unidade nomenclatura sÍmbolo valor de ref. · a turbina, fazendo girar o gerador, estará...

18

São elas:

UNIDADE NOMENCLATURA SÍMBOLO VALOR DE REF.

Fundamental

Secundárias

Ampére, Volt

e Ohm

A, V, e

Exemplos:

- Múltiplos

1 kA = 1.000 A

13,8 kV = 13.800 V

2 M = 2.000.000

- Submúltiplos

3 mA = 0,003 A

9 V = 0,000009

4.500.000.000 n = 4,5

Submúltiplos

Múltiplos

Nano

Micro

Mili

Mega

Kilo

Giga

0,000 000 001

0,000 001

0,001

1.000

1.000.000

1.000.000.000

n

m

K

M

G

19

10. POTÊNCIA ELÉTRICA (P)

Analisemos o resultado das duas experiências:

L2

A

I = ______

V = ______

VG

L1

I = ______

V = ______

A

VG

Verificamos que a luminosidade da segunda lâmpada (L2) é maior do que a da primeira lâmpada

(L1).

Este fenômeno pode ser verificado através da “potência elétrica”, onde dizemos que a potência

da lâmpada L2 é maior do que a da lâmpada L1.

A potência elétrica pode ser determinada através do produto da tensão pela corrente.

P = V . I

A unidade de medida de potência elétrica é o “watt” (w).

Exemplo:

- Potência de Lâmpadas - 100 w

75 w

60 w

20

- Potência do Chuveiro - 2.5000 w

1.5000 w

O aparelho de medida de potência elétrica é o “wattímetro”.

P = _____I = _____

WA

V = _____V

VG

Lâmpada L1

Lâmpada L2

P = V . I

P = ------ . ------ = ----------

Potência indicada pelo wattímetro = --------------

P = V . I

P = ------ . ------ = ----------

Potência indicada pelo wattímetro = --------------

21

11. ENERGIA ELÉTRICA

Energia é a capacidade de produzir trabalho. Existem várias formas de energia; por exemplo:

- Solar; - Mecânica;

- Luminosa; - Eólica;

- Hidráulica; - Etc.

A energia, seja ela qual for, não pode ser criada, nem destruída, mas sim transformada.

Exemplo de transformação de energia elétrica

Uma qualidade de água armazenada numa represa possui energia hidráulica em potencial, que

pode ser transformada em energia mecânica; fazendo girar uma turbina.

A turbina, fazendo girar o gerador, estará transformando energia mecânica em energia elétrica.

ENERGIAMECÂNICA

ENERGIACINÉTICA

ENERGIAELÉTRICA

ENERGIAPOTÊNCIAL

22

A energia elétrica, por sua vez, é levada ao consumidor, onde é novamente transformada nas

mais variadas formas de energia: térmica, mecânica, luminosa etc.

A energia elétrica é transformada em energia:

MECÂNICATÉRMICA

LUMINOSA

A energia elétrica depende da potência elétrica, do receptor (P) e do tempo (T) em que o

receptor ficou ligado:

E = P x T

E = 1500 Wh OU 1,5 kWh

T = 3 hP = 500 W

E = 500 Wh

T = 1hP = 500 W

23

12. MAGNETISMO

Imãs:

São todos os corpo que possuem a propriedade de atrair partículas de ferro.

Magnetismo:

É a propriedade que certos corpos possuem para atrair partículas de ferro.

Estas partículas se manifesta principalmente nas regiões situadas em suas extremidades.

Estas “extremidades” são chamadas de “pólos”:

- Pólo norte magnético

- Pólo sul magnético

Ação mútua entre dois ímãs

Através de experiências realizadas, verificou-se que:

“PÓLOS DE NOMES CONTRÁRIOS

SE ATRAEM”

“PÓLOS DE NOMES IGUAIS

SE REPELEM”

SSSS

FFFF

1a. experiência

24

13. ELETROMAGNETISMO

Analisemos o resultado da experiência a ser realizada:

1a. experiência

SN

I = ________A

G

Nota-se que, no instante em que a corrente circula pela bobina, existe uma força de atração entre

a bobina e o ímã.

