9. DIODO

Diodo semicondutor é um dispositivo ou componente eletrônico composto

de cristal semicondutor de silício ou germânio numa película cristalina cujas faces

opostas são dopadas por diferentes gases durante sua formação.

É o tipo mais simples de componente eletrônico semicondutor, usado como

retificador de corrente elétrica. Possui uma queda de tensão de 0,3V e 0,7V

dependendo do material que é utilizado.

A sua representação esquemática é a seguinte:

Fig.60 - Diodo

9.1 CARACTERÍSTICAS DE UM DÍODO

O díodo é um componente eletrônico fundamental que tem como

característica mais importante, permitir que a corrente circule apenas num sentido.

Quando o díodo está polarizado diretamente, conduz e permite circular a corrente.

Se está polarizado inversamente não permite circular corrente.

Polarização inversa

A lâmpada não acende

Polarização direta A lâmpada acende

Fig. 61 - Polarização

Podemos comparar um díodo a uma válvula hidráulica que possibilite passar

a água num sentido e impedindo no sentido contrário. Para saber a polaridade do

2

díodo, no díodo tem uma marca que indica a extremidade correspondente ao

cátodo.

Fig. 62 – Tipos de diodos

Simbologia Díodos

Díodo Rectificador

Diodo Zener

Diodo VARICAP Diodo túnel

Diodo Schottky Diodo com característica dependente da temperatura

Fotodíodo

Diodo emissor de luz (LED)

Tabela 1: Simbologia de Díodos

9.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO - CARACTERÍSTICAS DE UM DÍODO

Um díodo é um dispositivo constituído por uma junção de dois materiais

semicondutores (em geral silício ou gerânio dopados), um do tipo n e o outro do tipo

3

p, ou de um material semicondutor e de um metal, sendo usualmente representado

pelo símbolo da Figura 1. Aos terminais A e K dão-se respectivamente os nomes de

Ânodo e Cátodo.

Este dispositivo permite a passagem de corrente, com facilidade, num

sentido, e oferece uma grande resistência à sua passagem no sentido contrário.

Assim, quando o Ânodo (A) estiver a um potencial positivo em relação ao Cátodo

(K), o díodo conduz e a corrente terá o sentido (convencional) indicado pela seta.

Nestas condições diz-se que o díodo está diretamente polarizado.

Quando o Ânodo estiver a um potencial negativo em relação ao Cátodo, o

díodo não conduz e a corrente, que teria o sentido contrário ao da seta, não é

autorizada a passar. Nestas condições diz-se que o díodo está inversamente

polarizado.

Este comportamento pode ser aproximado, em certas aplicações, pelo de um

díodo ideal ou por uma característica linearizada (ver Figura 63).

Figura 63: Curvas características e correspondentes modelos elétricos do díodo. Da esquerda

para a direita: díodo ideal; díodo com comportamento ideal mas com uma tensão limiar de condução;

díodo com característica linearizada. (V D - tensão limiar de condução, RD - resistência de condução

direta).

9.3 TIPOS DE DÍODOS

Existem atualmente diferentes tipos de díodos que, apesar de apresentarem

características elétricas semelhantes, tem-nas adaptadas à execução de

determinadas funções como por exemplo o led.

4

9.4 DETERMINAÇÃO DA CARACTERÍSTICA (I, V) DE UM DÍODO

O díodo é um componente não-linear. Assim, o cálculo da corrente que

atravessa um circuito com um díodo torna-se um pouco mais complicado que no

caso de circuitos lineares. A título de exemplo, vamos determinar a corrente no

circuito indicado na figura.

Fig. 64 – Resposta real

Se o díodo estiver bem dentro da zona de condução, a sua tensão é

aproximadamente constante, neste caso ~0.65V (ver na secção 1.1 as

características aproximadas de um díodo). Assim, podemos substituir o díodo, nos

cálculos, por uma fonte de tensão de 0,7 V (VD=0,7 V), e tratar o circuito como um

circuito linear, obtendo-se a equação:

Este processo simplificado, útil em muitas situações, não pode ser utilizado

quando se pretenda um rigor mais elevado, ou quando o díodo não esteja em

condução franca. Para estas situação, dispõe-se de duas equações: a que define a

característica do díodo (equação 1) e a que resulta das equações de Kirchoff:

5

Estas duas equações permitem-nos determinar o ponto de funcionamento. A

solução é laboriosa em virtude de envolver uma equação transcendente (pressupõe-

se o conhecimento da equação V(I) para o díodo em consideração):

A solução corresponde ao ponto de intersecção das duas linhas (em que I=I

Díodo e V=V díodo), obtendo-se I = 44 mA.

9.5 APLICAÇÕES DOS DÍODOS: O DÍODO COMO RECTIFICADOR

Consideremos o circuito da Figura 4, ao qual é aplicada uma tensão

sinusoidal v i; queremos determinar a tensão de saída v o

Fig. 65: Circuito retificador de meia onda.

Para simplificar, vamos supor que se trata de um díodo ideal, isto é, durante

as arcadas positivas da senóide é um interruptor fechado, e um interruptor aberto

durante as arcadas negativas, Figura 66.

6

Fig. 66: Fases da retificação de meia onda.

Somando, obtemos:

Figura 67: Resultado da retificação de meia-onda.

Esta é a chamada retificação de meia-onda , na qual há supressão de uma

alternância e aproveitamento da outra.

E não será possível aproveitar as duas? É, utilizando por exemplo os circuitos

das Figura 68, o qual é chamado por retificador de onda completa .

7

Figura 68: Retificação de onda completa.

No caso da Figura 68, a entrada pode ser por transformador, ou diretamente

da rede. Existem pontes que contêm já os quatro díodos ligados. Se a fonte de

tensão alternada tiver um terminal à massa, a carga, RL, ficará flutuante; caso

contrário, isto é, se a fonte de tensão alternada estiver flutuante, podemos ligar

qualquer dos terminais de RL à massa. É sempre necessário ter o cuidado de ver

em que caso se está para evitar curtos-circuitos. Está dado o primeiro passo para

obter, a partir de uma tensão alternada, uma tensão contínua, elemento essencial

nas fontes de alimentação dos circuito eletrônicos.

