Aula 5 – Linhas de Transmissão, Subestações e o Efeito Joule
Veja aqui o trajeto
da energia elétrica desde a usina onde ela é gerada até chegar na sua casa.
Os desenhos abaixo apresentam de
forma esquemática os equipamentos que existem ao longo da linha de transmissão.
A turbina é a máquina que é movimentada por alguma força externa. Essa força externa pode ser água em movimento ou vapor sob pressão.
A turbina possui um eixo acoplado a um gerador elétrico. O gerador transforma a Energia Mecânica em Energia Elétrica. A Energia Elétrica é conhecida também como Eletricidade. Essa energia gerada é de baixa tensão (diferença de potencial) por questões de segurança operacional. Então a eletricidade gerada precisa ser transmitida (ou transportada) pelas linhas de transmissão até as cidades. O transformador tem a função de elevar a tensão (diferença de potencial). Os transformadores de Itaipú, pela potência que devem transformar, são enormes e pesam mais de 400 toneladas.
A bobina de bloqueio é um equipamento que serve para fazer a mixagem dos sinais de comando e controle. O sistema elétrico possui um meio próprio de comunicação que é a própria linha de transmissão.
Explicando melhor, a linha que é utilizada para transportar Energia Elétrica é utilizada também para transportar sinais de comunicação. Por exemplo: A Usina de Três Marias envia energia elétrica para Belo Horizonte. O quanto ela deve produzir é determinada pela quantidade de pessoas, comercio e de fábricas que estão precisando de eletricidade. Isso se chama demanda. Então, o valor desse total de energia é enviado de Belo Horizonte para Três Marias pelo próprio cabo que traz a energia elétrica. Quem injeta e retira esses sinais de comunicação é a bobina de bloqueio.
O transformador de corrente e o transformador de potencial são 2 aparelhos que servem para medir, respectivamente, a corrente e a tensão que estão saindo da usina. Esses dois parâmetros fornecem a quantidade de energia que está sendo enviada. Esses valores são utilizados pelo departamento financeiro para efetuar a cobrança da conta de luz.
O pára-raios é um
equipamento de proteção que tem a função de absorver os ráios que caem nas
linhas de transmissão. Ao longo da linha ocorrem chuvas e tempestades com relâmpagos
e trovoadas. Os raios que caem nas linhas caminham pelas próprias linhas até
chegar nas subestações. Logo na entrada (ou saída) existem esses pára-raios
que absorvem os raios, desviando-os para a terra.
A Linha de Transmissão começa no pára-raios da Subestação da Usina e termina no pára-raios da Subestação de Distribuição.
A tensão de transmissão é elevada para diminuir as perdas pelo efeito Joule (o cabo esquenta pela passagem da eletricidade). Quanto mais alta a tensão, menor serão as perdas. A linha entre Itaipú e Tijuco Preto tem um comprimento de 700 quiilômetros e a tensão é de 750.000 Volts. Nas proximidades de centros urbanos não é seguro se operar com tensões tão elevadas. Então as linhas operam com tensão de 230.000 Volts. Dentro da cidade a tensão é menor ainda. Pode ser em 138.000 Volts ou 69.000 Volts.
As torres são bem altas para a segurança das pessoas e veículos que passam debaixo das linhas. As linhas formam uma "barriga" por causa do seu peso. As torres da travessia do rio Tocantins em Tucuruí, chegam a medir 116 metros de altura. As torres muito altas, por questões de segurança da navegação aérea, devem ser pintadas de laranja e branco.
Os cabos elétricos
ficam bem esticados. A distância média entre uma torre e outra é de 500
metros. Os cabos ficam tão esticados que na passagem do vento, eles podem
vibrar como as cordas de um violão. Isso é muito perigoso pois o cabo pode
entrar em ressonância e rebentar. Então são instalados dispositivos chamados
de amortecedores de vibração.
Os cabos Pára-Raios são muito finos e em dias nublados quase não são visíveis pelos pilotos de aeronaves de pequeno porte que voam a baixas altitudes. Essas aeronaves não dispõem de radar ou outra aparelhagem de navegação, e seu vôo é visual, isto é, o piloto precisar ver por onde ele vai. Geralmente o trajeto é determinado por alguma estrada ou rio. Para a segurança do vôo, as linhas que atravessam estradas e rios devem possuir sinalizadores. Os mais utilizados são esferas plásticas pintadas na cor laranja. Esses sinalizadores são instalados no cabo mais alto da linha que é o Cabo Pára-Raios. Existem também sinalizadores elétricos que tem a vantagem de serem visíveis mesmo à noite.
A SUBESTAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO tem como função abaixar a elevada tensão de transmissão e de formar os diversos circuitos de distribuição, um para cada bairro.
Os equipamentos principais da subestação são o disjuntor e o transformador. O disjuntor parece uma enorme chave de liga e desliga. São operadas a gás. No seu movimento de liga ou de desliga, a chave ocasiona o surgimento de uma faísca grande e forte. Esta faísca é tão forte que pode derreter o próprio disjuntor. Então, durante a manobra, é injetado um gás especial que vai apagar a faísca. É como a gente assoprando uma vela para apagar a sua chama.
O transformador vai transformar a tensão de transmissão, geralmente elevada, para uma tensão de distribuição em torno de 10.000 a 15.000 Volts.
A rede de distribuição é feita nas ruas do bairro. Existem, basicamente 2 tipos de circuitos nos postes da rua: A Rede Primária e a Rede Secundária.
A Rede Primária é de tensão um pouco elevada (em torno de 10.000 a 15.000 Volts) e a sua trajetória é pelo ponto mais alto dos postes. A Rede Secundária é na tensão de fornecimento, em 110 Volts e 220 volts. Há variações podendo-se encontrar tensão de 440 Volts ou mais dependendo das necessidades.
Nos grandes consumidores como fábricas, o fornecimento pode ser feito diretamente pela rede primária. Nestes casos, a fábrica precisar ter uma Cabine Primária para fazer, eles mesmos, o abaixamento para as tensões de consumo.
Quem faz o abaixamento da tensão é o transformador instalado no poste da rua.
Em regiões de grande concentração de consumo. As normas de saúde e segurança obrigam que as redes sejam subterrâneas. É a passagem de uma corrente elétrica elevada pode provocar doenças nas pessoas. Assim, na região central das grandes cidades a rede de distribuição é subterrânea e não se vê postes com fios, cabos e transformadores nas ruas e avenidas. Você que gosta de filme de perseguição de automóveis, preste atenção nos próximos filmes Norte Americanos. Não existe poste nas ruas dos Estados Unidos. Uma perseguição nunca acaba com a colisão do carro em um poste. Ao contrário do que acontece nas cidades brasileiras, uma grande parcela de acidentes de trânsito acaba com uma colisão no poste, geralmente fatal.
Com modificações. Fonte: http://www.ebanataw.com.br/roberto/energia/ener18.htm
