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ELETRICIDADE

Amanda Hess Portuguese

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ELETRICIDADE

GRANDEZAS ELÉTRICAS
- Tensão elétrica
  - Diferença de potencial (ddp) entre dois pontos de circuito elétrico
    - U=R.i
      - Unidade: Volt (V)
    - Tensão alternada
      - Muda a polarização com o tempo.
        Frequência
        Número de ciclos por segundo
        f= 1/T
        Unidade: Hertz (Hz)
        Período
        Tempo necessário para um ciclo
        T=1/f
        Unidade: Segundos (s)
    - Tensão contínua
      - Não altera o seu sentido duranto o tempo.
- Corrente Elétrica
  - Fluxo ordenado de elétrons.
    - i=q/ΔT ou i=U/R
      - Unidade: Ampère (A)
- Resistência elétrica
  - A oposição à passagem de corrente elétrica oferecida por qualquer elemento
  - 2ª Lei de Ohm
    - R= ρ/L.A
      - ρ é a resistividade (Ω.m)
      - A= área
      - L= comprimento do condutor
  - Associação de resistores
    - Série
      - i1=i2=i3=...=in
        U=U1+U2+U3+...+Un
        Rt=R1+R2+R3+...+Rn
    - Paralelo
      - i=i1+i2+i3+...+in
        U1=U2=U3=...=Un
        1/Rt=(1/R1)+(1/R2)+...+(1/Rn)
    - Transformação Triângulo-Estrela / Estrela-Triângulo
  - Unidade: Ohm (Ω)
  - 1ª Lei de Ohm
    - R=U/i
- Potência elétrica
  - Consumida
    - Energia consumida/liberada em um intervalo de tempo
      - P=Eel/ΔT
  - Dissipada
    - Quantidade de energia térmica que passa durante um tempo
      - P=U.i
- Carga elétrica
  - Q= i.t
    - Unidade: Coulomb
  - Q= ± n.e
    - n= carga em excesso
    - e= 1,6x10-19
TIPOS DE CARGAS
- Indutivas
- Resistivas
- Capacitivas
MÉTODOS DE RESOLUÇÃO DE CIRCUITOS
- LEI DE KIRCHhOFF
- Método de Thévenin
- Método de Norton
Geradores elétricos
- Força eletromotriz do gerador
- Energia elétrica útil que o gerador consegue fornecer para o circuito
  - - - PU – potência útil (PU = UAB · i )
        PT – potência total (PT = ε · i )
        PD – potência dissipada (PD = r · i² )
      - Simplificando essa expressão, obtemos a equação do gerador:
        U = ε – (r · i)
        r=resistência interna do gerador
        ε= força eletromotriz do gerador
        ε= o que ele produz
        r.i= o que ele gasta
    - Et= Energia elétrica total
    - Ed= Energia dissipada
- Rendimento elétrico de um gerador
- Associação de geradores
  - Em série
  - Em paralelo
- Receptores elétricos
  - Converte energia elétrica em qualquer outro tipo de energia, que não seja elétrica nem calor.
    - U = ε'+ (r' · i)
      - U= ddp total, fornecida pelo gerador. (V)
      - ε': força contra eletromotriz; ddp utilizada pelo receptor.
      - (r'.i): ddp dissipada pelo gerador.
      - O que ele usa mais o que ele gasta é o o total que ele recebeu.
