Em subestações modernas, o projeto preciso de sistemas de energia exige uma compreensão clara das cargas instantâneas (transitórias) e de como elas impactam o dimensionamento dos equipamentos, especialmente para carregadores de bateria em sistemas CC. Este artigo analisa o conceito de cargas transitórias, suas implicações e como calcular corretamente a capacidade do carregador nessas condições.

1. O que é uma carga instantânea (transitória)?

Uma carga transitória refere-se a um evento de curta duração e alta demanda de energia, que normalmente dura de alguns milissegundos a vários segundos. Essas cargas são caracterizadas por:

(1) Corrente ou potência de alta amplitude

(2)Breve duração

(3)Tempo imprevisível

Exemplos comuns:

Correntes de partida durante a partida do motor ou energização do transformador (até 5–10× corrente nominal)

Surtos de comutação de máquinas de solda ou equipamentos de indução de alta frequência

Eventos de falha, como raios ou curtos-circuitos, causando picos de carga breves, mas intensos

2. Por que cargas transitórias são importantes?

(a) Impacto em equipamentos elétricos

Componentes elétricos como disjuntores, transformadores e cabos devem ser classificados para lidar com:

Correntes de pico suportadas

Estresse térmico durante surtos:
Não fazer isso pode resultar em quebra do isolamento, superaquecimento ou falha do equipamento.

(b) Desafios para dispositivos de proteção

Relés de proteção podem interpretar erroneamente cargas transitórias como condições de falha. É fundamental:

Defina limites de proteção apropriados

Discriminar entre transientes normais e falhas reais

3. Como calcular a capacidade do carregador (sistemas CC de subestações)

Cenário:

Um carregador fornece energia para um sistema CC que suporta baterias, proteção de controle e cargas de emergência. O dimensionamento adequado deve levar em conta:

Demanda de carga da bateria

Cargas CC em estado estacionário

Cargas transitórias potenciais (instantâneas)

4. Cálculo passo a passo

(a) Determine a corrente de carga

Para baterias de lítio ou chumbo-ácido, a carga de corrente constante é normalmente de 0,1 C–0,2 C, onde C é a capacidade nominal (Ah).

Exemplo:
Capacidade da bateria = 200Ah
Corrente de carga = 0,1C = 20A

(b) Calcular a potência de carga

Tensão de carga = 2,35 V/célula × 110 células = 258,5 V
Potência de carga = 20A × 258,5V = 5,17kW

(c) Adicionar outras cargas

Carga em estado estacionário: por exemplo, dispositivos de controle/proteção ≈ 1kW

Carga transitória: por exemplo, fechamento do disjuntor ≈ 3kW (curta duração)

(d) Contabilizar a Margem de Eficiência e Segurança

Eficiência do carregador (η): normalmente 85%

Fator de margem: geralmente 20–30%

5. Fórmula Final

P _carregador =P _carregando +P _{carga regular} +P _{carga transitória /} η ×(1+margem)

6. Cálculos de exemplo

Caso A: A carga e a carga transitória não se sobrepõem

Potência de carga = 5,2 kW

Carga normal = 1kW

Carga transitória = excluída

P=(5,2+1)×1,2/0,85≈8,75 kW⇒selecione carregador de 10 kW

Caso B: O carregamento e a carga transitória ocorrem simultaneamente (pior cenário)

Carga transitória = 3 kW incluída

P=(5,2+1+3)×1,2/0,85≈13,06 kW⇒selecione carregador de 15 kW

Conclusão

Projetar para condições de carga transitórias é essencial para garantir a confiabilidade da subestação. Subestimar as demandas de pico pode levar à falha do equipamento e à indisponibilidade do sistema. Ao calcular a capacidade do carregador, sempre considere:

Requisitos de carregamento da bateria

Sobreposição de carga em estado estacionário e transitória

Margens de eficiência e segurança

Com essas considerações, você pode garantir que seus sistemas de energia CC operem de forma segura, eficiente e confiável, mesmo durante surtos momentâneos.