A engenharia elétrica aplica conhecimentos de ciências como física e matemática.

Considerando que este ramo da engenharia é mais abstrato que os demais, a formação de um engenheiro eletricista requer uma base matemática que permita a abstração e a compreensão dos fenômenos eletromagnéticos.

Após este tipo de análise foi possível compreender este ramo da física, através de um conjunto de equações e leis que regem os fenômenos elétricos e magnéticos. Por exemplo, o desenvolvimento das leis de Maxwell permite descrever fenômenos eletromagnéticos e constitui a base da teoria do eletromagnetismo. No estudo da corrente elétrica, a base teórica é baseada na lei de Ohm e nas leis de Kirchhoff.

Além disso, são necessários conhecimentos gerais de mecânica e ciência dos materiais para o uso adequado de materiais apropriados para cada aplicação.

Um engenheiro eletricista deve ter conhecimentos básicos de outras áreas afins, pois muitos problemas que surgem na engenharia são complexos e interdisciplinares.

Deve compreender e dominar os componentes dos sistemas elétricos de potência.

Geração de energia elétrica

A geração de eletricidade é o processo de geração de energia elétrica a partir de fontes de energia primária. Para os serviços públicos do setor de energia elétrica, é a etapa anterior à sua entrega (transmissão, distribuição, etc.) aos usuários finais ou ao seu armazenamento (utilizando, por exemplo, o método de armazenamento reversível). Inclui a seleção, projeto e construção de instalações.

A eletricidade não está disponível gratuitamente na natureza, por isso deve ser “produzida” (ou seja, através da transformação de outras formas de energia em eletricidade). A produção ocorre em usinas de energia. A electricidade é mais frequentemente gerada numa central eléctrica por geradores electromecânicos, accionados principalmente por motores térmicos alimentados por combustão ou fissão nuclear, mas também por outros meios, como a energia cinética da água corrente e do vento. Outras fontes de energia incluem energia solar fotovoltaica e energia geotérmica.

Automação, controle, comunicação e instrumentação de usinas de energia

Uma usina é uma instalação industrial para geração de energia elétrica. As centrais eléctricas estão geralmente ligadas a uma rede eléctrica regional ou nacional.

Uma central eléctrica contém milhares de componentes e equipamentos, como motores, bombas ou válvulas, que devem funcionar de forma bem coordenada. Essa coordenação é realizada por meio de sistemas de instrumentação e controle (I&C). Estes sistemas permitem que o pessoal da central monitorize o estado da central eléctrica de forma mais eficaz, identifique oportunidades para melhorar o desempenho dos equipamentos e sistemas e antecipe, compreenda e responda a potenciais problemas. Basicamente, o objetivo dos sistemas de I&C em centrais elétricas é permitir e apoiar a geração de energia segura e fiável através do controlo dos processos da central.

A arquitetura do sistema I&C, juntamente com o pessoal de operações da usina, atua como o “sistema nervoso central” de uma usina.

Por meio de seus elementos constituintes, como equipamentos, módulos, sensores, transmissores, motores, válvulas e outros, o sistema I&C detecta parâmetros da usina, monitora o desempenho, integra informações e faz ajustes automáticos nas operações da usina conforme necessário. Também responde a falhas e eventos anormais, garantindo assim uma produção eficiente de energia e segurança. É dada especial atenção ao projeto, teste, operação, manutenção, licenciamento, operação e modernização de sistemas de I&C.

Os sistemas de automação para usinas de energia tornaram-se cada vez mais sofisticados graças aos avanços significativos em hardware e software de computador. Além de proporcionar um maior grau de automação da planta, esses avanços também proporcionaram a capacidade de controlar mais de perto todos os processos em uma planta de energia. Isto, por sua vez, significa que as operações da planta podem ser otimizadas em relação a uma variedade de parâmetros para proporcionar maior eficiência e maior flexibilidade.

Estes sistemas avançados melhoram o desempenho de toda a central e, consequentemente, a economia e a segurança das centrais eléctricas actuais e futuras. Os modernos sistemas digitais de monitorização e medição também podem contribuir para a segurança física e cibernética, se forem concebidos tendo a segurança como requisito fundamental.

Automação, controle, comunicação e instrumentação de subestações elétricas

Uma subestação faz parte de um sistema de geração, transmissão e distribuição elétrica. As subestações transformam a tensão de alta para baixa, ou vice-versa, ou desempenham qualquer uma de várias outras funções importantes. Entre a estação geradora e o consumidor, a energia elétrica pode fluir através de diversas subestações em diferentes níveis de tensão. Uma subestação pode incluir transformadores para alterar os níveis de tensão entre tensões de transmissão altas e tensões de distribuição mais baixas, ou na interconexão de duas tensões de transmissão diferentes.

Com a introdução da tecnologia de microprocessadores, os dispositivos digitais de proteção e controle tornaram-se mais inteligentes. Novos dispositivos eletrônicos inteligentes (IEDs) podem coletar e registrar informações sobre muitos parâmetros diferentes de um sistema, processá-los com base em lógica complexa em uma fração de segundo e tomar decisões sobre situações anormais para enviar comandos de controle a chaves e disjuntores para eliminar a falha.

Além da superior capacidade de processamento, os dispositivos modernos de subestações também podem armazenar informações em seu armazenamento interno por um determinado período e transferir essas informações para aplicativos de terceiros para posterior estudo e análise. Os IEDs agora podem enviar informações a um usuário local ou remoto através de diferentes tipos de comunicação. Isso dá aos operadores mais flexibilidade em como e quando processar informações para proporcionar um tempo de recuperação rápido após uma interrupção na subestação.

Com mais informações disponíveis remotamente, novos sistemas de monitoramento foram desenvolvidos para facilitar a tarefa do administrador de sistemas no centro de controle. Um sistema de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA) pode coletar informações de vários IEDs em um sistema de energia através de diferentes métodos de comunicação e então controlá-los e monitorá-los usando diversas tecnologias de exibição, automatizando até mesmo a tarefa de monitoramento com base em parâmetros e algoritmos predefinidos.

Uma interface homem-máquina (IHM) é implementada em cada subestação para fornecer aos operadores recursos locais de monitoramento e controle que muitas vezes são necessários durante a configuração, comissionamento ou manutenção da subestação.

Transmissão de energia elétrica

A transmissão de energia elétrica é o movimento em massa de energia elétrica de um local de geração, como uma usina, para uma subestação elétrica. As linhas interligadas que facilitam esse movimento são conhecidas como rede de transmissão. Isto é diferente da fiação local entre subestações de alta tensão e clientes, que é geralmente conhecida como distribuição de energia elétrica. A rede combinada de transmissão e distribuição faz parte do fornecimento de eletricidade, conhecida como rede elétrica.

A transmissão eficiente envolve a redução das correntes, aumentando a tensão antes da transmissão e diminuindo-a em uma subestação na extremidade oposta. Para transmissão de energia CA, o aumento e a redução são feitos usando transformadores.

Uma rede síncrona de área ampla, também conhecida como "interconexão" na América do Norte, conecta diretamente muitos geradores que fornecem energia CA na mesma frequência relativa a muitos consumidores. Por exemplo, existem quatro interconexões principais na América do Norte (a Interconexão Ocidental, a Interconexão Oriental, a Interconexão de Quebec e a rede do Conselho de Confiabilidade Elétrica do Texas (ERCOT)). Na Europa, uma grande rede liga a maior parte da Europa continental.

Historicamente, as linhas de transmissão e distribuição eram propriedade da mesma empresa, mas a partir da década de 1990, muitos países liberalizaram a regulação do mercado eléctrico de formas que levaram à separação do negócio de transmissão de electricidade do negócio de distribuição. A Espanha é um exemplo nesse sentido.

Distribuição de energia elétrica

A distribuição de energia elétrica é a etapa final do fornecimento de energia elétrica; transporta eletricidade do sistema de transmissão para consumidores individuais. As subestações de distribuição são conectadas ao sistema de transmissão e baixam a tensão de transmissão para média tensão entre 2 kV e 35 kV com o uso de transformadores. As linhas de distribuição primárias transportam esta energia de média tensão para transformadores de distribuição localizados perto das instalações do cliente. Os transformadores de distribuição reduzem a tensão até a tensão de utilização usada pela iluminação, equipamentos industriais e eletrodomésticos. Muitas vezes, vários clientes são abastecidos por um transformador através de linhas de distribuição secundárias. Os clientes comerciais e residenciais estão conectados às linhas de distribuição secundária através de quedas de serviço. Os clientes que necessitam de uma quantidade muito maior de energia podem conectar-se diretamente ao nível de distribuição principal ou ao nível do subtransmissor.

Layout geral de redes elétricas. As tensões e cargas são típicas de uma rede europeia.

A transição da transmissão para a distribuição ocorre em uma subestação de energia, que possui as seguintes funções:.

• - Os disjuntores e chaves permitem desconectar a subestação da rede de transmissão ou desconectar as linhas de distribuição.

• - Os transformadores reduzem as tensões de transmissão, 35 kV ou mais, para tensões de distribuição primária. Estes são circuitos de média tensão, normalmente 600-35.000 V.

• - Do transformador, a energia vai para o barramento que pode dividir a energia de distribuição em múltiplas direções. O barramento distribui energia para linhas de distribuição, que são distribuídas aos clientes.

A distribuição urbana é principalmente subterrânea, por vezes em condutas de serviços públicos comuns. O traçado rural é principalmente acima do solo, com postes de serviços públicos, e o traçado suburbano é uma mistura. Mais perto do cliente, um transformador de distribuição reduz a energia de distribuição primária para um circuito secundário de baixa tensão, normalmente 120/240V.

Instalações elétricas.

Uma instalação elétrica é o conjunto de circuitos elétricos que visa fornecer energia elétrica a edifícios, instalações, locais públicos, infraestruturas, etc. Inclui os equipamentos necessários para garantir o seu correto funcionamento e a ligação aos correspondentes dispositivos elétricos.

Sua principal função é a transformação de energia elétrica em outros tipos de energia. São as instalações antagônicas às instalações geradoras.

