04110308506Apostila Materiais.pdf

7/25/2019 04110308506Apostila Materiais.pdf

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINACENTRO TECNOLGICO

EEL7052 - MATERIAIS ELTRICOS

Prof . Jacqueline GisleRolim

a


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NDICE

Captulo I - Propriedades Gerais dos Materiais1.1 - Introduo MateriaisEltricos.........................................................................................11.2 - Reviso - LigaesQuicas..............................................................................................21.! - Estruturas"ristalina...........................................................................................................#1.$ - %ro&riedadesEltricas........................................................................................................'

1.$.1 - "onduo nos s(lidos condutores) no erc*rio e nos etais e+uso....................'1.$.2 - "onduo nosl,uidos............................................................................................'1.$.! - "onduo nosgases................................................................................................

1.# - %ro&riedadesMecnicas....................................................................................................../

1.#.1 - 0e+orao nosetais.........................................................................................../

1.#.2 - utras &ro&riedadesecnicas.............................................................................111. - %ro&riedades3ricas......................................................................................................111.' - %ro&riedades,uicas ......................................................................................................1!

1.'.1 - E+eito das radiaes nosateriais.........................................................................1!1.'.2 -"orroso..............................................................................................................1!

1. - %ro&riedades versus

Microestruturas.................................................................................2!1..1 -Introduo...........................................................................................................2!1..2 - 0iagraas de4ase...............................................................................................2!1..! -%olior5so.......................................................................................................2'1..$ - 3rataentos3ricos.........................................................................................2'

1./ - %ro6leas

3&icos............................................................................................................!1

Captulo II - Materiais Magnticos

2.1 -Introduo.........................................................................................................................!!2.2 - Reviso de

"onceitos.......................................................................................................!!2.2.1 - "o&ortaentoMagntico..................................................................................!!2.2.2 - "urvas de Magneti7ao e8isterese....................................................................!$2.2.! - "lassi5cao dos Materiais Quanto %erea6ilidade...........................................!/2.2.$ - %erdas &or 8isterese e "orrentes%arasitas...........................................................$9

2.! - :*cleos Magnticos Lainados ou

"o&actados.............................................................$12.$ - MateriaisMagnticos.......................................................................................................$!

2.$.1 -Introduo............................................................................................................$!2.$.2 -4erro....................................................................................................................$$2.$.! - 0iagraas de 4ase do 4erro ; "ar6eto de 4erro


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Captulo III - Materiais Condutores!.1 -Introduo........................................................................................................................$/!.2 - @lguas caractersticas dos ateriais

condutores.............................................................$/!.2.1 - Aariao da resistividade co a te&eratura e a+re,BCncia..................................$/!.2.2 - ResistCncia de contato nosetais.........................................................................#9

!.! - Materiais de Elevada"ondutividade.................................................................................#1!.$ - Materiais de ElevadaResistividade...................................................................................1!.# - @&licaes

Es&eciais.........................................................................................................#!. ->u&ercondutores..............................................................................................................'

Captulo IV - Materiais Isolantes$.1 -

Introduo.........................................................................................................................'1$.2 - "o&ortaento dos 0ieltricos e>ervio......................................................................'!$.! - MateriaisIsolantes.............................................................................................................'

$.!.1 - IsolantesDasosos..................................................................................................'$.!.2 - IsolantesL,uidos.................................................................................................'$.!.! - Isolantes %astosos e

"eras.....................................................................................!$.!.$ - Isolantes>(lidos...................................................................................................

$.$ -@&licaes......................................................................................................................../

Captulo V - Materiais Semicondutores

#.1 -Introduo........................................................................................................................./'#.2 ; Estruturas de andas de Energia nos>(lidos..................................................................../'#.! ; "onduo e 3eros de andasEletrFnicas..................................................................199#.$ ; >eiconduoIntrnseca.................................................................................................192#.# ; >eicondutoresEGtrnsecos............................................................................................19!

#.#.1 ; >eicondutor do ti&on.......................................................................................19!#.#.2 ; >eicondutor do ti&op.......................................................................................19#

Reer!ncias "i#liogr$icas

22H9$H92 - 1111 - %ro+. Jac,ueline Roli -indice.doc


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CAPTULO I

PROPRIEDADES GERAIS DOS ATERIAIS

!.! " In#ro$u%&o a a#eriaisEl'#ricos

o6Ketivo do curso de Materiais Eltricos a6ilitar os estudantes deEngenaria

Eltrica e Engenaria de %roduo eltrica a distinguir e recoendar os diversosateriais

utili7ados e e,ui&aentos e co&onentes eltricos e agnticos)correlacionando as&ro&riedades dos etais) ligas) ateriais cericos) seicondutores) &lsticos eoutros ti&os de

&olieri7ados co suas &ro&riedades estruturais) al de conecer astendCncias atuais e&ers&ectivas +uturas no ca&o da ciCncia dos ateriais.

"onsidera-se ,ue os alunos tena coneciento 6sico de ,uica geral)+sica e

eletroagnetiso) as alguns conceitos &rinci&ais so rele6rados.Es&era-se ao 5nal deste curso ,ue o leitor tena ad,uirido no a&enasconeciento)

as ta6 entendiento de coo di+erentes +atores


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Materiais Eltricos (

!.( " Re)is&o* Li+a%,es-umicas

too co&osto &or u n*cleo circundado &or eltrons. n*cleo

co&osto &or&r(tons e neutrons. s eltrons so &artculas carregadas e co 1H1! da assa deu neutron.@ carga do eltron convencionada negativa. "oo os eltrons so co&onentes detodos ostoos) sua carga eltrica +re,Benteente toada coo unidade. E unidades+sicas) a carga

do eltron vale 1) G19-1/

".

>a6eos ,ue u &r(ton &ossui ua carga ,ue nuericaente igual a doeltron) s(

,ue de sinal o&osto. %or eGe&lo) o too de idrogCnio) o ais si&les de todos) co&ostode u &roton e de u eltron e eletricaente neutro.

0e ua +ora si&li5cada) u too de u certo eleento &ode serconsiderado

coo sendo ua co6inao de &r(tons e neutrons e u n*cleo circundado &oreltrons."oo a assa de u eltron 9)999# da assa de u &r(ton ou de u neutron) aassa total deu too a&roGiadaente &ro&orcional ao n*ero de &r(tons e neutrons no n*cleo.@ assaatFica eG&ressa e graas &or too-graa. P too-graa se&re cont)92G192!toos


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Materiais Eltricos /

4ig. 1.1 -Ioni7ao.:a realidade ua carga negativa atrada &or todas as cargas &ositivas eua carga

&ositiva &or todas as negativas. "onse,Benteente os ons de s(dio 5ca envolvidos&or onscloreto) e os ons cloreto &or ons de s(dio.

Ligao covalente: Este u outro ti&o de ligao +orte. :este caso u tooad,uire

oito eltrons na caada de valCncia co&artilando eltrons co u tooadKacente. eGe&lo ais si&les deste co&artilaento encontrado na olcula deidrogCnio 82. Esta

olcula e outras olculas diatFicas so ostradas na 5g. 1.2 a6aiGo.

4ig. 1.2 - MolculasdiatFicas.

