edificaes projeto eltrico i e ii

8/20/2019 Edificaes Projeto Eltrico i e II

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Escola Estadual deEducação Profissional - EEEPEnsino Médio Integrado à Educação Profissional

Curso Técnico em Edificações

Projetos Elétricos I e II


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Governador

Vice Governador

Secretário Executivo

Assessora Institucional do Gabinete da Seduc

Cid Ferreira Gomes

Francisco José Pinheiro

Antônio Idilvan de Lima Alencar

Cristiane Carvalho Holanda

Secretária da Educação

Secretário Adjunto

Coordenadora de Desenvolvimento da Escola

Coordenadora da Educação Profissional – SEDUC

Maria Izolda Cela de Arruda Coelho

Maurício Holanda Maia

Maria da Conceição Ávila de Misquita Vinãs

Thereza Maria de Castro Paes Barreto


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Escola Estadual de Educação Profissional [EEEP] Ensino Médio Integrado à Educação Profissional

Técnico em Edificações

PROJETOS ELÉTRICOS I e II

SUMÁRIO

Introdução .................................................................................................................. 02

Princípios Básicos ...................................................................................................... 03Tensão, Corrente e Resistência ................................................................................. 05

Circuitos Elétricos....................................................................................................... 09

Materiais condutores e isolantes. ............................................................................... 12

Corrente alternada e corrente contínua...................................................................... 14

Noções de magnetismo aplicado à eletricidade. ........................................................ 19

Circuito monofásico / trifásico..................................................................................... 22

Distúrbios em instalações elétricas ............................................................................ 26

Proteção dos conjuntores........................................................................................... 28

Dispositivos. ............................................................................................................... 31

Esquemas fundamentais de ligações......................................................................... 32

Motor monofásico. ...................................................................................................... 41

Símbolos e convenções ............................................................................................. 44

Aspectos Gerais. ........................................................................................................ 47

Revisão. ..................................................................................................................... 51

Previsão de cargas em áreas comerciais e escritórios............................................... 53

Recomendações para representação tubular e fiação. .............................................. 60

Exercícios................................................................................................................... 64

Mas o que é mesmo um circuito elétrico?. ................................................................. 65

Da geração da energia a unidade de consumo.......................................................... 88

Projeto Telefônico....................................................................................................... 98

Bibliografia................................................................................................................ 108


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INTRODUÇÃO:

O projeto completo de uma construção não se restringe apenas a Planta Baixa,Cortes, Fachada, Diagrama de Coberta, Planta de Situação (arquitetura). Deve serintegrado também pelo Projeto Elétrico e Hidrossanitário.

Portanto, essa disciplina será desenvolvida em dois semestres (projeto Elétrico I eII). O presente capítulo, entre outros objetivos pretende capacitar os alunos paradimensionar e projetar as Instalações Elétricas de uma edificação, quantificando edimensionando os pontos de utilização de energia elétrica, levando em consideraçãotodos os aspectos técnicos e as normas vigentes, garantindo aos usuários conforto, bem

estar e segurança.


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1. PRINCÍPOS BÁSICOS

1.1 PRINCÍPIOS DA TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA

1.1.1 Trabalho

Apenas haverá trabalho quando:

- Um Motor entrar em funcionamento e impulsionar qualquer objeto elétrico

- O freio desacelera qualquer veículo

- Quando a corda de um relógio automático desenrola, movendo os ponteiros.

- A água ao se deslocar subindo no interior de uma planta

Em resumo a palavra trabalho é empregada sempre que fazemos uma atividadefísica, intelectual ou social.


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Sob o ponto de vista científico, só se realiza trabalho se um corpo se deslocar. Separa movimentar ou parar um corpo se faz necessário aplicar um força sobre ele, e separa aplicar uma força é necessário o fornecimento de energia, podemos dizer que:TRABALHO=FORÇA x DISTÂNCIA. A unidade de medida = Kgf x m.

1.1.2 Potência

Quando realizamos trabalho para deslocar algum peso a certa distância ou altura,gastamos determinada quantidade de tempo. Potência mede a rapidez com que umcerto trabalho é realizado.

POTÊNCIA = TRABALHO dividido pelo tempo gasto para realiza-lo. Sua unidade de

medida é Kgm sobre segundo (quilograma x metro dividido por segundo).Na prática é muito comum o uso de um múltiplo do quilograma/segundo, que é o cavalovapor (CV ou HP). 1 CV é a potência necessária para elevar um peso de 75Kg a 1m dealtura em 1 segundo.

1.1.3 Energia

Não há como separar a vida no seu cotidiano de algum tipo ou forma de energia.Não é fácil definir energia, mas o importante é que ela pode ser usada na realização dealgum tipo de trabalho.

1.1.4 Tipos de Energia

A energia se apresenta de várias formas ou tipos. Ex: Energia luminosa, térmica,elétrica, química ou nuclear. Sendo assim, temos:

Energia Potencial: é todo tipo de energia que pode ser armazenada ou guardada. Ex:lâmpadas de neon, cinescópio fosforescente, lâmpada incandescente,lâmpadasfluorescentes, etc.

Energia Térmica: energia proveniente do calor

Energia Química: energia gerada quando as substâncias se transformam ou semisturam.


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Energia Elétrica: energia resultante do movimento dos elétrons.

Energia Cinética: energia que faz movimentar os corpos.

Energia Hidráulica: energia gerada pelas águas em movimento.

1.1.5 Transformação de Energia

É possível transformar uma forma de energia em outra. A energia, no entanto, nãopode ser criada nem destruída. Ex: esfregando uma mão na outras várias vezes, elas seaquecem. Quando esfregamos as mãos, estamos fazendo uso de uma energia cinética(energia do movimento), que é transformada em outra energia (energia térmica, calor).Exemplos de transformação de energia em outras: Energia Elétrica em Energia Térmica

(ligando uma lâmpada elétrica), Energia Elétrica em Energia Mecânica (ligando ummotor elétrico), Energia Eólica (ventos) em Energia Mecânica (acionamento de cata-ventos), Energia Mecânica em Energia Elétrica (geradores elétricos), Energia Químicaem Energia Elétrica (pilhas e baterias), Energia Hidráulica em Energia Elétrica (turbinashidroelétricas) e Energia Elétrica em energia Mecânica (máquina a vapor).

1.1.6 Geração de Energia

Existem diferentes processos para produzir eletricidade tais como: atrito, pressão,calor, luz, ação química e magnetismo. Vejamos a ação química; Através de umasolução química onde se introduzem dois metais diferentes ou um metal e um carvãopode-se produzir eletricidade. Ex: pilhas e baterias.

2. TENSÃO, CORRENTE E RESISTÊNCIA

2.1 O ÁTOMO

É a menor partícula em que podem se dividir oselementos existentes na natureza mantendo aspropriedades desses elementos. O Átomo é constituídoainda de partículas ainda menores:


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Prótons – São partículas que possuem carga elétrica positiva. Ficam localizadas nonúcleo.

Nêutrons – São partículas que não possuem carga elétrica. Ficam localizadas nonúcleo.

Elétrons – São partículas que possuem carga negativa. Ficam localizadas naeletrosfera.

A eletrosfera é constituída de várias camadas ou órbitas por onde circulam oselétrons. Cada camada ou órbita contém certo número de elétrons. O numero de

camadas dependerá da quantidade de elétrons presentes no átomo. A camada daeletrosfera mais distante do núcleo é chamada de camada de valência.

Carga Elétrica Neutra - Um Átomo possui carga elétrica neutra quando o número deelétrons é igual ao número de prótrons, e neste caso, dizemos que o átomo está emequilíbrio elétrico.

Carga Elétrica Positiva - Um Átomo possui carga elétrica positiva quando o número deelétrons é menor que o número de prótrons. A tendência é buscar o equilíbrio atravésda aquisição de um elétron.

Carga Elétrica Negativa - Um Átomo possui carga elétrica negativa quando o númerode elétrons é maior que o número de prótrons. Neste caso existe, portanto, um elétron amais a tendência é que ele se desprenda e passe para o outro átomo que esteja comfalta de elétrons.

