apostila de eletricista 1ª edição

CENTRO TECNOLGICO DE LAVRAS - CETECFormando o profissional que o mercado procura

CAPITULO I1 - NOES DE ELETRICIDADE 1.1 - Origens da Eletricidade Conceito de energia Energia: Propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho. Exemplo: A chama continua fornecendo calor em uma panela de presso, que faz aumentar a energia cintica das molculas de gua, tanto do estado lquido como no de vapor. Neste, os choques das molculas de gua, entre si e contra as paredes da panela, ficam cada vez mais intensos. A fora que as molculas aplicam sobre o pino da vlvula aumenta, at conseguir levant-lo. Nesse momento, o vapor realiza trabalho. Abrindo a vlvula. Podemos dizer, ento, que parte do calor absorvido pela gua transformou-se em trabalho sobre o pino. Energia e Energia Eltrica Energia a capacidade de produzir trabalho e apresenta-se sob vrias formas. Energia Trmica; Energia Mecnica; Energia Eltrica; Energia Qumica; Energia Atmica, etc. A energia no pode ser criada, apenas transformada, (primeiro princpio da termodinmica). Uma das mais importantes caractersticas da energia a possibilidade de sua transformao de uma forma para outra. Por exemplo: A energia trmica pode ser convertida em energia mecnica (motores de exploso), energia qumica em energia eltrica (pilhas) etc. Entretanto, na maioria das formas em que a energia se apresenta, ela no pode ser transportada, ela tem que ser utilizada no mesmo local em que produzida. 1.2 - Como o homem descobriu a eletricidade? No sculo VI a.C. o filsofo Tales sabia que o mbar, uma resina vegetal, adquiria a propriedade de atrair pequenos objetos como fio de palha e penas, quando atritada com uma pele de animal. Em grego, o nome dado ao mbar elctron. Vem da a palavra eltrica, para designar os fenmenos que ocorrem com o mbar. Mas foi somente no sculo XVI que a eletricidade voltou a despertar interesse. William Gilbert (1544 1603), mdico da rainha Elizabeth I, da Inglaterra, notou que havia outros materiais, alm do mbar, que podiam adquirir a propriedade de atrair pequenos objetos quanto atritados. Um deles era o vidro, quando atritado com seda. Ao se pentear, voc j percebeu alguma vez seu pente atraindo fios de cabelos? J viu os plos de seu brao ser atrados pelo disco que voc acabou de tirar da vitrola, ou pela tela da televiso, logo aps deslig-la? Esses tambm so fenmenos eltricos. No final do sculo XVII, Otto Von Guericke, inventou uma mquina para eletrizar os corpos. Sua mquina era feita com uma bola de enxofre, presa a uma manivela. Usando luvas, encostava a mo bola de enxofre, enquanto esta girava. Graas ao atrito, a bola adquiria propriedades eltricas, como o mbar. A vantagem da mquina de Von Guericke era que ela produzia efeitos eltricos muito mais intensos que os observados at ento; produzia fascas. A partir da mquina de Von Guericke, durante todo o sculo XVIII, muitos cientistas se dedicaram ao estudo dos fenmenos eltricos. Um deles foi Benjamin Franklin.

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Por volta de 1730, demonstrou que o relmpago era uma fasca do mesmo tipo que se obtinha com a mquina de Von Guericke, ou seja, era eletricidade. A partir dessa observao, Benjamin Franklin em 1753 construiu o primeiro pra-raios. 1.3 - Eletricidade animal e corrente eltrica O Fato de existirem os peixes eltricos, levou o homem do sculo XVIII, a pensar na eletricidade animal. Em 1780, Luigi Galvani, reparou que uma fasca eltrica provocava contraes nas pernas de uma r. Seis anos depois, Galvani descobriu que no era preciso fasca para produzir contraes na r, elas se contraam toda vez que dois metais diferentes eram colocados em contato, um com um nervo e outro com um msculo da r. Com isso demonstrava-se a existncia da eletricidade animal. Alguns anos depois Alessandro Volta, baseado na experincia de Galvani, mostrou que era possvel produzir eletricidade sem qualquer animal, bastava colocar dois pedaos de metais diferentes separados apenas por um pano umedecido com um lquido cido. Assim, Volta inventou a pilha eltrica. Veja a figura abaixo. O importante nessa inveno que ela era uma fonte de eletricidade muito melhor do que as mquinas eltricas conhecidas at ento. Com as pilhas voltaicas era possvel obter correntes eltricas durante um longo tempo e, com isso, estudar os seus efeitos. Obs.: Em homenagem a Alessandro Volta deu-se o nome da unidade de diferena de potencial entre os plos positivo e negativo da pilha eltrica inventada por ele de VOLT.

Zn

Cu

Zn

Cu ++++ ++++ +

-----

Soluo inica Equilbrio ddp

Instabilidade

tempo Forma de onda de CC


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1.4 - ms e Eletricidade Desde a antigidade, os homens tm notcia da existncia de um tipo de minrio de ferro com a propriedade de atrair pedaos de ferro e nquel. Essas pedras, conhecidas por ns como ims, ganharam inicialmente o nome de magnetos, por terem sido encontradas em uma regio da Grcia que na antigidade, era chamada Magnsia. E, assim, o estudo das propriedades desses corpos passou a ser chamado de magnetismo. O filsofo grego Tales, que tambm conhecia a propriedade do mbar de atrair pequenos objetos quando atritado, dizia que os magnetos possuam uma alma que poderia fluir, agindo sobre outros corpos. Os ims passaram a ter uma importncia muito grande depois que os chineses descobriram por volta do ano 200 d.C., que um pequeno minrio de ferro - magneto em forma de agulha se orientava sempre na direo norte - sul. Graas a essa descoberta, os chineses inventaram a bssola. No ano de 1820, Oersted, percebeu que a bssola mudava de posio, perto de um basto enrolado com um fio e ligado a pilha de Volta, surge ai o eletrom. Essas descobertas tornaram possvel construir os motores eltricos, os geradores de eletricidade e, os medidores de eletricidade. O fato de a corrente eltrica provocar uma mudana na posio de uma agulha magntica possibilitou a construo dos primeiros aparelhos de medida da eletricidade. 1.5 - O que Eletricidade - A Teoria Eletrnica Todos os efeitos da eletricidade podem ser explicados e previstos, se considerarmos a existncia de uma partcula minscula chamada eltron Esta teoria afirma que todos os efeitos eltricos e eletrnicos so devidos ao movimento de eltrons de um lugar para outro ou existncia de mais ou menos eltrons em um determinado lugar. Voc j ouviu falar que eletricidade o resultado do movimento de eltrons de um ponto para outro ou do excesso ou falta de eltrons em uma substncia. A fim de mover um eltron, precisa-se converter alguma forma de energia em eletricidade. Varias formas de energia podem ser utilizada e cada qual poder ser considerada como uma fonte de eletricidade. 1.6 - Conceitos bsicos de Eletricidade: Molcula: Combinao de dois ou mais tomos. tomo: A menor partcula fsica em que se pode dividir em elemento. Os tomos so to pequenos, que 100 milhes deles, um ao lado do outro, formaro uma reta de 10 mm de comprimento.

tomo: uma partcula presente em todo matria do universo. O universo, a terra, os animais, as plantas tudo composto de tomos. At o incio do sculo XX admitia-se que os tomos eram as menores partculas do universo e que no poderiam ser subdivididas. Hoje se sabe que o tomo constitudo de partculas ainda menores. Estas partculas so: Prtons: So partculas subatmicas e pesadas que possuem cargas eltricas positivas. Nutrons: So partculas subatmicas e pesadas que no possuem cargas eltricas,Centro Tecnolgico de LavrasRua Jos Hilrio, 225, Lavras-MG Tel.: (35) 3821-2428

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Eltrons: so partculas subatmicas que possuem cargas eltricas negativas, que gira em torno do ncleo e praticamente sem peso. Ncleo: o centro do tomo, onde se encontram os prtons e nutrons. Eletrosfera: So as camadas ou rbitas formadas pelos eltrons, que se movimentam em trajetrias circulares em volta do ncleo. Existe uma fora de atrao entre o ncleo e a eletrosfera, conservando os eltrons nas rbitas, definidas camadas, semelhante ao sistema solar.ELETRON

NEUTRON PROTRONELETROSFERA

NUCLEO

1.7 - Fontes de Eletricidade Para produo de eletricidade, alguma forma de energia deve ser usada para acionar os eltrons. As fontes bsicas de energia que podem ser utilizadas so: Frico, presso, calor, luz, magnetismo e ao qumica. Voc aprendeu que os eltrons circulam ao redor do ncleo de um tomo e so mantidos nas suas rbitas pela atrao da carga positiva do ncleo. Se voc puder, no entanto, forar o eltron a sair de sua rbita, a ao deste eltron passar a ser conhecida pelo nome de eletricidade. Os eltrons que forem retirados de suas rbitas sob uma ao qualquer causaro uma falta de eltrons no lugar de onde saram e um excesso de eltrons no ponto que atingiram. Este excesso de eltrons em uma substncia chamado de carga negativa, enquanto que a falta de eltrons conhecida como carga positiva. Quando estas cargas existirem, voc ter o que conhecido como eletricidade esttica. Para originar uma carga positiva ou negativa, o eltron ter que se movimentar, enquanto as cargas positivas do ncleo permanecem imveis. Qualquer material que apresente uma carga positiva ter seu nmero normal de cargas positivas no ncleo e falta de eltrons. Um material carregado negativamente, entretanto, ter um excesso de eltrons, Ex.: Barra sem carga: numero de prtons igual ao numero de eltrons Barra com excesso de eltrons: numero de eltrons maior que o numero de prtons Barra com falta de eltrons: numero de eltrons menor que numero de prtons Atrao e Repulso de Cargas Cargas de sinais contrrios se atraem e Cargas de sinais iguais se repelem. + -