Para correntes muito elevadas em aparelhos eléctricos e para correntes elevadas distribuídas através de um edifício, podem ser utilizados barramentos. (O termo "ônibus" é uma contração do latim , que significa "para todos".) Cada condutor ativo em tal sistema é uma peça rígida de cobre ou alumínio, geralmente em barras planas (mas às vezes como tubos ou outros formatos). Barramentos abertos nunca são usados ​​em áreas de acesso público, embora sejam usados ​​em fábricas e pátios de distribuição de empresas de energia para obter o benefício do resfriamento do ar. Uma variação é utilizar cabos pesados, principalmente quando se deseja transpor ou “rolar” fases.

Proteção do sistema de energia

A proteção de sistemas de energia é um ramo da engenharia de energia elétrica que trata da proteção de sistemas de energia elétrica contra falhas por meio da desconexão de peças defeituosas do restante da rede elétrica. O objetivo de um esquema de proteção é manter o sistema de energia estável, isolando apenas os componentes que falharam, deixando a maior parte da rede ainda operacional. Portanto, os esquemas de proteção devem aplicar uma abordagem muito pragmática e pessimista para eliminar falhas do sistema. Os dispositivos usados ​​para proteger os sistemas de energia contra falhas são chamados de dispositivos de proteção.

Os sistemas de proteção geralmente consistem em cinco componentes:.

• - Transformadores de corrente e tensão para reduzir altas tensões e correntes no sistema de potência elétrica a níveis adequados para o manejo dos relés.

• - Relés de proteção para detectar a falta e iniciar uma ordem de trip ou desconexão.

• - Disjuntores para abrir/fechar o sistema com base em comandos de relés e religadores automáticos.

• - Baterias para fornecer energia em caso de corte de energia no sistema.

• - Canais de comunicação para permitir análises de corrente e tensão em terminais remotos de uma linha e permitir disparo remoto do equipamento.

Para partes de um sistema de distribuição, os fusíveis são capazes de detectar e desconectar falhas.

Podem ocorrer falhas em cada peça, como falha de isolamento, linhas de transmissão derrubadas ou quebradas, disjuntores com defeito, curtos-circuitos e circuitos abertos. Os dispositivos de proteção são instalados com o objetivo de proteger os ativos e garantir o fornecimento contínuo de energia.

O quadro de distribuição é uma combinação de chaves seccionadoras elétricas, fusíveis ou disjuntores usados ​​para controlar, proteger e isolar equipamentos elétricos. As chaves são seguras para abrir sob corrente de carga normal (algumas chaves não são seguras para operar sob condições normais ou anormais), enquanto os dispositivos de proteção são seguros para abrir sob corrente de falha. Equipamentos muito importantes podem ter sistemas de proteção completamente redundantes e independentes, enquanto uma linha de distribuição secundária menor pode ter proteção muito simples e de baixo custo.

Coordenação

A coordenação de dispositivos de proteção é o processo de determinação do “melhor ajuste” de interrupção de corrente quando ocorrem condições elétricas anormais. O objetivo é minimizar ao máximo uma interrupção. Historicamente, a coordenação dos dispositivos de proteção era feita em papel de registro translúcido. Os métodos modernos normalmente incluem análises e relatórios detalhados por computador.

A coordenação da proteção também é realizada dividindo o sistema de potência em zonas de proteção. Se ocorrer uma falha numa determinada zona, serão tomadas as ações necessárias para isolar essa zona de todo o sistema. As definições de zona incluem geradores, barramentos, transformadores, linhas de transmissão e distribuição e motores. Além disso, as zonas têm as seguintes características: Zonas sobrepostas, regiões sobrepostas indicam disjuntores e todos os disjuntores em uma determinada zona com falha serão abertos para isolar a falha. As regiões sobrepostas são criadas por dois conjuntos de transformadores de instrumentos e relés para cada disjuntor. Eles são projetados para redundância para eliminar áreas desprotegidas; Entretanto, as regiões de sobreposição são projetadas para permanecerem tão pequenas quanto possível, de modo que quando uma falta ocorre em uma região de sobreposição e as duas zonas que abrangem a falta são isoladas, o setor do sistema de potência que é perdido de serviço ainda é pequeno, apesar das duas zonas. estar isolado.

El mantenimiento eléctrico y electromecánico cubre todos los aspectos de prueba, monitoreo, reparación y reemplazo de elementos de cualquier sistema eléctrico y mecánicos asociados a estos.

Generalmente realizado por un profesional autorizado con un conocimiento completo del Código Eléctrico Nacional y las regulaciones locales, el mantenimiento eléctrico cubre áreas tan diversas como:.

• Motores.

• Generadores.

• Transformadores.

• Otras máquinas eléctricas.

• Sistemas de iluminación.

• Protección contra sobretensiones.

• Líneas de transmisión.

• Instalaciones eléctricas.

Con una mayor dependencia tanto de la recopilación de datos como de la maquinaria ejecutada por software de computadora, el mantenimiento eléctrico es más vital que nunca. La falla de un solo componente en el sistema eléctrico puede causar un tiempo de inactividad extenso o pérdida de datos.

Mercado de eletricidade

Em termos económicos, a electricidade é um bem que pode ser comprado, vendido e comercializado. Um mercado de energia elétrica, também bolsa de energia ou PX, é um sistema que permite compras, por meio de licitações de compra; vendas, por meio de ofertas de vendas; e negociação de curto prazo, geralmente na forma de swaps financeiros ou títulos. Licitações e ofertas usam princípios de oferta e demanda para definir o preço. As transações de longo prazo são contratos semelhantes aos acordos de compra de energia e são geralmente consideradas transações bilaterais privadas entre contrapartes.

As transações grossistas (licitações e ofertas) de eletricidade são normalmente compensadas e liquidadas pelo operador do mercado ou por uma entidade independente com finalidade específica exclusivamente responsável por essa função. Os operadores de mercado não compensam negociações, mas muitas vezes exigem conhecimentos de negociação para manter a geração e o equilíbrio de carga. As commodities dentro de um mercado de eletricidade geralmente consistem em dois tipos: potência e energia. Potência é a taxa de transferência elétrica líquida medida em um determinado momento e é medida em megawatts (MW). Energia é a eletricidade que flui através de um ponto medido durante um determinado período e é medida em megawatts-hora (MWh).

Os mercados de produtos de base relacionados com a energia comercializam a produção líquida em vários intervalos, normalmente em incrementos de 5, 15 e 60 minutos. Os mercados de produtos de base relacionados com a energia, exigidos e geridos pelos (e pagos pelos) operadores de mercado para garantir a fiabilidade, são considerados serviços auxiliares e incluem nomes como reserva giratória, reserva não giratória, reservas operacionais, reserva responsiva, regulação positiva, regulação negativa e capacidade instalada.

Além disso, para a maioria dos grandes operadores, existem mercados de congestionamento de transmissão e de derivados de electricidade, tais como futuros e opções de electricidade, que são activamente negociados. Estes mercados desenvolveram-se como resultado da reestruturação dos sistemas de energia eléctrica em todo o mundo. Este processo desenvolveu-se frequentemente em paralelo com a reestruturação dos mercados de gás natural.

Contador.

O princípio básico da oferta não mudou muito ao longo do tempo. A quantidade de energia utilizada para consumo doméstico e, portanto, o valor cobrado na conta de luz, é medida através de um medidor de energia elétrica que normalmente é colocado próximo à entrada de uma residência, para facilitar o acesso à mesma.

Geralmente é cobrada dos clientes uma taxa mensal de serviço, taxa de acesso ou prazo de energia (o fixo) e encargos adicionais com base na energia elétrica (em kWh) consumida pela casa ou empresa durante o mês. Os consumidores comerciais e industriais normalmente têm esquemas de preços mais complexos. Estes exigem medidores que quantificam o uso de energia em intervalos de tempo (como meia hora) para impor tarifas com base na quantidade de energia consumida e na taxa máxima de consumo, ou seja, a demanda máxima, que é medida em quilovoltamperes (kVA).

Energias renováveis

A energia renovável é a energia útil colhida a partir de recursos renováveis, que são naturalmente reabastecidos numa escala de tempo humana, incluindo fontes neutras em carbono, como a luz solar, o vento, a chuva, as marés, as ondas e o calor geotérmico.

A energia renovável fornece frequentemente energia em quatro áreas principais: produção de electricidade, aquecimento/arrefecimento de ar e água, transportes e serviços de energia rurais (fora da rede).

Existem recursos energéticos renováveis ​​e oportunidades significativas para a eficiência energética em vastas áreas geográficas, em contraste com outras fontes de energia, que estão concentradas num número limitado de países. A rápida implantação das energias renováveis ​​e da eficiência energética, bem como a diversificação tecnológica das fontes de energia, resultariam em benefícios económicos e de segurança energética significativos.

A nível nacional, pelo menos 30 nações em todo o mundo já possuem energia renovável que contribui com mais de 20% do fornecimento de energia. Espera-se que os mercados nacionais de energias renováveis ​​continuem a crescer fortemente na próxima década e nos anos seguintes. Pelo menos dois países, a Islândia e a Noruega, já produzem toda a sua electricidade utilizando energias renováveis, e muitos outros países estabeleceram o objectivo de atingir 100% de energia renovável no futuro. Pelo menos 47 nações em todo o mundo já obtêm mais de 50% da sua electricidade proveniente de recursos renováveis. Os recursos energéticos renováveis ​​existem em vastas áreas geográficas, em contraste com os combustíveis fósseis, que estão concentrados num número limitado de países. A rápida implantação de tecnologias de energia renovável e de eficiência energética está a resultar numa segurança energética significativa, na mitigação das alterações climáticas e em benefícios económicos. Nas pesquisas internacionais de opinião pública há um forte apoio à promoção de fontes renováveis, como a energia solar e a energia eólica.

Embora muitos projectos de energias renováveis ​​sejam de grande escala, as tecnologias renováveis ​​também são adequadas para zonas rurais e remotas e para países em desenvolvimento, onde a energia é muitas vezes crucial para o desenvolvimento humano. Uma vez que a maioria das tecnologias de energias renováveis ​​fornecem electricidade, a implantação de energias renováveis ​​é frequentemente aplicada em conjunto com o aumento da electrificação, o que tem vários benefícios: a electricidade pode ser convertida em calor, pode ser convertida em energia mecânica com elevada eficiência e é limpa no ponto de consumo. Além disso, a electrificação com energias renováveis ​​é mais eficiente e, portanto, leva a reduções significativas nas necessidades de energia primária.