Que a ligao covalente i&lica e intensas +oras de atrao entre ostoos

evidenciado no diaante) ,ue o aterial ais duro encontrado na nature7a einteiraenteconstitudo &or car6ono. @ +ora desta ligao covalente


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Materiais Eltricos 0

.

4ig. 1.! - Ligao

MetlicaLigaes secundrias: EGiste ta6 +oras secundrias ,ue liga olculasuas

s outras. Estas ligaes so +racas e relao s outras. Estas +oras a&arece a&artir dosdi&olos atFicos ou oleculares. s di&olos eltricos eGiste se&re ,ue eGistiralguaassietria entre as &artes &ositivas e negativas dos toos e olculas. @ ligaoresulta daatrao coulo6iana entre u &(lo &ositivo e a regio negativa do adKacente.

EGe&los deligaes secundrias so as &ontes de idrogCnio e as +oras de Aan der Waals.

@ 4ig. 1.$ ostra a &olaridade na olcula de 84) onde o *or 6eais

eletronegativo ,ue o idrogCnio) atraindo o &ar de eltrons da ligao covalente)criando uacarga ligeiraente negativa ao redor do *or e &ositiva ao redor do idrogCnio.

.

4ig. 1.$ -


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!./ 2 Es#ru#urasCris#alinas

s ateriais s(lidos &ode ser classi5cados de acordo co a regularidade co

a ,ualtoos e ons se arranKa e relao uns aos outros. P aterial cristalino a,uelenos ,uaisos toos se re&ete nu arranKo &eri(dico e largas distncias atFicas. 3odosos etais)uitos ateriais cericos e certos &oleros +ora estruturas cristalinas so6condiesnorais de solidi5cao.

s ateriais ,ue no &ossue esta ordenao atFica a largas distncias socaados

aor+os. s vidros) &or eGe&lo) no so cristalinos. @ 5g. 1.# a&resenta u dosvidros aissi&les


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Pa olcula te ua regularidade estrutural) &or,ue as ligaescovalentes

deterina u n*ero es&ec5co de vi7inos &ara cada too e a orientao noes&ao dosesos. @ aioria dos ateriais de interesse &ara o engeneiro te arranKos

atFicos ,ue sere&ete nas trCs dienses de ua unidade 6sica. 3ais estruturas sodenoinadas cristais.EGiste ' ti&os &rinci&ais de cristais c*6ico) tetragonal) ortorrF6ico) onoclnico)triclnico)eGagonal e ro6odrico. EGiste ainda alguns su6gru&os) ,ue &ode sero6servados na 4ig.1.. Quando se descreve estruturas cristalinas os toos ou ons so tratadoscoo sendoes+eras s(lidas co dietros 6e de5nidos. @lguas &ro&riedades dos s(lidos

cristalinosde&ende da estrutura do cristal deste aterial) ou seKa) da aneira na ,ual ostoos) ons eolculas esto ordenadas es&acialente.

4ig. 1. - Dru&os es&aciais decristais.


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!.0 " Pro5rie$a$esEl'#ricas

@s cargas eltricas desloca-se so6 a +ora de corrente eltrica atravs dasdi+erentes

su6stncias as so6 as&ectos diversos. >e caa de resistncia a aior ou enordi5culdade,ue o&e u condutor &assage de corrente eltrica. @ carga &ode ser carregada&or ons oueltrons cuKa o6ilidade varia &ara os di+erentes ateriais +orando u co&letoes&ectro deresistividadeHcondutividades) coo ostrado na 5gura 1.'.

.

4ig. 1.' - Es&ectro daresistividade.

:a condutividade iFnica os &ortadores de carga &ode ter tanto ctions coonions.

:a condutividade eletrFnica os &ortadores de carga so eltrons ou U6uracosVeletrFnicos < asere estudados na &arte de seicondutores=. "oo K +oi dito) a carga &or eltron 1)G19-1/

"oulo6. "oo os ons contC ua de5ciCncia ou u eGcesso de eltrons) a carga&or on

se&re u *lti&lo inteiro de1)G19-1/

".

1..1 ! "onduo nos s#lidos condutores$ no merc%rio e nos metaisem fuso

:estes ateriais eGiste eltrons livres ,ue &ode se deslocar co uoviento ,ue

de&ende da te&eratura e de outras condies +sicas a ,ue esteKa suKeitos. Esteseltrons estoconstanteente suKeitos a u oviento de agitao trica) co velocidades daorde dos199 XHs) oviento desordenado e e,uili6rado no seu conKunto) no constituindo&ortanto ua

corrente eltrica.

>e no entanto) esta su6stncia +or suKeita a u ca&o eltricos) os eltronsvo sendo

arrastados no seu oviento) +orando assi ua corrente eltrica. sentido &ositivo desta corrente +oi ar6itrado coo o contrrio ao dodeslocaento dos

eltrons. @ corrente eltrica d-se a ua velocidade uito ais 6aiGa ,ue a daagitao trica)na orde dos cHs.

Quando so arrastados os eltrons se coca co as olculas do aterialcondutor)

&erdendo &arte da sua energia so6 a +ora de calor.

1..& ! "onduo nosl'(uidos

%ela i&(tese de @rrenius sa6eos ,ue) ,uando se dissolve u cido) ua6ase ou u

sal na gua) d-se a dissociao das suas olculas e ons ,ue &ode se deslocarno seio dol,uido. >o6 a ao de u ca&o eltrico estes ons) &ositivos ou negativos) iro sedeslocar esentidos contrrio) de acordo co a res&ectiva carga.


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0a,ui se conclui ,ue a corrente eltrica nos eletr(litos condu7ida de +oradi+erente

da ,ue ocorre nos condutores s(lidos) K ,ue nos l,uidos oviento nos doissentidos. @saceleraes dos anions e ctions so di+erentes &or,ue de&ende das suas assas

e sua cargaeltrica.

1..)! "onduo nosgases

P gs &resso atos+rica considerado u 6o isolante) as se +orsu6etido a

u ca&o eltrico su5cienteente +orte) ele deiGa de o ser.Quando o ca&o atinge u deterinado valor alguns eltrons se li6erta dostoos

5cando estes conse,Benteente co carga &ositiva. @ este +enFeno dado onoe deioni7ao do gs.

>e) ua ve7 o gs ioni7ado) nele eGistir u ca&o eltrico) aver atravsdele a

&assage de ua corrente eltrica) geralente aco&anada de e+eitosluinescentes. n*ero de olculas ioni7adas nu gs se&re &e,ueno eco&arao co o,ue se &assa nos l,uidos. 0e +ato) considera-se ua 6oa ioni7ao ,uando eGiste uaolculaioni7ada &ara cada 1912 olculas de gs.

Quando a causa da ioni7ao desa&arece) o gs ant a condutividade&or alguns

instantes) as esta vai diinuindo at desa&arecer. Isto ostra ,ue os ons volta a seco6inar.

@ curva ,ue nos &erite ter ua idia da variao da corrente co o ca&oeltrico)

su&osto uni+ore nos gases ioni7ados) su&ondo-se ainda ,ue se ant constantea causa daioni7ao ostrada na 4igura 1..

4ig. 1. - Aariao da corrente co o valor do ca&oeltrico.

