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ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO PEA - Departamento de Engenharia de Energia e Automação Elétricas

Eletrotécnica Geral

Lista de Exercícios 2

Novembro de 2005

Teoria de Eletrotécnica Geral 2a Lista de Exercícios

1. CONDUTORES E DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO

Exercício 1.1 a) Quais são os materiais utilizados como condutores? b) Quais são as bitolas padronizadas (métricas)? c) Quais são os materiais utilizados como isolantes extrudados? Quais são termo-plásticos? Quais são termo fixos? d) O que se entende por isolação estratificada ? e) Qual é a diferença entre fio e cabo ? f) De que modo é calculada a corrente máxima em condutores isolados? (qualitativamente) g) Do que depende a corrente máxima destes condutores? h) Descubra consultando normas e/ou tabelas as correntes máximas dos seguintes condutores de cobre isolados com PVC, em eletrodutos embutidos, até três condutores por eletroduto, temperatura externa de 30o C: S (mm2 ) = 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 95.

Exercício 1.2 a)Qual é o significado dos parâmetros impressos em um fusível: 10 A; 600 VAC; 100 kA? b)Quais são os dispositivos de atuação do disjuntor de baixa tensão (“quick-lag”) ? c)Em quais condições são empregados ?

Exercício 1.3 a) No esquema abaixo, justifique a proteção do condutor pelo disjuntor, e a coordenação deste com o fusível. b) Justifique a existência de proteção de "backup" e a seletividade.

fusível
50 A
disjuntor 20 Afio 2,5 mm2
Inom = 21 A

corrente de curto no barramento: 2500 A carga tensão nominal : 220 V capacidades disruptivas: fusível – 100 kA disjuntor – 5 kA

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Exercício 1.4

Usando o gráfico da Figura 1.1, onde aparece a curva tempo x corrente de um disjuntor “no-fuse” genérico, responda:

a)O que representa cada uma das regiões (1 e 2) indicadas no gráfico; b)Qual é o mecanismo de funcionamento do disjuntor em cada uma destas regiões; c)O que representam as correntes 15 e 50 (A)? d)No caso de uma sobrecarga de 40 A, este disjuntor protegeria um cabo que estivesse operando inicialmente à temperatura de 25 oC, cuja capa suportasse uma elevação de temperatura de 70 oC e que obedecesse à curva de elevação de temperatura dada abaixo?

θ(t) = 0.013 x Ι2 x 5.9 x [ 1− e−t/τ],onde τ = 74 (s)

Região 1Região 2

Figura 1.1 - Curva tempo x corrente de disjuntor

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2. FORNECIMENTO E TARIFAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

Exercício 2.1 a)Desenhe os esquemas de ligação dos enrolamentos secundários dos transformadores de distribuição em cada um dos três sistemas mais utilizados:

• Delta com Neutro; • Estrela com Neutro;

• Estrela sem neutro.

b)Há 5 tipos de atendimento ao consumidor secundário (A, B, C, D e E). Dê a configuração de fios (no de fases e neutro) que o consumidor recebe em cada um desses tipos de ligação.

c)Quais os níveis de tensão normalmente empregados na distribuição em baixa tensão no Brasil? (indique Vlinha/Vfase).

Exercício 2.2

Um consumidor industrial que apresentava a curva de demanda diária mostrada na Figura 2.1 (a), mediante uma modificação dos procedimentos de produção, conseguiu alterá-la para a curva mostrada na Figura 2.1 (b).

D e ma nda

( kW

Período do dia (horas)

D e ma nda

( kW

Período do dia (horas)

(a) Antes(b) Depois Figura 2.1 - Curvas de carga

Pede-se:

a)Para cada uma das duas curvas acima determine a demanda máxima (Dmax) e a energia consumida em um mês (Em) (considerando mês de 30 dias úteis).

b)Determine o valor da fatura mensal da situação inicial deste consumidor (curva da Figura 2.1 (a)) caso ele pague uma tarifa Binômia Verde em que: Custo de energia: Cen = 82,0 R$/MWh e Custo da Demanda Máxima: Cdem = 5,80 R$/kW no mês.

c)Determine o valor da fatura mensal da situação final deste consumidor (curva da Figura 2.1 (b)) caso ele pague a mesma tarifa Binômia Verde do item anterior.

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Exercício 2.3 Para a curva de demanda diária dada a seguir de um consumidor alimentado em 13,8 kV, determinar:

Horário (h)Demanda – úmido (kW)Demanda – seco (kW)

a)qual é a tarifa mais adequada nestas condições; b)proponha um rearranjo na curva de demanda que permita alcançar um custo menor que o obtido no item anterior mantendo a energia consumida.

O período de pico está entre 17 e 20 h. Os meses do período úmido vão de novembro a abril. Considerar a seguinte quantidade de dias para cada mês : janeiro: 31, fevereiro: 28, março: 31, abril: 30, maio: 31, junho: 30, julho: 31, agosto: 31, setembro: 30, outubro: 31, novembro: 30, dezembro: 31.

Tarifa Convencional

Tarifa Verde

Cdem:5,01 R$/kW no mês Cen na ponta do período seco:446,49 R$/MWh Cen na ponta do período úmido:439,16 R$/MWh Cen fora de ponta no período seco:46,91 R$/MWh Cen fora de ponta no período úmido:41,46 R$/MWh

Tarifa Azul

Cdem na ponta:15,05 R$/kW no mês Cdem fora de ponta:5,01 R$/kW no mês Cen na ponta do período seco:98,68 R$/MWh Cen na ponta do período úmido:91,32 R$/MWh Cen fora de ponta no período seco:46,91 R$/MWh Cen fora de ponta no período úmido:41,46 R$/MWh

Exercício 2.4 Dada a curva de demanda diária de um consumidor em 13,8 kV a seguir, nas seguintes condições:

a)A curva é a mesma para todos os dias úteis; b)O consumo nos fins de semana é desprezível; c)O período de pico está entre 18 e 21 h; d)Os meses do período úmido vão de dezembro a abril; e)Considerar que todos os meses têm 30 dias (2 dias úteis mais 8 dias em fins de semana); f)Considerar que não há feriados,

Pede-se preencher a Tabela 2.1 e determinar qual a tarifa mais adequada, se a Convencional ou a Verde.

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