ELETRICIDADE

ELETRICIDADE

1. Grandezas Elétricas

   • Tensão Elétrica(V): Um corpo qualquer pode acumular cargas positivas e negativbas
     • Tensão continua: não varia no tempo
     • Tensão alternada: varia no tempo alterando a polarização
       • Frequência(Hz): numero de ciclos por segundo
       • Período(t): tempo para um ciclo
     • DDP (UAB=VA-VB)
   • Corrente Elétrica(I): fluxo de elétrons
     • Intensidade ( i = Q/Δt )
     • Corrente Contínua Constante: intensidade e sentido constante
     • Corrente Contínua Pulsante: intensidade passa por variações
   • Resistência Elétrica(Ω): oposição a passagem de corrente elétrica oferecida por qualquer elemento
     • Resistividade( 2° Lei de Ohm)(Ω): é uma propriedade de cada material R=p*l/A)
     • 1º Lei de Ohm: relação entre tensão, corrente e resistência elétrica R = U / I
     • Materiais Ôhmicos seguem a lei de Ohm, Materiais não Ôhmicos não seguem a lei de Ohm
   • Potência elétrica (P):energia consumida ou liberada em um intervalo de tempo. Pot=Eel/Δt (w)
     • Potencia elétrica Dissipada: quantidade de energia térmica que passa pelo circuito durante uma quantidade de tempo. Pot=U*i
   • Carga Elétrica (Q), unidade Coulomb (C)
     • Q=i*t
     • Q=± n*e

2. Três tipos de cargas elétricas

   • Carga Resistiva:são cargas que transformam a energia elétrica recebida em calor.
   • Cargas Indutivas:criam campos magnéticos com a passagem de corrente por suas bobinas, produzindo potência reativa com onda de corrente atrasada em relação à tensão.
   • Cargas Capacitivas: A carga capacitiva produz potência reativa com um adiantamento de corrente em relação a tensão.

3. Associação de cargas

   • Série:Utilizadas para seccionamento, sensoriamento e proteção de circuitos elétricos.
     • É aquele que permite somente um percurso para a passagem da corrente ( I = constante).
   • Paralelo: Utilizadas na conexão de cargas ao circuito, por garantir a cada carga a mesma tensão da rede.
     • Nesse tipo de associação os resistores são ligados um do lado do outro, de forma que todos os resistores ficam submetidos à mesma d.d.p. (tensão). ( V = Constante).

4. Métodos

   • Transformação Triâgulo-Estrela
     • É utilizada quando as regras de associação em paralelo e em série não possibilitam a determinação da resistência equivalente de um conjunto de resistores.
   • Leis de Kirchoff
     • Ramo: é todo trecho de circuito constituído de dois ou mais bipolos ligados em serie.
     • Nó: É a intersecção de 2 ou mais ramos.
     • Malha é qualquer circuito fechado que não possui outro circuito em seu interior.
     • 1ª Lei:Em um nó, a soma algébrica das correntes é nula. i1 = i2 + i3 + i4 + i5
     • 2ª Lei: Em uma malha, a soma algébrica das tensões é nula. As representações das tensões nos resistores sempre tem o sentido contrário ao da corrente, o sinal positivo representa um aumento de potencial e o sinal negativo uma perda de potencial, isto é, os resistores ao serem percorridos pela corrente do circuito, apresentam queda de tensão contrária em relação ao sentido da corrente.
   • TEOREMAS DE THÉVENIN E NORTON
     • O teorema de Thévenin estabelece que qualquer circuito linear visto de um ponto, pode ser representado por uma fonte de tensão (igual à tensão do ponto em circuito aberto) em série com uma impedância (igual à impedância do circuito vista deste ponto).
     • Serve para simplificar redes em termos de correntes e não de tensões, como é o caso do método de Thévenin. O teorema de Norton tal como o Teorema de Thévenin permite simplificar redes elétricas lineares, reduzindo-as apenas a um circuito mais simples: um gerador de corrente com uma resistência em paralelo.

