Electrical Power System de J.B. Gupta: um livro abrangente para estudantes e profissionais de engenharia elétrica
Introdução
O sistema elétrico de potência é um ramo da engenharia que lida com a geração, transmissão, distribuição e utilização de energia elétrica. Envolve o estudo de vários componentes, dispositivos, circuitos, redes e sistemas usados para fornecer eletricidade da fonte à carga. O sistema elétrico de potência é essencial para o desenvolvimento e progresso de qualquer sociedade, pois fornece energia confiável, eficiente e econômica para diversas aplicações.
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Um dos autores proeminentes neste campo é J.B. Gupta, que é professor de engenharia elétrica na S.K. Kataria & Sons, Nova Deli. Ele tem mais de 40 anos de experiência em ensino e pesquisa em vários aspectos da engenharia elétrica. Ele é autor de mais de 50 livros sobre assuntos de engenharia elétrica, incluindo máquinas elétricas, sistemas de potência, aparelhagem e proteção, estimativa e custo de instalações elétricas, engenharia elétrica básica, etc. Ele também publicou vários artigos em revistas e conferências nacionais e internacionais.
Um de seus livros mais populares é Electrical Power System de J.B. Gupta, que é um texto abrangente para estudantes de engenharia eletrônica e de comunicação, bem como para aqueles que cursam cursos de transmissão, distribuição, estabilidade, fluxo de carga, fenômenos de sobretensão, estudos de falhas, ondas viajantes e projeto de sistemas de transmissão. O livro aborda todos os tópicos relacionados ao sistema elétrico de potência de maneira sistemática e lógica. Ele também fornece vários exemplos, ilustrações, diagramas, tabelas, gráficos, fórmulas e equações para explicar os conceitos de forma clara e concisa.
As principais caracterÃsticas e benefÃcios deste livro são:
Abrange os aspectos teóricos e práticos da engenharia de sistemas elétricos de potência.
Segue o último programa e currÃculo prescrito por várias universidades e conselhos.
Inclui mais de 15.000 perguntas objetivas e respostas para autoavaliação e preparação para concursos.
Ele oferece um tratamento equilibrado de métodos convencionais e não convencionais de geração de energia.
Discute as questões ambientais e as medidas de conservação de energia relacionadas à geração de energia elétrica.
Ele incorpora os últimos desenvolvimentos e tendências em análise e projeto de sistemas de energia.
conteúdo do livro
O livro está dividido em dois volumes: Volume I: Power Systems; Volume II: Análise e Projeto de Sistemas de Potência. Cada volume consiste em vários capÃtulos que abordam diferentes tópicos relacionados à engenharia de sistemas elétricos de potência. A seguir, uma breve visão geral do conteúdo de cada volume:
Volume I: Sistemas de Energia
Este volume trata da geração e considerações econômicas de sistemas de energia elétrica. É composto por 12 capÃtulos que abordam os seguintes tópicos:
Geração e Considerações Econômicas: Este capÃtulo apresenta os conceitos básicos de geração de energia elétrica e seus aspectos econômicos. Ele discute os fatores que afetam a seleção da usina, os tipos de usinas, o custo de geração, a curva de carga, a curva de duração da carga, o fator de carga, o fator de diversidade, o fator da planta, o fator de capacidade, o fator de utilização, os métodos tarifários e a operação econômica dos sistemas de energia.
Geração de Energia Hidrelétrica: Este capÃtulo explica os princÃpios e componentes da geração de energia hidrelétrica. Ele descreve os tipos de usinas hidrelétricas, como a fio d'água, armazenamento, armazenamento bombeado e usinas de maré. Aborda também o ciclo hidrológico, o hidrograma, a curva de duração do fluxo, a curva de massa, a capacidade de armazenamento, a lagoa, o golpe de arÃete e o tanque de compensação.