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Conceitos importantes de Cargas Eltricas Estticas Carga negativa: Um excesso de eltrons Carga positiva: Uma falta de eltrons Repulso de cargas: Cargas de mesmo nome se repelem Atrao de cargas: Cargas de nomes contrrios se atraem Eletricidade Esttica: Cargas eltricas em repouso Carga de Frico: Uma carga produzida pelo atrito de dois corpos Carga por Contato: Transferncia de uma carga, de um material para outro, por contato direto Carga por Induo: Transferncia de uma carga, de um material para outro, sem contato direto Descarga por Contato: Movimento de eltrons, de uma carga negativa para uma carga positiva, por contato direto. Descarga em Arco: Movimento de eltrons de uma carga negativa para uma carga positiva, por meio de um arco. Por falta deste conhecimento j ocorreu vrios acidentes com eletricidade, alguns fatais, (cuidado). 1.8 - Produo de eletricidade Presso: Quando voc fala ao telefone, microfone, as ondas de presso da energia sonora movimentam um diafragma este movimenta uma bobina sobre um im, gerando assim energia eltrica que transmitida at um receptor. Alguns microfones convertem as ondas de presso do som diretamente em eletricidade. Cristais de certos materiais produzem cargas eltricas quando submetidos a uma presso; O quartzo, a turmalina e os sais de Rochelle, entre duas placas metlicas. O cristal pode ser usado para converter energia eltrica em energia mecnica pela simples aplicao de uma carga nas placas. Aplicaes de pequenas potncias, microfones de cristal, equipamentos sonar usam cristais para gerar, por presso cargas eltricas. Calor: Um fio de ferro e outro de cobre forem torcidos juntos, de modo a formar uma juno, e se aquecermos esta juno produziremos uma carga eltrica. Uma diferena maior da temperatura gerar uma carga maior. Uma juno deste tipo denominada elemento trmico. Luz: Pode-se gerar eletricidade usando-se a luz como fonte de energia. Substncias ao serem atingidas pela luz sero capazes de: conduzir cargas eltricas, produzir cargas eltricas, emitir eltrons ou converter a energia luminosa em energia calorfica. O mais utilizado o da produo de cargas eltricas pela fotoclula, que ocorrer quando o material sensvel for exposto luz. A fotoclula um sanduche metlico composto de trs camadas de forma circular. Uma das camadas externas de ferro e a outra se compe de uma pelcula de material translcido, ou semitransparente, que permite a passagem de luz, a camada central feita de uma liga de selnio. O uso imediato deste tipo de clula o medidor de luz ou fotmetro, usado em fotografia para determinao da intensidade luminosa de um recinto. A clula fotoeltrica olho eltrico funciona do mesmo princpio da fotoclula. A clula fotoeltrica depende de uma fonte, para detectar variaes de luminosidade.


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Qumica: O que clula primria ou pilha? As fontes bsicas de eletricidade produzida por ao qumica so a clula eltrica e a bateria, que a associao de duas ou mais clula. A ao qumica usada como fonte de energia eltrica de emergncia ou para equipamentos portteis, (pequenas potncia). O lquido, eletrlito, empurra os eltrons retirados de uma das placas para a outra, gerando um excesso de eltrons (-) em uma das placas, e a outra placa perda eltrons (+) Chegar um ponto em que a placa negativa se dissolver completamente no eletrlito pela ao qumica, e a clula estar morta, da o nome de pilha primria. O que clula ou pilha secundria? Uma bateria de acumuladores de clulas secundrias pode fornecer grandes quantidades de potncia em curtos perodos de tempo e depois pode ser recarregada. As clulas secundrias usadas nas baterias so do tipo cido - chumbo, nestas clulas o eletrlito o cido sulfrico, a placa positiva de perxido de chumbo e a negativa de chumbo puro, durante a descarga da clula, as duas placas se transformam quimicamente em sulfato de chumbo. Magnetismo: As fontes de produo de eletricidade citadas anteriormente no so capazes de manter uma carga suficiente para fornecer potncia. Toda a energia eltrica que se usa, exceto em emergncia e nos equipamentos portteis, originada nos geradores das usinas de foras. A potncia eltrica que ele produz resultante da ao entre as espiras e os ms que ele encerra. Os ms sob a forma de ferradura concentram melhor as linhas de fora. Pode ser comprovado que ao redor de um condutor transportando corrente constante tem origem um campo magntico, cujo sentido pode ser determinado. Regra da mo direita: Imaginando-se segurar o condutor com a mo direita, de maneira que o polegar aponte no sentido da corrente, os demais dedos apontaro no sentido da linha de fora magntica. Na figura abaixo a converso adotada para representar os sentidos da corrente e das linhas de fora magntica.


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2 - GERAO, TRANSMISSO E DISTRIBUIO DE ENERGIA ELTRICA A energia eltrica uma forma de energia que pode ser transportada com facilidade, para chegar sua casa, s ruas, ao seu trabalho, ela percorre um longo caminho desde a usina, at o local onde ser novamente transformada. A energia eltrica passa pelas seguintes fases: Gerao A energia eltrica transformada a partir da energia mecnica de rotao de um eixo de uma turbina que movimenta um gerador. Esta rotao causada por diferentes fontes primrias, como a fora da gua (hidrulica), a fora do vapor (trmica) que pode ter origem na queima do carvo, leo combustvel ou, ainda, na fisso do urnio (nuclear).


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Transmisso As usinas hidreltricas nem sempre se situam prximas aos centros consumidores. Por isto preciso transportar a energia eltrica produzida nas usinas at os locais de consumo: cidades, indstrias e fazendas. Para realizar este transporte que so construdas as linhas de transmisso e as subestaes.

Distribuio Nas cidades, grandes centros consumidores, so construdas as subestaes transformadoras. Sua funo baixar a tenso do nvel de transmisso (muito alto), para o nvel de distribuio. A rede de distribuio recebe a energia em um nvel de tenso adequado sua distribuio por toda a cidade, porm inadequada para sua utilizao imediata. Assim, os transformadores instalados nos postes das cidades fornecem a energia eltrica diretamente para as residncias, para o comrcio e outros locais de consumo, no nvel de tenso adequado utilizao.


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3 - TENSO E CORRENTE ELTRICA Chamamos de eltrons as partculas invisveis existentes no interior dos condutores, que esto em constante movimento desordenado.

Para que estes eltrons se movimentem de forma ordenada nos condutores necessrio ter uma fora que os empurre. A esta fora chamamos de tenso eltrica (U).

Este movimento ordenado de eltrons, provocado pela tenso, forma ento uma corrente de eltrons. A esta corrente de eltrons chamamos de corrente eltrica (I).

UTeno: a fora que impulsiona os eltrons nos condutores. Sua unidade de medida o volt (V)

ICorrente eltrica: o movimento ordenado dos eltrons nos condutores. Sua unidade de medida o ampre (A)


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Para fazermos idia do comportamento da Corrente eltrica, podemos compar-la com uma instalao hidrulica. A presso que a gua faz depende da altura da caixa. A quantidade de gua que flui pelo cano (vazo) vai depender desta presso, do dimetro do cano e da abertura da vlvula.

De maneira semelhante, no caso da energia eltrica, temos: A presso da energia eltrica tenso e sua unidade o Volt (V); a corrente eltrica que circula pelo circuito e que depende da tenso e da resistncia tem como unidade o Ampere (A); e a resistncia que o circuito oferece passagem da corrente medida em Ohms (). A energia eltrica transportada sob a forma de uma corrente eltrica e esta corrente pode-se apresentar sob duas formas: Corrente Contnua - CC; Corrente Alternada - CA. A corrente contnua aquela que mantm sempre a mesma polaridade, fornecendo uma tenso constante, como o caso das pilhas e baterias. Temos um plo positivo e um negativo. A corrente alternada tem a sua polaridade invertida um certo nmero de vezes por segundo. Ao nmero de variaes que a corrente faz por segundo d-se o nome de freqncia e a sua unidade o Hertz (Hz). Um Hertz corresponde a um ciclo completo de variao da corrente, da ser comum a expresso "ciclo por segundo" ao invs de Hz. Dependendo do tipo de trabalho que temos de executar, podemos necessitar de corrente contnua (CC) ou corrente alternada (CA). A maioria dos equipamentos eltricos funciona em corrente alternada (CA), como os motores de induo, os eletrodomsticos, circuitos de iluminao, etc. A corrente contnua (CC) pouco utilizada. Como exemplo, temos: sistemas. de segurana, equipamento funcionam com pilhas ou baterias, motores de corrente contnua, etc.


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4 CIRCUITOS ELTRICOS Para se obter uma corrente eltrica necessrio que se tenha trs elementos, so eles: Gerador: Elemento que organiza o movimento dos eltrons livres. Condutor: Elemento que conduz a corrente eltrica ao ponto desejado. Carga: Elemento responsvel pelo aparecimento de corrente da qual faz uso. O conjunto destes elementos representados atravs de sua simbologia constitui um circuito eltrico. Um circuito eltrico um caminho eletricamente completo, consistindo no s de um condutor, no qual h passagem de corrente de carga negativa para a positiva, mas tambm de um caminho de retorno, da carga positiva para a negativa. Ex.: uma lmpada ligada a uma pilha seca forma um circuito eltrico simples, a corrente circula do terminal (-) da bateria, passa atravs da lmpada, do terminal (+) da bateria, e continua internamente do terminal (+) para o (-). Enquanto o circuito no for interrompido circular corrente; porm, se o for a algum ponto, o circuito ficar aberto e no haver fluxo de corrente.

Um circuito eltrico fechado, composto somente de fios, nem sempre um circuito, somente se uma fonte de energia fizer parte do mesmo que teremos um circuito eltrico. Em qualquer circuito eltrico onde os eltrons se movem ao longo de um circuito fechado, haver corrente, tenso e resistncia. O caminho para o fluxo de corrente ser o circuito, e a resistncia do mesmo controlar a intensidade da corrente que circular no circuito. 4.1 - Circuitos Simples Quando voc tiver um circuito, composto de um nico elemento com resistncia, de uma fonte de tenso e de fios de ligao, ele chamado de circuito simples. Por ex.: Uma lmpada ligada diretamente aos terminais de uma pilha seca forma um circuito simples, igualmente se voc ligar uma resistncia diretamente aos terminais de uma pilha seca, ter um circuito simples, os circuitos simples podem ter outros elementos ligados em srie com a lmpada, sem que a natureza do circuito seja alterada, desde que no seja utilizada mais de uma resistncia. Obs.: Uma chave e um medidor inseridos em srie com a lmpada no alteraro o tipo de circuito, desde que as suas resistncias sejam desprezveis.


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Utilizando mais de um elemento resistivo no mesmo circuito eles podero ser ligados para formar um circuito SRIE ou PARALELO, ou um combinado SRIE PARALELO.

