História da eletrotecnia
Autor: Professor de Geografia | Publicado: 2012-04-13T19:22:00-07:00

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia_eletrotecnicaA engenharia eletrotécnica  é o ramo da engenharia elétrica que estuda a produção, o processamento, o transporte, a distribuição e o armazenamento de energia elétrica, bem como os aparelhos elétricos ligados áqueles sistemas, incluindo geradores, motores elétricos e transformadores. A eletrotecnia (AO 1945: electrotecnia) constitui o conjunto das ciências e técnicas estudadas pela engenharia eletrotécnica. A eletrotecnia preocupa-se sobretudo com as correntes trifásicas,  que constituem o sistema padrão de transmissão e de distribuição de  energia na maior parte do mundo moderno. Uma importante fração da  eletrotecnia também se preocupa com a conversão entre as correntes alternas e as correntes contínuas, bem com o desenvolvimento de sistemas especializados de potência tais como os que são usados em aeronaves e em redes ferroviárias. Em alguns países, o termo "engenharia eletrotécnica" é usado num  sentido mais amplo, abrangendo a totalidade da engenharia elétrica. Por  outro lado, ocasionalmente, a engenharia eletrotécnica também é referida  como "engenharia de sistemas de potência", ainda que em outros casos este termo se refira a apenas um dos ramos daquela.História da eletrotecnia     Central elétrica da Rua Pearl de Nova Iorque, EUA em 1882.   A eletricidade tornou-se num assunto de interesse científico, no final do século XVII, através do trabalho do cientista inglês William Gilbert. Durante os dois séculos seguintes, foram realizadas uma série de importantes descobertas científicas, incluindo a lâmpada incandescente e a pilha de Volta. Provavelmente, a maior descoberta no que diz respeito à eletrotecnia, ocorreu em 1831, quando Michael Faraday descobriu que uma mudança num fluxo magnético induz uma força eletromotriz numa bobina de arame, um princípio conhecido como indução eletromagnética que explica o funcionamento dos geradores e transformadores. Em 1881, dois eletricistas construiram a primeira central de produção de energia elétrica do mundo em Godalming, Inglaterra. A central utilizava duas rodas de água para produzir uma corrente alterna que era usada para abastecer sete lâmpadas de arco voltaico Siemens de 250 volts e 34 lâmpadas incandescentes de 40 volts. Contudo, o abastecimento de eletricidade era intermitente e, em 1882, Thomas Edison e a sua empresa (a The Edison Electric Light Company) desenvolveram a primeira central de produção elétrica a vapor, na Rua Pearl na cidade de Nova Iorque, EUA.  A Central da Rua Pearl era constituída por vários geradores e,  inicialmente, abastecia cerca de 3000 lâmpadas para 59 clientes. A  Central usava corrente contínua e operava com uma única voltagem.  Uma vez que a corrente contínua não podia ser facilmente transformada  nas altas voltagens necessárias para minimizar a perda de carga durante a  transmissão, a distância máxima possível entre os geradores e os pontos  de consumo era de cerca de 800 metros. Também em 1882, Lucien Gaulard e John Dixon Gibbs demonstraram em Londres  o primeiro transformador talhado para uso num verdadeiro sistema de  potência. O valor prático do transformador de Gaulard e de Gibbs foi  demonstrado em Turim em 1884, quando foi usado para iluminar cerca de 40 quilómetros de ferrovia,  a partir de um único gerador de corrente alterna. Apesar do sucesso do  sistema, Gaulard e gibbs fizeram alguns erros fundamentais, dos quais,  talvez o mais grave foi a ligação dos primários dos transformadores em série,  o que fazia com que o ligar ou o desligar de uma lâmpada afetasse o  resto da linha de lâmpadas. Depois desta demonstração, o empresário  norte-americano George Westinghouse importou vários daquels transformadores - juntamente com um gerador Siemens - e colocou os seus engenheiros a fazerem experiências com eles, na experança de os aperfeiçoarem para uso num sistema de potência comercial. Um dos engenheiros de Westinghouse, William Stanley, deu conta do problema que era a ligação dos transformadores em série em contraste com a ligação em paralelo e também se apercebeu que tornar o núcleo de ferro de uma transformador numa bobina completamente fechada iria aumentar a regularidade da tensão do enrolamento secundário. Usando este conhecimento, Stanley construiu um sistema de potência de corrente alterna muito mais aperfeiçoado em Great Barrington, Massachusetts em 1886. Assim, em 1887 e 1888, Nikola Tesla, outro engenheiro da Westinghouse, registou uma série de patentes relacionadas com sistemas de potência, incluindo um motor de indução  trifásico. Apesar de não poder ser necessariamente atribuída a Tesla a  construção do primeiro motor de indução, o seu projeto - ao contrário de  outros - era praticável para uso industrial.     