9.6 CIRCUITO DETECTOR DE PICO –FILTRAGEM

Este é um circuito bastante utilizado em diversas aplicações, que vão da

retificação de sinais alternados à descodificação de um sinal de rádio AM (amplitude

modulada). Apliquemos uma tensão sinusoidal ao seguinte circuito:

Fig. 69: Retificador RC

8

Quando se liga o circuito, começando vi em zero, a tensão vc irá acompanhar

a tensão de entrada porque, sendo a díodo ideal, logo que vi = 0 o díodo conduz

passando a funcionar como curto-circuito. Quando vi atinge o máximo (Vp) e começa

a descer, se a constante de tempo t=RC for grande relativamente ao período do

sinal de entrada, então a tensão vc vai tender a manter-se enquanto vi baixa e,

conseqüentemente o díodo entra em corte (pois vc = vi ). A partir deste momento o

condensador descarrega sobre a resistência segundo uma exponencial. Enquanto a

tensão vc decresce, a tensão de entrada vai evoluir, descendo até ao seu valor

mínimo e depois subindo, até que acontece um instante em vi iguala o valor de vc e

continua a subir. A partir desse instante vi > vc, o díodo começa a conduzir e vc

acompanha de novo vi , repetindo-se este processo daí em diante, enquanto

subsistir vi . Teremos assim o seguinte gráfico das tensões do circuito:

Fig. 70: Repple

Ao fenômeno de oscilação da tensão de saída chama-se Ripple (ou

ondulação residual) e ao valor dessa oscilação chama-se tensão de Ripple (vr). No

caso da tensão de entrada apresentada na Figura 9, a tensão de Ripple dá-nos uma

idéia da maior ou menor aproximação da tensão de saída a uma tensão contínua.

Como é óbvio, o valor v r, depende só da relação entre o tempo de descarga

do condensador (a constante de tempo do circuito de descarga é RC), e o período

do sinal de entrada. Para um período constante do sinal de entrada, quanto maior for

a constante de tempo t=RC , menor será vr já que mais próximo de Vp estará v'.

9

9.7 EXERCÍCIOS DE DIODOS

9.7.1 Para os circuitos abaixo, determine a corrente em cada resistor.

10

9.7.2 Para os circuitos abaixo, determine a corrente e a tensão em cada medidor.

11

9.7.2 Para os circuitos abaixo, determine a forma de onda da tensão no resistor.

10. CIRCUITO TRIFÁSICO

A maior parte da geração, transmissão e utilização em alta potência da

energia elétrica envolve sistemas polifásicos, ou seja, sistemas nos quais são

disponíveis diversas fontes de mesma amplitude com uma diferença de fase entre

elas. Por possuir vantagens econômicas e operacionais, o sistema trifásico é o mais

difundido. Uma Fonte Trifásica é constituída de três fontes de tensões iguais

defasadas 120° uma da outra. As figuras abaixo apre sentam o esquema de um

gerador trifásico com as tensões produzidas.

10.1 PRODUÇÃO DA TENSÃO TRIFÁSICA

Fig. 74 - Gerador Supondo o rotor girando no sentido anti-horário com 3600 rpm (f = 60 Hz) 1

seu campo magnético corta os rolamentos do induzido, induzindo neles as tensões

12

senoidais ilustrados na figura. Estas tensões atingem seus valores máximos e

mínimos com uma distância de 1/3 de um período, ou seja, com uma defasagem de

120°, e isto devido ao deslocamento espacial de 120 ° dos enrolamentos do induzido.

Como resultado, visto que as bobinas são iguais (mesma seção e mesmo número de

espiras), o alternador produz 3 tensões de mesmo valor eficaz com uma defasagem

de 120 ° entre elas. Normalmente estas tensões são geradas em 13,8 kV. Tem-se

portanto:

O diagrama fasorial destas tensões é apresentado a seguir.

Fig. 75: Fasores trifásicos

Dependendo do autor, poderá ser usada uma nomenclatura diferente para

indicar as tensões, como V1, V2, V3, A, B, C ou R, S, T, mas sempre serão 3 fases e

defasadas de 120° uma da outra.

10.2 VANTAGENS DO SISTEMA TRIFÁSICO

13

- Permite transmissão de potência de forma mais econômica.

- Motores trifásicos não necessitam de capacitores para a partida, motores

monofásicos sim.

- Maior versatilidade para a montagem do circuito, pois de um circuito trifásico,

podem derivar vários monofásicos.

SISTEMAS EM TRIÂNGULO E ESTRELA

Fig. 76: Enrrolamentos do motor

Variando o modo de ligação destes 3 enrolamentos do gerador, se obtém 2

tipos de ligações em circuitos triásicos, a ligação em estrela (Y) e a ligação em

triângulo (∆).

10.3 LIGAÇÃO EM ∆.

A figura abaixo apresenta o esquema de ligações que deve ser realizado com

os três enrolamentos do gerador para que se obtenha uma conexão em ∆.

Fig. 77: Ligação triângulo Quando um gerador tem seus enrolamentos ligados em ∆, as tensões de

linha são iguais as tensões de fase e as correntes de linha são diferentes das

14

correntes de fase. A figura abaixo apresenta a nomenclatura utilizada para as

tensões e correntes em um circuito em ∆.

Figura 78: Tensão e corrente em triângulo

E deste tipo de ligação, se obtém as aquações fundamentais para circuito

trifásico em ∆:

10.4 LIGAÇÃO EM Y

15

A figura abaixo apresenta o esquema de ligações que deve ser realizado com

os três enrolamentos do gerador para que se obtenha uma conexão em Y.

Figura 79: Ligação em estrela

Quando um gerador tem seus enrolamentos ligados em Y, as tensões de

linha são diferentes das tensões de fase e as correntes de linha são iguais as

correntes de fase. A figura abaixo apresenta a nomenclatura utilizada para as

tensões e correntes em um circuito em Y.

Figura 80: Tensão e corrente em estrela

E deste tipo de ligação, se obtém as equações fundamentais para circuito

trifásico em ∆:

16

10.5 EXERCÍCIO RESOLVIDO:

10.5.1 Três risistências de 20Ω cada são ligadas em Y a uma linha de 3-Ø de 240V

funcionando com um FP de uma unidade. Calcule a corrente através de cada

resistência, a corrente da linha e a potência consumida pelas três resistências.

10.5.2 Calcule as correntes e a potência agora para uma ligação em triângulo.

17

Em Y:

Em ∆:

10.6 EXERCÍCIOS

10.6.1 Desenhe uma rede trifásica ligada em estrela com tensão de linha de 380V

mais neutro, nesta rede ligue 2 circuitos monofásicos de iluminação com 220V, um

motor monofásico, um motor trifásico e um banco de capacitores.

10.6.2 Um gerador ligado em Y fornece 40A para cada linha e tem uma tensão de

fase de 50V. Calcule a corrente de cada fase e a tensão de linha.

10.6.3 Em um sistema trifásico em ∆ a corrente de linha é 30A, se a tensão de linha

for 220V qual a potência liberada?

18

10.6.4 Para cada um dos circuitos que se seguem, determinar (a) a corrente de

linha e (b) a impedância Z. Sabe-se que, em ambos os casos, a carga consome

15,8kW com FP = 0,8.

