IMPRIMIR VOLTAR B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DE ALIMENTAÇÃO DE PEQUENAS CARGAS POR MEIO DE ACOPLAMENTO MAGNÉTICO Paula Cristina Passos Goulart 1   (autor)   paula@es.cefetmg.br Luiz Carlos Cypriano da Silva Júnior 1   (autor)   luizcypriano@es.cefetmg.br Marco Aurélio de Oliveira Schroeder 1   (orientador)   schroeder@des.cefetmg.br Giovani Guimarães Rodrigues 1   (co-orientador)   giovani@des.cefetmg.br 1. Depto. Acadêmico de Eng. Elétrica, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - CEFET-MG INTRODUÇÃO: Nos países cuja maior fonte de energia elétrica é de origem hidroelétrica, normalmente, as fontes são distantes dos grandes centros consumidores. Nestes casos, são construídas extensas linhas de transmissão. É muito comum a existência de pequenas comunidades, próximas ao percurso de tais linhas, desprovidas do suprimento de energia elétrica. Isto se deve, em parte, ao elevado custo de implementação de tecnologias convencionais como, por exemplo, subestações transformadoras abaixadoras. Tais comunidades se encontram em absoluto atraso sócio-econômico. Diversas pesquisas foram realizadas com a finalidade de desenvolver tecnologias alternativas para o suprimento de energia elétrica dentro de padrões técnicos e economicamente viáveis. Dentre elas, pode-se citar: i) Cabo Pára-Raios Isolado e Energizado; ii) Cabo Pára-Raios Isolado Aproveitando o Acoplamento Capacitivo com o Cabo Fase; iii) Cabo Auxiliar Isolado, Otimizando o Acoplamento Capacitivo; iv) Divisor de Potencial Capacitivo Conectado Metalicamente ao Cabo Fase. Tais tecnologias requerem alterações na configuração da linha de transmissão e os níveis de tensão envolvidos são bastantes elevados. O objetivo deste trabalho é apresentar uma análise sobre uma tecnologia pouco explorada na literatura: Extração de Energia Elétrica por Meio do Acoplamento Magnético existente entre um Conjunto de Condutores (Espira - sistema induzido) e uma Linha de Transmissão de Alta Tensão e Corrente Alternada (sistema indutor). METODOLOGIA: Tendo em vista a complexidade do sistema em estudo, adotou-se uma postura cartesiana; assim, o problema foi dividido em partes: primeiramente considerou-se uma linha de transmissão monofásica (LT 1φ), suposta semi-infinita, de alta tensão e corrente alternada, sobre um solo de condutividade (σ) finita e um conjunto de condutores (espira) em suas proximidades. O efeito do solo sobre o retorno de corrente foi computado por meio dos Métodos das Imagens e da Profundidade Complexa. Em seguida, determinou-se uma formulação matemática fechada para o cálculo da tensão induzida na espira; esta depende de parâmetros geométricos (comprimento do sistema induzido, distâncias horizontais e verticais) e eletromagnéticos (correntes no sistema indutor e sua freqüência, resistividade e condutividade do solo). Posteriormente, assumindo linearidade do sistema em questão e utilizando o teorema da superposição, deduziu-se a formulação matemática fechada para encontrar a expressão da tensão induzida na espira gerada pelo sistema indutor constituído por uma linha de transmissão trifásica (LT 3φ). Com tais formulações desenvolvidas, pode-se considerar o caso particular de solo ideal (condutor elétrico perfeito), bastando fazer a condutividade do solo tender a infinito (ou a resistividade do solo, ρ, tender a zero). RESULTADOS: Após as deduções da formulação que expressa a tensão induzida, foram desenvolvidos programas computacionais, no pacote MATLAB®6.5, para proceder análises de sensibilidade: variação da força eletromotriz induzida (fem) em relação aos parâmetros geométricos e eletromagnéticos. Verificou-se que os níveis de tensão são bastante sensíveis às variações de tais parâmetros: altura das fases da linha de transmissão, ha, hb, hc; altura dos condutores da espira, hr e hp; distância horizontal entra a linha e a espira, Δx; e valor da resistividade do solo, ρ. Portanto, existe um posicionamento ótimo para a espira, em relação ao sistema indutor, de tal forma a gerar o maior valor de tensão induzida. Contudo, há um compromisso de ordem prática para tal posicionamento, pois o sistema induzido não pode comprometer o funcionamento do sistema indutor. Os valores da fem induzida na espira considerando condutividade do solo finita são menores que os valores encontrados quando se considera o solo como um condutor elétrico perfeito. Além disso, para o caso da LT 3φ, tendo em vista a simetria das correntes nas fases a, b e c, o sistema induzido tem que estar posicionado mais próximo de uma das fases (e mais distante das demais) para que a tensão induzida seja maximizada, uma vez que a indução da fase mais próxima predominará sobre a das demais. Adicionalmente, os resultados alcançados mostraram que a tecnologia sob estudo pode alimentar cargas com potências da ordem de dezena a algumas centenas de kW. CONCLUSÕES: Com tantos avanços na área tecnológica, o fato da existência de pequenas comunidades desprovidas do suprimento de energia elétrica corresponde a uma forma nítida de exclusão social. Neste caso, é imprescindível a busca do desenvolvimento de tecnologias alternativas que tornem economicamente viável o fornecimento de energia elétrica para tais comunidades. Tendo em vista tal situação, buscou-se neste trabalho desenvolver os princípios básicos de uma tecnologia baseada na extração de energia por meio do acoplamento magnético existente entre LTs e um conjunto de condutores em suas proximidades. Com base nas Equações de Maxwell foram desenvolvidas expressões matemáticas que quantificam a tensão induzida na espira em função de parâmetros geométricos e eletromagnéticos. Vale frisar que a tecnologia apresentada neste trabalho, apesar de pouco explorada na literatura, possui uma série de vantagens de ordem prática e econômica. Os resultados obtidos são bastante satisfatórios. Além de não provocar alterações na configuração da linha de transmissão, não requer conexão metálica com a mesma. Ademais, gera níveis de tensão induzida da ordem de grandeza de centenas de volts (níveis de utilização), o que reduz custos com o isolamento.É importante destacar o perfil complementar (e não concorrente) das tecnologias não convencionais; a utilização de determinada tecnologia dependerá das necessidades de nível de potência, das características da carga a ser atendida, do ambiente local etc. Instituição de fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Diretoria de Ensino Superior - CEFET-MG Trabalho de Iniciação Científica Palavras-chave:  Acoplamento Magnético e Tensão Induzida; Linhas de Transmissão; Alimentação de Pequenas Cargas. Anais da 56ª Reunião Anual da SBPC - Cuiabá, MT - Julho/2004