0ela tiraos ,ue) &ara ca&os uito &e,uenos


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@t a,ui su&useos a corrente trans&ortada &elos ons ,ue vo sendoarrastados &ara os

eletrodos) aniados de &e,uena energia cintica) inca&a7 de dissociar as olculasco ,ue vococando co grande +re,BCncia &ois) estando o gs a ua &resso noral) grande a

densidadede olculas) o ,ue &or sua ve7 no &erite o auento da energia cintica dos ons.

@ssi) a ioni7ao no auenta e o gs &erite a&enas a &assage de uacorrente deintensidade relativaente 6aiGa.

>e o ca&o eltrico auenta acia de deterinado valor) a energia cinticados ons

consegue auentar a &onto de o seu co,ue de encontro s olculas &oderdissoci-las. @ioni7ao vai &rogredindo ra&idaente at ,ue as olculas &or dissociar se tornaescassas e ouGo de ons e eltrons deiGa de encontrar resistCncia. O a descarga. valor deca&o eltrico&ara o ,ual se veri5ca a descarga de&ende ta6 da &resso a ,ue o gs se encontrasu6etido.

!.1 " Pro5rie$a$esec8nicas

%ara selecionar ateriais a&ro&riados e ento o6ter u &roKeto e5ciente) essencial ,ue

se conea as &ro&riedades relevantes dos ateriais. @s &ro&riedades ecnicas dosateriaisso edidas e teros do co&ortaento do aterial ,uando suKeito a ua+ora e sodeterinadas &elas de+oraes. Aalores nuricos a6solutos de alguas&ro&riedadesecnicas no so deterinados +acilente) as so a&resentados eco&arao a outros

ateriais.

Muito ateriais e servio esto suKeitos a +oras ou carga) &or eGe&lo aliga de

alunio e&regada nas asas dos avies ou o ao no eiGo dos auto(veis. E taissituaes

necessrio &roKetar o e,ui&aento de tal +ora ,ue as de+oraes e serviono seroeGcessivas e +raturas no ocorrero.

1.,.1 ! -eformao nosmetais.Quando ua tenso


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Materiais Eltricos !9

%or conveno a rea da seo transversal utili7ada nas curvas da 4ig. 1./ se&re a

rea inicial) e6ora a esa se odi5,ue ao longo do teste de levantaento dosdados) coono caso ,ue &ode ser visuali7ado na 4ig. 1.19.

4ig. 1.19 - Reduo na rea da seo reta durantede+orao

@t o &onto L.E. na curva da 4ig. 1./ a de+orao &ro&orcional) ou seKa)o6edece a

lei de 8ooXe) sendo o coe5ciente de elasticidade calculado &ela ra7o entre atenso e ade+orao corres&ondente. &onto L.E o liite de elasticidade ou Liite deEscoaento.

E ateriais tais coo os aos doces) o liite de escoaento 6e de5nido) ,uandoo aterialescoa) ou seKa) a de+orao &lstica ocorre se ,ue &raticaente auento natenso. @l do&onto L.E. a de+orao ser e &arte elstica e e &arte inelstica) as o aterialno aisretornar as suas dienses originais ,uando a +ora reovida. @&(s o &onto L.E oaterialestica ra&idaente e a Gia tenso a&licada no &onto L.Re. :o &onto L.Ru.ocorre a

+ratura.

@inda so6re a 4ig. 1./ ca6e ressaltar a di+erena de co&ortaento nasdiversas curvas

ostradas. %or eGe&lo) na 5gura


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Materiais Eltricos !!

e unidades de tenso. 0eve-se notar ,ue o liite de resistCncia calculado erelao reainicial. Essa ua o6servao i&ortante) &articularente &ara os ateriaisd*teis) &ois oseso so+re ua reduo de rea ,uando solicitados &ela carga Gia. E6ora

a tensoverdadeira ,ue solicita o aterial seKa calculada considerando-se a rea real) a tensotal coode5nida anteriorente ais i&ortante &ara o engeneiro) &ois os &roKetos deveser +eitosco 6ase nas dienses iniciais. %or este otivo ta6 o liite de ru&tura &ode serin+erior aoliite de resistCncia


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Materiais Eltricos !(

"alor espec'0co mdio "m de u cor&o entre dois liites de te&eratura 9 e1 a

relao entre a ,uantidade de calor necessrio Q &ara elevar a unidade de assado cor&o date&eratura 9 a 1 e a elevao de te&eratura


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Materiais Eltricos !/

!.4 " Pro5rie$a$es-umicas

1.4.1! Efeito das 5adiaes nos materiais: :o ca&o da engenaria ta6 te-se&reocu&ado

uito so6re os e+eitos das radiaes nos ateriais. E &articular) os e+eitos danososde radiaodeve ser levados e conta no &roKeto de reatores nucleares) e6ora no seKasoente nessecaso ,ue se te irradiao de ateriais. >a6e-se uito te&o ,ue os ateriais&ode serodi5cados &or radiaes 6otnico o6serva os e+eitos da +otossntese) o +otogra+o usaesse +atona eG&osio de seus 5les) o +sico utili7a essas interaes &ara a&licaes deuorescCncia) odico a&lica radiaes e tera&ia. s e+eitos das radiaes visveis a6e-se ,ue a o6teno de u etal se +a7 custa

de ua certa,uantidade de energia) a ,ual cedida &or interdio dos &rocesso etal*rgicos)coo se vC naclssica eG&resso

Metalurgia"o&osto \Energia

Metal


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"oo resultado do &r(&rio &rocesso de o6teno) sa6e-se ,ue os etais)nas suas

+oras re5nadas) encontra-se nu nvel energtico su&erior ao do co&osto ,uele deuorige. EGcetua-se a&enas os etais no6res ,ue so encontrados na nature7a

na +oraetlica. Esta &ortanto a ra7o terodinica da es&ontaneidade das reaes decorroso ,uetrans+ora os etais novaente e co&ostos) nu &rocesso inverso aoetal*rgico. @energia li6erada nesta trans+orao &erdida &ara o eio a6iente.

%or outro lado) &ara anter os etais &rotegidos contra a corroso necessidade de

ua &arcela adicional de energia) a ,ual &ode ser a&licada de diversas +oras)de&endendologicaente das condies de e&rego do etal. Essa energia adicional &ode serre&resentada&or revestientos &rotetores) ini6idores de corroso) e outros todos a serevistos nos&r(Gios itens.

"orroso &or dissoluo @ corroso ais si&les atravs de ua dissoluo,uica) cooocorre) &or eGe&lo) no caso do a*car e do sal na gua. 6viaente ateriais

to sol*veis,uanto o a*car e o sal no so utili7ados ordinariaente na +a6ricao de &eas) as ocasiese ,ue os ateriais entra e contato co solventes &oderosos. %or eGe&lo) uaangueirade 6orraca atravs da ,ual corre gasolina) est e contato co idrocar6onetossolventes etiKolos re+ratrios de slica entra e contato co esc(rias de (Gido de +erro ,uedissolve aslica. %ode ser +eitas as seguintes generali7aes a res&eito da dissoluo ,uica

Molculas de ons &e,uenos se dissolve ais +acilente - os co&onentes doas+alto) &or

eGe&lo) se dissolve ais +acilente ,ue os de u &lstico altaente &olieri7adoN @ solu6ili7ao ocorre ais +acilente ,uando o soluto e o solvente tCestruturas

seelantes - ateriais orgnicos so ais +acilente sol*veis e solventesorgnicos etaise outros etais l,uidos e ateriais cericos e cericos +undidosN @ &resena de dois solutos &ode &rodu7ir aiores solu6ilidades ,ue a &resena deu s( -coo eGe&lo) o car6onato de clcio


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Aeri5ca-se eG&erientalente ,ue os etais a&resenta di+erentestendCncias

oGidao. @ssi) e &resena de ar e uidade nota-se ,ue o +erro se oGida ais do,ue o n,uele ,ue o ouro no se oGida. O &ortanto) de grande aKuda &ara o estudo ou &reviso

de alguns&rocessos corrosivos) dis&or os etais e ua ta6ela ,ue indi,ue a orde &re+erencialde cessode eltrons. Esta ta6ela conecida &or ta6ela de &otenciais de eletrodo. @ela6orao e autili7ao desta ta6ela sero consideradas a seguir.