5. Geradores Elétricos

   • Em um gerador elétrico, uma forma qualquer de energia, menos a elétrica, é transformada, em parte, em energia elétrica e o restante é dissipada (perdida).
     • Conforme o tipo de energia não elétrica a ser transformada em elétrica, podemos classificar os geradores em: mecânicos (usinas hidrelétricas),térmicos (usinas térmicas), nucleares (usinas nucleares), químicos (pilhas e baterias), fotovoltaicos (bateria solar), eólicos (energia dos ventos)
   • Força eletromotriz (ε) e resistência interna (r)
     • A quantidade de energia potencial elétrica total por unidade de carga elétrica que uma pilha (gerador) consegue produzir é denominada força eletromotriz (ε) do gerador, no S.I. a unidade de força do fem é Volt.
       • ε = Et/Δq
     • À resistência à passagem das cargas pelo gerador damos o nome de “resistência interna (r)” do gerador, internamente ao gerador, a corrente elétrica e vai do polo negativo para o polo positivo.
   • Equação de um gerador
     • a energia elétrica útil que o gerador consegue fornecer para o circuito é dada pela diferença entre a energia elétrica total e a energia dissipada, ou seja: Eu=Et-Ed
       • Lembrando que a potência representa a quantidade de energia por unidade de tempo logo: Pu = Pt – Pd
     • PU – potência útil: Pu = Uab · i
     • PT – potência total: Pt = ε · i
     • PD – potência dissipada: PD = r · i²
     • Equação geral: U = ε – (r · i)
   • • No ponto A, no qual U = ε, corresponde ao gerador em circuito aberto, ou seja, i = 0, já no ponto B, no qual U = 0, corresponde ao gerador em curto-circuito, ou seja, os polos do gerador são ligados externamente por um fio sem resistência.
       • A intensidade no curto circuito é dada por icc= ε/r
   • Rendimento de um gerador
     • O rendimento elétrico de um gerador é o quociente entre a potência elétrica (útil) PU e a potência não elétrica (total) PT. Logo: n=U/ε
   • Associação de Geradores
     • Associação em série
     • Associação em paralelo

6. Indutores

   • Indutores em Corrente Contínua
     • Constante de tempo
       • T = L/R
     • Indutância (L)
       • L = (0,785*u*N²*d²)/c
     • Potencia e energia armazenada no indutor
     • Carga e descarga do indutor
   • Chamamos de indutor a um fio enrolado em forma de hélice em cima de um núcleo que pode ser de ar ou de outro material.
   • Associação de indutores
     • série
       • Leq=L1+L2+...+Ln
     • paralelo
       • Leq=1/(1/L1+1/L2+...+1/Ln
   • Indutores em corrente alternada
     • Reatância Indutiva
       • XL=WL=2*pi*f*L
     • Equações

7. Capacitores

   • Capacitores em Corrente Contínua
     • Os formatos típicos consistem em dois eletrodos ou placas que armazenam cargas opostas. Estas duas placas são condutoras e são separadas por um isolante ou por um dielétrico. A carga é armazenada na superfície das placas, no limite com o dielétrico. Devido ao fato de cada placa armazenar cargas iguais, porém opostas, a carga total no dispositivo é sempre zero.
     • Quando o capacitor está totalmente descarregado, a fonte enxerga como um curto circuito, por isso, Vc = 0 e i = I. Conforme as placas se carregam e a tensão Vc aumenta, a fonte enxerga o capacitor como se ele fosse uma resistência crescente, fazendo com que a corrente diminua. Quando o capacitor está totalmente carregado, a tensão entre as placas se iguala à da fonte, Vc = E, que o enxerga como um circuito aberto, por isso, i = 0.
     • Capacitância
       • C=Q/V
     • Energia armazenada no capacitor é dada por:
       • W = (1⁄2) × C × V2
     • Associação de Capacitores
       • Série
         • Q = Q1 = Q2= .......= Qn = Qtotal
       • Paralelo
         • Q= Q1 + Q2 + Q3, percebemos que Ceq.V=C1.V+C2.V+C3.V
     • Constante de Tempo
       • O capacitor, por armazenar energia, não carrega ou descarrega imediatamente, o tempo de carga e descarga é chamado Constante de Tempo.
         • T = R.C
     • Carga e descarga do Capacitor
   • Capacitores em Corrente Alternada
     • tipos de potência
     • potencia no capacitor CA
       • • P(t)=V(t)*I(t)
     • Fator de Potência
       • • FP = P/S
     • Reatância capacitiva Xc
     • Circuito RC
       • paralelo
       • série