2.2 CORRENTE ELÉTRICA

Suponha que uma pequena barra de metal é constituída por apenas 3 átomos

(A,B,C) e que você consiga retirar um elétron de um dos extremos (C). Este átomoficaria com carga elétrica positiva. Levando este elétron para o outro extremo do material(Átomo A), este átomo ficaria com carga elétrica negativa.


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Fig. 1

Os Átomos procurarão manter seu equilíbrio elétrico naturalmente. Dessa forma,

este elétron a mais no átomo “A” será forçado a caminhar do átomo “A” até o átomo “C”.Esta caminhada dos elétrons que irá ocorrer no material é chamada de Corrente Elétrica.

Na realidade a corrente elétrica é produzida pela circulação de bilhões de elétronsque são infinitamente pequena, difilicultando a sua contagem.

A unidade de medida da corrente elétrica é AMPÈRE (A), A unidade Ampèrecorresponde a uma passagem de 6,28X10 elevado a 18 ou 6.280.000.000.000.000.000,de elétrons por segundo em um material.

2.3 TENSÃO

No exemplo anterior para o estudo da corrente elétrica, o elétron foi retirado doátomo manualmente. Sabemos que isso é impossível. O deslocamento dos elétrons éprovocado por fontes geradoras que produzem força eletromotriz.


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Fig. 2

2.4 RESISTÊNCIA

Certos materiais apresentam dificuldades, em maior ou menor escala, àpassagem de corrente elétrica. A essa dificuldade nós chamamos de resistência. Aresistência elétrica depende de fatores tais como: Comprimento do material, área deseção transversal e propriedade do material chamada resistividade. Materiais, como ovidro e a borracha, oferecem uma grande oposição à passagem da corrente e sãochamadas de isolantes. Outros, como o cobre, oferecem pouca ou quase nenhumaoposição e são chamados de condutores.

2.5 RESISTIVIDADE DOS PRINCIPAIS CONDUTORES ELETRICOS

Tabela 1

O Equilíbrio elétrico (diferença entre o número de elétrons), é uma grandeza elétricachamada “Diferença de Potencial” (d.d.p.) A diferença de potencial é, normalmentechamada de TENSÃO. A unidade de medida de Diferença de Potencial é o VOLT (V).

2.6 A LEI DE OHM

MATERIAL RESISTIVIDADE

PRATA 0,016 Ω.mm2/m

COBRE 0,017 Ω.mm2/m

ALUMÍNIO 0,030 Ω.mm2/m


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OHM era um físico alemão que nasceu em 1789 e morreu em 1854. OHMelaborou, em 1854, a Lei fundamental das correntes elétricas. Definiu de forma precisaa quantidade de eletricidade, a corrente elétrica e a força eletromotriz.

No circuito representado pela figura abaixo a TENSÃO provoca o fluxo deCorrente e a Resistência se opõe a este fluxo.

Fig.4

Em uma série de experiências realizadas por Georg Simon Ohm, ficoudemonstrado que:

Se a Resistência do Circuito for Mantida Constante:

- Aumentando a TENSÃO, a CORRENTE aumentará;

- Diminuindo a TENSÃO, a CORRENTE diminuirá.

Se a Tensão Do Circuito for Mantida Constante:

- Aumentando a RESISTÊNCIA, a CORRENTE diminuirá

- Diminuindo a RESISTÊNCIA, a CORRENTE aumentará

A Lei de Ohm Estabelece: Em um circuito fechado a corrente (I) é diretamenteproporcional à tensão (E) e inversamente proporcional à resistência (R), a qual éexpressa matematicamente da seguinte forma I = (E) dividido por (R). Como aresistência é desconhecida devemos usar uma variante de expressão matemática:R=E/I=9 Volt/3 Ampère = 3 Ohm.

3. CIRCUITOS ELÉTRICOS


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A Energia elétrica para ser utilizada, deverá ser conduzida através de circuitos.Um circuito elétrico compreende um gerador de energia elétrica, fios condutores e aparelhos receptores. Para acendermos uma lâmpada, por exemplo, ela precisa estarligada a um circuito elétrico. Vamos tomar co mo exemplo u ma lâmpada, que é formadapor um bulbo de vidro preenchido com um gás inerte. Duas hastes metálicas sustentamum filamento de tungstênio, que pode atingir temperaturas de até 3.000ºC, sem fundir. ACorrente Elétrica aquece o filamento, que se torna incandescente e emite luz. Então,circuito elétrico é todo percurso que apresenta um caminho fechado a circulação decorrente elétrica.

Para que possamos montar um circuito elétrico é necessário que se tenha,basicamente, os seguintes componentes: Fonte geradora de eletricidade ou fonte dealimentação, aparelho consumidor de energia ou simplesmente carga e condutores.

3.1 COMPONENTES DO CIRCUITO ELÉTRICO

Fig. 5

1. Fonte Geradora ou de Alimentação

2. Aparelho Consumidor ou Carga

3. Condutor

3.2 SIMBOLOGIA


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A Simbologia serve para facilitar o estudo de Circuitos Elétricos.

Fig. 6

Podemos desenhar o circuito representado na figura 05 usando a seguinte simbologia:

Fig. 7

“E” é a letra utilizada para indicar a existência de uma tensão ou d.d.p.

“I” é a letra utilizada para indicar a existência da corrente elétrica R1, R2 e R3simbolizam as resistências dos filamentos das lâmpadas. Um circuito elétrico pode ter o

seu caminho interrompido através de um dispositivo de manobra que pode ser umachave, um botão liga-desliga ou interruptores.

Fig. 8

1. Fonte

2. Dispositivo de Manobra

3. Carga (resistor)


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3.3 TIPOS DE CIRCUITOS

3.3.1 Circuito Série

Um circuito elétrico é chamado de série quando dois ou mais elementosconsumidores são conectados de tal forma que a mesma corrente flua através de cadaum dos elementos.

Fig. 9

As resistências (lâmpadas) são percorridas pela mesma corrente elétrica. Acorrente fui por um só caminho.

Exemplo – No circuito série abaixo, uma das lâmpadas está com o filamento queimado.O que acontecerá com as outras lâmpadas? (figura 10). Dê a resposta.

Fig. 10

3.3.2 Circuito Paralelo

Circuito paralelo é aquele em que existem pontes onde a corrente se divide esegue caminhos diferentes.


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Fig.11

4. MATERIAIS CONDUTORES E ISOLANTES

Os tipos e as formas de materiaisdeterminam a intensidade de aplicação.

Fig. 12

Cada tipo de material apresentacaracterísticas diferentes de se oporem àpassagem de corrente elétrica. A resistênciaelétrica de um certo material é variável edepende de vários fatores tais como:

comprimento do material, seção transversal domaterial (área) e temperatura do material.

4.1 CONDUTÂNCIA

Termo usado para descrever a “facilidade” com que um determinado materialconduz a corrente elétrica.

4.2 RESISTIVIDADE

É a resistência oferecida por um material com um metro de comprimento. 1mm

quadrado de seção transversal e uma temperatura de 20°C


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Fig. 13

4.3 CONDUTORES ELÉTRICOS

São todos os materiais que devido a sua constituição interna (átomo), possuemgrande número de elétrons livres que podem circular com a facilidade no seu interior.Quase todos os metais ou ligas metálicas (latão=cobre+zinco, aço=ferro+carbono), sãobons condutores elétricos, pois apresentam baixa resistência elétrica.

Fig. 14.


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5. CORRENTE ALTERNADA E CORRENTE CONTÍNUA

A corrente elétrica já foi definida, anteriormente, como o movimento de elétronslivres em um condutor ligado a uma fonte e energia ou a uma diferença de potencial. Se

essa d.d.p., mantiver a mesma polaridade a corrente terá um único sentido, ou seja, seráuma corrente contínua.

Existe, porém, outro tipo de corrente elétrica que alterna seu sentido de circulaçãonos condutores e, por isso, é chamada de Corrente Alternada.

Para o funcionamento dos circuitos internos da grande maioria dos equipamentoseletrônicos a corrente utilizada é a Corrente Contínua.

Entretanto a energia gerada pelas usinas elétricas é transmitida à longasdistâncias para os centros consumidores sob a forma de Corrente Alternada.