@ ierso de u etal) so6 a +ora de lina) &laca) 6asto) 5o) tela) etc. nassolues

eletrolticas deterina o esta6eleciento de ua di+erena de &otencial entre asduas +ases) as(lida e a l,uida. Esta di+erena de &otencial ) siultaneaente) de nature7aeltrica e denature7a ,uica) e &or isso se denoina di+erena de &otencial eletro,uico. @ aior&arte dacorroso ocorre atravs da interao dos &rocessos de dissoluo e o6idao.

0e aneira ais es&ec5ca) o eletrodo o sistea +orado &elo etal e &elasoluo

eletroltica vi7ina ao etal. @ssi) &ara o caso do +erro &ode-se re&resentar coo sevC na 4ig.1.11. sistea constitudo &elo etal e a soluo tende a evoluir es&ontaneaentede odo aatingir u estado de e,uil6rio. Este e,uil6rio eletro,uico) ,ue ocorre noseletrodos noralente re&resentado &or

Mn\


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de ons idrogCnio


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3a6ela 1.1 - %otenciais de Eletrodo de Metais


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4ig. 1.1$ - "orrosogalvnica idrogCnio se des&rende no catodo &or,ue est a6aiGo do +erro na srie das

tenseseletrolticas. 82 &roveniente dos ons idrogCnio &resentes na gua e virtude dareao

82 8\ \ 8-


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4ig. 1.1 - 4orao de4errugeEsses dois reagentes se origina no catodo e no anodo res&ectivaenteN

entretanto a

co6inao de a6os ocorre couente no anodo) &ois os ons 4e!\ sendoenores ,ue os8-) se di+unde ais ra&idaente. @l disso) a&enas u on 4e!\ deve sedi+undir &ara oanodo &ara cada trCs ons 8-. Isso signi5ca ,ue) e6ora a corroso ocorra no anodo) a+errugese de&osita no catodo.

@ corroso galvnica) &ortanto) se caracteri7a &elo aco&laento de ateriaisetlicos

dissiilares iersos e u eletr(lito) causando ua trans+erCncia de carga eltricade u &araoutro) &or tere &otenciais eltricos di+erentes. @ corroso locali7ada) &r(Gia regio doaco&laento) ocasionando &ro+undas &er+uraes no aterial etlico ,ue

+unciona cooanodo.

"asos onde estes ecanisos soo6servados

trocadores ou &erutadores de calor) co +eiGe de tu6os de alunioN a &resena de&e,uenasconcentraes de "u2\ na gua de re+rigerao ocasiona) e &ouco te&o)&er+uraes nostu6osN tu6os de caldeiras onde ocorre) e alguns casos) de&(sitos de co6re ou (Gido de

co6re. Isto&or,ue a gua de alientao da caldeira &ode conter ons co6re) co6re etlico ousuas ligas. co6re e suas ligas ou ons so originados) geralente) de containaes nagua dealientao &or su6stncias usadas durante o &rocessaentoN

tan,ues de ao car6ono ou de ao galvani7ado. @ corroso galvnica ocasionada &ela

&resena de co6re ou co&ostos originados &ela ao corrosiva ou erosiva da

gua so6re atu6ulao de co6re ,ue alienta o tan,ue.

@s clulas galvnicas +oradas &or ateriais di+erentes so caadasclulas de

co&osio) outros t&os de clulas galvnicas so as clulas de tenso


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Materiais Eltricos (9

&otenciais) diinuindo &ortanto a di+erena de &otencial e conse,uenteente) o&rocessocorrosivo


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Materiais Eltricos (!

a&licao de revestientos &rotetores se +or a&licado ,ual,uer revestiento&rotetor) ,ue

alguns &oderia iaginar soente necessrio &ara o etal +uncionando cooanodo) recoendvel a &intura ta6 do catodo) evitando assi ,ue) caso aKa +ala no

revestientodo anodo) no 5,ue ua &e,uena rea an(dica eG&osta a ua grande reacat(dica. @ *nicaliitao desse todo o co&ortaento e servio da caada &rotetora. %oreGe&lo) ascaadas orgnicas causa &ro6leas) se usadas e te&eraturas elevadas ou econdies dea6raso severaN al disso) necessita-se de u reco6riento &eri(dico da su&er+ciee virtudeda oGidao da caada co o te&o. Entretando) as caadas &rotetoras no

&recisa sernecessariaente orgnicas. %or eGe&lo) &ode-se usar estano coo ua &rotetoraUinerteV &arao ao. >u&er+cies &rateadas) ni,ueladas ou co6readas ta6 so resistentes corroso. Essacaada &rotetora serve coo u anodo de sacri+cio) ,ue se corr(i no lugar do ao.Esses etais&ode ser de&ositados &or ierso a ,uente e 6anos etlicos l,uidos) ou na+ora de&lacas ,ue &ode ser su6stitudas +acilente) coo ostrado na 4ig. 1.29). 3a6se &ode

usar coo caadas &rotetoras ateriais cericos inertesN

4ig. 1.29 - @nodos de sacri+cio.


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Materiais Eltricos ((

s ons so adsorvidos &ela su&er+cie an(dica e) desta +ora) isola estasu&er+cie

evitando as rea^es de corrosoN o etal 5ca a&assivado


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Materiais Eltricos (/

!.6" Pro5rie$a$es :ersusicroes#ru#uras1.8.19ntroduo

@lguns etais) usados coercialente e a&licaes e engenaria so

&uros. Issoocorre co o co6re usado e condutores eltricos e co a caada de 7incoe aosgalvani7ados.

Mas e uitos casos) eleentos estranos so intencionalenteadicionados a u

aterial) a 5 de elorar suas &ro&riedades. lato u eGe&lo de co6re ,uecont 7inco.

@s solues s(lidas +ora-se ais +acilente ,uando os toos dosolvente e do

soluto tC dienses e estruturas eletrFnicas seelantes. :o caso do lato) o co6ree o 7incotC raios atFicos de 1)2' e 1)!!2 _ ) res&ectivaente) a6os tC eGcetuando-seos do nvel

de valCncia) 2 eltrons e a&resenta) ,uando isolados) n*ero de coordenao 12.%ortanto),uando se adiciona 7inco ao co6re) ele su6stitui +acilente o co6re no reticulado c+c)at ,ue) uGio de a&roGiadaente $9Y dos toos de co6re tena sidos su6stitudos.