Geração de energia a vapor: Este capÃtulo cobre os fundamentos e aplicações da geração de energia a vapor. Abrange os tipos de usinas a vapor, como térmicas, nucleares, geotérmicas e solares térmicas. Ele também abrange os componentes e o layout de usinas de energia a vapor, como caldeiras, turbinas, condensadores, torres de resfriamento, aquecedores de água de alimentação, superaquecedores, reaquecedores, economizadores, pré-aquecedores de ar e chaminés.
Geração de energia a diesel: Este capÃtulo trata dos fundamentos e usos da geração de energia a diesel. Abrange os tipos de motores a diesel, como motores de dois e quatro tempos. Ele também abrange os componentes e o layout das usinas a diesel, como sistema de combustÃvel, sistema de admissão de ar, sistema de exaustão, sistema de resfriamento, sistema de lubrificação e sistema elétrico.
Geração de energia por turbina a gás: Este capÃtulo discute os princÃpios e aplicações da geração de energia por turbina a gás. Abrange os tipos de turbinas a gás, como turbinas de ciclo simples e turbinas de ciclo combinado. Ele também abrange os componentes e layout de usinas de turbinas a gás, como compressores, câmaras de combustão, turbinas, geradores de vapor de recuperação de calor (HRSG) e intercoolers.
Geração de Energia Não Convencional: Este capÃtulo explora as fontes alternativas e renováveis de geração de energia. Abrange os tipos de usinas de energia não convencionais, como sistemas de conversão de energia eólica (WECS), sistemas solares fotovoltaicos (PV), sistemas solares térmicos, sistemas de energia de biomassa, células de combustÃvel e sistemas de cogeração. Aborda também as vantagens e desvantagens de cada tipo de geração não convencional de energia, bem como os impactos ambientais e econômicos.
Componentes do Sistema de Potência: Este capÃtulo descreve os diversos componentes dos sistemas elétricos de potência, como transformadores, linhas de transmissão, cabos, isoladores, barramentos, disjuntores, isoladores, fusÃveis, relés, transformadores de instrumentos, etc.Ele também explica os princÃpios, caracterÃsticas, classificações, especificações e aplicações de cada componente.
Transmissão e Distribuição: Este capÃtulo trata da transmissão e distribuição de energia elétrica das usinas geradoras aos consumidores. Abrange os fatores que afetam a escolha da tensão e frequência de transmissão, os métodos de controle e regulação de tensão, os tipos de sistemas de transmissão e suas configurações, o desempenho e a eficiência das linhas de transmissão, a coroa e seus efeitos, o efeito pelicular e o efeito de proximidade, os cálculos de flecha e tensão, a análise do fluxo de carga, a operação econômica dos sistemas de energia, etc.
Isoladores de linhas aéreas: Este capÃtulo discute os tipos e aplicações de isoladores de linhas aéreas. Abrange os materiais, formas, tamanhos, classificações e classificações de isoladores. Ele também cobre os fatores que afetam a resistência do isolamento e o desempenho dos isoladores, como temperatura, umidade, poluição, altitude, etc. Ele também cobre os métodos de teste e melhoria do isolamento de isoladores.
Projeto Mecânico de Linhas de Transmissão: Este capÃtulo cobre os aspectos de projeto mecânico de linhas de transmissão. Abrange os tipos e propriedades de condutores e fios terra usados para linhas de transmissão. Ele também cobre os critérios de projeto e cálculos para espaçamento de condutores, folga, flacidez, tensão e resistência de linhas de transmissão. Abrange também os tipos e projetos de torres e postes usados para suportar linhas de transmissão.
Cabos Subterrâneos: Este capÃtulo trata dos tipos e aplicações dos cabos subterrâneos. Abrange a construção, isolamento, revestimento, blindagem e colocação de cabos subterrâneos. Abrange também a capacitância, indutância, resistência e impedância de cabos subterrâneos. Abrange também os métodos de teste e detecção de falhas de cabos subterrâneos.