5.1 GERAÇÃO DE CORRENTE ALTERNADA (CA)

Para que se entenda o processo de geração de Corrente Alternada (CA) é precisoconhecer o seguinte fenômeno: se aproximarmos um fio condutor de um pedaço de imãe movimentarmos o fio ou o imã ou ambos é induzida no fio condutor uma tensão ouforça eletromotriz.

Todo imã possui dois pólos: polo norte e pólo sul. Quando o fio condutor émovimentado em direção ao pólo norte a tensão induzida possui uma certa direção

(polaridade) e quando o movimento do fio condutor é em direção ao pólo sul a tensãoinduzida muda de direção (polaridade).

Fig. 15


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Quando o movimento do fio ou do imã é de cima para baixo a corrente quecircula no circuito é de cima para baixo e tensão induzida tem a direção (polaridade)indicada pela deflexão para o lado direito do instrumento de medição.

Quando o movimento do fio ou do imã é de baixo para cima a corrente que circulano circuito é de baixo para cima e a tensão induzida tem a direção (polaridade) indicadapela deflexão para o lado esquerdo instrumento de medição. A tensão induzida no fiocondutor poderá ser maior se:

- Aumentarmos a velocidade de deslocamento entre condutor e campo;

- Aumentarmos a intensidade do campo magnético colocando um imã mais potente;

- Aumentarmos o número de condutores. Na figura acima observamos que o fio condutordá 2 (duas) voltas (2 espiras) sobre a imã. Se aumentarmos o número de voltas (espiras)aumentaremos a tensão induzida.

Fig.16

Na figura anterior, o fio condutor de uma espiral está entre um polo norte e umpolo sul. Uma força externa movimentará a espira com o sentido de rotação indicadopela seta. Observe que o lado 1 da espira se movimentará em direção ao polo,o sul e olado 2 em direção ao polo norte. (quanto mais próximo estiver o fio condutor do imã,maior será a força eletromotriz –tensão - induzida).


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Na posição em que a esfera se encontra, a tensão induzida é zero. Como modeloa figura ilustra o processo de geração de corrente alternada, utilizando uma espira de fiocondutor girando no interior de um corpo.

Fig. 17

Na posição mostrada em (A) o movimento do condutor é paralelo as linhas deforça do campo e nenhuma f. em, é induzida.

Na posição (B) a tensão induzida é máxima porque o condutor corta o campoexatamente, na perpendicular.

Continuando a rotação para aposição mostrada em (C) a tensão induzida vai

decrescendo até se anular novamente.

A partir da posição (C) o movimento da espira em relação ao campo se inverte a af.e.m. induzida passa a ser negativa, atingindo o máximo (negativo) quando o plano daespira é paralelo ao campo e, novamente, se anulando quando na posição (E) o plano éperpendicular ao campo.

5.2 GERAÇÃO DE CORRENTE CONTÍNUA

Quando introduzimos duas placas de determinados metais em uma solução

chamada eletrólito e que pode conduzir corrente elétrica (ácido, água com sal, etc).,ocorrerá uma reação química capaz de produzir entre as placas uma tensão.


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Fig. 18

Na geração de eletricidade por ação química a tensão entre as placas tem uma

polaridade e a corrente elétrica circula em um só sentido. A corrente que não varia échamada de “corrente contínua”, que graficamente podemos representar assim:

Fig.19

5.2.1 Característica da Corrente Contínua

Frequência

Observando a figura 18 verificamos que para completar um ciclo a corrente realizaduas alternâncias. A frequência da corrente alternada é o número de ciclos completosrealizados em 1 segundo e, portanto, é expresso em ciclos por segundo. A unidade defrequência é HERTZ (Hz). Assim a corrente alternada da rede de energia elétrica, noBrasil, tem uma frequência de 60 ciclos por segundo ou 60Hz.


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Fig. 20

Fase

Se dois geradores são ligados ao mesmo tempo e com a mesma velocidade ascorrentes resultantes terão os valores nulos e de pico atingidos nos mesmos instantes.

Dizemos que as correntes estão em fase.

Quando não existir essa simultaneidade, dizemos que as correntes estãodefasadas ou fora de fase.

Fig. 21


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6. NOÇÕES DE MAGNETISMO APLICADO A ELETRICIDADE

Quando uma espira é movimentada dentro de um campo magnético, aparece umatensão entre os polos A e B da espira.

Fig. 22

Um gerador de corrente alternada é constituído por campos magnéticos que giramem volta das espiras.

6.1 TRANSFORMADOR

Uma das características mais importantes de uma corrente alternada está no fatode podermos elevar ou baixar sua voltagem usando um transformador, o qual consistede um núcleo de ferro com dois conjuntos de espiras isoladas (o primário e o

secundário), enroladas em torno do núcleo.

Fig. 23


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Fig. 24

Veja os esquemas das conexões das bobinas:

Fig. 25

Tensão de Linha = Tensão de Fase (El = Ef)

Tensão de Linha= V3 Tensão de Fase El = V3Ef

Potência monofásica em VA= Ef X I

Potência trifásica em VA= V3El

Ef é a tensão entre fase e neutro (V)


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El é a tensão entre fases (V)

I é a corrente

6.2 IMPEDÂNCIA

Vimos que em corrente contínua, somente a resistência se opõe ao deslocamentodas cargas elétricas nos condutores. Já em corrente alternada, pelo fato de haveroscilações nos valores das grandezas (correntes e tensões), resulta outra oposição aodeslocamento das cargas que é chamada de impedância.

Se em um circuito temos enrolamento, tais como: Motores, transformadores,reatores resulta uma reatância indutiva. Se em um circuito temos capacitores, resulta

uma reatância capacitiva. (a unidade de medida da indutância é o Henry (h) e a unidadede medida da capacitância é o Farad (f).

6.3 INDUTOR

É constituído de uma bobina à qual ao ser ativada atravessado por uma correnteelétrica produz uma indutância (campo magnético) medida em henry.

6.4 CAPACITOR

É constituído de duas placas condutoras separadas por um isolante, à qual ao ser

aplicado uma tensão elétrica produz uma capacitância medida em faraday.

7. CIRCUITO MONOFÁSICO/TRIFÁSICO

7.1 CIRCUITO TRIFÁSICO

Uma técnica aplicada eeconomicamente viável de segerar e transmitir energia elétricaaos grandes centrosconsumidores é através decircuitos trifásicos (a três fios). Aenergia elétrica é transmitida emlongas distâncias em alta tensãopara diminuir as perdas deenergia nos fios (caos)condutores de correntes


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elétricas. (cada fio de um sistema trifásico de corrente alternada é chamado de “FASE”.

Fig. 26.

Os transformadores trifásicos da rede de distribuição têm a sua baixa tensãoligada em estrela. O ponto mais comum ou o centro da estrela é aterrado, isto é, nocentro da estrela é ligado um fio condutor e este é conectado a uma haste de coreenterrada. (este centro estrela é chamado de fio neutro).

Fig. 27

OBS: A tensão entre duas quaisquer fases é 380V, e entre qualquer fase e neutro é220V.

Se a energia gerada e transmitida à grandes distâncias, em malta tensão,chegasse em nossa residência dessa forma, seria muito perigoso. Por isso perto docentro consumidor é colocado o transformador (Fig. 27) que tem a função específica detransformar a alta tensão em baixa tensão. O consumidor poderá utilizar a energiaelétrica nas formas ilustradas na figura 28, de acordo com as normas estabelecidaspelas empresas distribuidoras.

Fig. 28


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7.2 DIVISÃO DE CIRCUITOS E DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE TOMADAS

7.2.1 Definição de CircuitoUm circuito compreende todos os elementos (tomadas, lâmpadas, etc.), ligados

ao mesmo par de condutores e ao mesmo tempo dispositivos de proteção (fusíveis oudisjuntores). Divide-se uma instalação elétrica em circuitos parciais com os seguintesobjetivos: facilitar a manutenção, dimensionar a proteção da forma adequada, reduzir asquedas de tensão.

7.2.2 Capacidade Normal de um Circuito

A corrente consumida por um aparelho elétrico é determinada pela fórmula:

I = potencia total da carga dividido pela tensão de alimentação

Para determinarmos a corrente de um circuito somamos as cargas ligadas aomesmo e dividimos o total obtido pela tensão.

Fig. 29

7.2.3 Exemplos de Cálculo de Corrente

No circuito acima, temos uma tensão de alimentação de 120V.