10.6.5 Para o circuito trifásico abaixo determine:

a) A potência ativa do motor trifásico, do conjunto de iluminação e do conjunto de motores monofásicos.

b) A potência reativa do motor trifásico, do conjunto de iluminação e do conjunto de motores monofásicos.

c) Potência aparente da fonte. d) Corrente de linha.

19

10.6.6: Para o circuito abaixo determine:

a) As potências ativa, reativa e aparente do motor trifásico. b) As potências ativa, reativa e aparente do conjunto de motores

monofásicos. c) O triângulo de potência total do circuito. d) A corrente de linha do circuito.

11 MOTORES ELÉTRICOS 11.1 HISTÓRICO

O ano de 1866 pode ser considerado, em termos práticos, como o ano de

nascimento da máquina elétrica, pois foi nesta data que o cientista alemão Werner

Siemens inventou o primeiro gerador de corrente contínua auto-induzido. Entretanto,

deve-se mencionar que esta máquina elétrica, que revolucionou o mundo em

poucos anos, foi o último estágio de um processo de estudos, pesquisas e

invenções de muitos outros cientistas, durante quase três séculos.

Foi o engenheiro eletricista Dobrowolsky, da firma AEG, de Berlim, que,

persistindo na pesquisa do motor de corrente alternada entrou, em 1889, com o

pedido de patente de um motor trifásico com rotor de gaiola. O motor apresentado

tinha uma potência de 80 watts, um rendimento aproximado de 80% em relação à

potência consumida e um excelente conjugado de partida. As vantagens do motor

20

com rotor de gaiola em relação ao de corrente contínua eram marcantes: construção

mais simples, silencioso, menor manutenção e alta segurança em operação.

Dobrowolsky desenvolveu, em 1891, a primeira fabricação em série de motores

assíncronos, nas potências de 0,4 a 7,5kW.

Fig. 85: O Universo Tecnológico em Motores Elétricos

11.2 MOTOR SÍNCRONO

Os motores síncronos são motores de velocidade constante e proporcional

com a frequência da rede, desta forma são amplamente utilizados na geração de

energia elétrica.

Os pólos do rotor seguem o campo girante imposto ao estator pela rede de

alimentação trifásica. Assim, a velocidade do motor é a mesma do campo girante.

Basicamente, o motor síncrono é composto de um enrolamento estatórico trifásico,

21

que produz o que se designa de campo girante, e de um rotor bobinado (de pólos

salientes ou de pólos lisos) que é excitado por uma tensão CC.

Fig. 86: Motor síncrono

11.3 MOTOR ASSÍNCRONO

Os motores assíncronos ou de indução, por serem robustos e mais baratos,

são os motores mais largamente empregados na indústria. Nestes motores, o campo

girante tem a velocidade síncrona, como nas máquinas síncronas.

Teoricamente, para o motor girando em vazio e sem perdas, o rotor teria

também a velocidade síncrona. Entretanto ao ser aplicado o conjugado externo ao

motor, o seu rotor diminuirá a velocidade na justa proporção necessária para que a

corrente induzida pela diferença de rotação entre o campo girante (síncrono) e o

rotor, passe a produzir um conjugado eletromagnético igual e oposto ao conjugado

externamente aplicado.

Basicamente os motores assíncronos se subdividem em dois tipos principais,

o Rotor de Gaiola e o Rotor Bobinado

11.3.1 Rotor Gaiola

Os motores deste tipo também são comumente chamados de motores de

GAIOLA DE ESQUILO, pois seu enrolamento rotórico tem a característica de ser

curto-circuitado, assemelhando-se a tal, como mostrado na figura a seguir:

22

Fig. 87: Motor assíncrono de rotor gaiola

Este é o motor mais utilizado em todo mundo, pois é muito mais barato que os

demais, sua manutenção também e barata e dificilmente apresenta problema, se

comparado aos outros tipos de motores.

11.3.2 Rotor Bobinado

O motor de anéis possui a mesma característica construtiva do motor de

indução com relação ao estator, mas o seu rotor é bobinado com um enrolamento

trifásico, acessível através de três anéis com escovas coletoras no eixo.

São estes motores largamente utilizados no acionamento de sistemas de

elevada inércia e nos casos em que o conjugado resistente em baixas rotações seja

alto comparativamente ao conjugado nominal. Por outro lado, para acionamentos

com baixa inércia, estes motores podem apresentar correntes de aceleração

reduzidas.

Fig. 88: Motor assíncrono de rotor de anéis

23

11.4 MOTOR CC

As máquinas de corrente contínua, em função do seu princípio de

funcionamento, permitem variar a velocidade de zero até a velocidade nominal aliada

com a possibilidade de se ter conjugado constante. Esta característica é de

fundamental importância, pois dessa forma torna-se possível fazer o acionamento em

várias aplicações que exigem ampla faixa de variação de velocidade com uma ótima

regulação e precisão de velocidade.

Sendo um sistema específico e direcionado a aplicações dedicadas, os

motores de corrente contínua são dimensionados de forma a ter as suas

características definidas especialmente ao acionamento, vindo com isto a acarretar

em uma elevação dos custos de produção e ser considerado como uma máquina

diferenciada, onde na maior parte das situações é produzida sob encomenda.

Outra característica destes motores é que possuem em sua maioria

ventilação independente e classe de isolamento melhorada (classe F), para que

permitam a sua operação em velocidades reduzidas sem problemas de

sobreaquecimento e redução de sua vida útil.

Fig. 89: Motor Corrente Contínua

24

11.5 VELOCIDADE NOMINAL

É a velocidade (rpm) do motor funcionando à potência nominal, sob tensão e

freqüência nominais. A velocidade nominal depende do escorregamento (para

motores assíncronos) e da velocidade síncrona.

A velocidade síncrona nS (para motores síncronos) é função do número de

pólos e da frequência de alimentação:

Tabela 2: Velocidades síncronas para os diferentes números de pólos

11.6 RELAÇÃO ENTRE UNIDADES DE POTÊNCIA

11.7 LIGAÇÕES DOS MOTORES

11.7.1 Motores Monofásicos

Os motores monofásicos normalmente possuem dois enrolamentos principais

e um circuito auxiliar de partida, composto por uma chave centrífuga, enrolamento

auxiliar e capacitor, como mostra a figura a seguir.

25

Fig. 90: Bobinas de motor monotásico

Para fazer a flgação em 110 V, os enrolamentos principais são ligados em paralelo,

juntamente com o circuito auxiliar. Observe a Figura 1.12.

Fig. 91: Bobinas de motor monotásico

Em 220 V, os enrolamentos principais são ligados em série e o circuito

auxiliar é ligado em paralelo com um dos enrolamentos. A Figura 1.13 traz esta

ligação.