Válvula de arco de mercúrio para conversão de eletricidade de corrente alterna para CCAT, instalada em Gillam, Canadá em 1971.   Por volta de 1890,  a indústria da produção de energia tinha florescido e diversas empresas  de eletricidade tinham já montado milhares de sistemas de potência,  tanto de corrente alterna como de contínua, nos EUA e na Europa. Estas redes elétricas dedicavam-se essencialmente ao fornecimento de iluminação elétrica. Durante esta altura, deu-se a Guerra das Correntes,  resultante da rivalidade entre Edison e Tesla sobre qual a forma de  transmissão de energia (em corrente contínua ou alterna) era superior.  Em 1891,  Westinghouse instalou o primeiro grande sistema de potência  especialmente projetado para acionar um motor elétrico e não apenas a  fornecer iluminação. A instalação alimentava um motor síncrono de 100 hp (75 kW), instalado em Telluride, sendo o arranque do motor síncrono realizado por um motor de indução Tesla. Na Europa, o engenheiro alemão Oskar von Miller construiu uma linha de transmissão trifásica com 20 kV de voltagem e 176 km de comprimento, entre Lauffen am Neckar e Frankfurt am Main, para a Exposição de Engenharia Eletrotécnica de Frankfurt de 1891. Em 1895, depois de um prolongado processo de decisão, Central de Produção de Energia Elétrica Adams nas Cataratas do Niágara começou a transmitir uma corrente trifásica de 11 kV para a cidade de Buffalo.  Depois de completado o projeto das Cataratas do Niágara, os novos  sistemas de potência foram sendo, cada vez mais, instalados usando a  transmissão de energia em corrente alterna em detrimento da corrente  contínua. Apesar das décadas de 1880 e de 1890 terem sido as épocas de pioneirismo no campo da eletrotécnica, os desenvolvimentos nesta área continuaram através dos séculos XX e XXI. Em 1936, foi construída a primeira linha comercial de corrente contínua em alta tensão (CCAT), usando uma válvula de arco de mercúrio, entre Schenectady e Mechanicville no estado de Nova Iorque.  A CCAT tinha já sido obtida através da instalação em série de geradores  de corrente contínua (Sistema Thury), mas sofria de problemas de  fiabilidade. Em 1957, a Siemens apresentou o primeiro retificador de estado sólido, que são agora o padrão para sistemas de CCAT. Contudo, só na década de 1970 é que esta tecnologia foi usada em sistemas de potência comerciais. Em 1959, a Westinghouse apresentou o primeiro disjuntor que usava o hexafluoreto de enxofre como meio de interrupção. O hexafluoreto de enxofre é muito mais dielétrico que o ar  e, nos tempos mais recentes, o seu uso tem-se estendido para produzir  sistemas de conexão e transformadores mais compactos. Muitos  desenvolvimentos importantes também tiveram origem nas novas tecnologias da informação e das telecomunicações, passando a ser aplicadas no campo da eletrotecnia. Por exemplo, o desenvolvimento dos computadores permitiu que os fluxos de carga  pudessem ser geridos de uma forma mais eficiente, permitindo um  planeamento muito melhor dos sistemas de potência. Os avanços nas  tecnologias da informação e telecomunicações também permitiu um controlo remoto muito mais aperfeiçoado dos geradores e dispositivos de conexão dos sistemas de potência. Noções básicas de potência elétrica A potência elétrica resulta do produto matemático de duas quantidades: a corrente elétrica pela tensão elétrica.  Estas duas quantidades podem variar ao longo do tempo (corrente  alterna) ou manter-se constantes (corrente contínua). A intensidade da  corrente é expressa em amperes, a tensão em volts e a potência em watts. A maioria dos aparelhos de refrigeração, ares condicionados, bombas hidráulicas  e máquinas industriais utilizam correntes alternas (CA), enquanto que a  maioria dos computadores e equipamentos digitais utilizam correntes  contínuas (CC), sendo que muitos dispõem de um retificador  para converter CA em CC. As CA têm a vantagem das suas tensões poderem  ser facilmente transformadas e de poderem ser geradas e utilizadas por  aparelhagem sem escovas. A CC mantém-se como sendo a única forma prática  de corrente a ser aplicada nos equipamentos digitais e pode ser  transmitida de forma mais económica, através de longas distâncias, a  tensões muito altas. A possibilidade de facilmente se transformar a tensão da CA é  importante por duas razões. Em primeiro lugar, a eletricidade pode ser  transmitida através de longas distâncias com perdas menores a alta tensão.  