Questão de Transmissão de Energia · FGV EPE 2024 (nº 46)

A modelagem de carga é crucial para entender como o sistema elétrico se comporta durante perturbações, pois a demanda de energia (carga) não é estática e reage a mudanças de tensão e frequência, podendo agravar ou mitigar problemas de estabilidade.

(A) Incorreta: A alternativa A está incorreta porque a primeira afirmativa é falsa.
(B) Incorreta: A alternativa B está incorreta porque a primeira afirmativa é falsa.
(C) Correta: A alternativa C é o gabarito oficial, indicando que as afirmativas são Falsa, Verdadeira e Verdadeira, respectivamente.
(D) Incorreta: A alternativa D está incorreta porque a primeira afirmativa é falsa.
(E) Incorreta: A alternativa E está incorreta porque a terceira afirmativa é verdadeira.

Análise das afirmativas:

1. (F) Cargas de aquecimento controladas por termostatos apresentam uma característica favorável para a recuperação da tensão, uma vez que seu controle tende a reduzir demanda com a queda da tensão. Elas são conhecidas como cargas de impedância constante.

   • Armadilha da banca: A primeira parte da afirmativa é falsa. Embora cargas resistivas (como aquecedores) sejam, de fato, modeladas como impedância constante (onde a potência instantânea $P \propto V^2$, ou seja, a demanda diminui com a queda de tensão), o controle por termostato altera essa dinâmica. Para manter a temperatura desejada, se a tensão cai e a potência de aquecimento diminui, o termostato tenderá a manter o aquecedor ligado por mais tempo para compensar a menor taxa de aquecimento. Isso leva a um aumento da demanda média de energia ao longo do tempo (fenômeno conhecido como recuperação de carga), o que é desfavorável para a recuperação da tensão, pois agrava a subtensão. Portanto, a afirmação de que "seu controle tende a reduzir demanda com a queda da tensão" é incorreta no contexto da resposta do sistema de potência.

2. (V) A redução da tensão nos terminais de motores de indução fazem com que estes demandem maior corrente, acentuando assim a queda de tensão da rede. No limite, a subtensão no motor pode causar o estol, que é seu bloqueio em função de não ser capaz de atender o torque da carga em seu eixo.

   • Esta afirmativa é verdadeira. Motores de indução, para manter o torque mecânico em seu eixo sob uma tensão reduzida, precisam demandar uma corrente maior ($P \approx V \cdot I \cdot \cos\phi$). Essa corrente elevada causa maiores quedas de tensão nas linhas e transformadores, acentuando ainda mais a subtensão na rede. Se a tensão cair a um ponto crítico, o torque desenvolvido pelo motor (que é aproximadamente proporcional ao quadrado da tensão, $T \propto V^2$) pode se tornar insuficiente para superar o torque da carga mecânica, levando ao "estol" ou bloqueio do motor, onde ele para de girar ou opera em velocidade muito baixa, incapaz de realizar seu trabalho.

3. (V) A dependência da carga com a frequência é geralmente considerada pela multiplicação do modelo escolhido pelo fator $1 + a_f(f-f_0)$, em que $a_f$ é o parâmetro de sensibilidade à variação da frequência.

   • Esta afirmativa é verdadeira. Em estudos de estabilidade, é comum modelar a dependência da potência ativa e reativa da carga com a frequência usando uma relação linear em torno da frequência nominal ($f_0$). O fator $1 + a_f(f-f_0)$ (ou $1 + K_f \Delta f$) é uma forma padrão de representar essa sensibilidade, onde $a_f$ (ou $K_f$) é o coeficiente de sensibilidade à frequência.