Até 2040, espera-se que as energias renováveis ​​sejam iguais à produção de electricidade a partir do carvão e do gás natural. Várias jurisdições, incluindo a Dinamarca, a Alemanha, o estado da Austrália do Sul e alguns estados dos EUA, alcançaram uma elevada integração de energias renováveis ​​variáveis. Por exemplo, em 2015, a energia eólica cobriu 42% da procura de eletricidade na Dinamarca, 23,2% em Portugal e 15,5% no Uruguai. Os interconectores permitem que os países equilibrem os sistemas eléctricos, permitindo a importação e exportação de energia renovável. Surgiram sistemas híbridos inovadores entre países e regiões.

La eficiencia de un sistema en electrónica e ingeniería eléctrica se define como la producción de potencia útil dividida por la potencia eléctrica total consumida (una expresión fraccionaria), típicamente denotada por la letra griega eta minúscula (η - ήτα).

Si la producción y la entrada de energía se expresan en las mismas unidades, la eficiencia es un número adimensional. Cuando no es habitual o conveniente representar la energía de entrada y salida en las mismas unidades, las cantidades similares a la eficiencia tienen unidades asociadas. Por ejemplo, la tasa de calor de una planta de energía de combustibles fósiles puede expresarse en BTU por kilovatio-hora. La eficacia luminosa de una fuente de luz expresa la cantidad de luz visible para una cierta cantidad de transferencia de energía y tiene las unidades de lúmenes por vatio.

La eficiencia no debe confundirse con la efectividad : un sistema que desperdicia la mayor parte de su potencia de entrada pero produce exactamente lo que debe, es efectivo pero no eficiente. El término "eficiencia" sólo tiene sentido en referencia al efecto deseado. Una bombilla, por ejemplo, puede tener un 2% de eficiencia en la emisión de luz y aun así tener un 98% de eficiencia en la calefacción de una habitación (en la práctica, es casi un 100% de eficiencia en la calefacción de una habitación porque la energía de la luz también se convertirá finalmente en calor. (parte de la pequeña fracción que sale por las ventanas). Un amplificador electrónico que entrega 10 vatios de potencia a su carga (por ejemplo, un altavoz), mientras que consumir 20 vatios de energía de una fuente de energía es 50% eficiente. (10/20 × 100 = 50%).

Eficiencia electromecánica:.

Comparar el trabajo realizado por los sistemas motor-generador con las entradas de energía para calcular la eficiencia.

Con la mayoría de las conversiones de energía, se pierde algo de energía en el proceso, por lo que los ingenieros mejoran la eficiencia energética de los sistemas electromecánicos para reducir el consumo de energía. Hacer que los sistemas que incluyen conversiones de energía sean más eficientes puede ayudar a reducir el consumo de combustibles fósiles y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

El rendimiento, la eficiencia y la confiabilidad significativamente mejorados se ofrecen a través del control electrodinámico inteligente en la transferencia de fuerza y potencia que beneficiara a las aplicaciones en todos los sectores de ingeniería.

Eficacia luminosa.

La eficacia luminosa es una medida de qué tan bien una fuente de luz produce luz visible. Es la relación entre el flujo luminoso y la potencia, medida en lúmenes por vatio en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Dependiendo del contexto, la energía puede ser el flujo radiante de la salida de la fuente o puede ser la energía total (energía eléctrica, energía química u otras) consumida por la fuente. lo general, el sentido del término que se pretende debe inferirse del contexto y, a veces, no está claro. El primer sentido a veces se denomina eficacia luminosa de la radiación, y el segundo eficacia luminosa de una fuente o eficacia luminosa global.

No todas las longitudes de onda de la luz son igualmente visibles, o igualmente efectivas para estimular la visión humana, debido a la sensibilidad espectral del ojo humano ; la radiación en las partes infrarroja y ultravioleta del espectro es inútil para la iluminación. La eficacia luminosa de una fuente es el producto de qué tan bien convierte la energía en radiación electromagnética y qué tan bien el ojo humano detecta la radiación emitida.

Eficiencia de iluminación.

Las fuentes de luz artificial generalmente se evalúan en términos de eficacia luminosa de la fuente, también llamada a veces eficacia de enchufe de pared. Esta es la relación entre el flujo luminoso total emitido por un dispositivo y la cantidad total de energía de entrada (eléctrica, etc.) que consume. La eficacia luminosa de la fuente es una medida de la eficiencia del dispositivo con la salida ajustada para tener en cuenta la curva de respuesta espectral (la función de luminosidad). Cuando se expresa en forma adimensional (por ejemplo, como una fracción de la eficacia luminosa máxima posible), este valor puede ser llamado eficacia luminosa de una fuente, eficiencia luminosa global o eficiencia de la iluminación.

Iluminação artificial

A iluminação artificial é o uso deliberado de luz para obter efeitos práticos ou estéticos, incluindo o uso de fontes de luz como lâmpadas e luminárias.

As luzes da rua são usadas para iluminar estradas e corredores à noite. Alguns fabricantes estão projetando luminárias LED e fotovoltaicas para fornecer uma alternativa energeticamente eficiente às tradicionais luzes de rua.

Os holofotes podem ser usados ​​para iluminar áreas de trabalho ou campos de jogos ao ar livre durante a noite. Os tipos mais comuns de projetores são lâmpadas de iodetos metálicos e lâmpadas de sódio de alta pressão.

Luzes de sinalização são colocadas na intersecção de duas estradas para auxiliar na navegação.

Às vezes, a iluminação de segurança pode ser usada ao longo de estradas em áreas urbanas ou atrás de residências ou instalações comerciais. Estas são luzes extremamente brilhantes usadas para dissuadir o crime. As luzes de segurança podem incluir holofotes e ser ativadas por interruptores PIR que detectam fontes de calor em movimento no escuro.

As luzes de entrada de automóveis podem ser usadas ao ar livre para iluminar e marcar a entrada de uma propriedade. Essas luzes são instaladas para fins de segurança, proteção e decoração.

A iluminação subaquática também é usada em lagos de carpas, fontes, piscinas e similares.

Os sinais de néon são mais frequentemente usados ​​para chamar a atenção em vez de iluminar.

Os sistemas de controle de iluminação reduzem o uso e os custos de energia, ajudando a fornecer luz apenas quando e onde for necessária. Os sistemas de controle de iluminação geralmente incorporam o uso de horários, controle de ocupação e controle de fotocélulas (ou seja, aproveitamento da luz do dia). Alguns sistemas também apoiam a resposta à procura e diminuem ou apagam automaticamente as luzes para tirar partido dos incentivos dos serviços públicos. Os sistemas de controle de iluminação às vezes são incorporados em sistemas de automação predial maiores.

Os veículos normalmente incluem faróis e lanternas traseiras. Os faróis são luzes seletivas brancas ou amarelas colocadas na frente do veículo, projetadas para iluminar a estrada que se aproxima e tornar o veículo mais visível. Muitos fabricantes estão recorrendo aos faróis de LED como uma alternativa energeticamente eficiente aos faróis tradicionais.

Os engenheiros nesta concentração podem trabalhar em setores como: produtos de consumo e tecnologias relacionadas, design de interiores/arquitetura, varejo, entretenimento/teatro, construção e em empresas de design e desenvolvimento de tecnologia de iluminação.

O seu trabalho inclui o desenvolvimento de luminárias, postes e aplicações físicas mais económicas (saúde, paisagem, estradas), até ao desenvolvimento de uma nova iluminação pessoal e à concepção de novas fontes de luz, como os LED. Os consultores de iluminação ajudam empresas de construção e arquitetura a aplicar a iluminação de maneiras artísticas e estéticas, bem como de maneiras eficientes em termos energéticos, discretas e até mesmo que melhoram a segurança pessoal. Eles também mantêm iluminação, lâmpadas, refletores públicos e criam sistemas de iluminação.

Son sistemas eléctricos de potencia diferentes a las redes eléctricas de consumo.

Sistemas de energia elétrica para aeronaves

É uma rede autônoma de componentes que geram, transmitem, distribuem, utilizam e armazenam energia elétrica.

Todos os sistemas elétricos das aeronaves possuem componentes com capacidade de gerar eletricidade. Dependendo da aeronave, geradores ou alternadores são usados ​​para produzir eletricidade. Geralmente são acionados por motor, mas também podem ser movidos por uma APU, motor hidráulico ou turbina de ar. A saída do gerador é normalmente 115-120V/400HZ AC, 28VDC ou 14VDC. A energia do gerador pode ser usada sem modificação ou encaminhada através de transformadores, retificadores ou inversores para alterar o tipo de tensão ou corrente.

A saída do gerador normalmente será direcionada para uma ou mais barras de distribuição. Os componentes individuais são alimentados pelo barramento com proteção de circuito na forma de um disjuntor ou fusível embutido na fiação.

A saída do gerador também é usada para carregar a(s) bateria(s) da aeronave. As baterias são normalmente do tipo chumbo-ácido ou NICAD, mas as baterias de lítio estão se tornando mais comuns. São utilizados tanto para dar partida em aeronaves quanto como fonte de energia de emergência em caso de falha do sistema de geração ou distribuição.

Normalmente, são sistemas multivoltagem que usam uma combinação de barramentos CA e CC para alimentar vários componentes da aeronave. A geração de energia primária é normalmente CA com uma ou mais unidades transformadoras retificadoras (TRU) fornecendo conversão para tensão CC para alimentar os barramentos CC. A geração secundária de CA de uma APU é normalmente fornecida para uso terrestre quando os motores não estão funcionando e para uso aéreo no caso de falha de um componente. A geração terciária na forma de motor hidráulico ou RAT também pode ser incorporada ao sistema para fornecer redundância em caso de falhas múltiplas. Componentes essenciais de CA e CC são conectados a barramentos específicos e medidas especiais são tomadas para fornecer energia a esses barramentos em quase todas as situações de falha. Caso toda a geração de energia CA seja perdida, um inversor estático é incluído no sistema para que o barramento CA essencial possa ser alimentado pelas baterias da aeronave.

Sistemas de energia elétrica para veículos terrestres

São redes autônomas de componentes que geram, transmitem, distribuem, utilizam e armazenam energia elétrica.

Veículos de propulsão elétrica avançados, como veículos elétricos híbridos, veículos elétricos híbridos plug-in, veículos elétricos com célula de combustível e veículos elétricos a bateria, exigem eletrônica de potência e máquinas elétricas para operar.