8. Características de sinais alternados

   • valor de pico
     • Vpp = Vp*2
   • Frequência angular ou velocidade angular
     • Radianos = (π/180)*graus
   • Frequência angular ou velocidade angular
     • α = ω*t
   • Função matemática da tensão e da corrente alternada senoidal
   • Valor médio
   • Valor eficaz
   • fator de forma
   • fase inicial e defasagem angular

9. Elementos de uma instalação elétrica

   • Partes da instalação
     • Ramal de ligação, Medidor, Ponto de inspeção, Eletrodo de aterramento, Circuito de distribuição, Quadro de distribuição, Circuitos terminais
   • Fios e cabos
     • A fiação é, geralmente, em cobre, envoltos em PVC - ou outro material isolante - que suporte temperaturas de até 70ºC
     • Cabos
       • Cores
         • Proteção (Verde/Amarelo), Fase (Vermelho), Neutro (Azul), Retorno (Preto)
         • Tipo de isolação
           • Determina a temperatura mâxima a que os condutores poderão estar submetidos a regime contínuo
   • Determinação da seção transversal dos condutores de Fase
     • O método da Queda de tensão no circuito deverá ser utilizado, toda vez que os condutores apresentarem comprimentos iguais ou maiores que 30m.
   • Caixas de passagem
     • Também chamadas de caixas de derivação, são embutidas nas paredes ou lajes. Acomodam tomadas, interruptores ou pontos de luz. São interligadas pelos eletrodutos
   • Eletrodutos
     • Os eletrodutos são tubos para passagem e proteção dos condutores. Podem ser aparentes, fixados por abraçadeiras, ou embutidos em paredes e lajes. Os cabos não podem ocupar mais do que 60% de sua seção para não restringir a ventilação ou provocar esforços no isolamento dos condutores
   • Circuitos dedicados
     • É recomendável para equipamentos elétricos, com alta potência
       • A NBR5410 determina que o limite máximo de corrente para um circuito comum é de 10 A.
         • Cada circuito deverá ser protegido, utilizando um um Disjuntor Residual (DR), o DPS e o Disjuntor termomagnetico.
   • Quadro de distribuição
     • Aloja dispositivos de proteção, chamados de circuitos terminais, cuja função é alimentar os pontos de consumo.
       • É recomendado prever espaço de reserva para possíveis ampliações futuras, com base no número de circuitos que o quadro for efetivamente equipado, conforme indicado em tabela da norma ABNT NBR 5410
   • Grau de Proteção - IP
   • Determinação do QD
   • Padrão de entrada
   • Disjuntor
     • Um disjuntor é um dispositivo eletromecânico, que funciona como um interruptor automático, destinado a proteger uma determinada instalação elétrica contra possíveis danos causados por curtos-circuitos e sobrecargas elétricas.
       • A função do disjuntor é proteger o sistema elétrico, desarmando quando a corrente exigida pelos aparelhos é superior à suportada pela fiação.
     • Classe de Disjuntores
       • A curva de ruptura B para um disjuntor estipula, que sua corrente de ruptura esta compreendido entre 3 e 5 vezes a corrente nominal, um disjuntor de 10A nesta curva deve operar quando sua corrente atingir entre 30A a 50A.
         • Os disjuntores curva B são usados onde se espera um curto circuito com baixa intensidade, normalmente cargas resistivas, em residências as tomadas de uso comum, onde a demanda de corrente de partida do equipamento é baixa.
