dos LEDs

Um fator importante para garantir a qualidade de um LED de alta potência é o gerenciamento adequado do calor emitido pelo chip do mesmo. Encapsulamentos que incorporam tecnologia de ponta como o utilizado nos LEDs de potência LUXEON®, permitem o melhor gerenciamento da capacidade térmica.

Fonte www.solelux.com.br
Através da utilização de um contato térmico dedicado, o calor é eficientemente transferido do chip do LED para o ambiente. Devido às características e capacidades únicas do projeto térmico os LEDs LUXEON® podem suportar temperaturas de junção mais elevadas possibilitando um desempenho superior na geração de luz.

Tá, mas como se liga? ele trabalha com corrente contínua?


Outra parte importante, mesmo que tecnologicamente "menos" nobre, é o driver de tensão, ou regulador de tensão. É justamente o que retifica e regula a tensão de alimentação do LED. Os LEDs funcionam em baixa tensão e
corrente elétrica. Um único LED necessita apenas de correntes com magnitudes entre 1 a 50mA para o seu funcionamento e devem ser polarizados diretamente, podendo ser destruídos caso sejam polarizados inversamente. É importante que se tenha o controle do nível de tensão para que a corrente que circulará no arranjo feito para lâmpadas de LED não venha a interferir nas características de iluminação dos LEDs, uma vez que o nível de brilho da luz emitida pelo LED é proporcional à corrente que circula entre seus terminais. Correntes acima dos limites recomendados pelos fabricantes podem diminuir a vida útil dos LEDs inseridos nos arranjos que constituem a lâmpada LED, comprometendo, desta forma, o que torna os LEDs tão atrativos do ponto de vista econômico: a sua elevada vida útil!
O controle de tensão também é importante devido à influência da corrente que circula no circuito na temperatura de junção do LED. Um aumento desta temperatura provoca a perda de eficiência de iluminação (Lúmens/Watts) do LED e também pode provocar a mudança na coloração da luz emitida.O aumento da temperatura de junção também resulta num decréscimo da resistência do material do LED, uma vez que este semicondutor apresenta uma resistência com coeficiente de temperatura negativo, o que pode levar a uma potencialização desse aumento de temperatura e ocasionar a sua queima.As lâmpadas de LED são constituídas por um arranjo contendo vários LEDs individuais e não podem ser conectadas diretamente à rede elétrica, pois as tensões e correntes nominais são incompatíveis, sendo necessária a conexão de drivers.

 Os drivers propiciam o controle das grandezas envolvidas no acionamento das lâmpadas de LED, disponibilizando tensões e correntes dentro dos limites especificados pelo fabricante, desta forma, assegurando segurança e funcionamento adequado das mesmas. Pode-se dizer, que estes circuitos funcionam como os reatores eletrônicos para lâmpadas fluorescentes, podendo ser embutidos ou separados no conjunto das lâmpadas, dependendo dos fabricantes.


Imagem relacionada

sábado, 25 de março de 2017

Riscos elétricos

Riscos de energização acidental em Trabalhos de Manutenção e Operação elétrica



         
             Arco voltaico
Perturbação elétrica gerada na abertura e fechamento de circuitos, por causa da ruptura dielétrica (isolante) do ar, manifestada na forma de plasma, atingindo a temperatura de 25.000°C e liberando uma quantidade enorme de luz Ultravioleta (UV).
Os eletricistas que trabalham na operação (manobras) e manutenção do Sistema Elétrico Potência - SEP estão sujeitos às queimaduras provocadas pela radiação de calor oriunda do arco elétrico.
Para proteção desses eletricistas utilizamos roupas especiais, ferramentas de interrupção sob carga (Loadbuster) e operações de forma remota através comandos automatizados, visando o aumentar a segurança da IHM (interface homem-máquina).