Fig. 92: Bobinas de motor monotásico

26

Para fazer a inversão de um motor monofásico, basta inverter os auxiliar de partida, ou seja, trocar os bornes 5 e 6.

11.7.2 Motores Trifásicos

Os motores Irifásicos não necessitam de circuito auxiliar de partida e

normalmente possuem um enrolamento por fase. A Figura 1.14 mostra a

configuração dos bornes de um motor trifásico.

Fig. 93: Enrrolamentos

Existem duas formas básicas de ligação de um motor trifásico: estrela e

triângulo. A Figura 1.15 traz a ligação estrela e a Figura 1.16 a ligação triângulo.

Fig. 94: Ligação em Y

27

Fig. 95: Ligação triângulo

Na a ligação triângulo, a tensão sobre os enrolamentos é a mesma da tensão

de rede, enquanto que a corrente se divide Para a ligação estrela, a tensão de rede

é dividida entre’es enrolamentos enquanto que a tensão se divide. Observe a Figura

1.16

.

Fig. 96: Ligação estrela e triângulo

As relações entre as tensões e correntes de linha e sobre enrolamentos são:

Para a ligação triângulo:

Para a ligação estrela:

28

Para o motor, o que é inalterável é a tensão sobre os enrolamentos, que é a

mesma para ambas ligações. Então, para um motor ligado em triângulo com uma

tensão de 220 V (que é a tensão sobre o enrolamento), para ser ligado em estrela

deverá ser ligado numa rede de 380 V, a fim de que se tenha os mesmos 220 V

sobre os enrolamentos.

11.8 EXERCÍCIOS

1) Explique com suas palavras o que é motor elétrico.

2) Quais as vantagens e desvantagens de um motor CC.

3) O que são motores síncronos?

4) Qual é o motor mais utilizado nas indústrias e por quê?

5) Faça o esquema de ligação em uma rede trifásica em Joinville de um motor monofásico, um motor trifásico ligado em estrela e outro motor trifásico ligado em triângulo.

6) Se um motor ligado em estrela tem a tensão nominal de 380V, qual é a

tensão de ligação em triângulo? Explique sua resposta.

7) Calcule a rotação de um motor síncrono de VI pólos ligados em 60Hz.

8) Calcule a rotação de um motor assíncrono de II pólos, 60Hz com 3% de escorregamento.

29

12.TRANSFORMADORES 12.1 Princípio De Funcionamento

Vimos anteriormente que a indução corresponde a geração de uma corrente

elétrica a partir do deslocamento de um campo magnético próximo a um condutor,

ou vice-versa.

Quando tem-se uma corrente elétrica circulando em uma bobina, um campo

magnético é gerado. Se a corrente elétrica for variável o campo magnético também

será variável. Sendo assim, existe um movimento do campo magnético em relação

ao condutor.

Se próxima a esta bobina (primeira bobina ou bobina indutora) houver uma

segunda bobina, esta também será cortada pelas linhas de força. Em conseqüência

surgirá nesta segunda bobina uma tensão (figura 2 e 3). Esta tensão é conhecida

por tensão induzida, e seu valor depende de:

- Intensidade da tensão aplicada na bobina indutora;

- Número de espiras da bobina indutora (primeira bobina);

- Número de espiras da segunda bobina.

Fig. 97: Indução Eletromagnética

Fig. 98 – Campo magnético devido a uma corrente elétrica.

30

Fig. 99 – Indução de uma tensão na bobina secundária devido a estar próxima de uma bobina indutora.

Um transformador consiste em duas (ou mais) bobinas enroladas sobre um

núcleo de material magnético ou, então, próximas de modo que as linhas de fluxo de

uma bobina (bobina indutora ou bobina primária) cortem as espiras de outra bobina

(bobina induzida ou bobina secundária). A figura 4 mostra um transformador Ideal,

sem perdas, já a figura 5, mostra um esquema eletromagnético de um transformador

real.

Fig. 100: Transformador Ideal

Fig. 101: Transformador Real

31

O campo magnético pode induzir uma tensão noutro indutor, se este for

enrolado sobre uma mesma forma ou núcleo. Pela Lei de Faraday, a tensão

induzida será proporcional à velocidade de variação do fluxo, e ao número de

espiras deste indutor.

E2 = N2 df/dt

Aplicando aos dois enrolamentos, a lei permite deduzir a relação básica do

transformador.

E1/E2 = N1/N2

A relação de correntes é oposta à de tensões.

I1/I2 = N2/N1

O índice 1 se refere ao indutor ao qual se aplica tensão, o primário, e 2,

àquele que sofre indução, o secundário.

O transformador é um conversor de energia elétrica, de alta eficiência

(podendo ultrapassar 99%), que altera tensões e correntes, e isola circuitos.

PERDAS

Além das perdas no cobre dos enrolamentos (devidas à resistência), os

transformadores e bobinas apresentam perdas magnéticas no núcleo.

Histerese: Os materiais ferromagnéticos são passíveis de magnetização, através do

realinhamento dos domínios, o que ocorre ao se aplicar um campo (como o gerado

por um indutor ou o primário do transformador). Este processo consome energia, e ao

se aplicar um campo variável, o material tenta acompanhar este, sofrendo sucessivas

imantações num sentido e noutro, se aquecendo. Ao se interromper o campo, o

material geralmente mantém uma magnetização, chamada campo remanente.

Perdas por correntes parasitas ou de Foucault: São devidas à condutividade

do núcleo, que forma, no caminho fechado do núcleo, uma espira em curto, que

32

consome energia do campo. Para minimizá-las, usam-se materiais de baixa

condutividade, como a ferrite e chapas de aço-silício, isoladas uma das outras por

verniz. Em vários casos, onde não se requer grandes indutâncias, o núcleo contém

um entreferro, uma separação ou abertura no caminho do núcleo, que elimina esta

perda.

12.2 TIPOS DE TRANSFORMADORES 12.2.1 Transformador de alimentação:

É usado em fontes, convertendo a tensão da rede na necessária aos circuitos

eletrônicos. Seu núcleo é feito com chapas de açosilício, que tem baixas perdas, em

baixas freqüências, por isto é muito eficiente. Às vezes possuem blindagens,

invólucros metálicos.

Fig. 102: Transformadores de alimentação

12.2.2 Transformador de áudio:

Usado em aparelhos de som a válvula e certas configurações a transistor, no

acoplamento entre etapas amplificadoras e saída ao autofalante. Geralmente é

semelhante ao t. de alimentação em forma e no núcleo de aço-silício, embora

também se use a ferrite. Sua resposta de freqüência dentro da faixa de áudio, 20 a

33

20000 Hz, não é perfeitamente plana, mesmo usando materiais de alta qualidade no

núcleo, o que limita seu uso.