@s solues s(lidas &ode ser su+stitucionais ou intersticiais. caso do lato)descrito

acia) u eGe&lo de soluo su6stitucional) &or,ue os toos de 7incosu6stitue os deco6re na estrutura cristalina. EGiste) no entanto) u liite at o ,ual o eleento&ode sersu6stitudo) &assando deste liite de solu+ilidade s#lida) +ora-se ua segunda +ase.P outroti&o de soluo s(lida so as intersticiais) onde u &e,ueno too &ode selocali7ar nos

interstcios entre os toos aiores oluo s(lida su6stitucional eintersticial1.8.& -iagramas dease

@ 4ig. 1.2$ ostra a solu6ilidade do a*car na guaN a curva na 5gura uacurva desolu6ilidade. 3odas as co&osies es,uerda da curva) corres&onde a ua *nica+ase) &oistodo o a*car est dissolvido na +ase l,uida. "o &orcentagens ais elevadas dea*car) ,uecorres&onde ao lado direito da curva) i&ossvel dissolver co&letaente oa*carN logo)tereos ua istura de duas +ases) a*car s(lido e u UGaro&eV l,uido.


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1.2$ - >olu6ilidade do a*car nagua

1.2# - >olu6ilidade do :a"l


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4ig. 1.2 - 0iagraa de +ases &ara o caso da solu6ilidade&arcial

"o re+erCncia a 4ig. 1.2 a lina @E do l,uido e a lina @"E0 s(lidoN a soluo s(lida etal e ua ligal,uida teua co&osio dada &elo &onto E) ento ,uando res+riada &ara 3E) a istura euttica +oradade acordo co a reao

res+riaentoL,uido \

a,ueciento3E

soluos(lida

soluos(lida

"o&osiesdadas &elos&ontos

isturaeuttica

E " 0

"onsidere o res+riaento de trCs ligas ostradas na 4ig. 1.2 ere&resentadas &elos

&ontos %) Q e R. %ara liga % a solidi5cao coea e 31 e co&leta e 32)+orando asoluo s(lida co&leta


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%ara a liga Q a solidi5cao coea e 3! e co&leta e 3$) +orando uasoluo

s(lida co&leta e a te&eratura +or redu7ida u &ouco al) ento a6aiGo de 3#o liitede solu6ilidade de e @ eGcedido) e o etal e eGcesso &reci&itado da soluo

s(lida .Entretando) no &uro) as u soluo s(lida saturado. Esta +ase &reci&itada &odeocorre nas 6ordas dos gros ou dentro dos cristais ou e a6as locali7aes.

%ara a liga R a solidi5cao coea e 3 e &rodu7 ua soluo s(lida . @&ro&oro

de no l,uido reanescente auenta) at ,ue a solidi5cao e 3E co&letada e aestruturaconte e o euttico


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Esta interde&endCncia das &ro&riedades ecnicas das +ases torna &ossvelo6ter-se

ateriais ais resistentes &ela adio de re+oradores. %or eGe&lo) a adio decar6ono 6orraca) de areia argila) de areia ao as+alto ou de serrage aos &lsticos) auenta a

resistCnciadestes ateriais de+orao. e+eito na resistCncia no *ltio eGe&lo estostradogra5caente na 4ig. 1.2.

E6ora ua resina +enol-+oraldeido isolada seKa 6astante resistente) ela suscetvel

ru&tura &or cisalaentoN a incor&orao de ua segunda +ase &rodu7 ua resistCnciaadicional de+orao. :o outro eGtreo da +aiGa de co&osies) a resistCncia da serrageisolada nulaNno eGiste +oras ,ue antena as &artculas de celulose na +ora de ua assacoerente. @resina adicionada age coo u ciento) unindo essas &artculas. @ resistCnciaGia

conseguida e ua co&osio interediria) na ,ual cada +ase age coo re+oradorada outra.

1.2 - ResistCncia de isturas


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@ aneira coo os gros cristalinos so distorcidos &ela de+orao &lstica&ode ser

o6servada na 5gura 1.2/ a seguir.

4ig. 1.2/ ; @lterao da estrutura de u etal &olicristalino resultante da de+orao&lstica.

@ agitao trica ais elevada do reticulado e te&eraturas altas &erite orearranKo

dos toos e gros enos de+orados. "oo a recristali7ao +ora cristais ais

oles) osvalores da dure7a so eGcelentes ndices de recristali7ao. @ 4ig. 1.!9 ostra avariao dadure7a co o auento da te&eratura) &ara lates # "u - !# `n co di+erentesgraus deencruaento. @ te&eratura na ,ual ua arcada diinuio na dure7a denoinada dete&eratura de recristali7ao. Esta te&eratura ta6 de&ende do te&o dea,ueciento.%erodos de te&o ais longos do aos toos aiores o&ortunidades de serearranKareN logo)

a recristali7ao ocorre e te&eraturas ais 6aiGas.

4ig. 1.!9 - @oleciento &or recristali7ao. lato #"u-!#`n ais duro e aisencruada

recristali7a e te&eraturas ais 6aiGas.:as o&eraes industriais) a distino entre de+orao a ,uente e a +riono est

soente na te&eratura) as na relao entre a te&eratura do &rocesso e a derecristali7ao. @


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de+orao a ,uente e+etuada acia da te&eratura de recristali7ao)en,uanto ,ue ade+orao a +rio reali7ada a6aiGo. 0esta +ora) a te&eratura de de+orao a +riodo co6re&ode ser su&erior de de+orao a ,uente do cu6o) &or eGe&lo.

@ escola da te&eratura de recristali7ao coo o &onto de distino entre

de+oraoa +rio e a ,uente 6astante l(gica so6 o &onto de vista das o&eraes industriais.@6aiGo date&eratura de recristali7ao o etal se torna ais duro e enos d*til ao serde+orado.:ecessita-se de ais energia &ara a de+orao e a &ro6a6ilidade de a&areceretrincas duranteo &rocessaento aior. @cia da te&eratura de recristali7ao o etal se reco7e oudurante o&rocesso de de+orao ou logo a&(s este) de +ora ,ue &eranece ole erelativaente d*til.

@ de+orao a +rio &erite ,ue se use co&onentes enores e aisresistentes.

Evidenteente) o &roduto no &ode ser usado e te&eraturas ,ue &erita oreco7iento doetal.

tra6alo a +rio liita a de+orao &lstica ,ue o etal &ode so+rer&osteriorente)

durante a o&erao de oldage. etal &ouco d*til e endurecido necessita deais energia&ara ser tra6alado e 5ca ais suscetvel a trincas. @ 5gura 1.!1 ostra u eGe&lo deu ciclode de+orao a +rio e reco7iento usado nua o&erao industrial. @ &erda dedutilidadedurante o tra6alo a +rio te u e+eito secundrio ,ue *til durante a usinage


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Materiais Eltricos /9

4ig. 1.!2 - 3rataentos de aoleciento e enriKeciento.


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Materiais Eltricos /!