       • A curva de ruptura C para um disjuntor estipula, que sua corrente de ruptura esta compreendido entre 5 e 10 vezes a corrente nominal, um disjuntor de 10A nesta curva deve operar quando sua corrente atingir entre 50A a 100A.
         • Os disjuntores de curva C são usado onde se espera uma curto circuito de intensidade média e onde a demanda de corrente para partida de equipamentos é mediana, normalmente cargas indutivas, como motores, sistemas de comando e controle, circuitos de iluminação em geral e ligação de bobinas.
       • A curva de ruptura D para um disjuntor, estipula que sua corrente de ruptura esta compreendido entre 10 e 20 vezes a corrente nominal, um disjuntor de 10A nesta curva deve operar quando sua corrente atingir entre 100A a 200A.
         • Os disjuntores de curva D são usado onde se espera uma curto circuito de intensidade alta e onde a corrente de partida é muito acentuada, sendo muito utilizados em grande motores e grandes transformadores.
   • Disjuntor Motor (classe C e D)
     • O Disjuntor Motor possui a função de proteção e de seccionamento. Interrompe a passagem de corrente ao ocorrer uma sobrecarga através do disparo térmico ou curto-circuito através do disparo eletromagnético.
   • DR – Disjuntor Diferencial Residual
     • Tem a função de desligar automaticamente o circuito caso exista um corrente de fuga que ultrapasse 30 mA, ou seja caso ocorra um fuga de corrente maior que 30 mA, o DR reconhece e desliga automaticamente o circuito. O DR tem essa característica para proteção de pessoas e animais contra choques elétricos.
   • Contatores
     • São dispositivos eletromecânicos que permitem, a partir de um circuito de comando, efetuar o controle de cargas em um circuito de potência.
   • Tomadas
   • DPS – Dispositivos de proteção contra surtos elétricos
     • Dispositivo de proteção contra surtos (DPS) ou "supressor de surto" é um dispositivo destinado a proteger os equipamentos elétricos contra picos de tensão geralmente causados por descargas atmosféricas na rede da concessionária de energia elétrica.
   • Quadro de medição (Padrão de entrada)
     • O quadro de medição abriga o aparelho que mede o consumo e também o sistema de aterramento. Dele, sai o conjunto de condutores - até três fases, além de um neutro e um terra -, que segue até o quadro de distribuição
   • Aterramento
     • Definimos aterramento como um sistema utilizado para evitar desequilíbrios na tensão elétrica de uma instalação qualquer, eliminar fugas de energia desbalanceando as fases na rede externa (fornecimento) e prevenir contra choque elétrico através do contato humano com a carcaça (parte metálica) de equipamentos com falha no isolamento.
       • Considerando que o principal elemento num sistema de aterramento seria o chamado eletrodo, sua escolha é influenciada pelas características químicas do solo que podem ser teor de água, quantidade de sais existentes, etc.
   • Terra (PE) e Neutro (N)
     • Terra – Uma espécie de condutor baseado em haste metálica pelo qual não circula corrente em condições normais de funcionamento da instalação.
     • Neutro – Fornecido pela concessionária junto com o condutor fase, serve como retorno para a corrente que percorre a instalação, aonde nem sempre o potencial verificado equivale a zero (a menos que ocorra equilíbrio entre as fases da rede elétrica).

