Instalações Elétricas

Conceitos Básicos

Prof. Joildo Fernandes

Energia

Energia é a medida da capacidade de efetuar trabalho.

Energia Mecânica;

Energia Térmica;

Energia Química;

Energia Nuclear;

Energia Elétrica.

Composicao da Materia

Todos os corpos sao compostos de moléculas, e

estas sao um aglomerado de um ou mais átomos, a

menor porçao de matéria.

Cada átomo compõe-se de um nucleo no qual

existem protons, com carga positiva, e neutrons, sem

carga; em torno do nucleo gravitam os elétrons,

elementos de carga negativa.

Composicao da Materia

No átomo em equilíbrio, o numero de elétrons

em orbita é igual ao numero de protons no nucleo.

Carga Elétrica

Conforme foi exposto, o elétron e o proton sao as cargas

elementares e componentes do átomo. Por convençao,

estabeleceu-se que a carga do elétron seria negativa e a do

proton positiva, ou seja, cargas de polaridades opostas.

Aproximando-se cargas de polaridades opostas, verifica-se uma

força atrativa entre elas; aproximando-se cargas de mesmas

polaridades, verifica-se uma força de repulsao entre elas.

Corrente Elétrica

E o deslocamento de cargas dentro de um condutor

quando existe uma diferença de potencial elétrico entre as suas

extremidades. Tal deslocamento procura restabelecer o

equilíbrio desfeito pela açao de um campo elétrico ou outros

meios (reaçao química, atrito, luz etc.).

Entao, a “corrente elétrica” é o fluxo de cargas que

atravessa a seçao reta de um condutor, na unidade de tempo.

Diferenca de Potencial ou Tensao

Como vimos, para haver corrente elétrica, é

preciso que haja diferença de potencial e um condutor

em circuito fechado para restabelecer o equilíbrio

perdido. Se o circuito estiver aberto, teremos d.d.p.

mas nao corrente.

Resistência Eletrica

Chama-se resistencia elétrica a oposiçao interna do

material a circulaçao das cargas. Por isso, os corpos maus

condutores tem resistencia elevada, e os corpos bons condutores

tem menor resistencia. Isto se deve as forças que mantem os

elétrons livres, agregados ao nucleo do material.

Resistencia ElétricaAssim, chegou-se a seguinte conclusao: “Corpos bons

condutores sao aqueles em que os elétrons mais externos,

mediante um estímulo apropriado (atrito, contato ou campo

magnético), podem facilmente ser retirados dos átomos.”

Exemplos de corpos bons condutores: platina, prata, cobre e

alumínio. “Corpos maus condutores sao aqueles em que os

elétrons estao tao rigidamente solidários aos nucleos que

somente com grandes dificuldades podem ser retirados por um

estímulo exterior.” Exemplos de corpos maus condutores:

porcelana, vidro, madeira.

Resistencia Elétrica

Resistencia Elétrica A resistencia R depende do tipo do material, do

comprimento, da seçao A e da temperatura. Cada material tem a

sua resistencia específica propria, ou seja, a sua resistividade (ρ)

Entao, a expressaoda resistencia em funçao dos dados relativos

ao condutor é:

R = resistencia em ohms (Ω); ρ = resistividade do material em ohms x mm2/m;l = comprimento em m;A = área da seçao reta em mm2.

A

lR

Obs.: A resistencia varia com a temperatura.

Lei de OhmOhm* estabeleceu a lei que tem o seu nome e que inter-

relaciona as grandezas d.d.p. (tensao), corrente e resistencia:

V = d.d.p. (tensao) em volts (V)

R = resistencia em ohms (Ω)

I = corrente em ampéres (A)

*Georg Simeon Ohm (1789-1854).

IRV

Circuitos SériesOs circuitos séries sao aqueles que a mesma corrente

percorre todos os seus elementos. A resistencia equivalente de

um circuito série com tres resistencias R1, R2 e R3 é:

321 RRRR

Circuitos SériesA iluminaçao da árvore de Natal é um exemplo de

circuito série. Vamos supor que tenhamos lâmpadas de 8 volts

cada uma e queiramos ligar na tomada de 120 volts de nossa

casa. Como disporemos as lâmpadas? Qual a corrente circulante

se cada lâmpada dissipa 5 watts? Qual a resistencia equivalente?

Circuitos ParalelosOs circuitos paralelos sao os mais utilizados nas

instalações elétricas. A resistencia equivalente de um circuito

paralelo, com tres resistencias, R1, R2 e R3, é:

321

1111

RRRR

Circuitos ParalelosNum circuito de 220 volts, desejamos instalar tres

lâmpadas iguais cujos filamentos tem a resistencia de 20 ohms.

Qual a resistencia equivalente? Qual a corrente resultante e a

potencia total dissipada?

Corrente Contínua

Corrente Alternada

Ciclo

Período

Período é o tempo necessário a realizaçao de um ciclo.

2

T

T = Período em segundosπ = 3,14ω = Radianos por segundo ( velocidade angular)

Freqüência

A freqüência e o numero de ciclos por segundo.A freqüência e o período sao inversos um do

outro.

Logo: Tf

1

f 2

Freqüência

A freqüência fundamental do nosso sistema de distribuicao, ou seja da energia que chega ate as residências e de 60Hz

Logo:

srad /3776014,32

Ondas Senoidais

Tipo de Cargas

Resistiva

Indutiva

Capacitiva

Circuito Resistivo

Circuito Indutivo

Circuito Capacitivo

Circuito RLC

Impedância

LX L

CXC

1

RR

Potência Eletrica

CCIVP .

monofásicaCAIVP cos

trifásicaCAIVP cos3

Existe tres tipos de potencia em circuitos de corrente

alternada:

Potencia ativa (P);

Potencia reativa (Q);

Potencia aparente (N).

Potência Eletrica•Potencia ativa é a potencia dissipada em calor - P

•Potencia reativa é a potencia trocada entre gerador e

carga sem ser consumida - Q

•Potencia aparente é a soma vetorial das duas potencias

anteriores - N

Assim, podemos considerar a seguinte soma vetorial:

Potência Eletrica

No diagrama a seguir vemos que as tres potencias em jogo

num circuito de corrente alternada se compõem vetorialmente

como um triângulo:

Fator de Potência

P. Apare

nte- KVA

P. Ativa- KWP.

Rea

tiva

- K

VA

r

φ

Fator de Potência

Calculo de Potência Absorvida

el

m

P

P

elP mP