.4ig. 1.!! - 3rataento de enveleciento


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CAPTULO II

ATERIAIS AG


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Materiais Eltricos %%

0e ua aneira geral) e u eleento o n*ero de eltrons ,ue te ucerto s&in

igual ao n*ero de eltrons ,ue te o s&in o&osto e o e+eito glo6al uaestruturaagneticaente insensvel. Entretanto) e u eleento co su6nveis internos nototalente&reencidos) o n*ero de eltrons co s&in nu sentido di+erente do n*ero de

eltrons cos&in contrrio


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Materiais Eltricos !$

4ig. 2.! - Es,uea de orientao dos s&ins nosdonios.

@ saturao agntica se alcana ,uando aca6a o &rocesso decresciento dos

donios e os oentos agnticos de todas as regies iantadases&ontaneaente esto naesa direo do ca&o.

4ig. 2.$ - 0irees de agneti7ao +cil) dia e di+cil &ara os cristais de +erro)n,uel e

co6alto.s onocristais das su6stncias +erroagnticas se caracteri7a &ela suaanisotro&ia

agntica) ou seKa a +acilidade de agneti7ao dos cristais varia de acordo co adireo doca&o a&licado) coo se &ode ver na 4ig. 2.$ &ara os cristais de +erro) n,uel eco6alto. &rocesso de agneti7ao de u aterial +erroagntico caracteri7ado &or suascurvas deagneti7ao G8.

Le6rando ,ue a densidade de uGo agntico e u &onto de u ca&odevido

circulao de corrente e u condutor) de&ende da intensidade da corrente) doco&riento docondutor) da &osio deste e relao ao &onto e de u +ator de &ro&orcionalidade ),ue a&erea6ilidade do eio considerado) a e,uao a6aiGo

. 8


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Materiais Eltricos %&

>ua o6teno +eita da seguinte +ora %ara u aterial inicialente noagneti7ado)

ao auentar &rogressivaente a +ora agneti7ante de * at @ma6 na 4ig. 2.#) o6t-se o rao*aA. Redu7indo-se e seguida 8 de @ma6 at 7ero) te-se o rao ab6b. Quando 8 *) ; *+B.%ara redu7ir a 7ero) necessrio auenta 8 e sentido contrrio at *cB) o6tendo-

se o rao+BcB da curva.

"ontinuando-se a +a7er variar 8 at !@ma6 te-se o rao cBdB. 4a7endo-se variar8 de

!@ma6 at 7ero) e seguida at @ma6 e continuando deste odo) o6t-sesucessivaente os&ontos eB! fB ! aBB! +BB ! cBB ! dBB !eBB ! fBB ! ...

*aA a curva de agneti7aocrescente.

4ig. 2.# - "urva daMagneti7ao

@ densidade de uGo *+b,ue &eranece ,uando se anula a +oraagneti7ante 8

o agnetiso reanescente. Re&etindo-se a o&erao acia descrita


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Materiais Eltricos !

4ig. 2. - Laos de 8isterese e 4uno de8aG

6servaes so6re as curvas -8

Quando o aterial se aca e estado de agneti7ao cclica) o

agnetiso

reanescente


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Materiais Eltricos %'

4ig. 2.' - "o&osio da E,.2.2

4ig. 2. - Aariao de

@te&eratura

ta6 inuencia nas caractersticas dosateriais+erroagnticos. Isto &ode ser co&reendido se le6raros ,ue u auento de

te&eraturanu s(lido resulta e u auento na agnitude das vi6raes tricas dostoos e a livrerotao dos oentos agnticos torna seu alinaento aleat(rio. @agneti7ao de

saturao Gia a 9 ) diinui gradualente co o auento dete&eratura at caira6ru&taente a 7ero na caada Ute&eratura de "urieV ou U&onto de "urieV.AeKaos ovalor do &onto de "urie de alguas su6stncias +erro - ''# "N n,uel - !9 "Nco6alto -1119 ". @ 5g. 2./ ostra a curva de saturao &ara o +erro &uro e o 4e!$ e+uno date&eratura.

E con+oridade co o 5 a ,ue se destina) os di+erentes ateriaisdevero

&ossuir e aior ou enor escala deterinadas &ro&riedades. AeKaos algunseGe&los &ara a +a6ricao de s &eranentes interessa ateriais

co grandereanCncia e alta +oracoercitivaN

&ara alguas a&licaes) noralente 6lindagens &ara desviar ca&osuito

+racos) interessa utili7ar ateriais co ua grande &erea6ilidade inicialN


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Materiais Eltricos !

&ara a construo de ,uinas interessa) geralente) ,ue a intensidadedo ca&o

de saturao seKa to elevada ,uanto &ossvel e esta ,ualidade associada a uaresistividadeta6 o ais elevada &ossvel &ara ,ue as correntes indu7idas no seio doaterial) nas&eas ,ue +a7e &arte dos circuitos agnticos) seKa niasN

&ara a construo de eletros) isto ) ,uando ,uereos eGerceraes

agnticas so6 o coando de correntes eltricas) interessa usar ateriaisde &e,uenareanCncia e &e,uena +ora coercitivaN

nas &eas suKeitas a agneti7ao alternada) conv ,ue o ciclo isterticodo seu

aterial seKa de &e,uena rea &or,ue) coo adiante se ver) as &erdas &oristerese so&ro&orcionais rea do ciclo) &or unidade de volue do aterial.

4igura 2./ ; >aturao Magntica e 4uno da3e&eratura

&.&.)! "lassi0cao dos Materiais Cuanto D=ermea+ilidade

s di+erentes eios so caracteri7ados) do &onto de vista agntico)&ela sua

&erea6ilidade agntica


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Materiais Eltricos %(

@s su6stncias &araagnticas ais usadas e eletrotecnia so asseguintesetais &latina) &otssio) s(dio) alunio) croo) anganCs) etcNligas contendo croo) anganCs) vandio ou co6reNgases oGigCnio) o7onio) (Gido a7(tico)etc.@s su6stncias diaagnticas ta6 aise&regadas soetais ouro) &rata) erc*rio) co6re) cu6o) etc.todos os etal(ides) eGceo do oGigCnioN,uase todas as su6stncias orgnicas.

4ig 2.19 ; Re&resentao G8 &ara ateriais diaagnticos) &araagnticos e+erroagnticos.

&.&. ! =erdas por @isterese e "orrentes=arasitas

Quando ua su6stncia +erroagntica suKeita a ua agneti7ao alternada ua

&erda de energia ,ue se trans+ora e calor e ,ue ) &or unidade de volue)&ro&orcional reado ciclo istertico cada ve7 ,ue este &ercorrido.

@ &otCncia &erdida ser &ro&orcional +re,BCncia da corrente agneti7ante.%or outro

lado) a rea do ciclo a&roGiadaente &ro&orcional ao valor Gio do ca&oagntico

atingido


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Materiais Eltricos $9

E u certo volue de aterial etlico situado e u ca&o agnticoalternado e

+orado de ca&as lainadas) te-se ,ue a +ora eletrootri7 indu7ida na ca&a ua&erea6ilidadeagntica nesta direo &ode ser cerca de duas ve7es aior ,ue nas ca&as deti&o clssico)sendo as &erdas no +erro redu7idas. 3ais ca&as so do ti&o gro UorientadoV. @

estruturacristalina dessas ca&as orientada de odo ,ue a direo de ais +cilagneti7ao seKasensivelente &aralela direo de lainao. %ara o6ter ca&as de cristaisorientados a esa su6etida) ,uando te&eratura de reco7iento) a u ca&o agntico ,ue tea virtude deorientar os &e,uenos cristais ,ue a constitue. Este trataento noralentea&licado eca&as co &ercentage de silcio su&erior a !Y) as no uito su&erior) vistoesta tcnica

dis&ensar o e&rego de elevadas &ercentagens &or cegar) &or outra via) aosesos ouelores resultados.