          Tensão de contato
Diferença de potencial entre uma estrutura metálica aterrada e um ponto da superfície do solo separado por uma distância horizontal equivalente ao alcance normal do braço de uma pessoa. Por definição, considera-se esta distância igual a 1,0 m. Se uma pessoa toca um equipamento sujeito a uma tensão de contato (tensão que pode ocorrer quando de uma descarga atmosférica ou na falha de isolação de algum equipamento) pode ser estabelecida uma tensão entre as mãos e pés chamada tensão de toque. Em consequência poderemos ter a passagem de uma corrente elétrica pelo braço , tronco e pernas cuja duração e intensidade poderão provocar a fibrilação cardíaca, queimaduras ou outras lesões graves ao organismo.   


Medidas de controle simples como utilização de aterramento e dispositivos de corte de corrente elétrica em fuga (IDR), aliado a EPI’s adequados a tensão de uso, são ferramentas eficazes para evitar este tipo de acidente 

Tensão de passo 

       A tensão de passo é a diferença de potencial em que uma pessoa se encontra entre as 
duas pernas, no instante em que esteja passando pelo solo uma corrente elétrica 
intensa, como proveniente de uma descarga atmosférica, ou a fuga ou queda de algum cabo 
de alta tensão da rede aérea de distribuição. Trata-se de um critério de projeto para malha 
de aterramento.
Uma explicação prática para este efeito está na lei de Ohm. O solo “funciona” como uma associação infinita de resistores em série; possui resistência elétrica relacionada em Ω.m. Solos mais úmidos possuem menos resistência, solos mais secos possuem resistência maior. Vamos supor que em uma subestação de 13,8kV um cabo se parta e fique vivo em contato direto ao solo, ocasionando uma fuga de corrente em um piso que tenha, por conta de leve umidade,em torno de 1800Ω.m; em 25cm deste piso teríamos então 1800 x 0,25 = 450Ω. Digamos que nesta fuga esteja drenando no circuito uma corrente de 2,8A, teremos neste raio de piso, ou passo, uma queda de tensão de 450 x 2,8A =1,26kV, que seria suficiente para provocar a eletrocussão nos membros inferiores. Talvez não seja mortal, mas em corrida, os danos musculares e a queda podem ser muito danosos. Por este motivo se equipotencializam pisos, com a colocação de malhas sob pisos e ate mesmo com pisos condutivos, em locais onde é necessário este tipo de aplicação, como salas de cirurgia, onde se utiliza bisturi  e cauterizadores elétricos.

          Tensão de magnetização

Certos tipos de materiais quando expostos a um campo magnético podem ser magnetizados permanentemente. Após serem magnetizados, não perdem facilmente sua magnetização, a não ser quando forem aquecidos até determinada temperatura (temperatura de Curie) ou se a eles for aplicado um campo magnético com sentido contrário ao sentido da magnetização.
Não podemos nos esquecer de que a temperatura de Curie depende de cada material ferromagnético. Podemos citar o ferro, por exemplo, que possui uma temperatura de desmagnetização quando aquecido a uma temperatura de 770ºC.  
Este é um fenômeno chamado Histerese, que é uma magnetização temporária ou          permanente muito importante em maquinas de corrente alternada(AC), especificamente em transformadores de potência, pois seu núcleo acumula energia magnética, gerando tensão induzida em seu primário, geralmente de alta tensão, transitória, mas que pode ser fatal. Neste ponto que se aplica o aterramento temporário, para descarregar a energia acumulada em seu núcleo e zerar a tensão induzida.








         Tensão estática acumulada
Longas linhas de transmissão desligadas e não-aterradas podem acumular grande
quantidade de carga eletrostática pela ação dos ventos em seus condutores. A intensidade
de carga acumulada depende de uma série de fatores, tais corno o comprimento da LT,
velocidade do vento, direção do vento em relação à LT, etc.
Devido também a alta tensão utilizada, a diferença entre os cabos e sistemas de isolação das
torres faz como se os cabos se comportem como capacitores, ficando carregados, sendo
necessário descarregar a energia estática para a manutenção e operação dos mesmos.







 Dúvidas?!?!?!?!

Erit quaestio scientium nostrum est!

Sua dúvida será nosso conhecimento!