Lâmpadas: 100+60+100+60+60= 380W

Tomadas: 4 X 100W = 400W

Total = 780W


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Corrente= I= 720W/120V=6,5 A.

7.2.4 Critérios para a Divisão de CircuitosA norma brasileira não prevê o limite de potência que deve ser instalado em um

circuito, entretanto, recomenda a utilização de um circuito independente para cadaaparelho com potência igual ou superior a 1500 W.

As tomadas de corrente de cozinha, copas e áreas de serviço deverão constituirum ou mais circuitos independentes que não poderão conter pontos de alimentação.

Em projetos residenciais os circuitos devem ter cargas normal de,aproximadamente, 1500 W, embora algumas vezes essa potência seja ultrapassada.

Em instalações industriais e comerciais este critério não é, normalmenteobedecido.

7.3 TOMADAS

Cada cômodo de uma residência deverá ter tantas tomadas quantas foremaparelhos a serem instalados dentro do mesmo. Uma sala de estar, por exemplo, deveter tomadas para: televisor, som, abajures e outros aparelhos domésticos.

Deve ser consideradas tomadas de uso específico para circuitos de ar

condicionado (um circuito para cada aparelho), para os chuveiros elétricos, pra cozinha epara a área de serviço, para ligação de geladeira, “freezer”, tomada para ferro deengomar e para a máquina de lavar roupas.

As demais tomadas podem ser de uso geral (100 V A) obedecidas as regrascitadas anteriormente.

7.4 LEVANTAMENTO DE CASA

Para determinar a carga de uma instalação elétrica residencial, deve-se somar a

carga prevista para as tomadas de corrente e a potência das lâmpadas.

As tomadas de corrente deverão ser consideradas como sendo de 1000 W, cada.Para as tomadas ligadas a um circuito especial que deverá atender à cozinha, copa,área de serviço, lavanderia, deve se considerar: 600 W por tomada, até 3 tomadas e 100W por tomada para os excedentes.


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A carga de iluminação deve ser calculada de acordo com a NBR – 5413,iluminação de interiores, entretanto, a título de referência, poderão ser utilizados valoresda tabela abaixo:

LOCALCARGA MÍNIMADE ILUMINAÇÃOW/m (quadrado)

RESIDÊNCIAS 25

SALAS 20

QUARTOS 25

ESCRITÓRIOS 20

COPA 20

COZINHA 20

BANHEIRO 10

DEPENDÊNCIAS 10

LOJAS 30

8. DISTÚRBIOS EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

8.1 FUGAS DE CORRENTE

Em uma instalação elétrica quando uma fase estiver mal isolada e fizer contatocom a terra (a tubulação, por exemplo), por este ponto fluirá uma corrente de fuga quepoderá causar problemas à instalação, além da perda de energia decorrente.

Fig.30


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Se, por exemplo, numa instalação tivermos uma fuga de corrente entre odispositivo de proteção e a carga, a corrente de fuga se somará à corrente de carga epoderá fazer com que a proteção atue, desligando o circuito.

Para constatar a existência de fuga de correntes em uma instalação é necessáriodesligar todos os equipamentos elétricos ligados ao circuito e verificar se circula, ainda,alguma corrente (isto pode ser feito através do próprio medidor de energia). Procedendodesta maneira e desligando os circuitos parciais gradualmente, conseguiremosdeterminar em qual circuito e em que ponto está acontecendo a fuga.

Uma das causas mais comuns de fugas são as emendas, por isso não se devepassar em uma tubulação fios emendados. As emendas deverão ser feitas nas caixaspróprias e deverão ser bem isoladas. Também deverão ser verificados os bornes deligação dos aparelhos e equipamentos, para evitar a possibilidade de contato com as

partes metálicas.

8.2 PERDAS

A corrente que circula em um condutor, provoca o seu aquecimento. O calordispêndio por este será a perda, que é igual a RI (ao quadrado) (R= resistência docondutor).

Quando a queda de tensão (RI) for superior ao limite admissível, deve-seredimensionar o condutor para evitar que a perda, assim provocada, tenha valorsignificativo.

Quando os terminais de um aparelho não estivem firmemente ligados ao circuitopoderá haver uma faiscamento, com consequente produção de calor e, portanto, perdade energia.

8.3 SOBRECARGA

Se ligarmos em um circuito cargas acima do limite para o qual o mesmo foi

dimensionado, a sobre corrente que circulará produzirá perda e danificará osequipamentos (interruptores, tomadas, etc.) existentes.

Se a proteção não estiver em dimensionada surgirão problemas tais como: perdasde energia, queda de tensão e mau funcionamento dos aparelhos ligados ao circuito.Para solucionar devemos retirar as cargas em excesso ou redimensionar o circuito.

8.4 CURTO-CIRCUITO


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O curto-circuito indica o caminho mais curto ou mais fácil para a corrente elétrica.

Fig. 31

Na figura (31) a corrente que circulava pela carga, passa a circular pelo ponto ondehouver o curto-circuito; na figura (32) a corrente que circulava pelas duas lâmpadas,colocadas em série, passa a circular somente pela segunda lâmpada como indica assetas pontilhadas. Em ambos os casos, a corrente passou a fluir pelo caminho de menorresistência.

8.5 CORRENTE DE CURTO CIRCUITO

A corrente em um circuito é determinada pela expressão I=V/R,. Portanto, a

corrente do curto-circuito tem o seu valor limitado pela resistência do circuito por ondeela passa ( resistência dos condutores, resistência dos contatos e das conexões, etc.).

Fig. 32.

No circuito anterior, se a instalação fosse feita com o fio de 0,5mm(quadrado),cuja resistência é igual a 27,8 omes/Km.


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Deve-se observar que os efeitos elétricos de um curto – circuito só atinge a regiãoentre o local do curto e a fonte de energia. Assim, um curto-circuito na rede dedistribuição da rua, não atinge a instalação elétrica do consumidor.

Para se evitar a possibilidade de curto-circuito, é preciso manter a instalaçãosempre em bom estado de conservação, evitando-se emendas mal feitas, ligaçõesfrouxas.

O dispositivo de proteção deverá estar bem dimensionado para, quando ocorrer ocurto-circuito, ser desligada a instalação, evitando a propagação do dano.

9. PROTEÇÃO DOS CONJUNTORES

Os equipamentos de proteção normalmente utilizados em instalações elétricasdomiciliares são os seccionados, os fusíveis e os disjuntores.

9.1 SECCIONADORES (CHAVES DE FACAS)

São dispositivos utilizados para abrir mecanicamente o circuito. Devem seroperados sempre que for necessária a manipulação do circuito para se evitar o contatocom elementos energizados e o consequente ”choque”.

Os seccionadores não são constituídos para abrirem um circuito “em carga” (salvo

em caso de pequenas cargas). Assim, ao abrirmos um circuito “em carga” haveráformação do arco elétrico.


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Fig. 33

Fig. 34


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9.2 FUSÍVEIS

São elementos deproteção contra curto-circuito. O fusível éconstituído de um materialcom resistividadeadequada para quandoocorrer o curto-circuito acorrente circulanteprovocar o seuaquecimento e,

consequentemente, afusão interrompendo ocircuito.

Fig. 35

Os fusíveis sãoclassificados segundo aquantidade de correntediante da qual irá se

romper. Se lançarmos em um gráfico o tempo que o fusível gasta para abrir um circuitopara determinados valores de corrente, teremos a curva “Tempo X Corrente” do mesmo.

Os fabricantes de fusíveis fornecem estas curvas de seus produtos, de talmaneira que podemos especificar a proteção de um circuito através das mesmas.

9.3 DISJUNTORES

São dispositivos“termomagnéticos” que fazem aproteção de uma instalação curto-circuito e contra sobrecorrentes.

Fig. 36


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10. DISPOSITIVOS

10.1 DISPOSITIVO TÉRMICO

Consiste em uma lâmina bimetálica (dois metais de coeficiente de dilataçãodiferente) que ao ser percorrida por uma corrente elevada aquece-se e entorta-se,destravando a alavanca do contato móvel, que é puxado .pela mola, desligando o

circuito.