Fig. 103: Transformador de áudio

12.2.3Transformador de potência e distribuição:

Encontrado nos postes e entradas de força em alta tensão (industriais), são

de alta potência e projetados para ter alta eficiência (da ordem de 99%), de modo a

minimizar o desperdício de energia e o calor gerado. Possui refrigeração a óleo, que

circula pelo núcleo dentro de uma carapaça metálica com grande área de contato

com o ar exterior. Seu núcleo também é com chapas de aço-silício, e pode ser

monofásico ou trifásico (três pares de enrolamentos).

34

Fig. 104- Transformador de distribuição Fig. 105- Transformador seco

Tabelas 3 e 4

35

12.2.4 Transformadores de potencial:

Encontra-se nas cabines de entrada de energia, fornecendo a tensão

secundária de 220V, em geral, para alimentar os dispositivos de controle da cabine -

reles de mínima e máxima tensão (que desarmam o disjuntor fora destes limites),

iluminação e medição. A tensão de primário é alta, 13.8Kv ou maior. O núcleo é de

chapas de aço-sílicio, envolvido por blindagem metálica, com terminais de alta

tensão afastados por cones salientes, adaptados a ligação às cabines. Podem ser

mono ou trifásicos.

Fig. 106: Transformador de potencial

12.2.5 Transformador de corrente:

Usado na medição de corrente, em cabines e painéis de controle de

máquinas e motores. Consiste em um anel circular ou quadrado, com núcleo de

chapas de aço-sílicio e enrolamento com poucas espiras, que se instala passando o

cabo dentro do furo, este atua como o primário. A corrente é medida por um

36

amperímetro ligado ao secundário (terminais do TC). É especificado pela relação de

transformação de corrente, com a do medidor sendo padronizada em 5A, variando

apenas a escala de leitura e o número de espiras do TC.

Fig. 107: Transformador de corrente

12.3 Autotransformadores

Se aplicarmos uma tensão a uma parte de um enrolamento (uma derivação),

o campo induzirá uma tensão maior nos extremos do enrolamento. Este é o princípio

do autotransformador.

Fig. 108: Autotrasformador

37

Fig. 109- Autotransformador

Uma característica importante dele é o menor tamanho, para certa potência,

que um transformador. Isto não se deve apenas ao uso de uma só bobina, mas ao

fato da corrente de saída ser parte fornecida pelo lado alimentada, parte induzida

pelo campo, o que reduz este, permitindo um núcleo menor, mais leve e mais barato.

A desvantagem é não ter isolação entre entrada e saída, limitando as aplicações.

São muito usados em chaves de partida compensadoras, para motores

(circuitos que alimentam motores com tensão reduzida fornecida pelo

autotransformador, por alguns segundos, reduzindo o pico de corrente durante a

aceleração) e em estabilizadores de tensão (autotransformador com várias

derivações - taps - , acima e abaixo do ponto de entrada, o circuito de controle

seleciona uma delas como saída, elevando ou reduzindo a tensão, conforme a

entrada).

Fig. 110: Autotransformador

38

12.4 Formas De Ligação De Transformadores Trifásico s

Seguidamente apresentam-se as diferente formas de ligação dos

enrolamentos de transformadores trifásicos:

Fig. 111: Ligações dos enrrolamentos do transformador

As duas primeiras formas são as ligações em Estrela e Triângulo. A terceira

forma – ligação em zig-zag – pressupõe a partição de cada um dos três

enrolamentos em dois semi-enrolamentos, interligados da maneira apresentada na

figura – é uma espécie de estrela “desmembrada”.

12.5 TAP

Tap é um conjunto de conexões que podem ser feitas no primário de um

transformador de potência que permite variar a tensão no secundário.

•Pode-se variar a relação entre as espiras de um transformador quando se

deseja controlar a tensão em um dos terminais.

•O termo utilizado para nomear a tomada para variar a relação de espiras é

“tap” do transformador;

•O tap pode ser variado manual ou automaticamente.

39

No caso de variação automática a tensão num dos terminais é comparada

a uma referência e o erro é utilizado para gerar um sinal que corrige a posição

do tap.

Fig. 112: Placa de identificação do transformador 12.6 Valores Nominais Como O Estudo Dos Transformadores Envolve As Principais Grandezas Elétricas, A ABNT (Associação Brasileira De Normas Técnicas) Estabeleceu Normas Nacionais De Operação, Construção, Manutenção E Uso Dos Mesmos. Segundo A NBR 5440, As Potências Padronizadas Para Transformadores De Distribuição, Em Kva, São:

a) Transformador Monofásico Instalado Em Poste: 3; 5; 10; 15; 25; 37,5; 50; 75; 100

b) Transformador Trifásico Instalado Em Poste: 15; 30; 45; 75; 112,5; 150 c) Transformador Trifásico Instalado Em Plataforma: 225; 300; 500; 750; 1000

40

Fig. 113: Tansformador Monofásico

Fig. 114 : Transformador Trifásico Em Poste

Fig. 115: Transformador Trifásico Em Subestação Abrigada

12.7 EXERCÍCIOS

1) Um transformador para uma campainha reduz a tensão de 110 para 11V, se

houver 20 espiras no secundário, qual o número de espiras no primário?

41

2) Calcule a tensão nas velas de ignição ligadas ao secundário de uma bobina

com 60 espiras no primário e 36.000 espiras no secundário, se o primário está

ligado a um alternador de 12V.

3) Explique com suas palavras o princípio de funcionamento de um

transformador.

4) Um transformador ligado em triângulo na alta e estrela na baixa, com 380V no

primário, com mesmo número de expiras no primário e secundário, alimenta

uma carga ligada em estrela. Qual é a tensão de linha e de fase em ambos os

lados do transformador?

5) Um conjunto de cargas trifásicas consomem uma demanda de

aproximadamente 110kW, com um FP de 0,92. Qual seria o melhor

transformador para este caso?

6) Desenhe o esquema de ligação de um transformador de potência ligado na

rede de média tensão e Joinville, indicando as tensões no primário e

secundário, tensão de fase e de linha e as ligações do transformador.

13. DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO E COMANDO

A instalação de máquinas diversas requer uma grande gama de dispositivos

que possibilitem o perfeito funcionamento, de preferência o mais automatizado

possível, com proteção em caso de falhas. Os quadros de comando proporcionam

essa confiabilidade, além de garantir uma maior segurança ao operador da máquina,

já que o mesmo não estará em contato direto com a alimentação de força da

máquina. O acionamento é remoto, através de chaves que se encontram fora do

painel de comando, não havendo necessidade de se abrir o painel para ligar ou

desligar uma máquina. Além disso, o equipamento fica protegido contra eventuais

problemas causados por fatores diversos, como sobrecarga, curto-circuito ou erro de

42

operação.