Principal investidor.

Inversores e conversores de energia são usados ​​para reverter a corrente contínua (CC) da bateria HV em corrente alternada (CA) para os motores que impulsionam o veículo na estrada; Eles também convertem CA em CC para carregar a bateria HV. Com um sistema de transmissão elétrico, o inversor controla o motor elétrico de uma maneira um tanto equivalente à forma como a Unidade de Controle do Motor (ECU) de um veículo com motor de combustão interna a gás ou diesel determina o comportamento de direção do veículo; Ele também captura a energia cinética liberada pela frenagem regenerativa e a devolve à bateria. Como resultado, a autonomia do veículo está diretamente relacionada à eficiência do inversor principal.

Conversores CC/CC.

Os vários componentes eletrônicos de um carro ou caminhão exigem diferentes níveis de tensão. O requisito mais básico para a conversão DC/DC é alimentar cargas tradicionais de 12V. Quando um veículo com motor de combustão padrão está funcionando, um alternador conectado ao motor fornece energia para todas as cargas elétricas e também recarrega a bateria. O motor de combustão interna em HEVs pode ficar desligado por longos períodos de tempo, portanto não se pode confiar em um alternador para fornecer energia para cargas auxiliares. Um conversor DC/DC carrega a bateria de 12V do barramento HV, eliminando assim o alternador de 14V.

Gerenciamento de bateria.

Para alimentar os motores elétricos, grandes conjuntos de baterias são compostos por centenas de células instaladas no veículo e produzem aproximadamente 400 V de potência. As baterias são gerenciadas e monitoradas por um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) e carregadas por um módulo conversor CA/CC integrado, com tensões que variam de sistemas monofásicos de 110V a trifásicos de 380V.

O sistema de gerenciamento de bateria é um elemento-chave na arquitetura geral de HEV e EV. Não só pode prolongar a vida útil da bateria, mas também estender o alcance possível do veículo. O estado de saúde (SoH), estado de carga (SoC) e profundidade de descarga (DoD) da bateria são monitorados constantemente. À medida que as células da bateria envelhecem, a capacidade das células individuais muda e impacta negativamente a capacidade geral da bateria. Felizmente, os circuitos de monitoramento de células permitem o equilíbrio das células durante a carga e a descarga. Embora o sistema de energia do veículo veja a bateria como uma única fonte de alta tensão, o sistema de controle da bateria deve considerar a condição de cada bateria de forma independente. Se uma bateria em uma pilha tiver uma capacidade ligeiramente menor que as outras baterias, seu SoC se afastará gradualmente do restante das baterias ao longo de vários ciclos de carga e descarga. Quanto mais células um pacote tiver em série, maior será a diferença de potencial no estado de carga, impedância e capacidade que afeta o fornecimento de energia do pacote.

Um sistema integrado de proteção e gerenciamento da bateria monitora a integridade da bateria durante o carregamento e descarregamento para permitir a vida útil mais longa possível da bateria. Os dispositivos de monitoramento de bateria integram todos os componentes necessários para medição de tensão e corrente, isolamento de sinal e monitoramento de segurança. Como a maioria das baterias EV e HEV são agora formulações de íons de lítio, a proteção e o monitoramento da bateria são uma necessidade. Nas tensões operacionais mais altas experimentadas em veículos elétricos, a sobretensão pode ser catastrófica.

Sistemas de energia elétrica para navios

A energia a bordo é gerada usando um motor principal e um alternador trabalhando juntos. Para isso, é utilizado um gerador de corrente alternada a bordo. O gerador funciona segundo o princípio de que quando um campo magnético varia em torno de um condutor, uma corrente é induzida no condutor.

O gerador consiste em um conjunto fixo de condutores enrolados em bobinas sobre um núcleo de ferro. Isso é conhecido como estator. Um ímã giratório chamado rotor gira dentro deste estator produzindo um campo magnético. Este campo passa através do condutor, gerando um EMF induzido ou força eletromagnética quando a entrada mecânica faz o rotor girar.

Quadro de distribuição principal, que é um invólucro de metal que retira energia do gerador a diesel e a fornece para diferentes máquinas.

Barramentos que atuam como transportadores e permitem a transferência de carga de um ponto a outro. Os disjuntores que funcionam como um interruptor e em condições inseguras podem ser desarmados para evitar avarias e acidentes. Fusíveis como dispositivo de segurança para máquinas.

Transformadores para aumentar ou diminuir a tensão. Quando a alimentação deve ser fornecida ao sistema de iluminação, um transformador abaixador é usado no sistema de distribuição.

Num sistema de distribuição de energia, a tensão na qual o sistema opera é normalmente de 440 volts.

Existem algumas instalações grandes onde a tensão chega a 6600 V.

A energia é fornecida através de disjuntores para grandes máquinas auxiliares em alta tensão. Para fontes menores, são usados ​​fusíveis e disjuntores em miniatura.

O sistema de distribuição é de três fios e pode ser isolado de neutro ou aterrado.

O sistema isolado é mais preferido em comparação ao sistema aterrado porque durante uma falta à terra, máquinas essenciais, como o mecanismo de direção, podem ser perdidas.

Estações de carregamento

Uma estação de recarga, também chamada de ponto de recarga elétrica e equipamento de abastecimento de veículos elétricos, é uma máquina que fornece energia elétrica para carregar veículos elétricos plug-in, incluindo carros, veículos elétricos de bairro, caminhões, ônibus e outros.

Alguns veículos elétricos possuem conversores integrados que se conectam a uma tomada padrão ou a uma tomada de tensão mais alta. Outros usam estações de carregamento personalizadas.

As estações de carregamento fornecem conectores que atendem a vários padrões. Para carregamento rápido DC comum, os carregadores são equipados com vários adaptadores, como Sistema de Carregamento Combinado (CCS), CHAdeMO e Carregamento Rápido AC.

As estações de carregamento públicas estão normalmente localizadas nas laterais da rua ou em shopping centers, instalações governamentais e áreas de estacionamento.

Corrente alternada (CA).

As estações de carregamento CA conectam os circuitos de carregamento a bordo do veículo diretamente à fonte CA.

• - AC Nível 1 – Conecta-se diretamente a uma tomada residencial padrão de 120 V na América do Norte; capaz de fornecer 12-16 A (1,4-1,92 kW) dependendo da capacidade de um circuito dedicado.

• - AC Nível 2 – Utiliza energia residencial de 240 V ou comercial de 208 V para fornecer 6-80 A (1,4-19,2 kW). Fornece um aumento significativo na velocidade de carregamento em relação ao carregamento de nível 1.

Corrente contínua (CC).

Comumente chamado incorretamente de Carregamento de Nível 3, o carregamento rápido DC é classificado separadamente. No carregamento rápido CC, a energia da rede passa por um inversor CA/CC antes de chegar à bateria do veículo, contornando os circuitos de carregamento integrados.

• - DC Nível 1: fornece no máximo 80 kW a 50-1000 V.

• - DC Nível 2: Fornece um máximo de 400 kW a 50-1000 V.

Os primeiros dispositivos eletrônicos de alta potência foram válvulas de arco de mercúrio. Nos sistemas modernos, a conversão é realizada com dispositivos de comutação semicondutores, como diodos, tiristores e transistores de potência, como MOSFET de potência e IGBT. Ao contrário dos sistemas eletrônicos relacionados à transmissão e processamento de sinais e dados, a eletrônica de potência processa quantidades substanciais de energia elétrica. Um conversor AC/DC (retificador) é o dispositivo eletrônico de potência mais típico encontrado em muitos dispositivos eletrônicos de consumo, por exemplo, televisores, computadores pessoais, carregadores de bateria, etc. Na indústria, uma aplicação comum é o inversor de frequência (VSD) usado para controlar um motor de indução. A faixa de potência dos VSDs começa em algumas centenas de watts e termina em dezenas de megawatts.

Máquina elétrica é um termo geral para máquinas que utilizam forças eletromagnéticas, como motores elétricos, geradores elétricos, transformadores e outros.

O fluxo magnético em todas as máquinas elétricas desempenha um papel importante na conversão ou transferência de energia. Campo magnetizante rotativo ou enrolamento. As máquinas produzem o fluxo enquanto o enrolamento da armadura fornece energia elétrica ou mecânica. No caso dos transformadores, a ala primária supre a demanda energética do secundário.

O projeto básico de uma máquina elétrica envolve o dimensionamento do circuito magnético, circuito elétrico, sistema de isolamento, etc., e é feito através da aplicação de equações analíticas. Um designer geralmente se depara com uma série de problemas para os quais pode não haver uma solução, mas muitas soluções.

Um projeto deve garantir que os produtos funcionem de acordo com os requisitos de maior eficiência, menor peso do material para o resultado desejado, menor aumento de temperatura e menor custo. Eles também devem ser confiáveis ​​e duráveis.

Fatores a serem considerados no projeto de máquinas elétricas:.

Os componentes básicos de todos os dispositivos eletromagnéticos são os enrolamentos de campo e de armadura suportados por dielétrico ou isolamento, sistema de refrigeração e peças mecânicas. Portanto, os fatores a serem considerados no projeto são:

1.Circuito magnético ou caminho de fluxo: você precisa definir a quantidade necessária de fluxo. As perdas principais devem ser menores.

2. Circuito elétrico ou enrolamentos: Você deve garantir que a fem necessária seja induzida sem

complexidade no arranjo do enrolamento. As perdas de cobre devem ser mínimas.

3.Isolamento: Deve garantir a separação suave das peças da máquina operando em potenciais diferentes e limitar a corrente aos caminhos prescritos.

4. Sistema de refrigeração ou ventilação: Você deve garantir que a máquina funcione na temperatura especificada.

5. Peças da máquina: Devem ser robustas.

Telecomunicações

• - Portal:Engenharia. Conteúdo relacionado a Engenharia.

• - Engenharia Eletrônica.

• - Engenharia eletromecânica.

• - Engenharia energética.

• - Telecomunicações.

• - Engenharia de telecomunicações.

• - www.tuveras.com (Site de Tecnologia Elétrica).

• - www.ieee.org (Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos).

• - Artigos de Engenharia Elétrica.

• - Base de conhecimento sobre eletricidade.