Concluiu-se, portanto, que:

“Quando um condutor for percorrido por uma corrente elétrica, surgirá em torno deste um

campo magnético”.

2a. experiência

Verificação do enunciado

25

14. PRINCÍPIO DA GERAÇÃO DA CORRENTE ELÉTRICA

Durante o deslocamento do ímã, dentro da bobina, surge uma corrente.

Nota-se que o ponteiro do miliamperímetro desloca-se tanto para lado direito, como para o lado

esquerdo.

Sendo assim, a corrente que surge na bobina possui valores variáveis.

Esta corrente é chamada de “corrente alternada”.

mA

26

15. CORRENTE ALTERNADA

Definição:

Corrente alternada é uma corrente variável que percorre os condutores, tanto em um sentido,

quanto em outro.

A corrente alternada pode ser representada da seguinte maneira:

PERÍODO (T) OU CICLO

t

ALTERNÂNCIA NEGATIVA

ALTERNÂNCIA POSITIVA

- I

+ I

Freqüência

Freqüência de uma corrente alternada representa o número de períodos ou ciclos por segundo.

A freqüência se exprime em Hertz (Hz).

Exemplo: 1 Hz = 1 ciclo por segundo

60 Hz = 60 ciclos por segundo

27

Exemplos

A

1 seg.

f = 1,5 Hz

f = 5 Hz

1 seg.

28

16. SISTEMA TRIFÁSICO

Analisemos três geradores de tensão monofásicos, em funcionamento, tendo uma representação

gráfica das tensões geradas.

V2

N

S

V3

V3

N

S

V2

V1

V1

S

N

29

Estes três geradores monofásicos estão gerando três tensões de valores iguais, mas defasadas

entre si.

Agrupando-se estes três geradores, cria-se um gerador trifásico, o qual realizará a mesma função

dos três geradores monofásicos.

Junto com estas três tensões, são geradas três correntes de valores iguais, mas também defasadas

entre si..

Um gerador trifásico é representado da seguinte maneira:

S

N

V3V2V1

30

17. TRANSFORMADORES

Os transformadores possuem a finalidade de elevar ou abaixar a tensão, ou seja:

- Elevar a tensão, junto às usinas, a níveis adequados à transmissão da energia a grandes

distâncias;

- Abaixar a tensão, junto aos consumidores, a níveis adequados à utilização da energia elétrica.

O transformador é constituídos de três elementos principais:

1) Uma bobina primária (recebe energia);

2) Uma bobina secundária (fornece energia);

3) Um circuito magnético (núcleo).

CIRCUITO

MAGNÉTICO

BOBINA

SECUNDÁRIA

BOBINA

PRIMÁRIA

31

Princípio de funcionamento

BOBINASECUNDÁRIA

BOBINAPRIMÁRIA

FONTE DECORRENTEALTERNADA

A corrente elétrica, que alimenta a lâmpada, nasce na bobina secundária do transformador.

Como é produzida essa corrente?

Para que uma corrente seja gerada, basta que a bobina sofra uma variação do campo magnético.

N

S A

A aproximação ou o afastamento do ímã produz em uma variação do campo magnético, que

induz, na bobina, uma corrente elétrica.

32

Substituamos o ímã ordinário por um eletroímã.

Observemos as variações do campo magnético.

Em corrente contínua

A aproximação ou afastamento do eletroímã produzem uma variação de campo magnético, que

induz, na bobina, uma corrente elétrica.

Em corrente alternada

33

Uma corrente elétrica variável produz um campo magnético variável.

Uma bobina primária, percorrida por uma corrente alternada, cria um campo magnético variável.

Este campo magnético produz, numa bobina secundária, uma corrente alternada.

Coloquemos as bobinas primárias e secundárias lado a lado.

O campo magnético variável, produzido pela bobina primária, dispersa-se no espaço e nenhum

efeito apreciável se manifesta no circuito secundário.

