Como o sistema de medição pu elimina o problema de diferentes níveis de tensão em um sistema de energia?

Passo 1

O enunciado pergunta como o sistema por unidade (pu) resolve o fato de termos vários níveis de tensão numa rede de energia. O conteúdo aqui é a normalização de tensões, correntes e impedâncias usando bases escolhidas, de modo a expressar tudo em valores adimensionais comparáveis. Para isso precisamos entender a escolha de bases de potência aparente e de tensão e as fórmulas de conversão para pu.

Passo 2

Definimos um valor por unidade de qualquer grandeza como a razão entre o valor real e um valor de base. Seja X uma grandeza (tensão, corrente, impedância, etc.) e Xbase sua base correspondente. Então
Xpu ;=;XrealXbase
Em particular, escolhemos uma base de potência aparente Sbase igual para todo o sistema, e uma base de tensão Vbase,i para cada nível de tensão i.

Passo 3

A partir de Sbase e de Vbase,i definimos as demais bases em cada nível i:
Ibase,i = Sbaseraiz3,Vbase,i, Zbase,i = Vbase,i^2Sbase
Assim, qualquer impedância real Zi nesse nível vira
Zi,pu = ZiZbase,i

Passo 4

Quando passamos por um transformador de relação nominal a = Vpri/Vsec, escolhemos as bases de tensão em cada lado proporcionais a essa relação:
Vbase,pri : Vbase,sec = a : 1
Com isso, as bases de impedância dos dois lados também se ajustam de forma que a impedância do próprio transformador, quando calculada em pu, seja a mesma vista do primário e do secundário. Da mesma forma, todas as outras impedâncias de linhas e máquinas, quando convertidas para pu, ficam num mesmo “escala” adimensional, sem precisar refazer cálculos de mudança de nível de tensão.

Passo 5

Como consequência, ao modelar toda a rede em pu, eliminamos a preocupação de converter correntes e impedâncias entre tensões diferentes: basta trabalhar com números adimensionais diretamente somáveis e comparáveis. Isso simplifica muito a montagem e a solução de circuitos de potência, mantendo toda a informação de escala na escolha das bases.

Resposta

O sistema pu “normaliza” tensões, correntes e impedâncias usando bases ajustadas a cada nível de tensão, de modo que, após a conversão, todos os valores fiquem adimensionais e compatíveis em qualquer ponto da rede, eliminando a necessidade de conversão explícita entre níveis de tensão.

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