A engenharia elétrica aplica conhecimentos de ciências como física e matemática.

Considerando que este ramo da engenharia é mais abstrato que os demais, a formação de um engenheiro eletricista requer uma base matemática que permita a abstração e a compreensão dos fenômenos eletromagnéticos.

Após este tipo de análise foi possível compreender este ramo da física, através de um conjunto de equações e leis que regem os fenômenos elétricos e magnéticos. Por exemplo, o desenvolvimento das leis de Maxwell permite descrever fenômenos eletromagnéticos e constitui a base da teoria do eletromagnetismo. No estudo da corrente elétrica, a base teórica é baseada na lei de Ohm e nas leis de Kirchhoff.

Além disso, são necessários conhecimentos gerais de mecânica e ciência dos materiais para o uso adequado de materiais apropriados para cada aplicação.

Um engenheiro eletricista deve ter conhecimentos básicos de outras áreas afins, pois muitos problemas que surgem na engenharia são complexos e interdisciplinares.

Deve compreender e dominar os componentes dos sistemas elétricos de potência.

Geração de energia elétrica

A geração de eletricidade é o processo de geração de energia elétrica a partir de fontes de energia primária. Para os serviços públicos do setor de energia elétrica, é a etapa anterior à sua entrega (transmissão, distribuição, etc.) aos usuários finais ou ao seu armazenamento (utilizando, por exemplo, o método de armazenamento reversível). Inclui a seleção, projeto e construção de instalações.

A eletricidade não está disponível gratuitamente na natureza, por isso deve ser “produzida” (ou seja, através da transformação de outras formas de energia em eletricidade). A produção ocorre em usinas de energia. A electricidade é mais frequentemente gerada numa central eléctrica por geradores electromecânicos, accionados principalmente por motores térmicos alimentados por combustão ou fissão nuclear, mas também por outros meios, como a energia cinética da água corrente e do vento. Outras fontes de energia incluem energia solar fotovoltaica e energia geotérmica.

Automação, controle, comunicação e instrumentação de usinas de energia

Uma usina é uma instalação industrial para geração de energia elétrica. As centrais eléctricas estão geralmente ligadas a uma rede eléctrica regional ou nacional.

Uma central eléctrica contém milhares de componentes e equipamentos, como motores, bombas ou válvulas, que devem funcionar de forma bem coordenada. Essa coordenação é realizada por meio de sistemas de instrumentação e controle (I&C). Estes sistemas permitem que o pessoal da central monitorize o estado da central eléctrica de forma mais eficaz, identifique oportunidades para melhorar o desempenho dos equipamentos e sistemas e antecipe, compreenda e responda a potenciais problemas. Basicamente, o objetivo dos sistemas de I&C em centrais elétricas é permitir e apoiar a geração de energia segura e fiável através do controlo dos processos da central.

A arquitetura do sistema I&C, juntamente com o pessoal de operações da usina, atua como o “sistema nervoso central” de uma usina.

Por meio de seus elementos constituintes, como equipamentos, módulos, sensores, transmissores, motores, válvulas e outros, o sistema I&C detecta parâmetros da usina, monitora o desempenho, integra informações e faz ajustes automáticos nas operações da usina conforme necessário. Também responde a falhas e eventos anormais, garantindo assim uma produção eficiente de energia e segurança. É dada especial atenção ao projeto, teste, operação, manutenção, licenciamento, operação e modernização de sistemas de I&C.

Os sistemas de automação para usinas de energia tornaram-se cada vez mais sofisticados graças aos avanços significativos em hardware e software de computador. Além de proporcionar um maior grau de automação da planta, esses avanços também proporcionaram a capacidade de controlar mais de perto todos os processos em uma planta de energia. Isto, por sua vez, significa que as operações da planta podem ser otimizadas em relação a uma variedade de parâmetros para proporcionar maior eficiência e maior flexibilidade.

Estes sistemas avançados melhoram o desempenho de toda a central e, consequentemente, a economia e a segurança das centrais eléctricas actuais e futuras. Os modernos sistemas digitais de monitorização e medição também podem contribuir para a segurança física e cibernética, se forem concebidos tendo a segurança como requisito fundamental.

Automação, controle, comunicação e instrumentação de subestações elétricas

Uma subestação faz parte de um sistema de geração, transmissão e distribuição elétrica. As subestações transformam a tensão de alta para baixa, ou vice-versa, ou desempenham qualquer uma de várias outras funções importantes. Entre a estação geradora e o consumidor, a energia elétrica pode fluir através de diversas subestações em diferentes níveis de tensão. Uma subestação pode incluir transformadores para alterar os níveis de tensão entre tensões de transmissão altas e tensões de distribuição mais baixas, ou na interconexão de duas tensões de transmissão diferentes.

Com a introdução da tecnologia de microprocessadores, os dispositivos digitais de proteção e controle tornaram-se mais inteligentes. Novos dispositivos eletrônicos inteligentes (IEDs) podem coletar e registrar informações sobre muitos parâmetros diferentes de um sistema, processá-los com base em lógica complexa em uma fração de segundo e tomar decisões sobre situações anormais para enviar comandos de controle a chaves e disjuntores para eliminar a falha.

Além da superior capacidade de processamento, os dispositivos modernos de subestações também podem armazenar informações em seu armazenamento interno por um determinado período e transferir essas informações para aplicativos de terceiros para posterior estudo e análise. Os IEDs agora podem enviar informações a um usuário local ou remoto através de diferentes tipos de comunicação. Isso dá aos operadores mais flexibilidade em como e quando processar informações para proporcionar um tempo de recuperação rápido após uma interrupção na subestação.

Com mais informações disponíveis remotamente, novos sistemas de monitoramento foram desenvolvidos para facilitar a tarefa do administrador de sistemas no centro de controle. Um sistema de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA) pode coletar informações de vários IEDs em um sistema de energia através de diferentes métodos de comunicação e então controlá-los e monitorá-los usando diversas tecnologias de exibição, automatizando até mesmo a tarefa de monitoramento com base em parâmetros e algoritmos predefinidos.

Uma interface homem-máquina (IHM) é implementada em cada subestação para fornecer aos operadores recursos locais de monitoramento e controle que muitas vezes são necessários durante a configuração, comissionamento ou manutenção da subestação.

Transmissão de energia elétrica

A transmissão de energia elétrica é o movimento em massa de energia elétrica de um local de geração, como uma usina, para uma subestação elétrica. As linhas interligadas que facilitam esse movimento são conhecidas como rede de transmissão. Isto é diferente da fiação local entre subestações de alta tensão e clientes, que é geralmente conhecida como distribuição de energia elétrica. A rede combinada de transmissão e distribuição faz parte do fornecimento de eletricidade, conhecida como rede elétrica.

A transmissão eficiente envolve a redução das correntes, aumentando a tensão antes da transmissão e diminuindo-a em uma subestação na extremidade oposta. Para transmissão de energia CA, o aumento e a redução são feitos usando transformadores.

Uma rede síncrona de área ampla, também conhecida como "interconexão" na América do Norte, conecta diretamente muitos geradores que fornecem energia CA na mesma frequência relativa a muitos consumidores. Por exemplo, existem quatro interconexões principais na América do Norte (a Interconexão Ocidental, a Interconexão Oriental, a Interconexão de Quebec e a rede do Conselho de Confiabilidade Elétrica do Texas (ERCOT)). Na Europa, uma grande rede liga a maior parte da Europa continental.

Historicamente, as linhas de transmissão e distribuição eram propriedade da mesma empresa, mas a partir da década de 1990, muitos países liberalizaram a regulação do mercado eléctrico de formas que levaram à separação do negócio de transmissão de electricidade do negócio de distribuição. A Espanha é um exemplo nesse sentido.

Distribuição de energia elétrica

A distribuição de energia elétrica é a etapa final do fornecimento de energia elétrica; transporta eletricidade do sistema de transmissão para consumidores individuais. As subestações de distribuição são conectadas ao sistema de transmissão e baixam a tensão de transmissão para média tensão entre 2 kV e 35 kV com o uso de transformadores. As linhas de distribuição primárias transportam esta energia de média tensão para transformadores de distribuição localizados perto das instalações do cliente. Os transformadores de distribuição reduzem a tensão até a tensão de utilização usada pela iluminação, equipamentos industriais e eletrodomésticos. Muitas vezes, vários clientes são abastecidos por um transformador através de linhas de distribuição secundárias. Os clientes comerciais e residenciais estão conectados às linhas de distribuição secundária através de quedas de serviço. Os clientes que necessitam de uma quantidade muito maior de energia podem conectar-se diretamente ao nível de distribuição principal ou ao nível do subtransmissor.

Layout geral de redes elétricas. As tensões e cargas são típicas de uma rede europeia.

A transição da transmissão para a distribuição ocorre em uma subestação de energia, que possui as seguintes funções:.

• - Os disjuntores e chaves permitem desconectar a subestação da rede de transmissão ou desconectar as linhas de distribuição.

• - Os transformadores reduzem as tensões de transmissão, 35 kV ou mais, para tensões de distribuição primária. Estes são circuitos de média tensão, normalmente 600-35.000 V.

• - Do transformador, a energia vai para o barramento que pode dividir a energia de distribuição em múltiplas direções. O barramento distribui energia para linhas de distribuição, que são distribuídas aos clientes.

A distribuição urbana é principalmente subterrânea, por vezes em condutas de serviços públicos comuns. O traçado rural é principalmente acima do solo, com postes de serviços públicos, e o traçado suburbano é uma mistura. Mais perto do cliente, um transformador de distribuição reduz a energia de distribuição primária para um circuito secundário de baixa tensão, normalmente 120/240V.

Instalações elétricas.

Uma instalação elétrica é o conjunto de circuitos elétricos que visa fornecer energia elétrica a edifícios, instalações, locais públicos, infraestruturas, etc. Inclui os equipamentos necessários para garantir o seu correto funcionamento e a ligação aos correspondentes dispositivos elétricos.

Sua principal função é a transformação de energia elétrica em outros tipos de energia. São as instalações antagônicas às instalações geradoras.