Fig. 37

10.2 DISPOSITIVO MAGNÉTICO

É formado por uma bobina que ao ser percorrida por uma alta corrente, atrai atrava, liberando a alavanca do contato móvel.


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Fig. 38

A combinação dos dois dispositivos protege o circuito contra corrente de altaintensidade e de curta duração, que são as correntes de curto-circuito (dispositivomagnético) e contra as correntes de sobrecargas (dispositivo térmico).

Uma das vantagens evidentes do disjuntor sobre o fusível é a durabilidade(quando o mesmo opera, desligando o circuito, basta rearmá-lo novamente). Emcontrapartida o seu preço é muito mais elevado que o do fusível.

11. ESQUEMAS FUNDAMENTAIS DE LIGAÇÕES

Os esquemas subsequentes representam trechos construtivos de um circuito deiluminação de tomadas, e poderiam ser designados como “subcircuitos” ou circuitosparciais. O condutor–neutro é sempre ligado ao receptáculo de uma lâmpada e atomada, nunca ao interruptor. O condutor-fase alimenta o interruptor e a tomada. Ocondutor de retorno liga o interruptor ao receptáculo da lâmpada.

Ponto de luz e interruptor simples, isto é, de uma seção. Ao interruptor, vai o fio afase F e volta à caixa de centro de luz, o fio retorno R.


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Fig. 39

11.1 PONTO DE LUZ E INTERRUPTOR DE UMA SEÇÃO

Ponto de luz, interruptor de uma seção e tomada. Às tomadas vão os fios F e N, mas aointerruptor, apenas o fio F.

Fig. 40

Ponto de Luz, interruptor de uma seção e tomada de 300 W à 30 cm do piso.Circuito 1


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Fig. 41

Ponto de Luz, interruptor de uma seção e tomada de 300 W à 30 cm do piso.Circuito 2

Fig. 42

Dois Pontos de Luz Comandados por um Interruptor Simples


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Fig. 43

Dois Pontos de Luz comandados por um interruptor de duas seções.

Fig. 44

Dois Pontos de Luz comandados por um interruptor de duas seções e tomadas de 300W


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Fig.45

Lâmpada acesa por interruptor de uma seção, pelo qual chega a alimentação.

Fig.46


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Duas lâmpadas acesas por um interruptor de duas seções, pelo qual chega aalimentação.

Fig.47

Duas lâmpadas comandadas por interruptores independentes de uma seção

Fig.48

Nesta situação a lâmpada se acha apagada, pois o circuito não se fecha.


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Fig.49

Three-Way (interruptor paralelo)

Fig.50

Lâmpada acesa, pois o circuito se completa.


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Fig.51

Dois interruptores “Three-Way” e um “Four-Way”

Fig.52


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Lâmpada acionada por dois interruptores “three-way” (paralelo) e um interruptor “four-way”.(intermediário)

Fig,53

Instalações Elétrica Predial:

1 – Interruptor Simples

2 – Interruptor simples para Lâmpada

3- Tomada

4 – Interruptor duas Seções

5 – Interruptor três Seções

6 – Interruptor duas Seções e Tomada


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Fig.54

7 – Interruptor e tomada

8 – Interruptor Theree Way “paralelo”

9 – Interruptor Four-Way “intermediário”

10 – Campainha c/ Int. simples

11 – Lâmpada Fluorescente Convencional

12 – Motor monofásico

13 – Ventilador

14 – Relé-Fotoelétrico

12. MOTOR MONOFÁSICO


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Fig.55

Fig. 56

PLACA DE IDENTIFICAÇÃO

FABRICANTEMOTOR DE INDUÇÃO MONOFÁSICOMOD. 60 HZ

½ CV 1730 RPM

110/120 /A

F.S. 1,15 Isol. B Ip/In 6,0

Reg. 1 Cat. N Ip 4,0


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Fig,57

MOD - MODELO Isol – isolamento

Hz - Frequência Ip /In – Corrente de partida sobre a corrente nominal

CV - Potência Reg – Regimento de funcionamento

RPM – Rotação por Minuto Cat – Categoria

A – Ampéres Ip- Grau de proteção

F.S. – Fator de Serviço


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BANCADA PARA PRÁTICA DE INSTALAÇÕES

Fig.58

Legenda:

1. Quadro de medição e proteção (monofásico)

2. Maderite 2,20 x 1,00 – Espessura: 10mm

3. Caixa de Passagem 4’’ x 2’’

4. Caixa de Passagem octogonal

5. Eletroduto de PVC rígido de ¾’’

6. Eletroduto de PVC rígido de1/2’’

13. SÍMBOLOS E CONVENÇÕES

QUADRO DE CARGA

Lâmpada (w) Tomada (w) Total Disj. FioCircuito

40 60 100 100 600 3000 (w) (A) (mm2)


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Observe a planta baixa de uma casa. Desenhe a instalação elétrica que você fariaaplicando os conhecimentos adquiridos nesse curso.

Fig. 60

Fig. 61


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QUADRO DE CARGA

Lâmpada (w) Tomada (w) Total Condutor. DisjuntorCircuitoN° 40

W60W

100W

100W

600W

3000W

(w) (mm2) (A)

1 3 1600 2,6 20

2 1 2000 4,0 26

3 2 3 4 840 1,5 15

4 2 1 7 920 1,5 15TOTAL 5360 10,0 50

Fig.62


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ASPECTOS GERAIS:

Projetar as Instalações Elétricas de uma edificação consiste em:

•

Quantificar, determinar e localizar os pontos de utilização de energiaelétrica;

• Dimensionar e definir o tipo e o caminhamento dos condutores e condutos;

• Dimensionar e definir o tipo e a localização dos dispositivos de proteção,de comando, de medição de energia elétrica e demais acessórios.

Para tanto, vamos inicialmente, nos apropriar de alguns conceitos básicos:

• UNIDADE CONSUMIDORA: Qualquer residência, apartamento, escritório,loja, sala, dependência comercial, depósito, indústria, galpão, etc.,individualizado pela respectiva medição;

• PONTO DE ENTREGA DE ENERGIA: É o ponto de conexão do SistemaElétrico Público (COELCE) com as instalações de energia elétrica doconsumidor;

• ENTRADA DE SERVIÇO DE ENERGIA ELÉTRICA: Conjunto deequipamentos, condutores e acessórios instalados desde o ponto dederivação da rede de energia elétrica pública (COELCE) até a medição;

• POTÊNCIA INSTALADA: É a soma das potências nominais dos aparelhos,equipamentos e dispositivos a serem utilizados na instalação consumidora.Inclui tomadas (previsão de carga de eletrodomésticos, TV, som, etc.),lâmpadas, chuveiros elétricos, aparelhos de ar-condicionado, motores, etc.;

• ATERRAMENTO: Ligação à terra, por intermédio de condutor elétrico, detodas as partes metálicas não energizadas, do neutro da rede dedistribuição da concessionária e do neutro da instalação elétrica da unidadeconsumidora.


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Um Projeto elétrico, assim como um projeto de arquitetura ou qualquer outrosimilar, é a representação gráfica das instalações elétricas e deve conter:

1. Plantas;

2. Esquemas (unifilares e outros que se façam necessários);

3. Detalhes de montagem, quando necessários;

4. Memorial descritivo;

5. Memória de cálculo (dimensionamento dos circuitos, condutores, condutose proteções);

6. A.R.T. – Anotação de Responsabilidade Técnica.

Consultar a Normas Técnicas e legislação vigente:

• ABNT (NBR – 5410/97, NBR – 5419 aterramento, etc.;

• Normas da Concessionária (COELCE);

• Normas Específicas Aplicáveis (NR – 13, por exemplo)

Deve ainda considerar os seguintes critérios:

• Acessibilidade;

• Flexibilidade (para pequenas alterações) e reserva de carga (paraacréscimo de cargas futuras);

• Confiabilidade (obedecer normas técnicas para seu perfeito funcionamentoe segurança).