4.2 - Resistncia Eltrica Resistncia eltrica pode ser compreendida como uma medida da oposio, oferecida por certa amostra de material, passagem da corrente eltrica, e a grandeza fsica que caracteriza os materiais quanto essa oposio a resistividade (). A resistncia R depende do tipo de material, do comprimento, da seo e da temperatura. Cada material tem a sua resistncia especfica prpria, ou seja, a sua resistividade ( ). Ento, a expresso da resistncia em funo dos dados relativos ao condutor :

onde: R : a resistncia eltrica do material condutor, em ; : a resistividade do material em .mm2/m A : a rea de seo reta do condutor em mm2; L : o comprimento do condutor em m. Para o cobre temos - = 0,0178 xmm2 a 15C Para o alumnio temos - = 0,028 xmm2 a 15C 4.3 - Lei de Ohm No sculo XIX, um filsofo alemo, chamado George Simon Ohm, demonstrou experimentalmente a constante de proporcionalidade entre a corrente, a tenso e a resistncia eltrica. Essa relao denominada de Lei de Ohm e expressa literalmente como: A corrente em um circuito diretamente proporcional a tenso aplicada e inversamente proporcional a resistncia do circuito.Centro Tecnolgico de LavrasRua Jos Hilrio, 225, Lavras-MG Tel.: (35) 3821-2428

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Estabelece que: Se aplicarmos a um circuito, uma tenso de 1 volt (V), cuja resistncia seja 1 Ohm(), a corrente que circular pelo mesmo ser de 1 ampre (A). Sendo assim se nas pontas de um condutor metlico, aplicarmos tenses eltricas de valores diferentes, a corrente que percorre este condutor ter uma intensidade diferente para cada tenso. A tabela abaixo apresenta alguns valores da tenso eltrica aplicada em um condutor e os valores de intensidade da corrente correspondente a cada tenso aplicada. Tabela de valores de tenso e corrente em um condutor metlico U (volts) I (amperes) U (volts) I (amperes) 1,5 11,5 4,5 34,5 3,0 23,0 6,0 46,0 A partir dos valores observados na tabela acima podemos construir um grfico de tenso eltrica versus intensidade da corrente ( U x I ) para esse condutor. O grfico uma reta que passa pela origem do sistema de eixos. Isso mostra que, para o condutor, a tenso eltrica uma grandeza diretamente proporcional intensidade da corrente que o percorre. Se tomarmos um valor qualquer de tenso ex.: U = 6 V e o dividirmos pelo valor correspondente de intensidade da corrente I = 46 A obteremos o valor da inclinao da reta. Note que, ao fazer essa diviso, estamos calculando do valor da resistncia eltrica desse condutor. Ento a inclinao do grfico (U x I) para esse condutor sempre a mesma. Isso quer dizer que o material condutor apresenta uma resistncia eltrica constante, no dependendo do valor da tenso a que ele submetido. Essa regularidade no uma caracterstica apenas deste condutor. A grande maioria dos condutores metlicos apresenta esse mesmo comportamento: o cobre, a liga de nquelcromo, o alumnio, a prata e o ouro so alguns exemplos. Foi, tambm, Georg Simon Ohm quem observou pela primeira vez esse fato e, por isso, os condutores que apresentam tal comportamento so conhecidos como condutores hmicos. A proporcionalidade observada entre a tenso e a intensidade da corrente, nos condutores hmicos, ficou conhecida como lei de Ohm.Condutores Ohmicos

6,0 5,0

U (volts)

4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0 11,5 23,0 I (amperes)R = 6V U = = 0 ,13 46 A I

U = RI

34,5

46,0


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Assim:

desta relao podemos tirar outras como:

Essa expresso matemtica pode tambm ser escrita da mesma forma que a equao que define a resistncia eltrica de qualquer material (R = U / I ). No entanto, a lei de Ohm no tem o mesmo significado fsico que a equao da resistncia. Qualquer material, submetido a uma tenso eltrica, sempre poder ter a sua resistncia calculada atravs da equao (R = U / I ). Mas nem todos os materiais possibilitam a construo de um grfico (U x I) que d uma reta passando pela origem. Isso , s os condutores que obedecem lei de Ohm tm um valor de resistncia que no depende da tenso aplicada e, por isso, apresentam uma proporcionalidade entre a tenso neles aplicada e a corrente produzida. 4.4 - Condutores no hmicos O carbono, o germnio e o silcio so condutores que no obedecem a lei de hm. Como se comportam esses condutores? Nesses condutores, a tenso aplicada e a intensidade da corrente produzida no so grandezas diretamente proporcionais entre si. Por isso, seus grficos (U x I) no resultam em uma reta. A resistncia eltrica desses condutores no constante. Ela varia de acordo com a tenso aplicada.


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4.5 - Associaes de Resistores Para os alunos que nunca viram como funciona uma associao de resistores, o objetivo to somente ilustrar o papel dos resistores num circuito eltrico e tambm a forma como estes resistores podem ser arranjados dentro de um circuito. Pois estes se comportam de maneira diferente quando se muda o tipo de arranjo. Os dois tipos de arranjo possveis, com dois resistores, sero ilustrados e comparados: so o arranjo ou associao de resistores em paralelo e em srie. J para aqueles alunos, que j estudaram ou esto estudando eletricidade, nosso interesse reverter uma concepo bastante comum, porm incorreta que os alunos tem. comum entre os alunos a idia de que uma bateria de tenso constante, como uma pilha comum, libera para qualquer tipo de circuito a mesma corrente. Ou seja, grande parte dos alunos acham que uma bateria libera uma corrente constante, o que no verdade. Na realidade uma bateria libera para o circuito uma corrente apropriada, que depende da necessidade de cada circuito. Quando a combinao feita em paralelo temos que a tenso (ou diferena de potencial eltrico) entre os terminais das resistncias ser a mesma, mas a corrente eltrica que percorre o circuito dividida entre as resistncias, de forma que a corrente eltrica total a soma das correntes que passam pelos resistores. J na associao em srie, temos que a corrente entre os terminais das resistncias ser a mesma, mas a tenso sobre o circuito dividida entre as resistncias, de forma que a tenso total a soma das tenses em cada resistor. Resistores podem ser associados formando circuitos com caractersticas alteradas, necessrias para um fim especfico. Basicamente, podemos necessitar: a) obter associaes com resistncia maior que a dos resistores individuais, associando-os em srie. Por exemplo, se precisamos de uma resistncia de 1 k mas somente dispomos de 10 resistores de 100 ; b) obter associaes com resistncia menor que a dos resistores individuais, associando-os em paralelo. Por exemplo, se precisamos de um resistor de 1 k e dispomos de 10 resistores de 10 k, ou; c) obter associaes capazes de dissipar mais potncia que a dos resistores individuais, associando-os em srie ou paralelo. Por exemplo, se cada um dos resistores dos itens a) ou b) tivesse potncia nominal de 1 W, cada associao seria capaz de dissipar 10 W. 4.6 - Associao em srie Nas associaes em srie a resistncia equivalente calculada como sendo a soma das resistncias individuais, como mostrado na figura abaixo. Nesta figura, R1, R2 e R3 so resistores associados em srie, e Req a resistncia equivalente da associao.

Re q = R1 + R2 + R3Circuito em Srie: IT = Constante, UT = Soma, RT = Soma, PT = Soma.Centro Tecnolgico de LavrasRua Jos Hilrio, 225, Lavras-MG Tel.: (35) 3821-2428

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4.7 - Associao em paralelo Nas associaes em paralelo a resistncia equivalente calculada como sendo o inverso da soma dos inversos das resistncias individuais. Nesta figura, R1, R2 e R3 so resistores associados em paralelo e Req a resistncia equivalente da associao

R1 Req R2 Associao em paralelo de trs resistores e Req.

Req =

1 1 1 1 ...... + + + R1 R2 R3 ......

1 P P P = 12 + 22 + 32 Req U1 U2 U3

Num circuito com cargas paralelo (se desprezarmos a queda de tenso nos condutores), a cada uma das cargas estar aplicada a mesma tenso e a corrente total ser a soma das correntes da cada carga individual. A lei de Ohm pode ser aplicada a cada uma das cargas para determinar as correntes, como ser visto. A resistncia de uma carga especifica geralmente no de interesse, exceto como um passo para encontrar-se a corrente ou a potncia consumida. Assim, a corrente total, que circula num circuito com cargas em paralelo, pode ser determinada achando-se inicialmente a Req do circuito. A resistncia de um equipamento eltrico fixada em seu projeto e qualquer clculo, envolvendo essa grandeza, dever utilizar a tenso nominal do equipamento e no a do circuito. Em outras palavras, as tenses U1, U2, U3, .... podem ser diferentes entre si, caso as cargas ligadas ao circuito tenham tenses nominais diferentes. Se todas as cargas tiverem a mesma tenso nominal, a expresso anterior pode ser simplificada:

P1 + P2 + P3 + ... 1 = Re q U2Onde: P1, P2, P3, ... so potncias nominais e U a tenso nominal comum. Portanto,


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1 = Re q

Pu2 n

n

ou Re q =

P

U

2 n

n

Circuito em Paralelo: I = Soma, UAB = UCD = UEF = Constante.

Re q = Req =

R1 R2 R1 + R2

Req Com dois Resistores Req = Produto/Soma

R n

Req Com resistores iguais n = nmero de resistores

4.8 - Potncia e Energia Eltrica Potncia Eltrica (P): calculada atravs da multiplicao da tenso pela corrente eltrica de um circuito. Deste modo, uma lmpada ao ser percorrida pela corrente eltrica se acende e se aquece. A luz e o calor produzido nada mais so do que o resultado da potncia eltrica que foi transformada em potncia luminosa (luz) e potncia trmica (calor). Ento: P=UxI Como U = R x I e I = U, podemos calcular a Potncia P dos seguintes modos: R P = (R x I) x I => P = R x I2 P = U x (U/R) => P = U2/ R Energia Eltrica (E): a potncia vezes o tempo de utilizao (em horas, por exemplo). E = U x I x h ou E = P x h Quando se tratar de circuito alimentado por corrente contnua ou de circuito composto somente de resistncia, alimentado por corrente alternada, a potncia encontrada medida em Watts (W). Sendo que 1 W equivale a 1V x 1A. Outras unidades de potncia, tambm muito usadas so o HP (Horse Power) que equivale a 746 W e o Cv (Cavalo Vapor) que equivale a 735,5 W. A unidade de energia eltrica o Wh (Watt-hora). Todas as unidades citadas at o momento possuem mltiplos e submltiplos. A tabela a seguir relaciona os valores mais usados.