Para correntes muito elevadas em aparelhos eléctricos e para correntes elevadas distribuídas através de um edifício, podem ser utilizados barramentos. (O termo "ônibus" é uma contração do latim , que significa "para todos".) Cada condutor ativo em tal sistema é uma peça rígida de cobre ou alumínio, geralmente em barras planas (mas às vezes como tubos ou outros formatos). Barramentos abertos nunca são usados ​​em áreas de acesso público, embora sejam usados ​​em fábricas e pátios de distribuição de empresas de energia para obter o benefício do resfriamento do ar. Uma variação é utilizar cabos pesados, principalmente quando se deseja transpor ou “rolar” fases.

Proteção do sistema de energia

A proteção de sistemas de energia é um ramo da engenharia de energia elétrica que trata da proteção de sistemas de energia elétrica contra falhas por meio da desconexão de peças defeituosas do restante da rede elétrica. O objetivo de um esquema de proteção é manter o sistema de energia estável, isolando apenas os componentes que falharam, deixando a maior parte da rede ainda operacional. Portanto, os esquemas de proteção devem aplicar uma abordagem muito pragmática e pessimista para eliminar falhas do sistema. Os dispositivos usados ​​para proteger os sistemas de energia contra falhas são chamados de dispositivos de proteção.

Os sistemas de proteção geralmente consistem em cinco componentes:.

• - Transformadores de corrente e tensão para reduzir altas tensões e correntes no sistema de potência elétrica a níveis adequados para o manejo dos relés.

• - Relés de proteção para detectar a falta e iniciar uma ordem de trip ou desconexão.

• - Disjuntores para abrir/fechar o sistema com base em comandos de relés e religadores automáticos.

• - Baterias para fornecer energia em caso de corte de energia no sistema.

• - Canais de comunicação para permitir análises de corrente e tensão em terminais remotos de uma linha e permitir disparo remoto do equipamento.

Para partes de um sistema de distribuição, os fusíveis são capazes de detectar e desconectar falhas.

Podem ocorrer falhas em cada peça, como falha de isolamento, linhas de transmissão derrubadas ou quebradas, disjuntores com defeito, curtos-circuitos e circuitos abertos. Os dispositivos de proteção são instalados com o objetivo de proteger os ativos e garantir o fornecimento contínuo de energia.

O quadro de distribuição é uma combinação de chaves seccionadoras elétricas, fusíveis ou disjuntores usados ​​para controlar, proteger e isolar equipamentos elétricos. As chaves são seguras para abrir sob corrente de carga normal (algumas chaves não são seguras para operar sob condições normais ou anormais), enquanto os dispositivos de proteção são seguros para abrir sob corrente de falha. Equipamentos muito importantes podem ter sistemas de proteção completamente redundantes e independentes, enquanto uma linha de distribuição secundária menor pode ter proteção muito simples e de baixo custo.

Coordenação

A coordenação de dispositivos de proteção é o processo de determinação do “melhor ajuste” de interrupção de corrente quando ocorrem condições elétricas anormais. O objetivo é minimizar ao máximo uma interrupção. Historicamente, a coordenação dos dispositivos de proteção era feita em papel de registro translúcido. Os métodos modernos normalmente incluem análises e relatórios detalhados por computador.

A coordenação da proteção também é realizada dividindo o sistema de potência em zonas de proteção. Se ocorrer uma falha numa determinada zona, serão tomadas as ações necessárias para isolar essa zona de todo o sistema. As definições de zona incluem geradores, barramentos, transformadores, linhas de transmissão e distribuição e motores. Além disso, as zonas têm as seguintes características: Zonas sobrepostas, regiões sobrepostas indicam disjuntores e todos os disjuntores em uma determinada zona com falha serão abertos para isolar a falha. As regiões sobrepostas são criadas por dois conjuntos de transformadores de instrumentos e relés para cada disjuntor. Eles são projetados para redundância para eliminar áreas desprotegidas; Entretanto, as regiões de sobreposição são projetadas para permanecerem tão pequenas quanto possível, de modo que quando uma falta ocorre em uma região de sobreposição e as duas zonas que abrangem a falta são isoladas, o setor do sistema de potência que é perdido de serviço ainda é pequeno, apesar das duas zonas. estar isolado.

El mantenimiento eléctrico y electromecánico cubre todos los aspectos de prueba, monitoreo, reparación y reemplazo de elementos de cualquier sistema eléctrico y mecánicos asociados a estos.

Generalmente realizado por un profesional autorizado con un conocimiento completo del Código Eléctrico Nacional y las regulaciones locales, el mantenimiento eléctrico cubre áreas tan diversas como:.

• Motores.

• Generadores.

• Transformadores.

• Otras máquinas eléctricas.

• Sistemas de iluminación.

• Protección contra sobretensiones.

• Líneas de transmisión.

• Instalaciones eléctricas.

Con una mayor dependencia tanto de la recopilación de datos como de la maquinaria ejecutada por software de computadora, el mantenimiento eléctrico es más vital que nunca. La falla de un solo componente en el sistema eléctrico puede causar un tiempo de inactividad extenso o pérdida de datos.

Mercado de eletricidade

Em termos económicos, a electricidade é um bem que pode ser comprado, vendido e comercializado. Um mercado de energia elétrica, também bolsa de energia ou PX, é um sistema que permite compras, por meio de licitações de compra; vendas, por meio de ofertas de vendas; e negociação de curto prazo, geralmente na forma de swaps financeiros ou títulos. Licitações e ofertas usam princípios de oferta e demanda para definir o preço. As transações de longo prazo são contratos semelhantes aos acordos de compra de energia e são geralmente consideradas transações bilaterais privadas entre contrapartes.

As transações grossistas (licitações e ofertas) de eletricidade são normalmente compensadas e liquidadas pelo operador do mercado ou por uma entidade independente com finalidade específica exclusivamente responsável por essa função. Os operadores de mercado não compensam negociações, mas muitas vezes exigem conhecimentos de negociação para manter a geração e o equilíbrio de carga. As commodities dentro de um mercado de eletricidade geralmente consistem em dois tipos: potência e energia. Potência é a taxa de transferência elétrica líquida medida em um determinado momento e é medida em megawatts (MW). Energia é a eletricidade que flui através de um ponto medido durante um determinado período e é medida em megawatts-hora (MWh).

Os mercados de produtos de base relacionados com a energia comercializam a produção líquida em vários intervalos, normalmente em incrementos de 5, 15 e 60 minutos. Os mercados de produtos de base relacionados com a energia, exigidos e geridos pelos (e pagos pelos) operadores de mercado para garantir a fiabilidade, são considerados serviços auxiliares e incluem nomes como reserva giratória, reserva não giratória, reservas operacionais, reserva responsiva, regulação positiva, regulação negativa e capacidade instalada.

Além disso, para a maioria dos grandes operadores, existem mercados de congestionamento de transmissão e de derivados de electricidade, tais como futuros e opções de electricidade, que são activamente negociados. Estes mercados desenvolveram-se como resultado da reestruturação dos sistemas de energia eléctrica em todo o mundo. Este processo desenvolveu-se frequentemente em paralelo com a reestruturação dos mercados de gás natural.

Contador.

O princípio básico da oferta não mudou muito ao longo do tempo. A quantidade de energia utilizada para consumo doméstico e, portanto, o valor cobrado na conta de luz, é medida através de um medidor de energia elétrica que normalmente é colocado próximo à entrada de uma residência, para facilitar o acesso à mesma.

Geralmente é cobrada dos clientes uma taxa mensal de serviço, taxa de acesso ou prazo de energia (o fixo) e encargos adicionais com base na energia elétrica (em kWh) consumida pela casa ou empresa durante o mês. Os consumidores comerciais e industriais normalmente têm esquemas de preços mais complexos. Estes exigem medidores que quantificam o uso de energia em intervalos de tempo (como meia hora) para impor tarifas com base na quantidade de energia consumida e na taxa máxima de consumo, ou seja, a demanda máxima, que é medida em quilovoltamperes (kVA).

Energias renováveis

A energia renovável é a energia útil colhida a partir de recursos renováveis, que são naturalmente reabastecidos numa escala de tempo humana, incluindo fontes neutras em carbono, como a luz solar, o vento, a chuva, as marés, as ondas e o calor geotérmico.

A energia renovável fornece frequentemente energia em quatro áreas principais: produção de electricidade, aquecimento/arrefecimento de ar e água, transportes e serviços de energia rurais (fora da rede).

Existem recursos energéticos renováveis ​​e oportunidades significativas para a eficiência energética em vastas áreas geográficas, em contraste com outras fontes de energia, que estão concentradas num número limitado de países. A rápida implantação das energias renováveis ​​e da eficiência energética, bem como a diversificação tecnológica das fontes de energia, resultariam em benefícios económicos e de segurança energética significativos.

A nível nacional, pelo menos 30 nações em todo o mundo já possuem energia renovável que contribui com mais de 20% do fornecimento de energia. Espera-se que os mercados nacionais de energias renováveis ​​continuem a crescer fortemente na próxima década e nos anos seguintes. Pelo menos dois países, a Islândia e a Noruega, já produzem toda a sua electricidade utilizando energias renováveis, e muitos outros países estabeleceram o objectivo de atingir 100% de energia renovável no futuro. Pelo menos 47 nações em todo o mundo já obtêm mais de 50% da sua electricidade proveniente de recursos renováveis. Os recursos energéticos renováveis ​​existem em vastas áreas geográficas, em contraste com os combustíveis fósseis, que estão concentrados num número limitado de países. A rápida implantação de tecnologias de energia renovável e de eficiência energética está a resultar numa segurança energética significativa, na mitigação das alterações climáticas e em benefícios económicos. Nas pesquisas internacionais de opinião pública há um forte apoio à promoção de fontes renováveis, como a energia solar e a energia eólica.

Embora muitos projectos de energias renováveis ​​sejam de grande escala, as tecnologias renováveis ​​também são adequadas para zonas rurais e remotas e para países em desenvolvimento, onde a energia é muitas vezes crucial para o desenvolvimento humano. Uma vez que a maioria das tecnologias de energias renováveis ​​fornecem electricidade, a implantação de energias renováveis ​​é frequentemente aplicada em conjunto com o aumento da electrificação, o que tem vários benefícios: a electricidade pode ser convertida em calor, pode ser convertida em energia mecânica com elevada eficiência e é limpa no ponto de consumo. Além disso, a electrificação com energias renováveis ​​é mais eficiente e, portanto, leva a reduções significativas nas necessidades de energia primária.