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Contemplar as etapas:

1. INFORMAÇÕES PRELIMINARES

•

Plantas de situação• Projeto Arquitetônico

• Projetos complementares

• Informações e demandas do proprietário

2. QUANTIFICAÇÃO DO SISTEMA

• Levantamento nominal dos pontos de utilização – tomadas,iluminação, elevadores, bombas, ar-condicionado, etc)

3. DESENHO DAS PLANTAS

• Desenho dos pontos de utilização

• Localização dos Quadros de Distribuição de Luz (QLs)

• Localização dos Quadros de Força (QFs)

• Divisão das cargas em Circuitos Terminais

• Desenho das tubulações de Circuitos terminais

• Localização das Caixas de Passagem dos pavimentos e daPrumada

• Localização do Quadro geral de Baixa Tensão (QGBT),

Centros de Medidores, Caixa Seccionadora, RamalAlimentador e Ponto de Entrega

• Desenho das tubulações dos Circuitos Alimentadores

• Desenho do Esquema Vertical (prumada)

• Traçado da fiação dos Circuitos Alimentadores


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4. DIMENSIONAMENTO DE TODOS OS COMPONENTES DOPROJETO, COM BASE NOS DADOS REGISTRADOS NASETAPAS ANTERIORES + NORMAS TÉCNICAS + DADOS DOSFABRICANTES

• Dimensionamento dos condutores

• Dimensionamento das tubulações

• Dimensionamento dos dispositivos de proteção

• Dimensionamento dos quadros

5. QUADROS DE DISTRIBUIÇÃO

• Quadros de distribuição de carga (tabelas)

• Diagramas unifilares dos QLs

• Diagramas de força e comando de motores (QFs)

• Diagrama unifilar geral

6. MEMORIAL DESCRITIVO

• Descreve o projeto sucintamente, incluindo todos os dados edocumentação

7. MEMORIAL DE CÁLCULO

• Cálculo das previsões de cargas

• Determinação da demanda provável

• Dimensionamento de condutores, eletrodutos e dispositivosde proteção


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8. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS E LISTA DE MATERIAIS

9. ART JUNTO AO CREA LOCAL

10. ANÁLISE E PAROVAÇÃO DA CONCESSIONÁRIA (COELCE) COMPROSSÍVEIS REVISÕES, SE FOR O CASO.

REVISÃO:

ELETRICIDADE BÁSICA


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MAS O QUE É MESMO UM CIRCUITO ELÉTRICO?

Circuito elétrico

Um circuito elétrico simples, constituído de uma fonte detensão e de um resistor.


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Um circuito elétrico é a ligação de elementos elétricos, tais como resistores, indutores,capacitores, linhas de transmissão, fontes de tensão, fontes de corrente e interruptores,de modo que formem pelo menos um caminho fechado para a corrente elétrica.

Definições

• Nó - Ponto do circuito ao qual estão ligados dois ou mais elementos.• Nó essencial - Ponto do circuito ao qual estão ligados três ou mais elementos.• Caminho - Sequência de elementos ligados entre si na qual nenhum elemento é

incluído mais de uma vez.• Ramo - Caminho que liga dois nós.• Ramo essencial - Caminho que liga dois nós essenciais, sem passar por outro nó

essencial.• Malha - Caminho cujo o último nó coincide com o primeiro.• Malha essencial - Malha que não inclui nenhuma outra malha.• Circuito planar - Circuito que pode ser desenhado em um plano sem que os

ramos se cruzem.

Leis elétricasUma série de leis se aplicam à circuitos elétricos. Entre elas:

• Leis de Kirchhoffo Lei das Correntes ou Leis dos Nós: A soma de todas as correntes que

entram num nó é igual à soma de todas as correntes que saem do nó.o Lei das Tensões ou Lei das Malhas: A soma de todas as tensões

geradas menos a soma de todas as tensões consumidas numa malha éigual a zero.

• Lei de Ohm: A tensão entre as duas pontas de um resistor é igual ao produto da

resistência e a corrente que flui através do mesmo.• Teorema de Thévenin: Qualquer circuito elétrico formado por fontes de tensão,

fontes de correntes e resistores com dois terminais possui um circuito equivalenteformado por uma fonte de tensão em série com um resistor.

• Teorema de Norton: Qualquer circuito elétrico formado por fontes de tensão,fontes de correntes e resistores com dois terminais possui um circuito equivalenteformado por uma fonte de corrente em paralelo com um resistor.


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Tipos de circuitos elétricos

Há vários tipos de circuitos elétricos, entre os quais podemos destacar:

1. circuito aberto2. circuito aceitador3. circuito analógico4. circuito binário5. circuito borboleta6. circuito centelhador7. circuito cgr

8. circuito cag9. circuito caf10. circuito composto11. circuito contador12. circuito de controle de ganho por

reverberação13. circuito de deslocamento14. circuito de disparo15. circuito digital16. circuito de dois impulsos17. circuito flip-flop

18. circuito Eccles-Jordan19. circuito de enlace20. circuito de escala binária21. circuito de escalamento22. circuito de filamento23. circuito de Fleweling24. circuito de grade25. circuito de intertravamento26. circuito de Loftin-White27. circuito delta28. circuito de nivelamento

29. circuito de ordens30. circuito de perdas31. circuito de pico32. circuito de placa33. circuito de programa34. circuito de rádio35. circuito de rejeição36. circuito diferenciador37. circuito divisor de fase

38. circuito embaralhador39. circuito eletrônico40. circuito em ponte41. circuito equilibrado42. circuito equivalente43. circuito estenódico44. circuito estrela

45. circuito fantasma46. circuito fechado47. circuito indutivo48. circuito integrador49. circuito integrado50. circuito intensificador de baixos51. circuito lógico52. circuito terra53. circuito magnético54. circuito magnético fechado55. circuito Mesny

56. circuito metálico57. circuito monofásico58. circuito não indutivo59. circuito neutralizador60. circuito neutralizador de Rice61. circuito neutralizador de Hazeltine62. circuito oscilatório63. circuito oscilador64. circuito ótico65. circuito óptico66. circuito paralelo

67. circuito primário68. circuito quadruplex69. circuito receptor70. circuito reflexo71. circuito ressonante paralelo (cf. com

circuito RLC)72. circuito ressonante série (cf. com

circuito RLC)73. circuito RLC


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74. circuito série75. circuito simétrico76. circuito simplex77. circuito sintonizado

78. circuito sufocador de ruído79. circuito squelch80. circuito superposto

81. circuito tanque82. circuito tanque de hastes paralelas83. circuito telefônico84. circuito telegráfico

85. circuito tetrafilar86. circuito ultra-áudium87. circuito isócrono.

Circuito aberto

O conceito de circuito aberto é muito simples. Imagine um determinado número depessoas passando numa ponte, em determinado local a ponte se rompe impedindo aspessoas de passarem para o outro lado, nesse caso o fluxo de pessoas. No caso de umcircuito elétrico, o fluxo de eletrón impedindo assim o funcionamento de uma carga, sejauma lâmpada, motor, aquecedor, enfim, um aparelho elétrico qualquer.

Circuito fechado

Circuito fechado ou circuito interno de televisão (também conhecido pela sigla CFTV;do inglês: closed-circuit television, CCTV ) é um sistema de televisão que distribui sinaisprovenientes de câmeras localizadas em locais específicos, para um ou mais pontos devisualização.

FuncionamentoO sistema do circuito interno é na sua versão mais simples constituido por câmera(s),meio de transmissão e monitor. Inicialmente sendo um sistema analógico, o CFTVtransmitia as imagens das câmeras por meio de cabo coaxial para monitores CRT(analógicos). Esta transmissão era e é apenas destinada a algumas pessoas, pelo quese trata de um sistema fechado. O facto de ser um sistema fechado e a captura etransmissão das imagens ser de acordo com os conceitos e formatos da televisãoanalógica conduziu à sigla CFTV.


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Evolução

Os circuitos internos encontram-se em estado de grande evolução, quer em termos detecnologia quer em termos aplicacionais. Em termos tecnológicos, é hoje possível ter osistema todo em formato digital, usufruindo das mais valias da era digital. Em termosaplicacionais o circuito interno de televisão já não é apenas um sistema simples demonitorização de segurança, tendo evoluído para áreas como o reconhecimento facial,reconhecimento de matrículas, vigilância rodoviária etc...

O sistema de circuitos internos não é aplicado somente com propósitos de segurança evigilância, também é utilizado em outras áreas como laboratórios de pesquisa, emescolas, empresas privadas, na área médica, pesquisa e monitoramento de fauna eflora, monitoramento de relevo, condições climáticas, controle de processos assim comonas linhas de produção de fábricas. Algumas destas áreas não utilizam a designaçãoCFTV.