Controle de Frequência de Carga: Este capÃtulo explica o conceito e a importância do controle de frequência de carga em sistemas de potência. Abrange os fatores que afetam a frequência e o equilÃbrio de potência em sistemas de energia, como variações de carga, mudanças de geração, perdas de linha, etc. Também cobre os métodos e técnicas de controle de frequência de carga, como reguladores de velocidade, controle automático de geração (AGC), controle de polarização de tie-line, etc.
Volume II: Análise e Projeto de Sistemas de Energia
Este volume trata da análise e projeto de sistemas elétricos de potência. É composto por 13 capÃtulos que abordam os seguintes tópicos:
Componentes Simétricos: Este capÃtulo apresenta o conceito e a aplicação de componentes simétricos na análise de sistemas de potência. Abrange a definição e derivação de componentes simétricos, a matriz de transformação, as redes de sequência, os componentes de sequência positiva, negativa e zero, etc.
Análise de Faltas Simétricas: Este capÃtulo discute a análise de faltas simétricas em sistemas de potência. Abrange os tipos e causas de faltas simétricas, como curto-circuito trifásico, curto-circuito linha-a-linha, etc. Também cobre o cálculo de corrente de falta, impedância de falta, nÃvel de falta, etc.
Análise de faltas assimétricas: Este capÃtulo discute a análise de faltas assimétricas em sistemas de potência. Abrange os tipos e causas de faltas assimétricas, como falta linha-terra, falta linha-fase, falta dupla linha-terra, etc. Também cobre o cálculo de corrente de falta, impedância de falta, nÃvel de falta, etc. usando componentes simétricos e redes de sequência.
Estabilidade do Sistema de Potência: Este capÃtulo explica o conceito e os tipos de estabilidade do sistema de potência. Abrange os fatores que afetam a estabilidade dos sistemas de energia, como máquinas sÃncronas, sistemas de excitação, caracterÃsticas de carga, linhas de transmissão, etc.Ele também cobre os métodos e critérios de análise de estabilidade, como equação de oscilação, critério de área igual, estabilidade transitória, estabilidade de estado estacionário, etc.
Proteção do Sistema de Potência: Este capÃtulo trata dos princÃpios e aplicações da proteção do sistema de potência. Abrange os objetivos e funções da proteção do sistema de potência, os tipos e caracterÃsticas dos relés de proteção, os tipos e esquemas de proteção para vários elementos do sistema de potência, como geradores, transformadores, linhas de transmissão, barramentos, etc.
Aparelhagem: Este capÃtulo discute os tipos e funções de aparelhagem em sistemas de energia. Abrange a definição e classificação de aparelhagem, os tipos e classificações de disjuntores, os tipos e operação de contatores, os tipos e aplicações de fusÃveis, etc.
Transientes do sistema de energia: Este capÃtulo cobre as causas e efeitos dos transientes do sistema de energia. Abrange as fontes e tipos de transientes, como surtos de raios, surtos de comutação, sobretensões temporárias, etc. Também abrange os métodos de análise e mitigação de transientes, como teoria de ondas viajantes, carregamento de impedância de surto, pára-raios, coordenação de isolamento, etc.
Harmônicos do Sistema de Potência: Este capÃtulo aborda as fontes e os efeitos dos harmônicos do sistema de potência. Abrange a definição e classificação de harmônicos, as causas e medição de harmônicos, os efeitos e mitigação de harmônicos, como distorção harmônica, filtros harmônicos, filtros de potência ativa, etc.
Operação e Controle do Sistema de Potência: Este capÃtulo aborda os conceitos e técnicas de operação e controle do sistema de potência. Abrange os objetivos e funções de operação e controle do sistema de potência, os tipos e componentes dos centros de controle do sistema de potência, os métodos e ferramentas de monitoramento e controle do sistema de potência, como SCADA, EMS, DMS, etc.