AeKaos alguns valores de &erdas) &ara e+eito deco&arao

ca&as de cristais no orientados) de 9)1 e 2)'Y de silcio &erdas a $9987N 1)!3

')#WHXgN ca&as de cristais orientados) de 9)1 e !)1Y de silcio &erdas a $99 87N 1)!3 2WHXgN


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Materiais Eltricos )*

@s ca&as se silcio ou co &e,uenas &ercentagens de silcio) lainadas a +rio)&ode

ser +ornecidas a&enas sei-reco7idas) co a vantage de &eritire cortes ais&er+eitos e coaior durao da res&ectiva +erraenta. 0e&ois de +eitos os recortes) torna-senecessrio dar sca&as u reco7iento co&leto) &ara retirar do aterial as tenses resultantes da

o&erao delainage ,ue so+reu) 6e coo das o&eraes de recorte) &ara desenvolver uaestrutura degro aior e ais uni+ore e) conse,Benteente) alcanar as elores &ro&riedadesagnticas.

"erca de 2#Y da energia eltrica gasta no rasil e otores eltricosindustriais. E

1// o %R"EL


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Materiais Eltricos $2

eGe&lo) o reco7iento. EGiste) entretanto) ainda oKe) ua liitao tcnica de+a6ricao detais n*cleos) aliada a ua liitao econFica) devido ao &rocesso ,ue &recisa sercolocado e&rtica durante sua +a6ricao.

n*cleo co&actado) ta6 caado de +errite) conse,Bente daco&actao de

&(s) de co&osio &reviaente esta6elecida. Esta co&actao reali7adaatravs de ua,ueciento a te&eraturas de a&roGiadaente 1H2 e 2H! da te&eratura de +uso)situao e,ue os gros de aterial ad,uire o estado &lstico e sua ca&a eGterna.

@&licando-se) nessas condies) ua &resso ade,uada so6re o &() edeiGando-se

es+riar o cor&o considerado) o6tereos ua UcolageV entre os gros do &() ,ue vocon+erir aocor&o a necessria resistCncia ecnica. 6serve ,ue os &(s) se essaco&actao) no tC+ora &r(&ria) no &odendo) &ortanto) sere usados coo n*cleo) destinado arece6er aindaenrolaentos e torno dele.

EGiste) &or) u &ro6lea de +a6ricao. @ co&actao re+erida)+uno de

te&eratura e &resso) se redu7 co auento de &ro+undidade. >e esta +or grande) os&(s no so

su5cienteente co&actados) &ois) tanto &resso ,uanto te&eratura so insu5cientes&ara o6tC-la. %ara eliinar esse &ro6lea) teria de ser adotados &rocessos de +a6ricaoes&eciais) deelevadssias &resses e de a,ueciento) o ,ue encareceria o &rocesso. %or essasra7es) atcnica de +a6ricao de n*cleos de +errite se a&lica soente a &eas de&e,ueno e diovolue. :o resta d*vida) &or) ,ue) so6 o &onto de vista tcnico) u &rocessoe +rancodesenvolviento) devendo su6stituir gradativaente o dos n*cleos lainados)

devido aosaiores recursos ,ue o+erece.

(.0 " a#eriaisa+n'#icos&..1 !

9ntroduoEGiste) +undaentalente) duas ra7es &elas ,uais se recorre aateriais &ara

a&roveitaento das suas &ro&riedades agnticas na eletrotecnia.@ &rieira a &erea6ilidade elevada dos ateriais +erroagnticos) ,ue&erite a

reali7ao de circuitos agnticos de 6aiGa relutncia nos ,uais se &ode esta6eleceru uGoa&recivel custa de ua +ora agnetootri7 relativaente 6aiGa.

@ segunda a reanCncia) ou seKa) a e(ria de acontecientosocorridos)

conse,Bente do +enFeno da isterese agntica.s eleentos +erroagnticos so o +erro) o n,uel e o co6alto) ,ue

industrialentenunca so utili7ados e seu estado &uro) e si so6 a +ora de ligas. 0estas eGisteti&os co&ro&riedades uito di+erentes) e ,ue deterina o seu e&rego na ind*stria. 3ais&ro&riedadesde&ende no s( da constituio das ligas coo dos trataentos tricos a ,ue sosu6etidas.:os eios +erroagnticos) o valor da &erea6ilidade relativa &ode toarvalores uitodi+erentes da unidade e) al disso) varivel co o valor do ca&o agntico a ,ueo aterial

est suKeito.

:a 4ig. 2.11 so a&resentadas curvas t&icas de agneti7ao doseleentos

+erroagnticos e de alguas de suas ligas. 0e odo geral as ligas +erroagnticas&ode serclassi5cadas e

ligas de +erro-silcio


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Materiais Eltricos )%

ligas &ara a&licaeses&eciais.

4ig. 2.11 - "urva de agneti7ao de diversos ateriais+erroagnticos

%ode-se o6servar ,ue a liga #9Y "o - #9Y 4e a&resenta &erea6ilidadeagntica aiselevada ,ue ,ual,uer dos dois etais &uros ,ue a constitue. @ liga #9Y :i - #9Y4e &eriteo6ter ua densidade de uGo &raticaente constante &ara valores de +oraagneti7ante 8su&eriores a 29 ersteds. %ro&riedade seelante a&resenta o etal onel


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Materiais Eltricos $$

+erro &uro &ara a&licaes industriais cont se&re &e,uenas&ercentagens de

outros eleentos car6ono) anganCs) silcio e) eso) co6re e alunio) os ,uaisa+eta aisou enos as suas &ro&riedades agnticas.

@ssi) a &erea6ilidade redu7ida &ela &resena destes eleentos)es&ecialente do

car6ono e) e enor edida) do co6re e do silcio. :o ,ue res&eita rea do ciclo

istertico) ocar6ono alarga-a en,uanto ,ue o silcio &rovoca ua alterao uito &e,uena.@&esar das suas 6oas caractersticas agnticas) o +erro &uro no teua largaa&licao na eletrotecnia.s aos so de5nidos coo ligas +erro-car6ono i&uras e de 6aiGo teor de

car6ono. @aioria deles contC de 9)1 a 1)#Y e &eso) todos os aos coerciais tCta6 outroseleentos etlicos e no-etlicos) alguns resultantes de adies intencionaise outros&rovenientes do inrio de orige ou) ainda) a6sorvidos durante o &rocesso de+a6ricao.

&..) -iagrama de ases do erro "ar+eto de erro 2e e)"3

4erro &uro) ,uando a,uecido) eG&erienta duas udanas e sua estruturacristalina

antes de se +undir. :a te&eratura a6iente sua +ora estvel c*6ica de cor&ocentrada


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Materiais Eltricos )'

Ligas 4e-:i co $9 a ##Y :i &ossue &erea6ilidade agnticaoderada) as

&raticaente constante &ara ua larga +aiGa de densidade de uGo


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CAPTULO III

ATERIAIS CO

onde

- resistividade eltrica do aterial


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Materiais Eltricos &+

caracterstica te&eratura-resistCncia) indicada na 4ig. !.1) nota-se ,ue ela noo6edece e todasua eGtenso a ua relao constante de ordenadas e a6scissas.