Estudaremos agora os principais componentes de quadros de comando,

levando nosso foco para a partida de motores elétricos.

13.1 FUSÍVEL

O fusível é um dispositivo de proteção contra as correntes de curto-circuito.

Sua atuação é baseada no elemento fusível, que é um condutor geralmente de

cobre, prata ou estanho, de pequena seção que se funde ao ser atravessado por

uma corrente de valor maior que a estipuladá pela sua curva de atuação.

Os fusíveis de uso industríal, para correntes maiores, são feitos de um corpo

cerâmico ladeado por placas metálicas, os contatos, que estão ligadas pelo

elemento fusível. No interior do corpo cerâmico há areia de quartzo epvolvendo o

elemento fusível, cuja função é de extinguir o arco elétrico criado pela queima do

fusível. Também possuem uma chapa ou pino colorido, que indica quando o fusível

atua.

Os fusíveis podem ser classificados:

a) Quanto à capacidade de interrupção: em fusíveis retardados, para

proteção de motores e máquinas em geral ou ultra-rápidos, para proteção

de equipamentos eletrônicos sensíveis;

b) Quanto ao nível de tensão: de baixa ou alta tensão;

c) Quanto à forma construtiva: Diazed (diametral) ou NH.

Os fusíveis de efeito retardado são fabricados para suportar uma corrente

maior que sua corrente nominal durante um certo tempo. Assim, durante a partida de

um motor, em que a corrente alcança valorõs maiores do que as de trabalho, os

fusíveis não queimam. Em outro tópico, vamos aprender como usamos a curva dos

fusíveis para dimensioná-los.

A Figura 116 mostra um fusível Diazed, que são fabricados no valores

nominais de corrente 2,4, 6, 10, 16, 20, 25, 35, 50 e 63 A.

Os fusíveis NH são idênticos aos Diazed em funcionamento, porém seu

43

formato é diferente, pois são montados em bases com contatos tipo faca e devem

ser removidos com o uso de sacadores especiais. A Figura 2 mostra um fusível NH

em corte.

Figura 116: Fusível Diazed E Peças

Os fusíveis NH são fabricados de 4 até 630 A. Por questões econômicas,

sempre que possível, é preferível que se use fusíveis Diazed.

Figura 117: Fusível NH

13.2 RELÉ TÉRMICO

Também chamado de relé de sobrecarga ou bimetáfico, seu funcionamento

baseia-se no princípio da dilatação térmica dos metais. A cada fase é ligado um

44

componente chamado bimetálico, que consiste em duas lâminas de metais

diferentes soldadas entre si. Quando a corrente percorre o relé térmico, as lâminas,

por efeito Joule aquecem e se dilatam. Como os metais são diferentes, a dilatação

também é diferente, fazendo com que as lâminas se enverguem. Como a

temperatura é função direta da intensidade de corrente que circula, pode-se fazer

uma relação entre a corrente e o ângulo de desvio do bimetálico. Desta forma o relé

funciona como um equipamento de proteção contra sobre corrente.

Figura 118: Relé térmico

13.3. DISJUNTORES

Um disjuntor é um equipamento que une as funções do relé térmico e do

fusível e tem mais a função se seccionadora, desta forma ele protege contra

correntes de curto circuito, sobre carga e também interrompe o circuito.

45

Figura 119: Disjuntor

Como disjuntor mais comum fabrica-se o disjuntor magnetotérmico que possui

um relé electromagnético que protege contra curto – circuitos e um relé térmico,

constituído por uma lâmina bi metálica, que protege contra sobrecargas.

13.4 DISJUNTOR – MOTOR

Os disjuntores-motor possuem as mesmas características básicas de um

disjuntor termomagnético convencional, juntamente com a característica de retardo

dos fusíveis retardados e o ajuste da corrente de desarme por sobrecarga.

Normalmente, os disjuntores-motor possuem acionamento por alavanca

rotativa e indicação de disparo (TRIP). A Figura 2.5 mostra um disjuntor motor da

Siemens.

46

Figura 120: Disjuntor Motor

13.5 CONTATOR Por definição, o contator é uma chave de operação eletromagnética, com uma

única posição de repouso e é capaz de estabelecer, conduzir e interromper

correntes em condições normais no circuito, inclusive sobrecargas no

funcionamento. E o principal dispositivo de comando e o mais utilizado.

Os principais elementos construtivos são contatos, núcleo, bobina, molas e carcaça.

A Figura 6 mostra um contator.

Figura 121: Contator

Os contatos são divididos em contatos principais ou de força e contatos

auxiliares ou de comando. Os contatos prindpais têm a função de interromper ou

47

estabelecer a corrente de carga, assim suas dimensões acompanham a magnitude

da corrente que são capazes de conduzir. Os contatos auxiliares têm a função de

implementar a lógica de comando, interrompendo ou estabelecendo a corrente que

vai alimentar os dispositivos que fazem a seqüência lógica de operação da carga,

muitas vezes, limentando a própria bobina do contator.

Normalmente os contatores possuem apenas um ou nenhum contato auxiliar,

mas boutros contatos podem ser adicionados através de encaixes específicos na

superfície superior ou lateral do contator. São os chamados blocos de contatos, que

podem ser contatos abertos ou fechados ou contatos conjugados, um aberto e um

fechado. Há outros acessórios para contatores, como: bloco pneumático

temporizado, que faz um comando temporizado regulável; dispositivo de

intertravamento, que impede mecanicamente que dois contatores sejam ligados ao

mesmo tempo; bloco de retenção mecânica, que impede o contator de se desligar

em caso de queda brusca de tensão e outros.

Assim, é importante aplicar cada tipo de contator corretamente, conforme

categoria de emprego, observe a Tabela 5.

48

Tabela 5 13.6 BOTOEIRAS, CHAVES MANUAIS, CHAVES FIM-DE-CURSO E SINALIZADORES

Para ligar ou desligar motores, selecionar modos de funcionamento ou

realizar qualquer operação manualmente, é necessário que existam dispositivos

comandados pelo operador. As botoeiras são dispositivos de comando manual que

possuem uma única posição de repouso, ou seja, depois de terem sido acionados

voltam à sua posição normal pela torça de molas. Ficam afixadas nas portas dos

painéis, de forma que o operador tenha acesso rápido. Possuem encaixe universal,

normalmente três, para blocos de contatos NA ou NF. Alguns modelos possuêm

49

superfície translúcida para o encaixe de soquetes de lâmpadas, integrando a função

de sinalizador. Outros tipos possuem uma trava para que permanepam acionados,

sendo necessário girar o botão para que se solte e volte à posição normal. E ocaso

de botões de emergência do tipo cogumelo.