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INUDADE NOME V Microvolt Tenso mV Milivolt V Volt kV Quilovolt A Micro-Ampre Corrente mA Mili-Ampre A Ampre kA Quilo-Ampre Ohm Resistncia k Quilo-Ohm M Mega-Ohm W Watt Potncia kW Quilowatt MW Megawatt Wh Watt-hora Energia kWh Quilowatt-hora MWh Megawatt-hora 1 HP = 746 W, 1 cv = 735,5 W, 1 HP = 0,746 kW, 1 cv = 0,735 kW 1 kW = 1,34HP, 1 kW= 1,36cv

GRANDEZA

RELAO 0,000001V 0,001V 1V 1.000V 0,000001A 0,001A 1A 1.000A 1 1.000 1.000.000 1W 1.000W 1.000.000W 1Wh 1.000Wh 1.000.000Wh

5 - APARELHOS DE TESTES Antes de falarmos sobre os aparelhos que medem as grandezas eltricas vejamos instrumentos simples, que nos ajudam a verificar defeitos em instalaes eltricas assim como nos auxiliam a identificar o fio fase (tais aparelhos no medem os valores das grandeza mas, simplesmente, testam a existncia, ou no, das mesmas). Teste da Lmpada Para identificar os fios fase. e neutro de uma instalao eltrica, podemos faz-Io atravs de uma lmpada incandescente de 220 volts. Um dos seus terminais posto em contato com um dos fios, e o outro terminal e posto em contato com um condutor devidamente aterrado (uma baste de terra cravada no cho). Se a lmpada acender significa que o fio utilizado o fio-fase. Caso contrrio, se a lmpada permanecer apagada, significa que o fio utilizado o neutro.


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Importante: a lmpada incandescente utilizada tem para a tenso de 220 volts, pois pode ser que os dois fios sejam fase-fase (220 Volts) ou que o transformador que alimenta a instalao eltrica seja de (220 Volts) entre fase e neutro. Da, se a lmpada for de 127 volts, ela poder estourar no teste, provocando, um acidente com o eletricista. Lmpada neon Trata-se de uma lmpada que tem a caracterstica de acender quando um dos seus terminais posto em contato com um elemento energizado e outro posto em contato com a terra. Normalmente, apresentada sob a forma de uma caneta ou chave de fenda, onde um dos terminais a ponta da caneta (ou da chave) e o outro faz terra atravs do prprio corpo do operador. Devido a grande resistncia interna da lmpada, a corrente circulante no suficiente para produzir a sensao de choque, entretanto seu uso restrito a circuito de baixa tenso. A grande vantagem deste instrumento a sua robustez e o fato de indicar, de maneira simples, a presena de tenso no local pesquisado.

Um exemplo de sua utilizao a pesquisa da fase em uma instalao, em sistemas de neutro aterrado (quando se encosta a ponta na fase, a lmpada acende e no neutro no). Lmpada srie um instrumento de construo caseira que serve para verificar a continuidade de um circuito ou equipamento eltrico, sua construo a representada na figura abaixo, sendo recomendada a utilizao de uma lmpada de potncia bem baixa (no mximo 10 a 15 W), a fim de limitar os valores da corrente, evitando danos ao equipamento sob teste.

Nota: o equipamento a ser testado dever estar desenergizado quando do uso da "lmpada srie. 19



6 - APARELHOS DE MEDIO Os aparelhos de medio so instrumentos que, atravs de escalas, grficos ou outros recursos semelhantes (por ex.: dgitos), nos fornecem os valores numricos das grandezas que esto sendo medidas. As ligaes desses medidores so feitas de duas maneiras: em srie com a carga, quando se deseja saber a corrente (A) circulante (ampermetro); e em paralelo com a carga, quando se deseja conhecer a tenso (V) aplicada (voltmetro). Quando a ligao feita como o circuito do desenho abaixo, medio de tenso e corrente, o voltmetro (V) deve ser ligado sempre depois do ampermetro (A) para evitar erros de medio.

A medio de potncia eltrica (W) feita por um aparelho, o wattmetro, que associa as funes do voltmetro e do ampermetro (este aparelho tem indicaes de qual deve ser o terminal comum que deve ser ligado ao lado da carga).

Os aparelhos de medio, segundo a maneira de indicar os valores, podem ser: Indicadores So aparelhos que, atravs do movimento de um ponteiro em um quadrante com escala (ou de uma tela digital), nos do os valores instantneos das grandezas medidas. Estes instrumentos possuem uma bobina que, ao ser percorrida por uma corrente, provoca a deflexo de um ponteiro (a deflexo proporcional corrente que passa). Este sistema adotado tanto para medir corrente, como para medir tenso, sendo que, para cada caso utilizam-se resistncias em srie ou em paralelo com a bobina de tal forma que s circula na mesma, no mximo, a corrente mxima que a (bobina) suporta. O wattmetro uma aplicao do mesmo principio, somente que, neste caso, a deflexo do ponteiro deve-se a duas bobinas (uma de tenso e outra de corrente) ligadas convenientemente.


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Um tipo desses instrumentos, largamente utilizado, o medidor de corrente e tenso, tipo alicate. Ele possui garras que abraam o condutor onde passa a corrente eltrica a ser medida. Essas garras funcionam como ncleo de um transformador em que o primrio o condutor, ao qual estamos realizando a medida, e o secundrio uma bobina enrolada que est ligada ao medidor propriamente dito, conforme indica a figura abaixo.

No caso de se medir tenso, esse instrumento possui dois terminais nos quais so conectados os fios que sero colocados em contato com o local a ser medido. Nota: esse instrumento possui escalas para corrente e tenso. Dever ser ajustado antes de efetuar a medio. Geralmente a escala de corrente est escrita na cor preta e a escala de tenso na cor vermelha. Se no temos uma idia do valor da corrente ou tenso a ser medida, devemos ajustar o aparelho para a maior escala de corrente ou tenso e se for o caso, ir diminuindo a escala para efetuarmos a medio corretamente. Registradores Possuem o mesmo princpio de funcionamento dos instrumentos indicadores, tendo sido adaptada extremidade do ponteiro uma pena, onde se coloca tinta; sob a pena corre uma tira de papel com graduao na escala conveniente; a velocidade da tira de papel constante e dada por um mecanismo de relojoaria. Deste modo, teremos os valores da grandeza medida a cada instante e durante o tempo que quisermos. Alguns instrumentos deste tipo utilizam um disco ao invs de tira de papel, neste caso o tempo da medio limitado a uma volta do disco.


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Integradores So aparelhos que somam os valores instantneos e do, a cada instante, os resultados acumulados em um sistema registrador que pode ser de ponteiros ou de ciclmetro (o medidor tem janelinhas onde aparecem os nmeros). Um exemplo so os medidores de energia de nossas residncias.

O medidor convencional de energia eltrica compe-se de duas bobinas: uma de tenso, ligada em paralelo com a carga e uma de corrente, ligada em srie com a carga. As duas bobinas so enroladas sobre o mesmo ncleo de ferro. Um disco colocado junto ao ncleo, por fora dos campos magnticos formados (de tenso e de corrente) quando a carga est ligada, passa a girar com velocidade proporcional energia consumida Atravs de um sistema de engrenagens, a rotao do disco transportada a um mecanismo integrador. Nesses medidores o valor relativo a um certo perodo de tempo corresponde diferena entre as duas leituras realizadas, uma no final e outra no incio do respectivo perodo. A leitura destes medidores feita seguindo a seqncia natural dos algarismos, ou seja, se forem quatro ponteiros ou quatro janelas, o primeiro esquerda indica os milhares, o segundo as centenas e assim por diante. Deve-se tomar cuidado, entretanto, no caso dos medidores de ponteiro; uma vez que ponteiro gira quase sempre em sentido inverso ao de seus vizinhos. Nota: o nmero que se deve considerar aquele pelo qual o ponteiro acabou de passar, isto , quando o ponteiro est entre dois nmeros, considera-se o de menor valor.


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Obs.: Quase todos os medidores existentes se baseiam em um dos tipos citados com adaptaes no seu sistema de ligaes. Por exemplo, o ohmmetro (medidor de resistncias), nada mais do que um medidor de corrente ligado em srie com uma pilha.

Como temos a tenso constante, a corrente vai variar de acordo com a resistncia que ligarmos ao circuito. Assim, para cada valor de resistncia, circular uma certa corrente no circuito (I =U/R) de tal forma que basta construir a escala convenientemente e, quando ligarmos uma resistncia ao circuito teremos o seu valor em na escala. O ohmmetro tambm freqentemente usado para se verificar a continuidade de um circuito, podendo, neste caso, ser substitudo pela "lmpada srie" uma vez que os circuitos internos so semelhantes e na verificao de continuidade no nos interessam valores de corrente.


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7 - CORRENTE ALTERNADA (CA) At agora os raciocnios foram feitos considerando-se somente a corrente contnua, entretanto, a forma mais comum em que a corrente eltrica se apresenta a corrente alternada. Como voc provavelmente j sabe, a maioria das linhas de transmisso eltricas transporta corrente alternada. A corrente contnua muito pouco usada para iluminao e distribuio de energia eltrica. Existem muito boas razes para esta preferncia pela CA sobre CC para a transmisso de energia eltrica. A tenso alternada pode ser aumentada ou diminuda facilmente, sem perdas apreciveis, com o uso dos transformadores. As tenses contnuas no podem ser alteradas sem uma considervel perda de energia. Este um fator muito importante na transmisso de energia eltrica, porque grandes quantidades de energia devem ser transmitidas com tenses muito altas. Corrente alternada: uma corrente oscilatria que cresce de amplitude em relao ao tempo, segundo uma lei definida. Na figura acima vemos um exemplo de corrente alternada na qual a tenso varia desde zero at um valor mximo positivo de 120 volts, no tempo t1, depois inicia-se a diminuio at o valor zero, no tempo t2, depois aumenta no sentido negativo at 120 volts, em t3, e se anula, novamente, em t4VAB

A1 + 120Valor mdio t3 t4 Tempo (wt)

B0,5

N

t2 t1

0 0 -0,5- 120

180

360

-1

Este conjunto de valores positivos e negativos constitui o que chamamos de um ciclo, e na corrente que dispomos em nossa casa ocorre 60 vezes em um segundo, ou seja, 60 ciclos por segundo ou 60 hertz. Do acima exposto, temos as seguintes definies: Perodo o tempo necessrio realizao de um ciclo. Ou seja:

TOnde:

=

2

T : perodo em segundos; (T em s) : 3,14 : radianos por segundo (velocidade angular); ( em rad/s) Frequncia o nmero de ciclos por segundo. A Frequncia e o perodo so inversos um do outro, 24



Assim:

fOnde:

=

1 T

Frequncia dada em hertz ou seus mltiplos e submltiplos: Khertz / Mhertz, etc. Substituindo esses valores na expresso, temos: =2xxf Como dissemos que a frequncia da corrente alternada que dispomos em nossas casas de 60 ciclos por segundo, o valor da velocidade angular ser: = 2 x 3,14 x 60 = 377 rad/s As frequncias de um sistema eltrico so consideradas muito baixas, porm em sistemas de transmisses de rdio e TV so altas, por isso medidas em quilociclos ou megaciclos. So usuais as expresses quilohertz e megahertz. = 2.f /P (rad /s), sendo P: n de pares de polos da mquina geradora. f = .P / 2 (Hz) Na equao anterior a velocidade deve ser dada em (rad/s). caso queiramos entrar com a velocidade em rotaes por minuto (rpm), devemos introduzir a constante que relaciona as grandezas (rad/s) e (rpm). Assim, entrando com a velocidade em (rpm) ao invs de (rad/s) a equao se torna: f = n.P / 2 (2 /60) sendo agora: n: velocidade angular em (rpm) logo: f = P.n / 60 De acordo com a equao, a frequncia depende exclusivamente de uma caracterstica, construtiva da mquina que o nmero de pares de polos e da velocidade angular da mquina sncrona. Esta concluso muito importante, pois sendo uma exigncia legal a manuteno da frequncia em valores variveis dentro de uma pequena faixa em torno da frequncia de 60 (Hz), verificamos a necessidade da manuteno da velocidade da mquina em um valor praticamente constante. Em outras palavras, a velocidade das mquinas de uma central eltrica deve ser sempre constante e igual velocidade sncrona, da a denominao de mquina sncrona. Assim que se observarmos as mquinas de uma usina, que tenham o mesmo nmero de polos, verificamos que a velocidade das mesmas praticamente no se altera em regime permanente. Neste ponto cabe uma pergunta: Sendo a carga das mquinas varivel, isto , ora as mquinas esto sendo mais exigidas (gerando mais e portanto mais freadas) e ora menos exigidas (gerando menos e portanto menos freadas), como que conseguimos manter a velocidade da mesma constante? A resposta para este fato que existe um dispositivo nas mquinas denominado regulador de velocidade encarregado de abrir mais ou menos as palhetas da turbinas. Melhor esclarecendo, deixando passar mais gua ou menos gua para o acionamento da turbina e 25



consequentemente do gerador, pois turbina e gerador esto acoplados eixo a eixo, sendo a turbina a mquina primria encarregada de movimentar o gerador. Circuitos Monofsicos Se tivermos um gerador com uma s bobina que ao funcionar gera uma tenso entre seus terminais, chamamos a este gerador de "gerador monofsico."

Nos geradores de corrente alternada monofsicos convencionou-se chamar um dos terminais deste gerador de neutro (N), e o outro de fase (F). Se ligarmos este gerador a um circuito, teremos um circuito monofsico. Portanto, um circuito monofsico aquele que tem uma fase e um neutro (F e N) e a tenso no circuito igual tenso entre fase e neutro, tambm chamada de tenso de fase (VFN ou VF). Circuitos Trifsicos Quando temos um gerador com trs bobinas, ligadas conforme a figura acima, ele um gerador trifsico e d origem a um circuito trifsico. Podemos ter os circuitos trifsicos a trs fios (F1, F2 e F3) e a quatro fios (F2, F2, F3 e N).

No circuito trifsico aparecem, com relao s tenses, a tenso entre fase-e-neutro, ou tenso de-fase (VFN ou VF) e a tenso entre fases ou tenso de linha (VFF ou VL). Demonstra-se que: VL = 3 x V F ou VF = VL/3 (sendo que 3 = 1,732) Os circuitos trifsicos so mais usados em indstrias e grandes instalaes prediais e residenciais. Obs.: Usa-se chamar os geradores de corrente alternada de "alternadores".


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8 - POTNCIA ELTRICA O efeito joule James Joule foi o primeiro fsico a estudar com detalhes a produo de energia trmica por passagem de corrente eltrica. Por isso, d-se o nome joule transformao de energia eltrica em energia trmica. Joule descobriu uma maneira de calcular a energia trmica produzida por uma corrente em um circuito resistivo: basta conhecer o valor da tenso aplicada ao circuito e o valor da intensidade da corrente que o percorre. O que potncia? Vamos supor que duas mquinas diferentes, A e B, elevem dois blocos, ambos com massa de 20kg, at uma altura de 5 metros. A mquina A demora 20 s. para elevar um dos blocos e a mquina B demora 50 s. para elevar o outro. Ao executar essa operao, elas realizam um trabalho mecnico sobre cada um dos blocos, podemos calcular o trabalho realizado pelas mquinas, utilizando a equao: T=Pxh Nessa equao, P o peso do bloco e h a altura a que cada um foi elevado. A equao do peso : P=mxg Onde: m: a massa de cada bloco g : a acelerao da gravidade, que vale aproximadamente 10m/s2. Substituindo-a na equao do trabalho, temos: T = P x h T = m x g x h O trabalho realizado pelas mquinas sobre cada bloco o mesmo, uma vez que os blocos tm a mesma massa e a altura a que eles so elevados a mesma. Assim, podemos calcular o trabalho de uma mquina. O resultado o mesmo para as duas. T = m x g x h , T = 20kg x 10m/s2 x 5m = 1000 joules T = 1000 J Tanto a mquina A como a mquina B cederam 1000 J de energia para cada bloco. O que diferencia uma mquina da outra o intervalo de tempo que cada uma levou para realizar o trabalho. As duas mquinas tm potncia diferente. A mquina mais potente demora menos tempo para realizar o trabalho. Para calcular a Potncia P de uma mquina, divide-se o valor do trabalho que ela realiza (T) pelo intervalo de tempo (t) que ela demora para realiza-lo. A potncia uma grandeza fsica que, em linguagem matemtica, calculada pela seguinte equao: P = T/t Como o trabalho energia (E) transferida de um corpo para outro, podemos escrever essa equao tambm dessa forma: P = E/t A potncia da mquina A : P = E/t, onde E = 1000J e tA = 20s PA = 1000J/20s = 50 J/s A potncia da mquina B vale: P = E/t, onde E = 1000J e tB = 50s PB = 1000J/50s = 20 J/s A unidade joule/segundo (J/s) recebe o nome de watt (abreviada por W), em homenagem a James Watt. Potncia dissipada por efeito Joule Num circuito resistivo, toda a energia cedida pela fonte de tenso transforma-se em energia trmica, ento, se uma quantidade de energia cedida ao circuito eltrico, num certo intervalo de tempo, a potncia dissipada no circuito por efeito joule : P = E/t 27



Na equao U=E/Q, U a tenso eltrica, E a energia cedida por uma fonte geradora qualquer (por ex. pilha) para um certo nmero de eltrons e Q a quantidade de eletricidade desses eltrons. Se a energia medida em joule (J) e a carga eltrica em coulomb (C), a unidade de medida da tenso eltrica o joule dividido por coulomb, que recebe o nome de volt (V). Sendo: E = U x Q, Portanto, temos P = (U x Q)/t A unidade de medida da quantidade de eletricidade (Q) chama-se coulomb e abreviada: 1C, um coulomb corresponde `a quantidade de eletricidade de 6,25x1019 eltrons. O nome coulomb foi dado em homenagem a Charles Augustin Coulomb (1736 1806), cientista francs, o primeiro que conseguiu medir as foras de atrao e repulso eltricas. Observe tambm, que, a intensidade da corrente eltrica que percorre um circuito I = Q/ t, como podemos ver, a unidade de intensidade da corrente eltrica C/s (coulomb por segundo). Essa unidade recebe o nome de ampere (A), em homenagem ao fsico francs Andrs Maria Ampere (1775 1836). Substituindo Q/ t por I na equao da potncia, temos: P = U X Q/ t P = U x I Obs.: 1 volt = 1 joule/coulomb (J/C) 1 ampere = 1 coulomb/segundo (C/s) 1 volt x ampere = 1 joule/coulomb x 1 coulomb/segundo Ento temos: 1 volt x ampere = 1 joule/segundo (J/s) = 1 Watt = unidade padro de potncia eltrica. 8.1 - POTNCIAS EM CORRENTE ALTERNADA (CA) Quando fazemos passar por uma bobina uma CC, verificamos que praticamente no h queda de tenso, a no ser a queda devido resistncia do fio com que foi construda a bobina. Entretanto, quando circula pela bobina o mesmo valor de CA verifica-se uma queda de tenso: substituirmos a bobina por um condensador ou capacitor, verificaremos que no haver nenhuma circulao de CC; entretanto, quando ligamos a CA aparecer uma corrente circulando por ele (pode-se demonstrar que, quanto maior a capacidade, maior a corrente alternada circulante). Verifica-se, ento, que as bobinas e capacitores se comportam de maneira diferente em relao a CA. A esta oposio passagem da corrente d-se o nome de reatncia indutiva, quando se tratar de bobinas, e reatncia capacitiva, quando se tratar de capacitor. A soma vetorial das reatncias com a resistncia d-se o nome de "impedncia" (Z). Assim temos: Resistncia...............................................R Reatncia Indutiva (bobinas)........................XL Reatncia Capacitiva (capacitores) ..............XC Impedncia (soma vetorial)...........................Z 28



A reatncia capacitiva ope-se indutiva. Assim, a reatncia total do circuito (X) dada pela diferena entre XL e XC (o maior destes dois valores determina se o circuito indutivo ou capacitivo). X = XL XC XL > XC .......................................................Circuito Indutivo XC > XL .......................................................Circuito Capacitivo Os valores da resistncia, das reatncias e da impedncia podem ser representados graficamente atravs de um tringulo retngulo, como abaixo:

Z: impedncia do circuito R: resistncia do circuito X: reatncia total do circuito (que igual a XL-XC ou Xc XL) Uma carga ligada a um circuito de corrente alternada , quase sempre, constituda de resistncia e reatncia ou seja, temos sempre uma impedncia. Assim, a expresso da potncia P = U x I, em geral no vlida para circuitos de corrente alternada, devendo ser acrescida expresso um outro fator, conforme veremos. Pela Lei de Ohm; temos que a potncia desenvolvida em um circuito : P = R x I2 (Watts) Por outro lado, se substituirmos na expresso acima a resistncia pela reatncia total, teremos: X x I2 = VAr expresso da potncia reativa desenvolvida no circuito e que depende das reatncias existentes. Ao produto V x I (ou Z x I2) = V A chamamos de potncia aparente, que a soma vetorial das duas potncias ativa e reativa. Assim temos: P=R x I 2 Q= X x I2 S= Z x I2 = U x I

Onde: P = potncia ativa (ou kW, que corresponde a 1000 W)Centro Tecnolgico de LavrasRua Jos Hilrio, 225, Lavras-MG Tel.: (35) 3821-2428

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Q = potncia reativa (ou kVAr, que corresponde a 1000 VAr) S = potncia aparente (ou k V A, que corresponde a 1000 VA) Assim como no caso anterior, podemos tomar as trs potncias acima e construir um tringulo com seus valores, ou seja: Este triangulo chamado, normalmente, de triangulo das potncias, onde o ngulo o ngulo do fator de potncia (cos = FP). Partindo do triangulo das potncias, pode-se obter as seguintes expresses: S2= P2+ Q2 cos = P / S S = kW2 + kVAr2 sen = Q/ S P = S x cos tg = Q / P Q = S x sen

Obs.: Os valores de cos (coseno), sen (seno) e tg (tangente) podem ser obtidos atravs de uma tabela de funes trigonomtricas. 9 - O Fator de Potncia A potncia ativa (P) a que efetivamente produz trabalho. A potncia reativa (Q), ou magnetizante, utilizada para produzir o fluxo magntico necessrio ao funcionamento dos motores e transformadores. Para termos uma idia do que vem a ser as duas formas de energia, vamos fazer uma analogia com um copo de cerveja.