Assim, nas redes elétricas onde o local de produção é distante dos  locais de consumo, é desejável aumentar a tensão no local de produção,  baixando-a depois junto aos locais de consumo. Em segundo lugar,  frequentemente é mais económico instalar turbinas  que produzem energia a uma tensão superior à que é utilizada na maioria  das aplicações, sendo as incompatibilidades entre tensões ultrapassadas  pela possibilidade da tensão da CA ser facilmente transformável. Os aparelhos eletrónicos de estado sólido - que resultam da revolução dos semicondutores - tornam possível converter a CC de uma tensão para outra, construir motores de CC sem escovas e fontes de alimentação chaveadas.  No entanto, os aparelhos que utilizam a tecnologia do estado sólido são  frequentemente mais dispendiosos que os seus correspondentes  tradicionais, o que faz com que a CA continue em uso generalizado.  Engenharia eletrotécnica     Vista em corte de um transformador trifásico, refrigerado a óleo.   A engenharia eletrotécnica lida com a produção, a transmissão e a  distribuição da eletricidade. A engenharia eletrotécnica também lida com  o projeto de uma ampla gama de equipamentos relacionados com aquelas,  onde se incluem os geradores, os transformadores, os motores elétricos e  componentes de eletrónica de potência. A rede elétrica constitui o sistema que liga uma variedade de  geradores elétricos aos consumidores da eletricidade. Os consumidores  compram eletricidade à rede, evitando os elevados custos decorrentes de a  terem que produzir eles próprios. Os engenheiros eletrotécnicos podem  trabalhar no projeto e manutenção da rede elétrica, bem como no projeto e  manutenção dos sistemas de potência a ela ligados. Os sistemas de  potência ligados à rede destinam-se a fornecer energia à rede, a  retirar-lhe energia ou ambas. Os engenheiros eletrotécnicos podem também trabalhar em sistemas não  ligados à rede. Os sistemas fora da rede podem ser preferíveis aos  sistemas ligados à rede por várias razões. Por exemplo, em locais  remotos, pode ser mais econômico um utilizador gerar a sua própria  energia do que construir uma ligação à rede. Por outro lado, na maioria  das aplicações móveis, uma ligação à rede não é, simplesmente, prática. Hoje em dia, a maioria das redes elétricas adotam a corrente  alternada em sistema trifásico. Esta escolha pode ser parcialmente  atribuída à facilidade com que este tipo de energia pode ser produzida,  transformada e utilizada. Frequentemente a corrente alternada trifásica é  distribuída de forma monofásica, utilizando-se condutores com uma das  três fases e um condutor neutro para chegar aos consumidores de baixa  tensão, pois a maior parte do consumo é em sistema monofásico. Contudo, a  maioria das indústrias e das grandes instalações preferem receber  diretamente eletricidade trifásica, uma vez que esta é utilizada pelos  motores elétricos de alto rendimento, como é o caso dos motores de indução trifásicos. Os transformadores desempenham um importante papel na transmissão de energia elétrica,  uma vez que permitem que a energia possa ser transformada entre altas e  baixas tensões. Isto é importante porque as altas tensões originam  menores perdas durante a transmissão da energia. Isto acontece porque  tensões maiores permitem que uma corrente com menor intensidade entregue a mesma quantidade de potência, uma vez que a potência elétrica  é o resultado da multiplicação da tensão pela corrente. Assim,  mantendo-se a mesma potência, à medida que a tensão aumenta, a  intensidade da corrente diminui. É a circulação da corrente ao longo dos  componentes que origina tanto as perdas como o aquecimento subsequente.  Estas perdas — ocorrendo sob a forma de calor — são matematicamente  iguais à corrente elevada ao quadrado vezes a resistência elétrica do componente através do qual a corrente circula. Assim, à medida que é aumentada a tensão, as perdas diminuem acentuadamente. Por estas razões, ao longo das redes elétricas são instaladas subestações,  onde a eletricidade é transformada para alta tensão antes de ser  transmitida e para baixa tensão depois de ser transmitida e antes de ser  entregue ao consumidor.