Os seletores são chaves de acionamento giratório que possuem duas ou mais

posições de repouso. São utilizados para selecionar operações ou fazer comando

liga e desliga de máquinas ou processos; São mais comumente chamados de knob.

Os sinalizadores indicam situações específicas, como energização, defeitos

ou operações transitórias.

Fig. 122: Botoeiras

A tabela 6 indica o significado usual, definido segundo a IEC 733 VDE 0199,

das cores de botões e sinalizadores.

50

Tabela 6: Identificações de cores

13.7 SIMBOLOGIA Segue alguns itens da simbologia usada nos diagramas elétricos, os símbolos

do Contator, mostrado na figura 8, uma chave de partida direta, figura 9 e uma

tabela com alguns dos principais componentes usados em instalações elétricas,

tabela 4.

51

Fig123:Diagrama da chave de partida direta

13.8 SOFT START

O Soft-starter é uma chave de partida que utiliza chaves eletrônicas

chamadas tiristores que permitem que se controle a abertura ou o fechamento da

chave através de pulsos de corrente. Essas chaves recortam a forma de onda de

tensão da entrada á cada ciclo, jogando para o motor uma tensão eficaz menor do

que a nominal durante a partida, aumentando gradativamente até atingir tensão

nominal, desta forma, a corrente de partita aumenta gradativamento junto com a

tensão.

52

Fig. 124: Tiristores

Os tiristorês atuam de forma unidirecional, ou seja, ó conduzem corrente em

um sentido. Assim, é necessário ter dois tiristores em anti-paralelo para conduzir a

corrente nos dois semi-ciclos. Na figura, o tiristor de baixo conduz a corrente no

semi-ciclo positivo, a partir do ponto mostrado no gráfico.

Antes disso, o tiristor está bloqueado e a tensão de entrada U não passa para

a carga. No semi-ciclo negativo, é o tiristor de cima que conduz, já que a corrente flui

da carga para a rede, mas também apenas uma parte do tempo. Dessa forma, é

visível qua tensão eficaz que passa para a carga é menor do que a tensão eficaz de

entrada. Para partir o motor, o Soft-stãrter gera uma rampa de tensão, aplicando

uma tensão inicial e aumentando-a gradatiamente (diminuindo o tempo de disparo

dos tiristores no semi-ciclo) até chegar à tensão nominal.

53

- Ligação do Soft-Start

Fig. 125: Ligação do Soft – Start

Fig. 125: Soft - Start

13.9 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA

Atualmente, a necessidade de aumento de produção e diminuição de

custos, se fez dentro deste cenário surgir a automação, ainda em fase inicial no

Brasil, com isto uma grande infinidade de equipamentos foram desenvolvidos para

as mais diversas variedades de aplicações e setores industriais, um dos

54

equipamentos mais utilizados nestes processos é o Inversor de Freqüência, um

equipamento versátil e dinâmico. Vamos expor agora o princípio básico do inversor

de freqüência. Um inversor de frequência é um dispositivo capaz de gerar uma

tensão e freqüência trifásicas ajustáveis, com a finalidade de controlar a velocidade

de um motor de indução trifásico.

A figura abaixo mostra resumidamente o diagrama em blocos de um inversor

de freqüência escalar:

Fig. 126: Blocos do Inversor de Frequência

Baseado no diagrama de blocos simplificado do inversor de frequencia, nota-

se que a primeira etapa do processo de conversão de frequencia, consiste na

retificação da tensão trifásica CA que é aplicada na alimentação do equipamento.

Retificação, é a transforamção de corrente alternada em corrente comtínua (CA/CC).

Após a tensão ser retificada, a mesma passa por um filtro, que é indicada pelo

capacitor, este filtro deixa a forma de onda da tensão sem variações bruscas. E após

produzir uma tensão contínua, esta é transformada novamente em alternada, porém

com não mais na forma de senoide pura, e sim em várias formas de onda que

possam controlar a velocidade do motor de indução trifásico.

Além da velocidade o inversor de frequência pode inverter o sentido de

rotação do motor, e deixar o eixo parado mas com torque.

55

Fig. 127: Inversor de Frequência

12.10 EXERCÍCIOS

1) Explique o funcionamento do fusível.

2) Qual a função do Relé Térmico?

3) Qual a função de um disjuntor?

4) Qual a diferença entre um Disjuntor e um Disjuntor Motor?

5) Qual a finalidade de um Contator?

6) Com relação a botoeiras, qual o significado da cor vermelha, preto, amarelo e

azul?

7) E com relação aos sinalizadores, qual o significado da cor vermelha, verde,

56

amarelo e branca?

8) Desenho o símbolo de um contator, uma botoeira e um fusível.

9) Desenhe o diagrama de força e comando de uma chave de partida que liga

simultaneamente 2 motores.

10) Desenhe um diagrama de comando para ligar:

a) 3 contatores simultaneamente, k1, k2 e k3 b) 2 contatores simultaneamente, k1 e k2, e k3 separado, sendo que k3 não

pode ser ligado quando k1 e k2 estão acionados e vice-versa.

11) Qual a função do Soft-Start?

12) Quais as funções do Inversor de frequência?

14. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

14.1 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

Para a execução de uma instalação elétrica, devem ser seguidos os seguintes

itens:

• Lay-out industrial

• Estimativa de carga

• Normas de fornecimento em baixa e alta tensão.

• Dimensionamento de condutores e proteção

• Locação dos pontos de força e comando de motores e demais cargas.

• Elaboração de um projeto elétrico industrial.

• Levantamento de material.

57

14.2 DADOS FUNDAMENTAIS

• Tipo de instalação,

• Potência,

• Tensão,

• Regime de funcionamento das cargas;

• Localização das cargas;

• Tipo de partida.

14.3 EXERCÍCIO 1 – LAYOUT DA FÁBRICA

Elabore um layout de um galpão contendo as seguintes cargas:

a) 6 luminárias com lâmpadas vapor de metálico de 400W cada e FP 0,85.

b) 2 injetoras de plástico com potência aproximada de 35kW cada e FP 0,92.

c) 1 estrusora de 45kW e FP 0,92.

d) 1 triturador de plástico com um motor de 50cv e FP 0,85.

e) Tomadas monofásicas e trifásicas para cargas diversas de 3kW

aproximadamente.

14.4 CONSUMO E DEMANDA DA INSTALAÇÃO

- Consumo

Consumo refere-se ao registro do quanto de energia elétrica foi consumida

durante determinado período. No cálculo das faturas é considerado o período

mensal e este é expresso em kWh (quilo watts hora).