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Num copo de cerveja temos uma parte ocupada s pelo lquido e outra ocupada s pela SI. Se quisermos aumentar a quantidade de lquido teremos que diminuir a espuma. Assim, de maneira semelhante ao copo de cerveja, a potncia eltrica solicitada, por exemplo, por um motor eltrico comum, composta de potncia ativa (P) que corresponde ao lquido, e potncia reativa (Q) que corresponde espuma. A soma vetorial (em ngulo de 90: potncias ativa e reativa a potncia aparente (S) que corresponde ao volume do (lquido mais espuma). Assim como o volume do copo limitado, tambm a capacidade em (VA), de um circuito eltrico (fiao, transformadores. etc.) limitada de tal forma que, se quisermos aumentar a potncia ativa em um circuito, temos que reduzir a potncia reativa. O fator de potncia o quociente da potncia ativa (kW), pela potncia aparente (kVA), e igual ao coseno do ngulo do tringulo do item 1.8. Fp = cos FP = P / S Para ilustrarmos a importncia do fator de potncia (FP), vejamos o seguinte exemplo: Qual a potncia do transformador, necessria para se ligar um motor de 10 kW com FP = cos = 0,50 e a corrente que circula pelo circuito para a tenso igual a 220 V? (Calcular tambm para FP =1) 1 Caso: Para FP = 0,50 S = P/cos S = 10/0,50 S =20 kVA I= S/U I= 20.000/220 I= 90 A Resposta: Transformador de 20 kVA Corrente de 90A 2 Caso: Para FP = 1,00 S = P/cos S = 10/ 1,00 S = 10 kVA I= S/U I= 10.000/220 I= 45 A Resposta: Transformador de 10 kVA Corrente de 45

Pelo exemplo, verifica-se que quanto menor o FP mais problemas trar ao circuito; transformadores maiores, condutores com maiores dimetros, etc. Logo, interessante corrigirmos o fator de potncia de uma instalao para os valores mais prximos possveis da unidade (1,00) (as companhias de energia eltrica cobram um ajuste sobre o FP, quando o mesmo inferior a 0,92, de acordo com a legislao do FP). As causas mais comuns do baixo FP so: Nvel de tenso elevado acima do valor nominal; Motores que, devido a operaes incorretas, trabalham a vazio desnecessariamente durante grande parte do seu tempo de funcionamento; Motores superdimensionados para as respectivas mquinas; Grandes transformadores de fora sendo usados para alimentar, durante longos perodos, somente pequenas cargas; Transformadores desnecessariamente ligados a vazio por perodos longos; Lmpadas de descarga fluorescentes, vapor de mercrio, etc.; sem a necessria correo individual do FP. 31



Exerccios: l. Qual a potncia do transformador necessria para se ligar um motor de 7,5 cv com FP = 0,6, e qual a corrente que circula pelo circuito para tenso igual a 220 V?

2.Um transformador de 15 kVA, trabalhava a plena carga (100%), alimentando uma carga de 7,5 kW. Qual o fator de potncia do sistema?


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CAPITULO II1 - CIRCUITOS ELTRICOS RESIDENCIAIS 1.1 - TIPOS DE FORNECIMENTO Os tipos de fornecimento so definidos em funo da carga instalada, da demanda, do tipo de rede e local onde estiver situada a unidade consumidora. NOTA: As unidades consumidoras no enquadradas nos tipos de fornecimento classificados a seguir, devem ser objeto de estudo especfico pela Cemig, visando o dimensionamento de todos os componentes da entrada de servio. 1.2 - CLASSIFICAO DAS UNIDADES CONSUMIDORAS 1.2.1 Tipo A: Fornecimento de energia a 2 fios (Fase -Neutro) Abrange as unidades consumidoras urbanas ou rurais atendidas por redes secundrias trifsicas (127V/220V), com carga instalada at 13kW e da qual no constem: a) motores monofsicos com potncia nominal superior a 2 cv; b) mquina de solda a transformador com potncia nominal superior a 2 kVA. 1.2.2 Tipo B: Fornecimento de energia a 3 fios (2 Condutores Fases -Neutro) Abrange as unidades consumidoras situadas em reas urbanas ou rurais atendidas por redes secundrias trifsicas (127/220V) que no se enquadram no fornecimento tipo A, com carga instalada entre 13,1kW e 20kW e da qual no constem: a) os aparelhos vetados ao fornecimento tipo A, se alimentados em 127V; b) motores monofsicos, com potncia nominal superior a 5 cv, alimentados em 220V ou 254V; c) mquina de solda a transformador, com potncia nominal superior a 9kVA, alimentada em 220V ou 254V. 1.2.3 Tipo C: Fornecimento de energia a 4 fios (3 Condutores Fases -Neutro) Abrange as unidades consumidoras urbanas ou rurais a serem atendidas por redes secundrias trifsicas (127/220V), com carga instalada entre 20,1 kW e 75,0kW, que no se enquadram nos fornecimentos tipo A e B e da qual no constem: a) os aparelhos vetados aos fornecimentos tipo A, se alimentados em 127V; b) motores monofsicos com potncia nominal superior a 5cv, alimentados em 220V; c) motores de induo trifsicos com potncia nominal superior a 15cv. OBS: Na ligao de motores de induo trifsicos com potncia nominal superior a 5cv, devem ser utilizados dispositivos auxiliares de partida. d) mquina de solda tipo motor-gerador, com potncia nominal superior a 30kVA; e) mquina de solda a transformador, com potncia nominal superior a 15kVA, alimentada em 220V - 2 fases. f) mquina de solda a transformador, com potncia nominal superior a 30kVA e com retificao em ponte trifsica, alimentada em 220V- 3 fases.


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NOTA: A ligao de cargas, com caractersticas eltricas alm dos limites estabelecidos para este tipo de fornecimento, somente poder ser efetuada aps liberao prvia da CEMIG, que analisar suas possveis perturbaes na rede de distribuio e unidades consumidoras vizinhas. 1.2.4 Tipo D : Fornecimento de Energia a 3 Fios (2 condutores Fases - Neutro) Abrange as unidades consumidoras urbanas ou rurais a serem atendidas por redes secundrias trifsicas (127/220V) ou redes secundrias monofsicas (120/240V) que no se enquadram no fornecimento tipo B ou tipo I, mas que tero o seu fornecimento de energia eltrica a 3 fios (2 condutores fases neutro), a pedido do consumidor com carga instalada at 13kW e da qual no constem: a) carga monofsica superior a 2,54kW para o fornecimento tipo D1; b) carga monofsica superior a 5,08kW para o fornecimento tipo D2; c) carga monofsica superior a 7,62kW para o fornecimento tipo D3; d) os aparelhos vetados ao fornecimento tipo B . 1.2.5 Tipo E: Fornecimento de Energia a 4 Fios (3 condutores Fases - Neutro) Abrange as unidades consumidoras situadas em reas urbanas ou rurais a serem atendidas por redes secundrias trifsicas (127/220V) que no se enquadram no fornecimento tipo C, mas que tero o seu fornecimento de energia eltrica a 4 fios (3 condutores fases neutro) a pedido do consumidor , com carga instalada at 20kW e da qual no constem: a) carga monofsica superior a 1,90kW para o fornecimento tipo E1; b) carga monofsica superior a 3,81kW para o fornecimento tipo E2; c) carga monofsica superior a 4,45kW para o fornecimento tipo E3; d) carga monofsica superior a 5,08kW para o fornecimento tipo E4; e) carga monofsica superior a 6,35kW para o fornecimento tipo E5; f) os aparelhos vetados ao fornecimento tipo C. 1.2.6 Tipo F: Fornecimento de Energia a 3 fios (2 Condutores Fases-Neutro) Abrange as unidades consumidoras situadas em reas rurais, obrigatoriamente atendidas por redes de distribuio monofsicas rurais de mdia tenso, com transformadores exclusivos secundrio (120/240V), com carga instalada at 37,5kW e da qual no constem: a) os aparelhos vetados aos fornecimentos tipo A, se alimentados em 120V; b) motores monofsicos com potncia nominal superior a 10cv, alimentados em 240V (exceto para a faixa 1). OBS: Motores monofsicos com potncias nominais de 12,5cv e 15cv podero ser ligados neste tipo de fornecimento, desde que utilizados os dispositivos auxiliares de partida 1.2.7 Tipo G: Fornecimento de Energia a 4 Fios (3 Fases-Neutro) Abrange as unidades consumidoras situadas em reas rurais, obrigatoriamente atendidas por redes de distribuio trifsicas rurais de mdia tenso e com transformadores trifsicos exclusivos (127/220V), com carga instalada at 75kW e da qual no constem: a) motores de induo trifsicos com potncia nominal superior a 50cv. b) motores monofsicos com potncia nominal superior a 10cv, alimentados em 220V. c) mquinas de solda vetadas ao fornecimento Tipo C. 34