Devido à sua larga possibilidade de utilização, o circuito interno acaba se tornando emum sistema promissor, com um amplo mercado.

Circuito analógico

Um circuito analógico é um circuito elétrico que opera com sinais analógicos, que sãosinais que podem assumir infinitos valores dentro de determinados intervalos,aocontrário do circuito digital que trabalha com sinais discretos binários (que são 0 e 1).

Os circuitos analógicos são muito importantes em circuitos transdutores, pois vivemosem um mundo analógico, e para captarmos uma informação são utilizados circuitosanalógicos, além de que os circuitos digitais são baseados em circuitos analógicos,porém são sensíveis a variações muito grandes de corrente e tensão.

Os circuitos analógicos também são empregados para resolução de equaçõesdiferenciais, através de computadores analógicos, que foram muito utilizados nosprimeiros sistemas eletrônicos de estabilização de vôo, por exemplo, no Concorde foramapenas utilizados circuitos analógicos.


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Circuito digital

Circuitos digitais são circuitos eletrônicos que baseiam o seu funcionamento na lógicabinária, em que toda a informação é guardada e processada sob a forma de zero (0) eum (1). Esta representação é conseguida usando dois níveis discretos de Tensãoelétrica.

Estes dois níveis são frequentemente representados por L e H (do inglês low - baixo - ehigh - alto -, respectivamente).

Os computadores, telemóveis, Leitores de DVD, são alguns exemplos de aparelhos quebaseiam a totalidade, ou parte, do seu funcionamento em circuitos digitais.

Relógio binário em placas de ensaio

Podemos dividir os circuitos digitais em duascategorias básicas: os estáticos e os dinâmicos.

Entre os circuitos digitais estáticos podemos

citar as portas lógicas: estas tem seus nomesdo inglês: Porta AND (em português, "E"), aPorta OR ("OU"), a Porta NAND ("não E" ou "Einvertido"), a Porta NOR ("não OU" ou "OU

invertido"), a Porta XOR ("OU exclusivo"), a porta Not (não) e a porta Coincidência(NXOR = não OU exclusivo).

Entre os circuítos digitais dinâmicos podemos citar os multivibradores: o MultivibradorBiestável, comumente chamado Flip-flop, o Multivibrador Monoestável,usadocomumente como temporizador, ou Disparador Schmitt (Schmitt Trigger) e oMultivibrador Astável usado comumente como divisor de frequência.

A partir destes circuitos são construídos praticamente todos os outros. Encadeando-seflip-flops constituem-se os contadores binários, com portas lógicas podemos criarUnidades lógico-aritméticas (ULA, ou, em inglês ALU), etc.


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Origem do nome

A palavra digital deriva de dígito, que por sua vez procede do latim digitus, significandodedo. Alison Schaida

Desde que a humanidade desenvolveu o processo de contagem, os dedos foram osinstrumentos mais simples e eficientes para contar pequenos valores. O sistema denumeração indo-arábico, o mais usado atualmente, é um sistema de base dez, pois sãodez os dedos das duas mãos dos seres humanos. Muitos outros sistemas de numeraçãousam a base decimal, pois serviam para simbolizar a contagem com os dedos.

Normalmente com os dedos só é possível contar valores inteiros. Por causa dessacaracterística, a palavra digital também é usada para se referir a qualquer objeto quetrabalha com valores discretos. Ou seja, entre dois valores considerados aceitáveisexiste uma quantidade finita de valores aceitáveis.

Digital não é sinônimo de eletrônico: por exemplo, o computador eletrônico pode serchamado de digital porque trabalha com o sistema binário, que é simbolizado por umasequência finita de zeros e uns, qualquer que seja o tipo de dados.

Hoje em dia, porém, não se consegue desvincular a palavra "digital" do sistemainformático e de tecnologias ligadas à computação, como, por exemplo, "transmissãodigital".

A introdução da tecnologia digital na radiodifusão é vista, potencialmente, por

especialistas como uma verdadeira revolução, que irá criar um novo meio decomunicação. "A TV digital pode quebrar todos paradigmas existentes na comunicação",diz Gustavo Gindre, coordenador geral do Instituto de Estudos e Projetos emComunicação e Cultura (Indecs) e integrante do Coletivo Intervozes.

Lista de portas

• E (AND)• OU (OR)• NÃO (NOT)• NE (NAND)• NOU (NOR)• XOR• XNOR


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Circuito eletrônico

Esquema de um amplificador bem simples.

Os circuitos eletrônicos diferem dos circuitos elétricos por possuírem interligaçõesentre diversos componentes eletrônicos, enquanto os circuitos elétricos somente têm

conexões entre componentes elétricos.

Antigamente, a montagem de circuitos eletrônicos era executada de forma artesanal esobre um chassis. Neste chassis eram parafusadas pontes de ligações, e nestas feitasas conexões entre os diversos componentes e a respectiva fiação, soldados de acordocom um diagrama pré estabelecido.

Montagem manual de um circuito

Com o advento da miniaturização, veio a necessidadede uma aglomeração mais compacta entre oscomponentes e peças formadoras do circuito eletrônico.Esta nova plataforma de montagem era totalmentediferente dos antigos chassis e suas pontes deconexão. Inicialmente os circuitos começaram a seraglomerados em placas de materiais isolantes comfuros onde de um lado se inseriam as pernas dos

componentes e na outra face eram soldados os fios das conexões. Este processo, alémde demorado acabava por complicar a montagem, aumentando a probabilidade de erros.

Passou-se então a se utilizar um método de alta escala de produção chamado decircuito impresso. Os circuitos impressos utilizam componentes como resistores,capacitores, transístores, entre outros. O início de seu uso foi logo após a SegundaGuerra Mundial, quando foi inventada a solda por imersão.

Antes do processo da solda por imersão, os componentes eram soldados um a um naspontes com o uso de ferros de solda. Com o novo método, os componentes eramdispostos numa placa de material isolante, onde numa das faces eram feitas as ligaçõesatravés de um método de impressão e corrosão de uma fina película de cobre. Esta


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película ficava após corroída com a fiação impressa exposta. Ao inserir os componentesnos furos feitos na placa isolante, suas pernas eram cortadas e a face de ligação ondeestavam, era imersa em estanho derretido. Após retirar o circuito que estava em contatocom o estanho, os componentes já estavam presos ao cobre de forma fixa, rápida e

perfeita.

Modernamente os circuitos eletrônicos são muito mais complexos, além dos métodosnormais de circuitos impressos existem outras formas muito mais avançadas deprodução. O circuito eletrônico, deixou de ser um circuito propriamente dito, passou a serencarado como um componente eletrônico. Exemplos são os circuitos integrados,microprocessadores, entre outros.

Componentes básicos

Todo circuito eletrônico é constituído de no mínimo três componentes:

• Fonte de alimentação ► Fornece energia para o circuito trabalhar.• Dispositivo de saída ► Realiza trabalho útil. Pode ser um led, um alto-falante,

etc.• Condutores ► Interligam os componentes do circuito. São os fios e cabos, e

algumas vezes a carcaça metálica do equipamento.

Contudo, somente circuitos muito simples funcionam sem um quarto componente:

• Dispositivo de entrada ► Podem converter outra forma de energia emeletricidade, que será utilizada pelo circuito (p. ex. um microfone), ou oferecer aousuário meios de controle sobre o comportamento do circuito (p. ex. umpotenciômetro).

Circuito integrado

A escala de integração miniaturizou os componenteseletrônicos de tal forma que os circuitos integradospossuem o equivalente a milhares de componentesem sua constituição internaDescr.: Microprocessador Intel 80486DX2 comencapsulamento removido.


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Arquitetura interna de um microprocessadordedicado para processamento de imagens deressonância magnética, a fotografia foi aumentada600 vezes, sob luz ultravioleta para se enxergar osdetalhes.

Em eletrônica, um circuito integrado (também conhecido como CI, microcomputador ,microchip, chip de silício, chip ou chipe) é um circuito eletrônico miniaturizado

(composto principalmente por dispositivos semicondutores), que tem sido produzido nasuperfície de um substrato fino de material semicondutor.