Até 2040, espera-se que as energias renováveis ​​sejam iguais à produção de electricidade a partir do carvão e do gás natural. Várias jurisdições, incluindo a Dinamarca, a Alemanha, o estado da Austrália do Sul e alguns estados dos EUA, alcançaram uma elevada integração de energias renováveis ​​variáveis. Por exemplo, em 2015, a energia eólica cobriu 42% da procura de eletricidade na Dinamarca, 23,2% em Portugal e 15,5% no Uruguai. Os interconectores permitem que os países equilibrem os sistemas eléctricos, permitindo a importação e exportação de energia renovável. Surgiram sistemas híbridos inovadores entre países e regiões.

La eficiencia de un sistema en electrónica e ingeniería eléctrica se define como la producción de potencia útil dividida por la potencia eléctrica total consumida (una expresión fraccionaria), típicamente denotada por la letra griega eta minúscula (η - ήτα).

Si la producción y la entrada de energía se expresan en las mismas unidades, la eficiencia es un número adimensional. Cuando no es habitual o conveniente representar la energía de entrada y salida en las mismas unidades, las cantidades similares a la eficiencia tienen unidades asociadas. Por ejemplo, la tasa de calor de una planta de energía de combustibles fósiles puede expresarse en BTU por kilovatio-hora. La eficacia luminosa de una fuente de luz expresa la cantidad de luz visible para una cierta cantidad de transferencia de energía y tiene las unidades de lúmenes por vatio.

La eficiencia no debe confundirse con la efectividad : un sistema que desperdicia la mayor parte de su potencia de entrada pero produce exactamente lo que debe, es efectivo pero no eficiente. El término "eficiencia" sólo tiene sentido en referencia al efecto deseado. Una bombilla, por ejemplo, puede tener un 2% de eficiencia en la emisión de luz y aun así tener un 98% de eficiencia en la calefacción de una habitación (en la práctica, es casi un 100% de eficiencia en la calefacción de una habitación porque la energía de la luz también se convertirá finalmente en calor. (parte de la pequeña fracción que sale por las ventanas). Un amplificador electrónico que entrega 10 vatios de potencia a su carga (por ejemplo, un altavoz), mientras que consumir 20 vatios de energía de una fuente de energía es 50% eficiente. (10/20 × 100 = 50%).

Eficiencia electromecánica:.

Comparar el trabajo realizado por los sistemas motor-generador con las entradas de energía para calcular la eficiencia.

Con la mayoría de las conversiones de energía, se pierde algo de energía en el proceso, por lo que los ingenieros mejoran la eficiencia energética de los sistemas electromecánicos para reducir el consumo de energía. Hacer que los sistemas que incluyen conversiones de energía sean más eficientes puede ayudar a reducir el consumo de combustibles fósiles y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

El rendimiento, la eficiencia y la confiabilidad significativamente mejorados se ofrecen a través del control electrodinámico inteligente en la transferencia de fuerza y potencia que beneficiara a las aplicaciones en todos los sectores de ingeniería.

Eficacia luminosa.

La eficacia luminosa es una medida de qué tan bien una fuente de luz produce luz visible. Es la relación entre el flujo luminoso y la potencia, medida en lúmenes por vatio en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Dependiendo del contexto, la energía puede ser el flujo radiante de la salida de la fuente o puede ser la energía total (energía eléctrica, energía química u otras) consumida por la fuente. lo general, el sentido del término que se pretende debe inferirse del contexto y, a veces, no está claro. El primer sentido a veces se denomina eficacia luminosa de la radiación, y el segundo eficacia luminosa de una fuente o eficacia luminosa global.

No todas las longitudes de onda de la luz son igualmente visibles, o igualmente efectivas para estimular la visión humana, debido a la sensibilidad espectral del ojo humano ; la radiación en las partes infrarroja y ultravioleta del espectro es inútil para la iluminación. La eficacia luminosa de una fuente es el producto de qué tan bien convierte la energía en radiación electromagnética y qué tan bien el ojo humano detecta la radiación emitida.

Eficiencia de iluminación.

Las fuentes de luz artificial generalmente se evalúan en términos de eficacia luminosa de la fuente, también llamada a veces eficacia de enchufe de pared. Esta es la relación entre el flujo luminoso total emitido por un dispositivo y la cantidad total de energía de entrada (eléctrica, etc.) que consume. La eficacia luminosa de la fuente es una medida de la eficiencia del dispositivo con la salida ajustada para tener en cuenta la curva de respuesta espectral (la función de luminosidad). Cuando se expresa en forma adimensional (por ejemplo, como una fracción de la eficacia luminosa máxima posible), este valor puede ser llamado eficacia luminosa de una fuente, eficiencia luminosa global o eficiencia de la iluminación.

Iluminação artificial

A iluminação artificial é o uso deliberado de luz para obter efeitos práticos ou estéticos, incluindo o uso de fontes de luz como lâmpadas e luminárias.

As luzes da rua são usadas para iluminar estradas e corredores à noite. Alguns fabricantes estão projetando luminárias LED e fotovoltaicas para fornecer uma alternativa energeticamente eficiente às tradicionais luzes de rua.

Os holofotes podem ser usados ​​para iluminar áreas de trabalho ou campos de jogos ao ar livre durante a noite. Os tipos mais comuns de projetores são lâmpadas de iodetos metálicos e lâmpadas de sódio de alta pressão.

Luzes de sinalização são colocadas na intersecção de duas estradas para auxiliar na navegação.

Às vezes, a iluminação de segurança pode ser usada ao longo de estradas em áreas urbanas ou atrás de residências ou instalações comerciais. Estas são luzes extremamente brilhantes usadas para dissuadir o crime. As luzes de segurança podem incluir holofotes e ser ativadas por interruptores PIR que detectam fontes de calor em movimento no escuro.

As luzes de entrada de automóveis podem ser usadas ao ar livre para iluminar e marcar a entrada de uma propriedade. Essas luzes são instaladas para fins de segurança, proteção e decoração.

A iluminação subaquática também é usada em lagos de carpas, fontes, piscinas e similares.

Os sinais de néon são mais frequentemente usados ​​para chamar a atenção em vez de iluminar.

Os sistemas de controle de iluminação reduzem o uso e os custos de energia, ajudando a fornecer luz apenas quando e onde for necessária. Os sistemas de controle de iluminação geralmente incorporam o uso de horários, controle de ocupação e controle de fotocélulas (ou seja, aproveitamento da luz do dia). Alguns sistemas também apoiam a resposta à procura e diminuem ou apagam automaticamente as luzes para tirar partido dos incentivos dos serviços públicos. Os sistemas de controle de iluminação às vezes são incorporados em sistemas de automação predial maiores.

Os veículos normalmente incluem faróis e lanternas traseiras. Os faróis são luzes seletivas brancas ou amarelas colocadas na frente do veículo, projetadas para iluminar a estrada que se aproxima e tornar o veículo mais visível. Muitos fabricantes estão recorrendo aos faróis de LED como uma alternativa energeticamente eficiente aos faróis tradicionais.

Os engenheiros nesta concentração podem trabalhar em setores como: produtos de consumo e tecnologias relacionadas, design de interiores/arquitetura, varejo, entretenimento/teatro, construção e em empresas de design e desenvolvimento de tecnologia de iluminação.

O seu trabalho inclui o desenvolvimento de luminárias, postes e aplicações físicas mais económicas (saúde, paisagem, estradas), até ao desenvolvimento de uma nova iluminação pessoal e à concepção de novas fontes de luz, como os LED. Os consultores de iluminação ajudam empresas de construção e arquitetura a aplicar a iluminação de maneiras artísticas e estéticas, bem como de maneiras eficientes em termos energéticos, discretas e até mesmo que melhoram a segurança pessoal. Eles também mantêm iluminação, lâmpadas, refletores públicos e criam sistemas de iluminação.

Son sistemas eléctricos de potencia diferentes a las redes eléctricas de consumo.

Sistemas de energia elétrica para aeronaves

É uma rede autônoma de componentes que geram, transmitem, distribuem, utilizam e armazenam energia elétrica.

Todos os sistemas elétricos das aeronaves possuem componentes com capacidade de gerar eletricidade. Dependendo da aeronave, geradores ou alternadores são usados ​​para produzir eletricidade. Geralmente são acionados por motor, mas também podem ser movidos por uma APU, motor hidráulico ou turbina de ar. A saída do gerador é normalmente 115-120V/400HZ AC, 28VDC ou 14VDC. A energia do gerador pode ser usada sem modificação ou encaminhada através de transformadores, retificadores ou inversores para alterar o tipo de tensão ou corrente.

A saída do gerador normalmente será direcionada para uma ou mais barras de distribuição. Os componentes individuais são alimentados pelo barramento com proteção de circuito na forma de um disjuntor ou fusível embutido na fiação.

A saída do gerador também é usada para carregar a(s) bateria(s) da aeronave. As baterias são normalmente do tipo chumbo-ácido ou NICAD, mas as baterias de lítio estão se tornando mais comuns. São utilizados tanto para dar partida em aeronaves quanto como fonte de energia de emergência em caso de falha do sistema de geração ou distribuição.

Normalmente, são sistemas multivoltagem que usam uma combinação de barramentos CA e CC para alimentar vários componentes da aeronave. A geração de energia primária é normalmente CA com uma ou mais unidades transformadoras retificadoras (TRU) fornecendo conversão para tensão CC para alimentar os barramentos CC. A geração secundária de CA de uma APU é normalmente fornecida para uso terrestre quando os motores não estão funcionando e para uso aéreo no caso de falha de um componente. A geração terciária na forma de motor hidráulico ou RAT também pode ser incorporada ao sistema para fornecer redundância em caso de falhas múltiplas. Componentes essenciais de CA e CC são conectados a barramentos específicos e medidas especiais são tomadas para fornecer energia a esses barramentos em quase todas as situações de falha. Caso toda a geração de energia CA seja perdida, um inversor estático é incluído no sistema para que o barramento CA essencial possa ser alimentado pelas baterias da aeronave.

Sistemas de energia elétrica para veículos terrestres

São redes autônomas de componentes que geram, transmitem, distribuem, utilizam e armazenam energia elétrica.