Planejamento e confiabilidade do sistema de energia: este capÃtulo aborda os princÃpios e métodos de planejamento e confiabilidade do sistema de energia.Abrange os objetivos e estágios do planejamento do sistema de energia, os fatores e critérios do planejamento do sistema de energia, os métodos e modelos de planejamento do sistema de energia, como previsão de carga, planejamento de geração, planejamento de transmissão, planejamento de distribuição, etc. Também cobre os conceitos e medidas de confiabilidade do sistema de energia, como Ãndices de confiabilidade, avaliação de confiabilidade, melhoria de confiabilidade, etc.
Engenharia de alta tensão: Este capÃtulo cobre os fundamentos e aplicações da engenharia de alta tensão. Abrange a definição e classificação de alta tensão, as fontes e geração de alta tensão, a medição e teste de alta tensão, os fenômenos de isolamento e quebra de alta tensão, as aplicações de alta tensão em sistemas de energia, como transmissão HVDC, transmissão EHVAC, dispositivos FACTS, etc.
Qualidade de energia: Este capÃtulo aborda a definição e os aspectos da qualidade de energia. Abrange as causas e efeitos dos problemas de qualidade de energia, como quedas de tensão, aumentos de tensão, oscilação de tensão, harmônicos, transientes, etc.
Rede Inteligente: Este capÃtulo aborda o conceito e as caracterÃsticas da rede inteligente. Abrange a definição e as caracterÃsticas da rede inteligente, os drivers e benefÃcios da rede inteligente, os componentes e tecnologias da rede inteligente, como medidores inteligentes, aparelhos inteligentes, subestações inteligentes, transformadores inteligentes, inversores inteligentes, etc.
resenha do livro
O livro Electrical Power System de J.B. Gupta é um texto abrangente e autoritário para estudantes e profissionais de engenharia elétrica. O livro é escrito em uma linguagem simples, clara e concisa que o torna fácil de entender e seguir.O livro é bem organizado, bem ilustrado e bem referenciado, com um fluxo lógico de tópicos e conceitos. O livro é adequado para estudantes de graduação e pós-graduação, bem como para engenheiros e pesquisadores que desejam aprender e dominar os fundamentos e aplicações da engenharia de sistemas de energia elétrica.
O livro fornece um tratamento equilibrado dos aspectos teóricos e práticos da engenharia de sistemas elétricos de potência. Abrange todos os tópicos relacionados ao sistema elétrico de potência de forma sistemática e lógica. Ele também fornece vários exemplos, ilustrações, diagramas, tabelas, gráficos, fórmulas e equações para explicar os conceitos de forma clara e concisa. O livro inclui mais de 15.000 perguntas objetivas e respostas para autoavaliação e preparação para concursos. O livro oferece um tratamento equilibrado dos métodos convencionais e não convencionais de geração de energia. Discute as questões ambientais e as medidas de conservação de energia relacionadas à geração de energia elétrica. Ele incorpora os últimos desenvolvimentos e tendências em análise e projeto de sistemas de energia.
O livro é um recurso valioso para quem deseja aprender mais sobre engenharia de sistemas de energia elétrica. É um livro obrigatório para estudantes e profissionais de engenharia elétrica que desejam aprimorar seus conhecimentos e habilidades neste campo.