CAPACITORES
- Em corrente contínua
  - Envolvem as equações já ligadas a CAPACITORES
- CAPACITÂNCIA
  - C = Q/U
    - U= ddp (V)
    - Q= carga do capacitor armazenada (C)
  - Unidade: Farad
  - C=(ε.A)/d
    - ε: permissividade elétrica (F/m)
    - A= área das placas (m^2)
    - d= distância entre as placas (m)
  - Com dielétrico
    - C=(k.ε.A)/d
      - k=constante dielétrica
- ENERGIA ARMAZENADA
  - W = (1⁄2) × C × U^2
    - U= ddp (V)
    - C=capacitância (Farad)
  - Unidade: Joules (J)
- ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES
  - Em série
    - Carga  Q = Q1 = Q2= ...= Qn = Qtotal
    - i1=i2=i3=...=in
    - U=U1+U2+U3+...+Un
  - Em paralelo
    - U1=U2=U3=...=Un
    - Q= Q1 + Q2 + Q3 + Qn
- CONSTANTE DE TEMPO
  - Tempo de carga e descarga
    - T = R * C
      - C=capacitância (F)
      - R=resistência (ohm)
- Em corrente alternada
  - Tipos de potência
    - APARENTE: S=U.i (V)
    - ATIVA: P=U.i.cos (ângulo)
    - REATIVA: Q=U.i.sen (ângulo)
    - INSTANTÂNEA: P=U.i
    - Fator de potência
      - FP=P/S
  - Reatância capacitva
    - XC= 1/(2piFC)
      - F= frequência da corrente
      - C= capacitância (F)
  - Impedância
    - Unidade: ohm
    - Z=U/i
    - Z= (R^2+XC^2)^(1/2)
      - Módulo de Z
  - Corrente no circuito paralelo
    - i= (ir^2+ic^2)^(1/2)
      - ic=U/XC
      - ir=U/R
INDUTORES
- Corrente contínua
  - Indutância (L)
    - - V(t): tensão em função do tempo
      - di/dt: derivada da corrente pelo tempo
    - Unidade: Henry (H)
  - Energia armazenada
    - - i: corrente elétrica
        L: indutância
    - Unidade: Joule
  - Indutor de uma camada
    - - N: número de espiras
        l: comprimento (m)
        A: área (m^2)
      - Uo: permeabilidade do vácuo
  - Constante de tempo
    - - L: indutância
        R: resistência elétrica
  - Corrente elétrica
    - Com condições de contorno
    - Sem condição de contorno
      - Imax: Corrente máxima (V/R)
        t: tempo
        τ : constante de tempo
  - Tensão
    - - Vmax: tensão máxima (R*i)
- Corrente alternada
  - - V = Tensão induzida (volts)
    - L = indutância (henry)
    - Δi = Variação da corrente que acontece no intervalo de tempo Δt
  - - E: força eletromotriz (volts)
    - Φ = Fluxo magnético (Wb)
    - t = Tempo (s)
    - n = Número de espiras
  - - - B = Campo magnético A = Área perpendicular à superfície do material
  - Indução por eletromagnetismo
- Associação de indutores
  - Série
  - Paralelo
    - N indutores iguais
      - n: Número de indutores iguais
    - dois indutores diferentes
CARACTERÍSTICAS DE SINAIS ALTERNADOS
- Tensão e corrente alternadas
  - Tensão alternada (Vca): Inverte, periodicamente, a polaridade da tensão
  - Corrente alternada (Ica): Inverte, periodicamente, o sentido no qual está circulando; Varia a intensidade continuamente com o tempo.
- Parâmetros da forma de onda da tensão e da corrente alternada senoidal
  - Valor de pico
    - Valor correspondente entre o pico superior e inferior.
      - Vpp=Vp*2
      - Ipp=Ip*2
  - Período
    - T=1/f
    - Unidade: segundos (s)
  - Frequência
    - Unidade: Hertz (Hz)
    - f = 1/T
- Frequência angular ou velocidade angular (w)
  - Equação da Onda senoidal
    - - Tensão senoidal em função do tempo
        Corrente instantânea
        Ip=corrente máxima/de pico
        Vp= tensão máxima/de pico
      - w= frequência angular (rad/s)
      - α= w.t
        Posição angular
      - Amáx=amplitude máxima
- Valor médio
- Valor eficaz da tensão
  - - n= número de amplitudes compreendidas em um intervalo de tempo
    - Vi= valor dos eventos (tensão ou corrente)
PONTOS DE ENTREGA E VERIFICAÇÃO
- caixas
  - Nas caixas é que vão ser instalados os interruptores, as tomadas e os pontos de luz
    - As caixas são interligadas pelos eletrodutos.