Os circuitos integrados são usados em quase todos os equipamentos eletrônicos usadoshoje e revolucionaram o mundo da eletrônica.

Um circuito integrado híbrido é um circuito eletrônico miniaturizado constituído dedispositivos semicondutores individuais, bem como componentes passivos, ligados a umsubstrato ou placa de circuito.

Circuitos integrados foram possíveis por descobertas experimentais que mostraram que

os dispositivos semicondutores poderiam desempenhar as funções de tubos de vácuo, edesde meados do século XX, pelos avanços da tecnologia na fabricação de dispositivossemicondutores. A integração de um grande número de pequenos transistores em umchip pequeno foi uma enorme melhoria sobre o manual de montagem de circuitos comcomponentes eletrônicos discretos. A capacidade do circuito integrado de produção emmassa, a confiabilidade e a construção de bloco de abordagem para projeto de circuitoassegurou a rápida adaptação de circuitos integrados padronizados no lugar dedesenhos utilizando transístores pequenos.

Há duas principais vantagens de circuitos integrados sobre circuitos discretos: custo edesempenho. O custo é baixo porque os chips, com todos os seus componentes, são

impressos como uma unidade por fotolitografia: um puro cristal de silicone, chamada desubstrato, que são colocados em uma câmara. Uma fina camada de dióxido de silicone édepositada sobre o substrato, seguida por outra camada química, chamada de resistir.Além disso, muito menos material é usado para construir um circuito como um circuitosintegrados do que como um circuito discreto. O desempenho é alto, visto que oscomponentes alternam rapidamente e consomem pouca energia (em comparação comos seus homólogos discretos) porque os componentes são pequenos e estão próximos.A partir de 2006, as áreas de chips variam de poucos milímetros quadrados para cercade 350 mm², com até 1 milhão de transístores por mm².


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História

A ideia de um circuito integrado foi levantada por Geoffrey WA Dummer (1909-2002), umcientista que trabalhava para o Royal Radar Establishment (do Ministério da Defesabritânico). Dummer publicou a ideia em 7 de maio de 1952 no Symposium on Progress inQuality Electronic Components em Washington, D.C..[1] Ele deu muitas palestraspúblicas para propagar suas idéias.

O circuito integrado pode ser considerado como sendo inventado por Jack Kilby deTexas Instruments[2] e Robert Noyce, da Fairchild Semiconductor,[3] trabalhandoindependentemente um do outro. Kilby registrou suas ideias iniciais sobre o circuitointegrado em julho de 1958 e demonstrou com sucesso o primeiro circuito integrado emfunção em 12 de setembro de 1958[2] Em seu pedido de patente de 6 de fevereiro de

1959, Kilby descreveu o seu novo dispositivo como "a body of semiconductor material ...wherein all the components of the electronic circuit are completely integrated." [4]

Kilby ganhou em 2000 o Prêmio Nobel de Física por sua parte na invenção do circuitointegrado.[5] Robert Noyce também veio com sua própria ideia de circuito integrado, meioano depois de Kilby. O chip de Noyce tinha resolvido muitos problemas práticos que omicrochip, desenvolvido por Kilby, não tinha. O chip de Noyce, feito em Fairchild, erafeito de silício, enquanto o chip de Kilby era feito de germânio.

Marcante evolução do circuito integrado remontam a 1949, quando o engenheiro alemãoWerner Jacobi (Siemens AG) entregou uma patente que mostrou o arranjo de cincotransístores em um semicondutor.[6] A utilização comercial de seu patente não foirelatado.

A ideia de precursor da IC foi a criação de pequenos quadrados de cerâmica (pastilhas),cada um contendo um único componente miniaturizado. Esta ideia, que parecia muitopromissora em 1957, foi proposta para o Exército dos Estados Unidos por Jack Kilby. Noentanto, quando o projeto foi ganhando força, Kilby veio em 1958 com um design novo erevolucionário: o circuito integrado.

Escala de integração e nanotecnologia

Com os componentes de larga escala de integração, (do inglês: Large-Scale Integration,LSI), nos anos oitenta, e a integração em muito larga escala, (Very-large-scaleintegration, VLSI), nos anos noventa, vieram os microprocessadores de alta velocidadede tecnologia MOS, que nada mais são que muitos circuitos integrados numa só mesaepitaxial.

Atualmente a eletrônica está entrando na era da nanotecnologia. Os componenteseletrônicos se comportam de maneiras diferentes do que na eletrônica convencional e


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microeletrônica, nestes a passagem de corrente elétrica praticamente não altera o seuestado de funcionamento. Nos nanocomponentes, a alteração de seu estado em funçãoda passagem de corrente deve ser controlada, pois existe uma sensibilidade maior àsvariações de temperatura, e principalmente à variações dimensionais. Estas causam

alterações nas medidas físicas do componente de tal forma, que podem vir a danificá-la.Por isso a nanotecnologia é tão sensível sob o ponto de vista de estabilidade detemperatura e pressão.

Escala de integração de circuitos integrados

Complexidade (números de transístores)

Abrev. DenominaçãoInterpretação

comumTanenbaum[7]

TexasInstruments[8]

SSI Small Scale Integration 10 1–10 em baixo de 12

MSIMedium Scale

Integration100 10–100 12–99

LSI Large Scale Integration 1.000 100–100.000 100–999

VLSIVery Large Scale

Integration10.000–100.000

a partir de

100.000ab 1.000

ULSIUltra Large Scale

Integration100.000–1.000.000 — —

SLSISuper Large Scale

Integration1.000.000–10.000.000

— —

Fabricação

Dispositivo lógico programável da empresa Altera.


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A importância da integração está no baixo custo e alto desempenho, além do tamanhoreduzido dos circuitos aliado à alta confiabilidade e estabilidade de funcionamento. Umavez que os componentes são formados ao invés de montados, a resistência mecânicadestes permitiu montagens cada vez mais robustas a choques e impactos mecânicos,permitindo a concepção de portabilidade dos dispositivos eletrônicos.

No circuito integrado completo ficam presentes os transístores, condutores deinterligação, componentes de polarização, e as camadas e regiões isolantes oucondutoras obedecendo ao seu projeto de arquitetura.

No processo de formação do chip, é fundamental que todos os componentes sejamimplantados nas regiões apropriadas da pastilha. É necessário que a isolação sejaperfeita, quando for o caso. Isto é obtido por um processo chamado difusão, que se dáentre os componentes formados e as camadas com o material dopado com fósforo, eseparadas por um material dopado com boro, e assim por diante.

Após sucessivas interconexões, por boro e fósforo, os componentes formados ainda sãointerconectados externamente por uma camada extremamente fina de alumínio,depositada sobre a superfície e isolada por uma camada de dióxido de silício.

Rotulagem

Dependendo do tamanho os circuitos integrados apresentam informações deidentificação incluindo 4 seções comuns: o nome ou logotipo do fabricante, seu número,número do lote e/ou número serial e um código de 4 dígitos identificando a data dafabricação. A data de fabricação é comumente representada por 2 dígitos do ano,seguido por dois dígitos informando a semana. Exemplo do código 8341: O circuitointegrado foi fabricado na semana 41 do ano de 1983, ou aproximadamente em outubro

de 83.

Desde que os circuitos integrados foram criados, alguns designers de chips tem usado asuperfície de silício para códigos, imagens e palavras não funcionais. Eles são algumasvezes referenciados como chip art , silicon art , silicon graffiti ou silicon doodling .


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Outros desenvolvimentos

Na década de 80, foi criado o dispositivo lógico programável. Esses dispositivos contêmum circuito com função lógica e conectividade que podem ser programados pelo usuário,ao contrário de ser fixada diretamente pelo fabricante do CI. Isso permite que um únicochip possa ser programado para implementar diferentes funções como portas lógicas,somadores e registradores. Os dispositivos atualmente nomeados Field ProgrammableGate Arrays (Arranjo de Portas Programável em Campo) podem agora implementardezenas ou milhares de circuitos LSI em paralelo e operar acima de 550 MHz.

As técnicas aperfeiçoadas pela indústria de circuitos integrados nas últimas três décadastêm sido usadas para criar máquinas microscópicas, conhecidos como sistemasmicroeletromecâ

edificaes projeto eltrico i e ii

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