Veículos de propulsão elétrica avançados, como veículos elétricos híbridos, veículos elétricos híbridos plug-in, veículos elétricos com célula de combustível e veículos elétricos a bateria, exigem eletrônica de potência e máquinas elétricas para operar.

Principal investidor.

Inversores e conversores de energia são usados ​​para reverter a corrente contínua (CC) da bateria HV em corrente alternada (CA) para os motores que impulsionam o veículo na estrada; Eles também convertem CA em CC para carregar a bateria HV. Com um sistema de transmissão elétrico, o inversor controla o motor elétrico de uma maneira um tanto equivalente à forma como a Unidade de Controle do Motor (ECU) de um veículo com motor de combustão interna a gás ou diesel determina o comportamento de direção do veículo; Ele também captura a energia cinética liberada pela frenagem regenerativa e a devolve à bateria. Como resultado, a autonomia do veículo está diretamente relacionada à eficiência do inversor principal.

Conversores CC/CC.

Os vários componentes eletrônicos de um carro ou caminhão exigem diferentes níveis de tensão. O requisito mais básico para a conversão DC/DC é alimentar cargas tradicionais de 12V. Quando um veículo com motor de combustão padrão está funcionando, um alternador conectado ao motor fornece energia para todas as cargas elétricas e também recarrega a bateria. O motor de combustão interna em HEVs pode ficar desligado por longos períodos de tempo, portanto não se pode confiar em um alternador para fornecer energia para cargas auxiliares. Um conversor DC/DC carrega a bateria de 12V do barramento HV, eliminando assim o alternador de 14V.

Gerenciamento de bateria.

Para alimentar os motores elétricos, grandes conjuntos de baterias são compostos por centenas de células instaladas no veículo e produzem aproximadamente 400 V de potência. As baterias são gerenciadas e monitoradas por um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) e carregadas por um módulo conversor CA/CC integrado, com tensões que variam de sistemas monofásicos de 110V a trifásicos de 380V.

O sistema de gerenciamento de bateria é um elemento-chave na arquitetura geral de HEV e EV. Não só pode prolongar a vida útil da bateria, mas também estender o alcance possível do veículo. O estado de saúde (SoH), estado de carga (SoC) e profundidade de descarga (DoD) da bateria são monitorados constantemente. À medida que as células da bateria envelhecem, a capacidade das células individuais muda e impacta negativamente a capacidade geral da bateria. Felizmente, os circuitos de monitoramento de células permitem o equilíbrio das células durante a carga e a descarga. Embora o sistema de energia do veículo veja a bateria como uma única fonte de alta tensão, o sistema de controle da bateria deve considerar a condição de cada bateria de forma independente. Se uma bateria em uma pilha tiver uma capacidade ligeiramente menor que as outras baterias, seu SoC se afastará gradualmente do restante das baterias ao longo de vários ciclos de carga e descarga. Quanto mais células um pacote tiver em série, maior será a diferença de potencial no estado de carga, impedância e capacidade que afeta o fornecimento de energia do pacote.

Um sistema integrado de proteção e gerenciamento da bateria monitora a integridade da bateria durante o carregamento e descarregamento para permitir a vida útil mais longa possível da bateria. Os dispositivos de monitoramento de bateria integram todos os componentes necessários para medição de tensão e corrente, isolamento de sinal e monitoramento de segurança. Como a maioria das baterias EV e HEV são agora formulações de íons de lítio, a proteção e o monitoramento da bateria são uma necessidade. Nas tensões operacionais mais altas experimentadas em veículos elétricos, a sobretensão pode ser catastrófica.

Sistemas de energia elétrica para navios

A energia a bordo é gerada usando um motor principal e um alternador trabalhando juntos. Para isso, é utilizado um gerador de corrente alternada a bordo. O gerador funciona segundo o princípio de que quando um campo magnético varia em torno de um condutor, uma corrente é induzida no condutor.

O gerador consiste em um conjunto fixo de condutores enrolados em bobinas sobre um núcleo de ferro. Isso é conhecido como estator. Um ímã giratório chamado rotor gira dentro deste estator produzindo um campo magnético. Este campo passa através do condutor, gerando um EMF induzido ou força eletromagnética quando a entrada mecânica faz o rotor girar.

Quadro de distribuição principal, que é um invólucro de metal que retira energia do gerador a diesel e a fornece para diferentes máquinas.

Barramentos que atuam como transportadores e permitem a transferência de carga de um ponto a outro. Os disjuntores que funcionam como um interruptor e em condições inseguras podem ser desarmados para evitar avarias e acidentes. Fusíveis como dispositivo de segurança para máquinas.

Transformadores para aumentar ou diminuir a tensão. Quando a alimentação deve ser fornecida ao sistema de iluminação, um transformador abaixador é usado no sistema de distribuição.

Num sistema de distribuição de energia, a tensão na qual o sistema opera é normalmente de 440 volts.

Existem algumas instalações grandes onde a tensão chega a 6600 V.

A energia é fornecida através de disjuntores para grandes máquinas auxiliares em alta tensão. Para fontes menores, são usados ​​fusíveis e disjuntores em miniatura.

O sistema de distribuição é de três fios e pode ser isolado de neutro ou aterrado.

O sistema isolado é mais preferido em comparação ao sistema aterrado porque durante uma falta à terra, máquinas essenciais, como o mecanismo de direção, podem ser perdidas.

Estações de carregamento

Uma estação de recarga, também chamada de ponto de recarga elétrica e equipamento de abastecimento de veículos elétricos, é uma máquina que fornece energia elétrica para carregar veículos elétricos plug-in, incluindo carros, veículos elétricos de bairro, caminhões, ônibus e outros.

Alguns veículos elétricos possuem conversores integrados que se conectam a uma tomada padrão ou a uma tomada de tensão mais alta. Outros usam estações de carregamento personalizadas.

As estações de carregamento fornecem conectores que atendem a vários padrões. Para carregamento rápido DC comum, os carregadores são equipados com vários adaptadores, como Sistema de Carregamento Combinado (CCS), CHAdeMO e Carregamento Rápido AC.

As estações de carregamento públicas estão normalmente localizadas nas laterais da rua ou em shopping centers, instalações governamentais e áreas de estacionamento.

Corrente alternada (CA).

As estações de carregamento CA conectam os circuitos de carregamento a bordo do veículo diretamente à fonte CA.

• - AC Nível 1 – Conecta-se diretamente a uma tomada residencial padrão de 120 V na América do Norte; capaz de fornecer 12-16 A (1,4-1,92 kW) dependendo da capacidade de um circuito dedicado.

• - AC Nível 2 – Utiliza energia residencial de 240 V ou comercial de 208 V para fornecer 6-80 A (1,4-19,2 kW). Fornece um aumento significativo na velocidade de carregamento em relação ao carregamento de nível 1.

Corrente contínua (CC).

Comumente chamado incorretamente de Carregamento de Nível 3, o carregamento rápido DC é classificado separadamente. No carregamento rápido CC, a energia da rede passa por um inversor CA/CC antes de chegar à bateria do veículo, contornando os circuitos de carregamento integrados.

• - DC Nível 1: fornece no máximo 80 kW a 50-1000 V.

• - DC Nível 2: Fornece um máximo de 400 kW a 50-1000 V.

Os primeiros dispositivos eletrônicos de alta potência foram válvulas de arco de mercúrio. Nos sistemas modernos, a conversão é realizada com dispositivos de comutação semicondutores, como diodos, tiristores e transistores de potência, como MOSFET de potência e IGBT. Ao contrário dos sistemas eletrônicos relacionados à transmissão e processamento de sinais e dados, a eletrônica de potência processa quantidades substanciais de energia elétrica. Um conversor AC/DC (retificador) é o dispositivo eletrônico de potência mais típico encontrado em muitos dispositivos eletrônicos de consumo, por exemplo, televisores, computadores pessoais, carregadores de bateria, etc. Na indústria, uma aplicação comum é o inversor de frequência (VSD) usado para controlar um motor de indução. A faixa de potência dos VSDs começa em algumas centenas de watts e termina em dezenas de megawatts.

Máquina elétrica é um termo geral para máquinas que utilizam forças eletromagnéticas, como motores elétricos, geradores elétricos, transformadores e outros.

O fluxo magnético em todas as máquinas elétricas desempenha um papel importante na conversão ou transferência de energia. Campo magnetizante rotativo ou enrolamento. As máquinas produzem o fluxo enquanto o enrolamento da armadura fornece energia elétrica ou mecânica. No caso dos transformadores, a ala primária supre a demanda energética do secundário.

O projeto básico de uma máquina elétrica envolve o dimensionamento do circuito magnético, circuito elétrico, sistema de isolamento, etc., e é feito através da aplicação de equações analíticas. Um designer geralmente se depara com uma série de problemas para os quais pode não haver uma solução, mas muitas soluções.

Um projeto deve garantir que os produtos funcionem de acordo com os requisitos de maior eficiência, menor peso do material para o resultado desejado, menor aumento de temperatura e menor custo. Eles também devem ser confiáveis ​​e duráveis.

Fatores a serem considerados no projeto de máquinas elétricas:.

Os componentes básicos de todos os dispositivos eletromagnéticos são os enrolamentos de campo e de armadura suportados por dielétrico ou isolamento, sistema de refrigeração e peças mecânicas. Portanto, os fatores a serem considerados no projeto são:

1.Circuito magnético ou caminho de fluxo: você precisa definir a quantidade necessária de fluxo. As perdas principais devem ser menores.

2. Circuito elétrico ou enrolamentos: Você deve garantir que a fem necessária seja induzida sem

complexidade no arranjo do enrolamento. As perdas de cobre devem ser mínimas.

3.Isolamento: Deve garantir a separação suave das peças da máquina operando em potenciais diferentes e limitar a corrente aos caminhos prescritos.

4. Sistema de refrigeração ou ventilação: Você deve garantir que a máquina funcione na temperatura especificada.

5. Peças da máquina: Devem ser robustas.

Telecomunicações

• - Portal:Engenharia. Conteúdo relacionado a Engenharia.

• - Engenharia Eletrônica.

• - Engenharia eletromecânica.

• - Engenharia energética.

• - Telecomunicações.

• - Engenharia de telecomunicações.

• - www.tuveras.com (Site de Tecnologia Elétrica).

• - www.ieee.org (Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos).

• - Artigos de Engenharia Elétrica.

• - Base de conhecimento sobre eletricidade.