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- Demanda

Demanda corresponde ao consumo de energia dividido pelo tempo adotado

na verificação. Conforme legislação brasileira é determinado para fins de

faturamento que este período seja de 15 minutos.

A demanda também serve para dimensionar o transformador da instalação

elétrica em análise.

14.4.1 Curva Diária de Demanda

Fig. 128: 14.4.2 Exercícios de Consumo e Demanda

1 - Baseado na figura abaixo, responda as questões a seguir.

59

Fig. 129:

GELADEIRA - 300W, FERRO - 1000W, CHUVEIRO - 5000W, LÂMPADA - 100W, COMPUTADOR -

200W, FORNO - 1500W, AR COND. - 600W, MICROONDAS - 1600W

a) Calcule o consumo de cada aparelho e o valor a ser pago pelo consumo

considerando o kWh a R$=_______ no período de um dia e de um mês.

b) Qual é a demanda da instalação.

c) Como diminuir a demanda sem mudanças drásticas nas cargas?

2 - Escolha um transformador para fornecer energia para a fábrica do layout feito

anteriormente.

60

14.4.3 Fator de Demanda

RReellaaççããoo eennttrree ddeemmaannddaa mmááxxiimmaa eemm uumm iinntteerrvvaalloo ddee tteemmppoo ee ccaarrggaa iinnssttaallaaddaa

((nnoommiinnaall))

sseennddoo aa ppoottêênncciiaa nnoommiinnaall ddaa ccaarrggaa ii eemm WW oouu VVAA ((oobbsseerrvvaarr qquuee tteemm

ddee eessttaarr nnaa mmeessmmaa uunniiddaaddee))

PPooddee sseerr ddeeffiinniiddoo ppaarraa

−− uumm ssiisstteemmaa

−− ppaarrttee ddee uumm ssiisstteemmaa

−− uummaa ccaarrggaa

GGeerraallmmeennttee ≤≤ 11 ((ffddeemm>>11 ssiiggnniiffiiccaa ooppeerraarr ccoomm ssoobbrreeccaarrggaa))

O fator de demanda é um item muito importante em uma instalação elétrica, pois

é atravéz deste que se obtém a demanda real da instalação e consequentemente o

dimensionamento do transformador da instalação, disjuntore geral e condutores.

Porém a obtenção deste fator não é algo preciso, varia muito de acardo com a

instalação elétrica, o que geralmente é feito é utilizar um fator de demanda baseado

na experiência do profissional ou utilizar tabelas com valores aproximados por

concessionárias.

∑ =

=ni iD

Df

,1

nom

maxdiv

dem

nomiD max

divD

61

14.5 NBR 5410 – INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO

A NBR 5410 é a norma que regulamenta a forma de instalação, manutenção

e reparos das instalações elétricas de baixa tensão, é a bíblia dos profissionais da

eletrotécnica.

É dividida basicamente nos seguintes itens:

1) Objetivo;

2) Referências normativas;

3) Definições;

4) Princípios fundamentais e características gerais;

5) Proteção para garantir segurança;

6) Seleção e instalação do componente;

7) Verificação final e Inspeção;

8) Manutenção.

14.6 DIMENSIONAMENTO DE DISJUNTORES

Para dimensionar um disjuntor deve ser levando em consideração a tensão,

corrente e tipo de carga/partida na qual o disjuntor fará a proteção.

Para proteção de circuito com cargas resistivas, utiliza-se disjuntores Curva B, para

cargas resistivas e Indutivas, Curva C e para cargas puramente indutivas e grande

corrente de partida, Curva D. A diferença entre as curvas é o efeito de retardo de

disparo, semelhante aos fusíveis diazed usados para partirem motores, como já foi

estudado anteriormente.

62

Fig. 130

E os valores comerciais dos disjuntores monofásicos em AMPÉRES são: 0,5,

1, 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 e raramente acima disso.

Para disjuntores trifásicos: 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 70, 80, 90, 100, 125,

150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400... até correntes elevadas em torno de 1200A.

14.6.1 – Exercício de Disjuntores

1) Dimensione o transformador da Instalação elétrica.

2) Dimensione os disjuntores para os circuitos do Layout.

3) Dimensione o disjuntor geral da instalação elétrica.

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14.7 Dimensionamento de Condutores

O dimensionamento dos condutores é feito com base na corrente que irá

passar por estes e outros fatores como fator de agrupamento, queda de tensão

permitida, tipo de acionamento, tipo de duto, ventilação, temperatura, frequência e

tipo de cabo que será utilizado como condutor.

Desta forma é necessário calcular a corrente de cada circuito e mais uma série de

considerações devem ser feitas para ter a bitola exata do condutor a ser utilizado.

Para nosso estudo, vamos utilizar como base a tabela 36 da NR5410/2004,

que utiliza cabo de cobre do tipo PVC, que suporta 70°C no condutor a 30°C de

temperatura ambiente.

Porém outras tabelas podem ser usadas para dimensionamento de

condutores, não necessariamente as da NR5410, mas também de qualquer

fabricante de cabos, bem como cabos específicos que não se encontram na norma,

como cabos de silicone e outros.

64

Tabela 7

65

Tabela 8 14.7.1 Queda de tensão segundo NBR 5410

66

14.7.2 Exercícios de dimensionamento de cabos 1 - Determine, utilizando a tabela 36 da NR5410/2004, a bitola dos cabos para os seguintes casos:

a) Um aquecedor monofásico de 5kW;

b) Um motor trifásico de 50CV, com F.P. 0,92.

c) Um motor de 100CV com F.P. de 0,85.

2 - Para as cargas definidas no exercício 14.3 Layout, determine:

a) O condutor do secundário do transformador;

b) Os condutores de cada circuito.

14.8 Simbologia e Diagrama Unifilar

Nesta parte do nosso estudo teremos uma análise superficial a respeito de

Simbologia usada em projetos de instalações elétricas, visando o entendimento do

Diagrama Unifilar.

Diagrama Unifilar é a representação de um ou mais circuitos de forma

resumida e compacta, porém, com todos os dados necessários para a análise

completa do circuito.

Todo Diagrama Unifilar deve conter no mínimo os seguintes itens:

• Tensões aplicadas no circuito;

• Condutores dos circuitos;

• Bitola dos condutores do circuito;

• Corrente nominal dos disjuntores;

• Tipo de disjuntores (mono, bi ou trifásicos);

• Indicação dos componentes de proteção.

Segue um exemplo de diagrama unifilar:

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14.8.1 Exercício de Simbologia e Diagrama Unifilar

1) Faça o diagrama unificar da fábrica dos exercícios anteriores.