  - Existem três tipos de caixa: a retangular, a quadrada e a octogonal
    - As caixas octogonais são usadas para as lâmpadas.
      - As caixas retangulares e as quadradas são para interruptores e tomadas
- quadro de distribuição
  - é o centro de toda a instalação elétrica dentro da casa.
    - Ele recebe os fios que vem do medidor da entrada, e distribui a energia para as lâmpadas tomadas e interruptores.
    - Dentro dele tem uma chave geral e alguns disjuntores.
- caixa de inspeção
  - Permitem instalar a fiação e subdividi-la em partes menores. Isso facilita a instalação e o reparo destes fios quando necessário.
- Ponto de Entrega
  - É o ponto até o qual a concessionária se obriga a fornecer energia elétrica, com participação nos investimentos necessários, bem como, responsabilizando-se pela execução dos serviços de operação e de manutenção do sistema, não sendo necessariamente o ponto de medição.
- Tomadas
  - As tomadas são dispositivos destinados às ligações de aparelhos eletrodomésticos e industriais
    - Servem para fazer e desfazer as conexões com segurança e facilidade.
      - Elas podem ser fixadas nas paredes ou no piso e são constantemente energizadas
  - Áreas
    - menores que 6 metros quadrados
      - 1 tomada
    - maiores que 6 metros quadrados
      - 1 tomada a cada 5m de perimetro
    - casos específicos
      - cozinhas e copas
        1 tomada a cada 3,5m de perímetro
        devem estar a 30cm de áreas molhadas
      - banheiro e lavabo
        1 tomada
      - garagens, varandas, subsolos, sótão
        1 tomada
  - Potêncidas das TUGs
    - banheiros, cozinhas, áreas de serviço, lavanderias
      - As 3 primeiros deverão ser de 600VA
        As demais de 100VA
    - Demais cômodos
      - tomadas de no mínimo 100VA
- Luminárias
  - São aparatos que se prestam a distribuir a luz emitida por uma ou mais lâmpadas
    - Contêm todos os acessórios necessários para fixá-las, protegê-las (cobertas por um abajur) e conectá-las ao circuito de alimentação
  - Áreas
    - menores que 6 metros quadrados
      - 1 de no mínimo 100VA
    - maiores que 6 metros quadrados
      - 1 de no mínimo 100VA para os primeiros 6 metros quadrados
        Acrescentar 60VA para cada aumento de 4 metros quadrados INTEIROS
Elementos de proteção mecânica
- Eletrodutos
  - Protegem os cabos e fios que passam por uma região subterrânea
    - Além disso, protegem os condutores de outras influências externas, como agentes químicos e choques mecânicos
  - Podem ser metálicos (magnéticos) ou isolantes (não magnéticos);
  - Classificação: rígidos, curváveis, transversalmente elásticos e flexíveis.
  - Caixas são usadas na entrada e saída dos cabos, em emendas ou em segmentações da tubulação
  - onde passam os cabos que alimentam as cargas
- Eletrocalhas
  - São calhas para passar cabos ou fios de eletricidade, dados (internet), voz e imagem
    - ou seja, qualquer tipo de cabo pode ser sustentado por uma eletrocalha
  - Servem para fazer a distribuição elétrica de diversos tipos de construção
    - Principais funções: organização, sustentação e encaminhamento de fios e cabos
  - Podem ficar expostas no teto ou então sobre o forro ou sob um piso elevado
- Painel elétrico
  - chamado também de quadro elétrico; caixa que dá suporte ao sistema elétrico; Os painéis são feitos de metais ou de plástico
    - Realizam a função de distribuição de tensão e corrente dentro de um sistema, como por exemplo: quadros de luz e tomadas, quadros de distribuição, cabines primárias, interligações entre cargas onde se faz necessário (barramento blindado).
- Painel de controle
  - São conjuntos equipados com dispositivos eletrônicos de controle digital como um CLP, ou simplesmente com contatores e relés.
  - Constituição
    - Caixa; Porta ou tampa; Placa de montagem; Trilhos e Acessórios: Fecho para portas; cabo de aterramento elétrico.