SECUNDÁRIO

34

SECUNDÁRIO

PRIMÁRIO

Melhorando o caminho para a imantação variável, aparecerá um efeito na bobina secundária.

Façamos o mesmo para as nossa 2 bobinas.

Canalizemos o campo magnético variável, produzido pela bobina primária, nas peças metálicas,

a fim de torná-lo mais intenso no interior da bobina secundária.

Uma corrente elétrica mais importante nasce nesta última.

35

Meçamos as tensões primárias e secundárias

Vs = ________

Vp = ________

Apesar da presença do circuito magnético, uma fraca parte do campo magnético, produzido pela

bobina primária, passa pelo ar.

Sobreponhamos as duas bobinas sobre a mesma coluna

Vp = _______

Vs = _______

36

A tensão secundária aumentou ligeiramente, sendo o campo magnético, na bobina secundária,

mais importante que precedentemente.

Utilizemos duas bobinas concêntricas

Vp = ---------

Vs = ---------

Constatamos uma nova melhoria da tensão secundária.

A disposição concêntrica das duas bobinas permite obter, na bobina secundária, um máximo de

campo magnético.

É esta disposição que é adotada no fabrico dos transformadores

37

Funcionamento do transformador em carga

Vp = ________

Is = ________

O pedido crescente de corrente, pelos assinantes, é materializado pelas lâmpadas que

alimentamos umas após as outras.

A intensidade de corrente secundária aumenta.

38

Acrescentemos um amperímetro no circuito da bobina primária.

Um aumento da intensidade da corrente secundária acarreta um aumento da intensidade da

corrente primária.

Num transformador de distribuição, a intensidade primária é sempre mais fraca que a intensidade

secundária.

Vp = _______

Ip = _______

Is = _______

18

Vp = ______

Ip = ______

Is = ______

Vs = ______

Repitamos a experiência precedente, depois de termos ligado um voltímetro aos bornes da

bobina secundária.

Um pedido crescente de corrente pelos assinantes acarreta uma diminuição da tensão secundária.

Praticamente, essa diminuição (queda de tensão) é da ordem de 2 a 3%, em plena carga.

19

Autotransformador

O autotransformador monofásico difere dos transformadores comuns pelo fato de possuir “um

enrolamento único” e não dois como nos demais transformadores.

Parte deste “enrolamento único” é usado como primário e como secundário.

V = ______

V = ______

A entrada (primário) é conectada à rede e a saída (secundário) alimenta as cargas.

Os autotransformadores podem ser elevadores ou abaixadores.

AUTOTRANS.ELEVADOR

AUTOTRANS.ABAIXADOR

Vp = _______

Vs = _______Vs = _______

Vp = _______

SECUNDÁRIO

SECUNDÁRIO

PRIMÁRIO

PRIMÁRIO

20

18. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO

O transformador trifásico pode ser decomposto em três transformadores monofásicos

semelhantes.

Vs =

Vp =N

F3

N

F2

N

F1

Por razões econômicas, o transformador de distribuição não comporta 3 circuitos magnéticos

independentes, mas um só.

Como realizar esse transformador trifásico?

21

1) Os 3 transformadores monofásicos são dispostos da seguinte maneira

2) Colocam-se os 3 módulos sobre o mesmo plano.

Vp = ______

Vs = ______

As tensões secundárias são sempre iguais. Consequentemente, montamos um transformador

trifásico é o mesmo que o de um transformador monofásico.

O funcionamento de um transformador trifásico é o mesmo que o de um transformador

monofásico.

22

CUBA METÁLICACHEIA DE ÓLEO

CIRCUITO MAGNÉTICO

ISOLADOR DE“BAIXA TENSÃO”

BOBINAS

BOBINAS

ISOLADOR DE“ALTA TENSÃO”

COMPONENTES E ACESSÓRIOS DE UM TRANSFORMADOR TRIFÁSICO

23

19. BANCO DE TRANSFORMADORES

É denominado banco de transformadores o conjunto formado por três transformadores

monofásicos isolados fisicamente, porém interligados.