Alternativas ao livro
Existem alguns outros livros sobre sistema de energia elétrica que são comparáveis ou complementares ao livro de J.B. Gupta. Alguns deles são:
Engenharia de sistemas de energia por D.P. Kothari e I.J. Nagrath: Este livro é um texto clássico sobre engenharia de sistemas de potência que abrange todos os aspectos da análise e projeto de sistemas de potência de forma abrangente. Inclui tópicos como estudos de fluxo de carga, operação econômica de sistemas de energia, análise de estabilidade, análise de falhas.Os livros de Gupta são: - Power System Engineering de D.P. Kothari e I.J. Nagrath: Este livro é um texto clássico sobre engenharia de sistemas de potência que abrange todos os aspectos da análise e projeto de sistemas de potência de forma abrangente. Inclui tópicos como estudos de fluxo de carga, operação econômica de sistemas de energia, análise de estabilidade, análise de falhas, proteção do sistema de energia, comutadores, transitórios do sistema de energia, harmônicos do sistema de energia, operação e controle do sistema de energia, planejamento e confiabilidade do sistema de energia, engenharia de alta tensão, qualidade de energia, rede inteligente, etc. O livro é escrito em uma linguagem simples, clara e concisa que o torna fácil de entender e seguir. O livro é bem organizado, bem ilustrado e bem referenciado, com um fluxo lógico de tópicos e conceitos. O livro aborda todos os tópicos relacionados ao sistema elétrico de potência de maneira sistemática e lógica. Ele também fornece vários exemplos, ilustrações, diagramas, tabelas, gráficos, fórmulas e equações para explicar os conceitos de forma clara e concisa. - Introdução aos Sistemas de Energia Elétrica por Mohamed E. El-Hawary: Este livro é uma introdução atualizada ao campo dinâmico da engenharia de sistemas de energia elétrica. O livro cobre os aspectos técnicos da geração, transmissão, distribuição e utilização de energia. O livro também aborda as questões ambientais e as medidas de conservação de energia relacionadas aos sistemas de energia elétrica. O livro fornece um tratamento equilibrado dos aspectos teóricos e práticos da engenharia de sistemas de energia elétrica. - Sistemas Elétricos de Potência por B.M. Weedy, B.J. Cory, N. Jenkins, Janaka B. Ekanayake, Goran Strbac: Este livro é um livro essencial em engenharia de sistemas de energia por mais de trinta anos.O livro aborda todos os tópicos relacionados ao sistema elétrico de potência de maneira sistemática e lógica. Ele também fornece vários exemplos, problemas, exercÃcios e estudos de caso para ilustrar os conceitos de forma clara e concisa. O livro também cobre os últimos desenvolvimentos e tendências em engenharia de sistemas de energia, como fontes de energia renováveis, redes inteligentes, geração distribuÃda, etc. Esses livros podem ser usados junto com o livro de J.B. Gupta para aprendizado e referência adicionais. Eles diferem em termos de escopo, profundidade, estilo e abordagem, mas se complementam ao fornecer um conhecimento abrangente e confiável da engenharia de sistemas de energia elétrica. Conclusão
Neste artigo, discutimos o livro Electrical Power System de J.B. Gupta, que é um texto abrangente e confiável para estudantes e profissionais de engenharia elétrica. O livro aborda todos os tópicos relacionados ao sistema elétrico de potência de maneira sistemática e lógica. Ele também fornece vários exemplos, ilustrações, diagramas, tabelas, gráficos, fórmulas e equações para explicar os conceitos de forma clara e concisa. O livro inclui mais de 15.000 perguntas objetivas e respostas para autoavaliação e preparação para concursos. O livro oferece um tratamento equilibrado dos métodos convencionais e não convencionais de geração de energia. Discute as questões ambientais e as medidas de conservação de energia relacionadas à geração de energia elétrica. Ele incorpora os últimos desenvolvimentos e tendências em análise e projeto de sistemas de energia.
O livro é escrito em uma linguagem simples, clara e concisa que o torna fácil de entender e seguir. O livro é bem organizado, bem ilustrado e bem referenciado, com um fluxo lógico de tópicos e conceitos. O livro é adequado para estudantes de graduação e pós-graduação, bem como para engenheiros e pesquisadores que desejam aprender e dominar os fundamentos e aplicações da engenharia de sistemas de energia elétrica.
O livro é um recurso valioso para quem deseja aprender mais sobre engenharia de sistemas de energia elétrica. É um livro obrigatório para estudantes e profissionais de engenharia elétrica que desejam aprimorar seus conhecimentos e habilidades neste campo.