OBS: Motores trifsicos com potncias nominais de 60cv e 75cv bem como motores monofsicos com potncias nominais de 12,5 cv e 15cv podero ser ligados neste tipo de fornecimento, desde que utilizados os dispositivos auxiliares de partida. 1.2.8 Tipo H: Fornecimento de Energia a 4 Fios (3 condutores Fases - Neutro) Abrange as unidades consumidoras situadas em reas urbanas ou rurais a serem atendidas por redes secundrias trifsicas (127/220V) a pedido do consumidor, com demanda entre 75,1 a 327kVA. O pedido do consumidor dever ser por escrito e dever ser apresentado projeto eltrico. 1.2.9 Tipo I: Fornecimento de energia a 2 fios (Fase-Neutro) Abrange as unidades consumidoras urbanas ou rurais atendidas por redes secundrias monofsicas (1 FASE 3 FIOS 120/240V), com carga instalada at 13kW e da qual no constem: a) motores monofsicos com potncia nominal superior a 2 cv; b) mquina de solda a transformador com potncia nominal superior a 2 kVA. 1.2.10 Tipo J: Fornecimento de Energia a 3 Fios (2 Condutores Fases-Neutro) Abrange as unidades consumidoras situadas em reas urbanas ou rurais atendidas por redes secundrias monofsicas (1 FASE 3 FIOS 120/240V) com carga instalada entre 13,1kW e 37,5kW e da qual no constem: a) os aparelhos vetados aos fornecimentos tipo C, se alimentados em 120V; b) motores monofsicos com potncia nominal superior a 5cv, alimentados em 240V. NOTA: A ligao de motores monofsicos de 7,5cv e 10cv neste tipo de fornecimento somente poder ser efetuada aps liberao prvia da CEMIG, que analisar suas possveis perturbaes na rede de distribuio e nas unidades consumidoras vizinhas. As unidades consumidoras ligadas em baixa tenso podem ser atendidas das seguintes maneiras:


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Fornecimento a dois fios: - uma fase e um neutro - tenso de 127 V

Fornecimento a trs fios: -duas fases e um neutro - tenses de 127 e 220 V - tenses de 127 e 254 V

Fornecimento a quatro fios: - trs fases e um neutro - tenses de 127 a 220V


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Uma vez pronto o padro da entrada e estando ligados o medidor e o ramal de servio, a energia eltrica entregue pela CEMIG estar disponvel para ser utilizada.


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NOTA: O que determina se a unidade consumidora ser atendida por 2, 3 ou 4 fios, ser em funo da carga (kW) instalada. As Normas referenciadas anteriormente, estabelecem os procedimentos que devero ser seguidos. Observao: Deve-se consultar as Normas vigentes da CEMIG quanto a restrio de alguns tipos de cargas a serem instaladas/ligadas e a caracterizao dos diversos tipos de ligao. A Fatura de Energia Eltrica definida pela Resoluo da ANEEL no 456, de 29/11/00, como a nota fiscal que apresenta a quantia total que deve ser paga (R$) pela prestao do servio pblico de energia eltrica, referente a um perodo especificado, discriminando as parcelas correspondentes. A Fatura de energia tambm conhecida como Conta de Energia. importante salientar, que de acordo com a legislao em vigor, a Resoluo da ANEEL no 456, de 29/11/00, as unidades consumidoras residenciais atendidas pela CEMIG, tero as seguintes consideraes bsicas em relao a sua Fatura (conta) de Energia: Unidade consumidora atendida a dois fios e faturada pela Tarifa Social: a) toda unidade consumidora com consumo mensal inferior a 80 kWh, calculado com base na mdia mvel dos ltimos doze meses, ser faturada pela Tarifa Social, desde que o consumo mensal no ultrapasse por duas vezes a 80 kWh; b) toda unidade consumidora com consumo mensal maior ou igual a 80 kWh e at 220 kWh, calculado com base na mdia mvel dos ltimos doze meses, desde que o seu titular seja inscrito como beneficirio em um dos seguintes programas: Bolsa Escola, Bolsa Alimentao e Carto Cidado do Governo Federal. O consumidor que se enquadrar em uma dessas condies dever se cadastrar na concessionria, com a fatura de energia eltrica e com o carto de inscrio em um dos programas acima mencionados. 2. Unidade consumidora residencial atendida a dois fios e no classificada como baixa renda: no ter descontos escalonados nas tarifas de energia eltrica. Ser cobrada a tarifa plena da classe Residencial. O consumo mnimo mensal de energia a ser faturado ser de 30 kWh. 3. Unidade consumidora residencial atendida a trs fios: no ter descontos escalonados nas tarifas de energia eltrica. Ser cobrada a tarifa plena da classe Residencial. O consumo mnimo mensal de energia a ser faturado ser de 50 kWh. 4. Unidade consumidora residencial atendida a quatro fios: no ter descontos escalonados nas tarifas de energia eltrica. Ser cobrada a tarifa plena da classe Residencial. O consumo mnimo mensal de energia a ser faturado ser de 100 kWh.


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2 - SMBOLOS E CONVENES A fim de facilitar a confeco do projeto, utiliza-se smbolos e convenes, conforme o quadro a seguir:


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Nota: Eletroduto no cotado - 16 mm, condutor no cotado - 1,5 mm2 3 - DIMENSIONAMENTO DE CARGA A carga pode ser considerada a potncia eltrica de cada aparelho eltrico. Para determinar a carga de uma instalao eltrica residencial, deve-se somar a carga prevista para as tomadas de corrente, a potncia das lmpadas e dos equipamentos eltricos. As tomadas de corrente devero ser consideradas como sendo de 100VA cada, com exceo das tomadas ligadas a um circuito especial que dever atender: cozinha, copa, rea de servio, lavanderia (com carga de 600 VA por tomada, at 3 tomadas, e 100 VA por tomadas excedentes). Para tomadas de uso especifico deve-se considerar a potncia nominal do aparelho a ser alimentado. A carga de iluminao deve ser calculada de acordo com a NBR-5413/92 Iluminao de Interiores. Entretanto, a ttulo de referncia, podero ser utilizados os valores da tabela a seguir: Local Salas Quartos Escritrios Copa Cozinha Banheiro Dependncias Carga Mnima de Iluminao (W/m) Incandescente Fluorescente 25 ---20 ---25 4 20 4 20 4 10 3 10 3


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Exemplo: Qual a potncia mnima de iluminao incandescente a ser instalada num quarto de 3m de largura e 4 m de comprimento? rea do quarto: 3m x 4m = 12m Iluminao mnima: 20 W/m (tabela acima) Potncia Total de Iluminao: 20 x 12 = 240W

3.1 - Diviso de circuitos e seo mnima dos condutores A norma NBR 5410/90 Instalaes Eltricas de Baixa Tenso, determina que os circuitos eltricos de tomada, iluminao e equipamentos de corrente nominal superior a 10 A (1270 W em 127 V) como chuveiros eltricos, fornos, etc. devem ter os seus circuitos eltricos independentes. Divide-se uma instalao eltrica em circuitos parciais para facilitar a manuteno, para que a proteo possa ser melhor dimensionada e para reduzir as quedas de tenso. Sabe-se que o disjuntor (ou fusvel) calculado para toda a carga do circuito. Ora, se temos um s circuito, teremos um disjuntor de grande capacidade e um pequeno curto-circuito no ser percebido por ele. Entretanto, se tivermos vrios circuitos, com vrios disjuntores de capacidades menores, aquele curto poder ser percebido por um desses disjuntores que desligar somente o circuito parcial onde estiver ocorrendo um curto-circuito. A seo mnima dos condutores dever ser especificada de acordo com as referncias abaixo: Iluminao ...........................................................................................1,5 mm Tomadas de corrente em quartos, salas e similares ............................ 2,5 mm Aquecedor de gua.............................................................................. 2,5 mm Chuveiro eltrico .................................................................................4,0 mm Aparelhos de ar condicionado ............................................................ 2,5 mm Foges eltricos.................................................................................. 6,0 mm Nos cordes flexveis para a ligao de aparelhos eletrodomsticos, abajures, lustres e aparelhos semelhantes, podero ser usados condutores de 0,75 mm. Nos circuitos de controle e sinalizao (campainha) a bitola do condutor pode ser reduzida at 0,5 mm. Os circuitos devero partir de um quadro de distribuio, onde sero instalados os dispositivos de proteo (independentes para cada circuito).

Quadro de distribuio de circuitos (QDC) o centro de distribuio de toda a instalao eltrica de uma residncia.


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no QDC que se encontraram os dispositivos de proteo, do QDC que partem os circuitos que vo alimentar diretamente as lmpadas, tomadas e demais equipamentos Dever haver um condutor neutro para cada circuito, no podendo ser o neutro seccionado para instalao de proteo ou para qualquer outro fim. O desenho abaixo mostra dois circuitos de uma residncia com seus pontos de carga.


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3.2 - Interruptores e tomadas Como foi explicado anteriormente, todo produto deve estar em conformidade com as normas da ABNT. Para exemplificar, iremos relacionar alguns testes que o interruptor tem que se submeter para comprovar que esta dentro das normas da ABNT e receber a marca de conformidade do Instituto Nacional de Metrologia e Qualidade Insdustrial INMETRO. 1) Os organizadores vo conhecer a fbrica, analisam as mquinas, laboratrios e a equipe tcnica. Aps aprovarem tudo, iniciam as provas nos produtos 2) Isolamento e rigidez eltrica: o interruptor tem que resistir a 2.000 V, sem deixar passar corrente, com resistncia superior a mnima aceitvel, que de 5 megaohms NBR n 6271. 3) Elevao de temperatura: ligam um condutor apertando um pouco o parafuso de borne do interruptor, durante 1 hora, passando 35% da corrente nominal e o interruptor no pode aquecer mais de 45 C NBR n 6278. 4) Sobrecorrente e durabilidade: primeiro o interruptor tem que resistir a 200 mudanas de posio, ou seja, 100 liga-desliga com tenso 10% e corrente 25% superior a nominal, alm de um fator de potncia extremamente desfavorvel (0,3); segundo, o interruptor passa por mais de 40 mil mudanas de posio, com corrente e tenso nominal, ou seja, 220V e 10 A- NBR n 6269. 5) Resistncia mecnica: recebe o impacto de um martelo com 150 gramas a uma altura de 10 cm, e o produto no pode apresentar rachadura por onde pudesse ter acesso s partes energizadas do produto- NBR n 6275. 6) Resistncia ao calor: o produto colocado em uma estufa a 100 C, sem umidade, durante uma hora e no pode apresentar deformaes- NBR n 6266. 7) Prova de resistncia ao calor anormal ou fogo: um fio incandescente a 850 C que provoca fogo colocado sobre o produto e embaixo deste produto colocado um papel de seda a uma altura de 20 cm . Retira-se o fio em menos de 30 segundos e o papel de seda no deve inflamar com o gotejamento NBR n 6272. Como observado, o interruptor tm que resistir a 40 mil mudanas de posio (manobras), com tenso e corrente nominal, bornes enclausurados, evitando contatos acidentais e a resistncia a impactos. Tomadas - 10 mil mudanas de posio (insero e retirada do plugue), bornes enclausurados, evitando contatos acidentais, resistncias a impactos. Plugues monoblocos - 10 mil mudanas de posio (insero e retirada da tomada), prensa-cabo que no permite que o cabo solte quando puxado. Disjuntor - 20 mil mudanas de posio (manobras ), sendo 12 mil com corrente e tenso nominal e 8 mil em vazio (sem carga), atuao imediata contra curto circuito.


