Em Redes Elétricas no Domínio da Frequência, Clever Pereira, professor, resolve um problema encontrado em sala de aula desde que iniciou a sua carreira acadêmica, há 32 anos: a falta de literatura em português sobre o assunto, o que dificulta o seu aprendizado, que era feito sem nenhum apelo lógico, em suas palavras. Mas não mais!Entre os temas abordados neste livro, destacam-se as técnicas de análise no domínio da frequência; os modelos dos principais componentes dos sistemas elétricos de potência em regime permanente senoidal; e as técnicas computacionais para o estudo de aplicações relacionadas ao regime permanente senoidal em redes elétricas, em especial os cálculos de curto-circuito e estudos do fluxo de potência. Para fixar o assunto, são apresentados exercícios resolvidos em cada um dos 13 capítulos que compõem o livro: Conceitos fundamentais; Circuitos polifásicos; Circuitos trifásicos; Componentes simétricas; Transformadores de componentes; Circuitos magnéticos; Transformadores monofásicos; Transformadores trifásicos; Linhas de transmissão; Modelos matriciais de redes; Sistemas de equações algébricas lineares de grande porte; Estudos de curto-circuito; e Estudos de fluxo de potência.

Sumário

Capítulo 1 - Conceitos Fundamentais
Energia elétrica
Geração, transmissão e distribuição de energia elétrica
Breve histórico da eletricidade
Notação
Valor eficaz de ondas senoidais
Representação fasorial de ondas senoidais
Potência em circuitos monofásicos de corrente alternada
Potência consumida por elementos ideais de circuito
Potência instantânea entregue a um resistor ideal
Potência instantânea entregue a um indutor ideal
Potência instantânea entregue a um capacitor ideal
Diagramas unifilares
Diagramas de impedância e de reatância
Representação de grandezas em PU
Vantagens da representação em PU
Formulário para circuitos monofásicos
Mudança de base
Utilização de matrizes e vetores reais para representar equações de circuito CA
Sumário
Problemas

Capítulo 2 - Circuitos Polifásicos
Sistema polifásico de k tensões senoidais simétricas a k fios
O operador a
Sequência de fases
Circuitos polifásicos equilibrados a k fios
Circuitos polifásicos equilibrados a k fios
Geração de tensões polifásicas simétricas
Tensões e correntes em circuitos polifásicos
Relação entre tensões de linha e de fase em um sistema polifásico de tensões simétricas
Potência complexa em circuitos polifásicos equilibrados com tensões simétricas
Fator de potência em circuitos polifásicos equilibrados com tensões simétricas
Cargas polifásicas equilibradas
Circuitos polifásicos equilibrados (sem mútuas)
Carga polifásica equilibrada ligada em estrela
Carga polifásica equilibrada ligada em malha
Circuitos polifásicos equilibrados (com mútuas)
Carga polifásica equilibrada ligada em estrela
Medição de potência ativa em circuitos polifásicos de corrente alternada
Introdução
Teorema de Blondel ()
Provas das propriedades e da tabela .
Sumário
Problemas

Capítulo 3 - Circuitos Trifásicos
Ângulo característico e operador a
Sequência de fase e fator característico γc
Relações de tensões em circuitos trifásicos equilibrados com tensões simétricas e sequência positiva de fase
Tensões de fase
Tensões de linha
Relações entre as correntes em circuitos trifásicos equilibrados com tensões e correntes simétricas e sequência positiva de fases
Análise de circuitos trifásicos equilibrados e simétricos
Cargas equilibradas em estrela a quatro fios sem impedância mútuas
Cargas equilibradas em estrela a quatro fios com impedância mútuas
Cargas equilibradas em estrela a três fios com e sem mútuas
Cargas equilibradas em delta
Potência em circuitos trifásicos equilibrados simétricos
Expressão geral
Aplicação do Teorema de Blondel a circuitos trifásicos (método de dois wattímetros)
Sistema pu em circuitos trifásicos
Bases primárias e secundárias
Cálculo da potência complexa em pu em sistemas trifásicos
Circuitos trifásicos equilibrados com tensões simétricas e cargas desequilibradas
Introdução
Carga trifásica desequilibrada em estrela a quatro fios sem mútuas
Carga trifásica desequilibrada em estrela a três fios (com centro-estrela isolado)
Carga trifásica desequilibrada ligada em delta
Sumário
Problemas

Capítulo 4 - Componentes Simétricas
Teorema de Fortescue (componentes simétricas)
Componentes simétricas em sistemas trifásicos
Propriedades úteis das componentes simétricas em sistemas trifásicos
Descrição geral do método das componentes simétricas aplicado à solução de sep
Carga trifásica desequilibrada sem mútuas, em estrela a três fios, com centro-estrela isolado
Carga trifásica desequilibrada sem mútuas ligada em delta
Carga trifásica desequilibrada sem mútuas, ligada em estrela aterrada por impedância de neutro, onde duas das impedâncias de fase são iguais entre si
Carga trifásica desequilibrada sem mútuas, ligada em estrela com centro-estrela isolado, onde duas das impedâncias de fase são iguais entre si
Carga monofásica entre duas fases (BC)
Curto-circuito franco entre duas fases (BC)
Carga monofásica entre duas fases e terra (BCT)
Curto-circuito franco entre duas fases e terra (BCT)
Carga monofásica entre fase e terra (AT)
Curto-circuito franco entre fase e terra (AT)
Assimetria série na fase A
Assimetria série nas fases B e C
Sumário
Problemas

Capítulo 5 - Transformações de Componentes
Análise de circuitos trifásicos utilizando transformações de similaridade
Componentes modais para o caso geral onde a matriz das impedâncias de fase é desequilibrada genérica
Componentes modais para o caso particular onde a matriz das impedâncias de fase é equilibrada
Transformações de componentes para circuitos polifásicos
Sumário
Problemas