Condução elétrica
- condução é a ação da passagens de cargas através de um meio condutor.
  - A condução pode ocorrer através de: Fios e cabos; Barramentos; Condutores
- Coloração de fios
  - Para o neutro, deve ser usado condutor com isolação na cor azul claro
  - Para o condutor de proteção (PE), popularmente conhecido como fio terra, deve ser usado condutor com isolação na dupla coloração verde ou verde e amarelo
  - Se o condutor tiver as duas funções: neutro e proteção, é chamado de “condutor PEN” e deverá ter isolação na cor azul-claro, com anilhas verde-amarelo nos pontos visíveis ou acessíveis
  - Para os condutores fase, usar as demais cores com exceção daquelas já utilizadas nos condutores: neutro, proteção e PEN. (vermelho, branco, preto)
    - Por razões de segurança, não deve ser usada a cor de isolação exclusivamente amarela onde existir o risco de confusão com a dupla coloração verde-amarela, cores exclusivas do condutor de proteção.
- Barramentos elétricos
  - São tiras grossas de cobre ou alumínio os quais servem para a condução de eletricidade dentro de um quadro de distribuição de energia elétrica, subestações ou outros aparelhos elétricos.
    - Os tipos de barramentos são aproveitados para transportar correntes muito grandes ou para distribuir corrente a vários dispositivos
      - Os barramentos blindados empregados em instalações elétricas são conjuntos de barras chatas condutoras de eletricidade, geralmente de cobre ou de alumínio, com cantos arredondados.
        elaborados para transmitir e distribuir correntes elétricas elevadas, principalmente, de 100 A a 6.000 A
- Condutores
  - Condutores, no contexto da física e da engenharia elétrica, são materiais nos quais as cargas elétricas se deslocam de maneira relativamente livre.
    - Quando tais materiais são carregados em alguma região pequena, a carga distribui-se prontamente sobre toda a superfície do material
  - Condutividade elétrica
    - É usada para especificar o caráter elétrico de um material
      - Ela é o contrario de resistência elétrica, ou seja, são inversamente proporcionais e determina a facilidade com a qual um material é capaz de conduzir uma corrente elétrica.
    - A unidade é o inverso de resistividade que é ohm-metro, isto é, [(Ωm)-1].
Conexões e terminações
- Conexões
  - Uma conexão elétrica pode ser definida como a ligação entre pontos de um circuito que permite o fluxo de elétrons, sendo um par de conexões necessário para a construção de um circuito elétrico simples
  - Conexões em alumínio
    - A superfície do alumínio é recoberta por uma camada invisível de óxido, de difícil remoção e altamente isolante
      - Em condições normais, ao se encostar um condutor de alumínio em outro, é como estar colocando em contato dois isolantes elétricos
        Nas conexões em alumínio, um bom contato somente ocorrerá se romper essa camada de óxido através da utilização de conectores apropriados
  - Tipos de conectores
    - SCOTCHLOK 2
      - Dispensam o uso de solda e ferramentas para instalação. Seu princípio é baseado na conexão por pressão, assegurando ligações permanentes nas mais severas condições de uso
        Aplicações: Instalações em chuveiros, luminárias, lustres, etc.
    - SCOTCHLOK IDC
      - São dotados de contatos de latão estanhado em forma de “U” que, em uma única operação, removem a capa isolante dos fios sem a utilização de alicates especiais.
        Conectam e isolam através do corpo de polipropileno auto extinguível.
        Aplicações: Instalações prediais, industriais e equipamentos.
- Emendas
  - As emendas que não são feitas corretamente causam perdas de energia e o consequente aquecimento no circuito que gera aumento na conta de luz. Além disso podem causar curto-circuitos e até incêndios.
    - Uso dos conectores pré-isolados torna esse trabalho mais fácil e prático
    - Uso de fita isolante é um método mais artesanal e o resultado depende muito da habilidade do eletricista
- Terminações
  - Mufla elétrica
    - É uma terminação de cabos de alta tensão aplicada na transição do tipo de isolamento. Deve existir uma mufla em cada ponto de mudança de tipo de isolamento.