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perguntas frequentes
Aqui estão algumas perguntas frequentes e suas respostas relacionadas ao tópico deste artigo:
P: Qual é a diferença entre sistema de energia elétrica e engenharia de energia elétrica?
R: O sistema de energia elétrica é um ramo da engenharia que lida com a geração, transmissão, distribuição e utilização de energia elétrica. A engenharia de energia elétrica é a aplicação dos princÃpios e técnicas do sistema de energia elétrica para projetar, analisar, operar, controlar e manter sistemas de energia elétrica.
P: Quais são as vantagens da geração de energia não convencional em relação à geração de energia convencional?
R: A geração de energia não convencional refere-se ao uso de fontes alternativas e renováveis de energia, como eólica, solar, biomassa, células de combustÃvel, etc., para gerar energia elétrica. Algumas das vantagens da geração de energia não convencional sobre a geração de energia convencional são:
Eles são ecologicamente corretos e reduzem as emissões de gases de efeito estufa.
Eles são abundantes e inesgotáveis.
Eles são descentralizados e distribuÃdos.
Eles são econômicos e eficientes.
P: Quais são os desafios e oportunidades da implementação e integração de smart grid em sistemas de energia?
R: Smart grid é um conceito que se refere ao uso de tecnologias avançadas e comunicação para monitorar, controlar e otimizar o desempenho e a operação dos sistemas de energia. Alguns dos desafios e oportunidades da implementação e integração de redes inteligentes em sistemas de energia são:
Desafios: Alguns dos desafios são técnicos, como interoperabilidade, segurança cibernética, gerenciamento de dados, confiabilidade, etc. Alguns dos desafios são econômicos, como análise de custo-benefÃcio, preços, incentivos, regulamentação etc. Alguns dos desafios são sociais, como conscientização do consumidor, aceitação, participação, privacidade etc.
Oportunidades: Algumas das oportunidades são ambientais, como reduzir a pegada de carbono, aumentar a eficiência energética, integrar fontes de energia renováveis, etc. Algumas das oportunidades são operacionais, como melhorar a qualidade da energia, aumentar a confiabilidade, reduzir perdas, otimizar geração e demanda etc.
P: Quais são os métodos e critérios de análise de estabilidade em sistemas de energia?
R: A análise de estabilidade em sistemas de potência refere-se ao estudo da capacidade dos sistemas de potência em manter o sincronismo e o equilÃbrio sob condições normais e anormais. Os métodos e critérios de análise de estabilidade em sistemas de potência são:
Métodos: Alguns dos métodos são analÃticos, como equação de oscilação, critério de área igual, método de Lyapunov, etc. Alguns dos métodos são numéricos, como método de Euler, método de Runge-Kutta, etc. Alguns dos métodos são gráficos, como diagrama fasorial, curva P-V, curva Q-V, etc.
Critérios: Alguns dos critérios são baseados no domÃnio do tempo, como limite de estabilidade transiente (TSL), tempo crÃtico de compensação (CCT), ângulo crÃtico de compensação de falha (CFA), etc. Alguns dos critérios são baseados no domÃnio da frequência, como limite de estabilidade de estado estacionário (SSL), taxa de amortecimento, frequência natural, etc. Alguns dos critérios são baseados na análise de autovalor, como análise modal, fator de participação, resÃduo modal, etc.
P: Quais são as fontes e geração de alta tensão nos sistemas de energia?
R: Alta tensão em sistemas de energia refere-se ao nÃvel de tensão acima de 100 kV. As fontes e geração de alta tensão nos sistemas de potência são:
Fontes: Algumas das fontes são naturais, como raios, descargas eletrostáticas, etc. Algumas das fontes são artificiais, como transformadores de potência, geradores, linhas de transmissão, etc.
Geração: Alguns dos métodos são diretos, como geradores DC, geradores Van de Graaff, geradores Marx, etc. Alguns dos métodos são alternados, como transformadores CA, bobinas de Tesla, transformadores ressonantes, etc.
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