Capítulo 6 - Circuitos Magnéticos
Intensidade de campo magnético H
Densidade de fluxo magnético B
Circuito magnético equivalente
Circuitos magnéticos não lineares
Circuitos magnéticos com gap de ar
Indutância
Histerese
Perdas por histerese
Correntes parasitas de Foucault
Perdas no núcleo
Excitação senoidal
Corrente de excitação
Sumário
Problemas

Capítulo 7 - Transformadores Monofásicos
O transformador monofásico ideal
Relação de tensão
Relação de corrente
Relação de potência
Representação de circuito (esquemática) de um trafo ideal
Impedância vista, ou referida, a um dos lados do trafo
Circuito equivalente de um trafo monofásico real
Circuito equivalente de um trafo real com impedâncias referidas ao primário
Circuito equivalente de um trafo real desprezando-se o circuito de excitação
Circuito equivalente alternativo de um trafo real (modelo )
Representação de trafos monofásicos em pu
Determinação dos parâmetros de trafo através de testes
Teste a vazio
Teste de curto-circuito
Determinação dos parâmetros do trafo a partir dos testes a vazio e de curto-circuito
Método alternativo para determinação dos parâmetros do modelo a partir dos testes a vazio e de curto-circuito
Determinação dos parâmetros do modelo
Autotransformador monofásico
Relação de transformação de um autotransformador ideal
Relação de tensão de um autotransformador ideal
Relação de corrente de um autotransformador ideal
Relação de potência do autotransformador ideal
Relação entre as potências de um autotransformador ideal e do trafo ideal associado
Análise comparativa de um autotransformador e de um trafo quando utilizados numa mesma aplicação.
Transformador monofásico de três enrolamentos
Determinação dos parâmetros do trafo monofásico de três enrolamentos a partir dos testes de curto-circuito
Choque de bases
Circuito p equivalente de trafos monofásicos de tap variável
Sumário
Problemas

Capítulo 8 - Transformadores Trifásicos
Transformadores trifásicos
Bancos trifásicos de trafos monofásicos
Identificação dos terminais de trafos de potência
Defasagens angulares em transformadores trifásicos
Circuitos equivalentes sequenciais para trafos trifásicos
Circuitos equivalentes sequenciais para bancos trifásicos de trafos monofásicos
Considerações práticas
Sumário
Problemas

Capítulo 9 - Linhas de Transmissão
Equações de onda das LTS
Solução das equações de onda das LTS na forma exponencial
Solução fechada ou hiperbólica das equações de onda das LTS
Interpretação das soluções das equações de onda das LTS
Constantes generalizadas ou modelos EFGH e ABCD de LTS
Índices de desempenho de LTS
Modelos p equivalente e p nominal
Surge impedance loading (SIL) ou carga natural ou potência natural de uma LT
Fluxo de potência em LTS
Limite máximo teórico de potência ativa
Potência ativa em LTS sem perdas
Problema de fluxo de potência nas LTS
Método de Newton-Raphson aplicado às LTS
Sumário
Problemas

Capítulo 10 - Modelos Matriciais de Redes
Matrizes primitivas de redes
Topologia de redes
Diagramas unifilares, de impedâncias e de reatâncias
Definições fundamentais associadas à teoria de grafos
Teorema básico de redes
Matrizes de incidência de um grafo
Matriz de incidência elemento-nó
Matriz de incidência elemento-nó reduzida
Matriz de incidência elemento–laço
Matriz de incidência elemento–laço reduzida
Formulação das equações de rede
Princípios básicos
Relação tensão-correntes nos elementos
Estabelecimento das formulações nodal e de laço
Matriz de admitância de barras utilizando algoritmo de montagem direta
Propriedades de e
Propriedades de
Propriedades de
Sumário
Problemas

Capítulo 11 - Sistemas de Equações Algébricas Lineares de Grande Porte
Solução de sistemas de equações algébricas lineares de grandes dimensões
Introdução
Métodos de solução
Métodos iterativos ou indiretos
Método iterativo de Jacobi
Método iterativo de Gauss-Seidel ou aproximações sucessivas
Convergência dos métodos indiretos
Práticas comumente adotadas na implementação dos métodos indiretos
Métodos diretos
Métodos de eliminação de Gauss
Fatoração
Fatoração
Fatoração
Aprimoramento na solução dos métodos diretos
Refinamento na solução dos métodos diretos
Condicionamento da matriz dos coeficientes
Sumário
Problemas

Capítulo 12 - Estudos de Curto Circuito
Representação da rede elétrica nos estudos de curto-circuito em RPS
Introdução
Circuitos de falta, pré-falta e superposto ou puro de falta
Ligação dos circuitos equivalentes sequenciais de forma a representar os diversos tipos de curtos circuitos
Considerações iniciais
Curto-circuito monofásico (AT)
Curto-circuito bifásico (BC)
Curto-circuito bifásico para a terra (BCT)
Curto-circuito trifásico-terra (ABCT) ou trifásico (ABC)
Cálculo computacional de curtos circuitos em redes elétricas de grande porte
Ligações dos diagramas de sequência para as faltas básicas
Tratamento de redes elétricas que possuem geradores, trafos e cargas com ligação estrela isolada ou triângulo
Sumário
Problemas

Capítulo 13 - Estudos de Fluxo de Potência
Notação utilizada neste capítulo
Formulação básica do problema do fluxo de potência
Modelo de rede
Modelos para carga e geração
Definição analítica do problema do fluxo de potência
Métodos de solução
Considerações iniciais
Método de Gauss-Seidel
Método de Newton-Raphson
Método desacoplado rápido
Sumário
Problemas