      - Função
        Realização da transição suave dos campos elétricos.
  - Mufla polimérica
    - Vantagem
      - Dispensa o uso de ferramentas especiais para terminar cabos de potência, instalação em ambientes externos, áreas poluída ou de elevada salinidade, elevada resistência à radiação UV.
  - Tipos de terminações
    - Terminações com com FITAS SCOTCH ATÉ 15/25 kV
      - Terminar cabos de potência isolados, unipolares ou multipolares para classe de tensão até 12/20KV com seções até 500mm² e de 15/25KV com seções até 95mm²
        Indicado para instalações em ambientes internos.
    - TERMINAL CONTRÁTIL A FRIO QTII ATÉ 12/20 kV
      - Terminar cabos de potência isolados, unipolares ou multipolares para classe de tensão de 3,6/6 kV até 12/20 kV com seções até 1.000 mm²
    - TERMINAL CONTRÁTIL A FRIO QTII ATÉ 20/35 KV
      - Terminar cabos de potência isolados, unipolares para classe de tensão de 3,6/6 kV até 20/35 kV com seções até 1.000 mm²
    - TERMINAL CONTRÁTIL A FRIO QTII ATÉ 69/72 KV
      - Terminar cabos de potencias unipolares ou multipolares de classe de tensão de 69/72 kV
- Plugues e tomadas industriais
  - São indicados para conexão de diversos equipamentos, em ambientes sujeitos a pó, água, umidade, respingos quentes, agentes químicos, impactos e vibrações
  - Seus componentes são de alta qualidade garantindo uma vida útil elevada e instalações seguras
Aterramento
- Conjunto de eletrodos, conectores, condutores e processos de medição e tratamento do solo, destinado à criar uma impedância muito baixa, permitindo a passagens de correntes elétricas
  - Finalidade
    - Permitir que quaisquer picos de energia elétrica sejam diretamente encaminhados para o chão, bem longe de instalações elétricas, de modo que sejam absorvidos sem maiores danos
- Terra
  - Condutor construído através de uma haste metálica e que, em situações normais, não deve possuir corrente elétrica circulante
- Neutro
  - É um “condutor” fornecido pela concessionária de energia elétrica, pelo qual há o “retorno” da corrente elétrica
- Massa
  - Onde o fio terra está conectado (carcaça de um computador, ou qualquer outro equipamento), é o que chamamos de massa.
- Objetivos principais
  - Obter uma resistência de aterramento a mais baixa possível, para correntes de falta a terra
    - Manter os potenciais produzidos pelas correntes da falta dentro de limites de segurança de modo a não causar fibrilação
      - Fazer que equipamentos de proteção sejam mais sensibilizados e isolem rapidamente as falhas à terra
        Proporcionar um caminho de escoamento para terra de descargas atmosféricas
        Usar a terra como retorno de corrente no sistema MRT
        Escoar as cargas estáticas geradas nas carcaças dos equipamentos.
- Funções principais
  - Proteger o usuário do equipamento das descargas atmosféricas, através da viabilização de um caminho alternativo para a terra, de descargas atmosféricas
    - “Descarregar” cargas estáticas acumuladas nas carcaças das máquinas ou equipamentos para a terra
      - Facilitar o funcionamento dos dispositivos de proteção (fusíveis, disjuntores, etc.), através da corrente desviada para a terra
- Implementação elétrica
  - Parâmetros
    - Solo
      - A resistência do terra depende muito da constituição química do solo.
    - Eletrodo
      - As características químicas do solo influem diretamente sobre o modo como escolhemos o eletrodo de aterramento.
        Os eletrodos mais utilizados na prática são: hastes de aterramento, malhas de aterramento e estruturas metálicas das fundações de concreto.