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3.3 - Nmero de Tomadas por Cmodo Cada cmodo de uma residncia dever ter tantas tomadas quantos forem os aparelhos a serem instalados dentro do mesmo. Uma sala de estar, por exemplo, deve ter tomadas para: televisor, aparelho de som, vdeo, abajures, enceradeira, etc. A norma NBR 5410/90 determina as seguintes quantidades mnimas para instalao de tomadas: 1 tomada por cmodo para rea igual, ou menor, que 6 m; 1 tomada para cada 5 m, ou frao de permetro, para reas maiores que 6 m; 1 tomada para cada 3,5 m, ou frao de permetro, para copas, cozinhas, sendo que acima de cada bancada deve ser prevista uma tomada; 1 tomada em sub-solos, stos, garagens e varandas; 1 tomada junto ao lavatrio, em banheiros. 4 - ESQUEMAS DE LIGAES Como devem ser instalados os aparelhos:

O fio neutro deve estar sempre ligado boquilha da lmpada, e o fio fase ao interruptor. Esta medida evita que voc tome choque quando for trocar a lmpada. T- Terra N- Neutro F- Fase


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Nota: Apesar da tomada e do interruptor estar na mesma caixa, os circuitos eltricos so diferentes.

importante salientar que na Tomada de 3 (trs) plos, os fios do circuito de tomadas da instalao eltrica, devem ser ligados desta forma: Condutor Fase Deve ser ligado ao lado direito da Tomada. Esse plo do tipo chato e menos largo do que o do Neutro. Condutor Neutro Deve ser ligado do lado esquerdo da Tomada, onde geralmente poder estar escrito a letra W. Esse plo do tipo chato, mais largo do que o da Fase. Por uma Norma americana, o condutor Neutro dever ser identificado pela cor branca (White, da a identificao pela letra W). Os aparelhos eltricos de procedncia americana, um dos fios de ligao do aparelho, o de lista branca, est no mesmo lado desse pino chato mais largo. Condutor de Proteo (PE) Deve ser ligado na parte inferior da Tomada, onde geralmente est escrito a letra G (do ingls Ground, que significa aterramento). Tambm est mostrado o smbolo do aterramento. Observao: Essas tomadas no permitem que um pino do condutor Fase, entre no local onde destinado para o condutor de Proteo (PE), por exemplo.


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Se uma tomada de 3 plos for diferente, devem ser identificados os plos dos condutores Fase, Neutro e o de Proteo, de acordo com um catlogo de tomadas do fabricante, com o objetivo de realizar a correta ligao nos respectivos condutores. NOTA: Existem tomadas com 2 plos, com orifcios redondos junto com orifcios chatos, sendo que estes ltimos existem um plo chato mais largo do que o outro. O condutor Neutro, dever ser ligado nesse plo chato mais largo. Consideramos o cmodo do desenho a seguir, trata-se de um quarto, que tem o interruptor ao lado da porta com uma tomada abaixo dele ( a 30 cm do piso) e uma tomada no canto para ligao de lmpada de cabeceira.

Vamos verificar cada ligao separadamente: a) Tomada


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b) Interruptor e lmpada

Observe que a ligao de uma lmpada, com interruptor, o fio fase nunca deve ser ligado lmpada e sim ao interruptor. Isto se faz em obedincia norma (NBR5410) que diz que o neutro nunca deve ser seccionado. Com efeito, se numa instalao em eletrodutos metlicos aterrada houver um curtocircuito, ao energizarmos o circuito, a lmpada permanecera acesa, mesmo com o interruptor desligado. Este curto circuito pode ocorrer quando ao enfiar os fios na tubulao, o fio raspa na entrada do tubo danificando o isolamento e fazendo o contato entre o condutor e o eletroduto.

4.1 - THREE WAY (PARALELO) E FOUR WAY (INTERMEDIRIO) s vezes tem-se a necessidade de controlar uma ou varias lmpadas de mais de um ponto. Por exemplo, numa escada bom que haja um interruptor em cada extremidade, ligados a mesma lmpada, para que possamos acende-la quando chegarmos e apag-la quando atingirmos a outra extremidade da escada. Nestes casos utiliza-se um conjunto de interruptores Three Way (paralelo) ou um conjunto Four Way (intermedirio).Centro Tecnolgico de LavrasRua Jos Hilrio, 225, Lavras-MG Tel.: (35) 3821-2428

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Three Way (paralelo) Esquema de instalao de um sistema ThreeWay em uma escada:

Correto

Incorreto


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Four Way (intermedirio) usado quando se deseja comandar uma lmpada, ou conjunto de lmpadas de mais de dois pontos. Funciona invertendo as ligaes entre os dois interruptores no sistema Three Way que ficam nas extremidades. Podem ser instalados quantos four way forem necessrios, no mesmo circuito:


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5CALCULO DA CORRENTE Como sabemos, a corrente de um aparelho determinada pela frmula: I = S/U Para determinarmos a corrente de um circuito, somamos toda a carga ligada ao mesmo (lembre-se que, num circuito comum, cada tomada correspondente a uma carga de 100 VA) e dividimos pela tenso. Exemplo de calculo de corrente:

No circuito acima, temos: ( U=127 V) - Lmpadas: 100 + 60 + 100 + 60 + 60 = 380 VA -Corrente I1 = 380 VA/127 V = 3,0 A -Tomadas: 4x 100 = 400 VA Corrente I2 = 400 VA/ 127 V = 3,2A 50



5.1 - OUTROS CIRCUITOS Em uma instalao residencial podero existir outros circuitos tais como telefone, fax, TV a cabo, interligao de computadores, antenas para televiso, etc. Para execuo desses circuitos, devero ser consultadas as normas e instrues dos concessionrios dos servios, ou dos fabricantes dos aparelhos. Esses circuitos devero ser instalados com fiao/tubulao diferente dos demais circuitos eltricos. 6 - DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES 6.1 - TIPOS DE CONDUTORES Todo metal condutor de corrente eltrica, entretanto, alguns conduzem melhor que outros, ou seja, alguns oferecem menor resistncia passagem da corrente eltrica. A resistncia de um condutor depende de 4 fatores: Material, comprimento, rea da seo e temperatura.

Onde: R = Resistncia do condutor ........................................................................ = Resistividade (varia com o material empregado).................................. mm2/m L = Comprimento do condutor......................................................................m S = Seo (rea) transversal do condutor....................................................m2 Nos metais, a resistividade aumenta com a temperatura, sendo essa variao expressa pela frmula: 2= 1 [1 + 1(2 1)] Sendo 2 a resistividade temperatura 2, 1 a resistividade temperatura 1 e 1 o coeficiente de temperatura relativo a 1. Normalmente a resistividade referida a 20C. A condutividade definida como o inverso da resistividade, sendo medida em siemens por metro (s/m). = 1 (s/m) Os metais mais usados para conduo de energia eltrica so: Prata - utilizada em pastilhas de contato de contatores e rels; Resistividade - 0,016 mm2/m a 20C Cobre - utilizado na fabricao de fios em geral e equipamentos eltricos (chaves, interruptores, tomadas, etc.); 51



Resistividade - cobre duro 0,0179 mm2/m a 20C e cobre recozido 0,0172 mm2/m a 20C Bronze - liga de cobre e estanho, utilizada em equipamentos eltricos Resistividade - bronze 0,0246. mm2/m a 20C. Lato - liga de cobre e zinco, utilizada em aparelhagem eltrica; Resistividade - aproximadamente a mesma do cobre. Alumnio - utilizado na fabricao de condutores para linhas e redes por ser mais leve e de custo mais baixo. Os fios e cabos de alumnio podem ser de: CA - alumnio puro CAA - alumnio enrolado sobre um fio ou cabo de ao (alma de ao) Resistividade - 0,028 mm2/m a 20C. Os fios e cabos utilizados em instalaes eltricas podem ser de alumnio ou cobre, com isolao normalmente feita por compostos orgnicos. De acordo com o tipo de isolante utilizado os condutores podem ser: Tipo de Condutor PVC/A PVC/B PE EPR XLPE Onde: Vo = tenso entre o condutor e a terra (k V) V = tenso entre condutores (kV) t = temperatura mxima de operao contnua (C) Construtivamente os condutores podem ser formados por um nico fio slido, nas sees menores (at 16mm2), ou por um encordoamento de fios slidos, formando um cabo. Sobre o cone assim formado aplicada uma camada de isolao, seja por termoplsticos como o PVC e o PE. Seja por termofixos (vulcanizao) como o EPR e o XLPE. conveniente aqui estabelecer a diferena entre os termos isolao e isolamento. Isolao um termo qualitativo referindo-se ao produto que cobre o condutor isolamento quantitativo, referindo-se tenso para a qual o condutor foi projetado. Isolao Cloreto de polivinila Cloreto de polivinila Polietileno Termoplstico Borracha Etileno-Propileno Polietileno reticulado quimicamente Caractersticas Vo/V t 0,6/1 70 12/20 70 12/20 70 27/35 27/35 90 90


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Os condutores isolados so constitudos em dois tipos: prova de tempo e para instalaes embutidas. Os primeiros s podem ser usados em instalaes areas, uma vez que a sua isolao no tem a resistncia mecnica necessria para a sua instalao em dutos. Os outros podem ser usados em qualquer situao. A escala de fabricao dos condutores adotada no Brasil a "srie mtrica" onde os condutores so representados pela sua seo transversal (rea) em mm2. Normalmente so fabricados condutores de 0,5 mm2 a 500 mm2 (para o transporte de energia). As normas brasileiras s admitem, nas instalaes residenciais, o uso de condutores de cobre, salvo para os casos de condutores de aterramento e proteo, que tm especificaes prprias. A NBR 5410/90 prev em instalaes de baixa tenso o uso de condutores isolados, cabos unipolares, cabos multipolares, cabos multiplexados e cabos nus. Um condutor isolado constitudo por um fio ou cabo recoberto apenas por isolao. Codutores isolados (cabos flexveis) Um cabo unipolar constitudo, em sua forma mais simples, por um condutor isolado recoberto por uma cobertura (tambm de material isolante, usada para proteger a isolao).

Um cabo multipolar co

apostila de eletricista 1ª edição

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