10. Divisão da instalação em circuitos

    • Motivo da divisão das cargas em circuitos elétricos:
      • Facilita a operação e a manutenção da instalação; Diminui a queda de tensão; A corrente nominal é menor, proporcionando condutores e dispositivos de proteção de menor seção e capacidade nominal; Facilita a passagem dos condutores nos eletrodos e as ligações dos mesmos aos terminais dos aparelhos de utilização (interruptores, tomadas e aparelhos).
    • Tipos de quadros de distribuição quanto à tensão de alimentação
      • 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;
      • 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
      • Quadro de distribuição trifásico.
    • Critérios para a divisão dos circuitos terminais
      • Circuitos terminais distintos para iluminação e tomadas
        • Devem ser previstos circuitos independentes para equipamentos de corrente nominal superior a 10 A
          • Circuitos exclusivos para cada tomada de uso especifico (TUE)
            • Devem ser previstos circuitos independentes para as TUG da cozinha, copa e área de serviço
              • Não devemos juntar cômodos de serviço com cômodos de descanso
                • Nas instalações alimentadas com duas ou três fases, as cargas devem ser distribuídas entre as fases, de modo a obter se o maior equilíbrio possível;
                  • TUEs são circuitos unicos
    • Tabela de Correntes de Motores de Indução
      • Utilizando as informações da placa de identificação do motor
        • Imotor = FatorServiço x Inominal
    • Dimensionamento dos condutores

11. NBR5410

    • Casos em que o uso de dispositivo DR é obrigatório
      • a)os circuitos que sirvam a pontos de utilização situados em locais contendo banheira ou chuveiro
        • b)os circuitos que alimentem tomadas de corrente situadas em áreas externas à edificação
          • c)os circuitos de tomadas de corrente situadas em áreas internas que possam vir a alimentar equipamentos no exterior
            • d)os circuitos que, em locais de habitação, sirvam a pontos de utilização situados em cozinhas, copas cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e demais dependências internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens
              • e)os circuitos que, em edificações não-residenciais, sirvam a pontos de tomada situados em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e, no geral, em áreas internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens
    • Dados utilizados no dimensionamento de condutores
      • Tabela 33 - Tipos de linhas elétricas
        • A1: condutores isolados em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante; A2: cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante; B1: condutores isolados em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira; B2: cabo multipolar em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira; C: cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira; D: cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo; E: cabo multipolar ao ar livre; F: cabos unipolares justapostos (na horizontal, na vertical ou em trifólio) ao ar livre; G: cabos unipolares espaçados ao ar livre.
      • 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
    • Não devemos mesclar circuitos de Iluminação com tomadas ou vice-versa; Os dispositivos de proteção devem ser dispostos e identificados de forma que seja fácil reconhecer os respectivos circuitos protegidos;
    • Condutor neutro O 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;
    • Pontos de luz
      • Quantidade mínima de pontos de luz
        • Prever pelo menos um ponto de luz no teto, comandado por um interruptor de parede
      • Potência mínima de iluminação
        • 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
    • TOMADAS TUG
      • Áreas ≤ a 6 m2  1 tomada
      • Áreas ≥ a 6 m2  1 tomada a cada 5 m de perímetro
      • Para Cozinhas e Copas  1 tomada a cada 3,5 m de perímetro
        • Banheiros e Lavabos  1 tomada
          • Garagens, Varandas e subsolos, sótão  1 tomada
      • Para banheiros, cozinhas, copas, áreas de serviço, lavanderias
        • As primeiras 3 tomadas deverão ser de 600VA, as demais de 100VA.
      • Para os demais Cômodos ou dependências
        • Tomadas de no mínimo 100 VA

12. simbologia

    • A norma NBR 5444-1989 regulamenta a simbologia padronizada
    • Ela divide a representação dos componentes nas seguintes categorias: A – Dutos e distribuição B – Quadros de distribuição C – Interruptores D – Luminárias, refletores e lâmpadas E – Tomadas F – Motores e Transformadores
    • Os esquemas (ou diagramas) utilizados são: Funciona,l Multifilares e Unifilares
    • Funcional
      • Representa todo o sistema elétrico e permite interpretar, em detalhes, o funcionamento do circuito
    • Multifilar
      • Representação do sistema elétrico onde cada traço representa um condutor. A simbologia utilizada fica restrita aos elementos utilizados
    • Unifilar
      • Neste diagrama os traços representam os eletrodutos, onde são indicados, através de símbolos padronizados, os cabos que devem contem, os elementos de carga, seccionamento e proteção.
    • Interpretação
    • Quadro de distribuição
    • Interruptores
    • Luminárias, refletores, e lâmpadas
    • Tomadas

Imagens e arquivos do mapa