        Norma
        O código NEC (1987, 250-83-3) exige que no mínimo 2,5 metros (8 pés) do eletrodo de aterramento estejam em contato com o solo
NBR 5410
- PONTOS DE LUZ
  - Quantidade mínima
    - Prever pelo menos um ponto de luz no teto, comandado por um interruptor de parede
    - Arandelas no banheiro devem estar distantes, pelo menos, 60 cm do limite do box
  - Potência mínima
    - A carga da iluminação é feita em função da área do cômodo da residência
      - Para área ≤ 6 m² => Mínimo de 100 VA
      - Para área ≥ 6 m² => Mínimo de 100 VA para os primeiros 6 m², e acrescentar 60 VA para cada aumento de 4 m² metros inteiros
- LEVANTAMENTO DA CARGA DE TOMADAS
  - Tomadas TUG
    - Áreas ≤ a 6 m2 = 1 tomada
    - Áreas ≥ a 6 m2 = 1 tomada a cada 5 m de perímetro
    - Casos especiais
      - Para cozinhas e copas
        1 tomada a cada 3,5 m de perímetro, sendo que deverão estar a 30 cm de distância de áreas molhadas
      - Banheiros e lavabos
        1 tomada
      - Garagens, varandas, subsolos, sótão
        1 tomada
    - Em áreas úmidas as tomadas devem ser acima de 1,20m de altura
  - Potências das TUGs
    - Para banheiros, cozinhas, copas, áreas de serviço, lavanderias, locais semelhantes
      - As primeiras 3 tomadas deverão ser de 600VA, as demais de 100VA
    - Para os demais cômodos ou dependências
      - Tomadas de no mínimo 100 VA
- CONDUTOR NEUTRO
  - Não pode ser comum a mais de um circuito
  - O condutor neutro de um circuito monofásico deve ter a mesma seção do condutor de fase
- ELETRODUTOS
  - Os trechos contínuos de tubulação, sem interposição de caixas ou equipamentos, não devem exceder 15 m de comprimento para linhas internas às edificações e 30 m para as linhas em áreas externas às edificações, se os trechos forem retilíneos. Se os trechos incluírem curvas, o limite de 15 m e o de 30 m devem ser reduzidos em 3 m para cada curva de 90°.
- Dados utilizadas no dimensionamento de condutores
  - Tabela 33 - Tipos de linhas elétricas
    - Tabela 36 - Capacidades de condução de corrente, em ampères, para os métodos de referência A1, A2, B1, B2, C e D – condutores de PVC
      - Tabela 37 - Capacidades de condução de corrente, em ampères, para os métodos de referência A1, A2, B1, B2, C e D – condutores de XLPE e EPR
        Tabela 46 - Número de condutores carregados a ser considerado, em função do tipo de circuito
SIMBOLOGIA PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
- ESQUEMAS UTILIZADOS
  - Funcional
  - Multifilares
  - Unifilares
    - - A sequência correta para a representação na forma unifilar é: Neutro, fase, retorno e condutor de proteção (terra)
        Na parte inferior, indica-se a bitola dos condutores. Todos os condutores de um mesmo circuito terão a mesma bitola.
- INTERRUPTORES
- DISJUNTORES E FUSÍVEIS
- TOMADAS
- LUMINÁRIAS, REFLETRORES E LÂMPADAS
- DUTOS E DISTRIBUIÇÃO
DIVISÃO DE INSTAÇÃO DE CIRCUITOS
- Correntes de Motores de Indução
  - imotor = FatorServiço x Inominal
- Quadro de distribuição monofásico
  - Temos apenas 1 fase, portanto, todas as cargas deverão ser ligadas na mesma; É necessário um Disjuntor Geral, para proteção e secionamento total da energia fornecida a edificação; As cargas devem ser distribuídas em circuitos de no máximo 10 A, com exceção das TUEs;
  - No circuito Monofásico: teremos 2 condutores carregados
- Quadro de distribuição bifásico
  - Temos 2 fases, portanto as cargas devem ser distribuídas equitativamente entre as duas; São válidas as demais observações do sistema monofásico
  - No circuito Bifásico sem neutro : 2 condutores carregados
  - No circuito Bifásico com neutro  3 condutores carregados
- Quadro de distribuição trifásico
  - No circuito Trifásico  3 condutores carregados