4ig. !.1 - Re&resentao da variao da resistCncia R e +uno date&eratura 30e interesse &rtico o setor reto da caracterstica @ relao tg HR o caado coe5ciente de te&eratura da resistCncia eindicado &or

31. :oralente a te&eratura inicial) ,ue serve de re+erCncia) toada coo31 29o".:esse caso

R32 R29 1 \ 29@ condutividade trica de etais e ligas ta6 de eGtrea i&ortncia&ois ela

deonstra a ca&acidade do aterial de li6erar &ara o a6iente o a,uecientocausado &elas&erdas.

@ distri6uio uni+ore de corrente atravs da seo de u condutor eGistea&enas &ara

a corrente contnua. "o o auento da +re,BCncia acontece ua distri6uio no-uni+ore decorrente) +enFeno este caado de Ue+eito &elicularV) &ois e u condutorcircular adensidade de corrente geralente auenta do interior e direo a su&er+cie. e caa de UresistCncia de contatoV) no entanto) a relao entre a tenso nos

6ornes deu contato e a intensidade de corrente ,ue o atravesssa. Esta resistCncia no constante e


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Materiais Eltricos &*

de&ende da &resso a ,ue esto su6etidas as &eas e &ode considerar 6o u contato ,uando resulta uito &e,uena a

di+erena dete&eratura entre o eso e os &ontos ao redor. :o caso de contato entre etais)deve-se 5caratento a +orao de &ares galvnicos oente a &rata te valor in+erior) &or o seuelevado &reo

no &erite seu uso e ,uantidades grandes) caractersticas ecnicas +avorveis) 6aiGa oGidao &ara a aioria das a&licaes. co6re oGida 6e aislentaente)

&erante elevada uidade) ,ue diversos outros etaisN esta oGidao entretanto) 6astante r&ida,uando o etal so+re elevao de te&eraturaN

+cil de+orao a +rio e a ,uente relativaente +cil redu7ir a seotransversal do

co6re) eso &ara 5os co +raes de iletros de dietro.

co6re te cor averelada caracterstica) o ,ue o distingue de outrosetais) ,ue)

co eGceo do ouro) so geralente cin7entos) co diversas tonalidades. valor da condutividade in+ora so6re o grau de &ure7a do co6re. @ Gia&ure7a

encontrada no co6re o6tido e a6iente se oGigCnio) ,uando se a&roGia dacondutividade doco6re eletroltico. 0esta,ue-se ento ,ue a condutividade eltrica do co6re uitoinuenciadana &resena de i&ure7as) eso e &e,uenas ,uantidades.

@ resistividade do co6re a 29o." de cu 1)'2$1c2Hc e seucoe5ciente de

terorresistividade vale 9.99!/!H". Estas e outras &ro&riedades &ode ser

o6servadas na3a6ela !.$. co6re resiste 6e ao da gua) de +uaas) sul+atos) car6onatos) sendo

atacado&elo oGigCnio do ar) e e &resena deste) cidos) sais e aonaco &ode corroer oco6re.

co6re o6tido e +ora eletroltica) +undido e trans+orado elingotes. :a

trans+orao su6se,uente aos &er5s e &eas deseKadas) ,uando no se usa a +usoe si uatrans+orao ecnica &or lainao e estiraento) e+etua-se &rieiraente ua,uecientodo lingote &ara +acilitar a trans+orao 6ruta) at te&eraturas de /29-/9o.".

:a lainao a +rio) o co6re se torna ais duro e elstico) e redu7 suacondutividade. O

o estado de co6re encruado. Essa odi5cao de caractersticas &ode re&resentar u

i&eciloao uso do etal e) nesse caso) se +a7 o seu reco7iento a ua te&eratura de #99-#9o".


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Materiais Eltricos &,

@&licaes do"o6reE +uno de suas &ro&riedades) o co6re nas suas diversas +oras

&uras tedeterinadas suas a&licaes. co6re encruado ou duro usado nos casos e,ue se eGigeelevada dure7a) resistCncia trao e &e,ueno desgaste) coo no caso de redes

areas de ca6o n*e trao eltrica) &articularente) &ara 5os tele+Fnicos) &ara &eas de contato e&ara aniscoletores. E todos os deais casos) &rinci&alente e enrolaentos)6arraentos e ca6osisolados) se usa o co6re ole ou reco7ido. "asos interedirios &recisa serdevidaentees&eci5cados. E uitos casos) &or) o co6re no &ode ser usado na +ora &ura),uando entoas ligas de co6re &assa a ser encontradas. Essas ligas so +eitas co etaisescolidos de odo

a co&ensar ou elorar algua das &ro&riedades do co6re) ca6endo destacar&or) ,ue)geralente) assi &rocedendo) estaos &reKudicando outras &ro&riedades.

Ligas de "o6re

@ escola de ua liga deve levar ta6 e conta as&ectos econFicos. @adio de

certos eleentos


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Materiais Eltricos &%

P eGe&lo de liga de co6re so os 6ron7es. @s ligas de co6re e estano&ode

su&ortar adies ais ou enos i&ortantes de cu6o) de 7inco e as ve7es de n,uel. 6ron7ea&resenta a caracterstica de ser resistente ao desgaste &or atrito) +cil usinagee so ligaselsticas. >uas a&licaes &rinci&ais so e rolaentos) &artes de ,uinas)

engrenagens) trilosde contato) olas condutoras) 5os 5nos e &eas +undidas. @s &ro&riedades varia deacordo coo &ercentual de estano


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Materiais Eltricos &)

Meso considerando a necessidade de condutores de alunio co dietroaior ,ue

seria necessrio se o aterial +osse co6re) o 5o de alunio ainda tea&roGiadaente aetade do &eso do de alunio) o ,ue redu7 o custo dos eleentos de sustentaoenvolvidos)dado i&ortante na construo de linas de transisso. uso do alunio ad,uiriu)

&or essasra7es i&ortncia es&ecial nas instalaes eltricas e avies.

utro as&ecto o co&ortaento oGidante) K encionado. alunio

a&resenta uaoGidao eGtreaente r&ida) +orando ua 5na &elcula de (Gido de alunio,ue te a&ro&riedade de evitar ,ue a oGidao se a&lie. Entretanto) esta &elculaa&resenta uaresistCncia eltrica elevada co ua tenso de ru&tura de 199 a !99A) o ,ue di5culta asoldagedo alunio) ,ue &or essa ra7o eGige &astas es&eciais.

@ corroso galvnica ua situao &articular) &r(&ria entre etais a+astadosna srie

galvnica dos eleentos. 0evido ao grande a+astaento e conse,Bente elevadadi+erena de&otencial entre o co6re o alunio) essa corroso se a&resenta se&re ,ue o contatoentre "u e@l ocorre nu a6iente *ido. %or essa ra7o) os &ontos de contato @l-"u&recisa serisolados contra a inuCncia do a6iente.

3a6ela !.! - "aractersticas de ligas de

alunio

@&licaes e Ligas do @lunio alunio &uro a&enas usado nos casos e,ue as

solicitaes ecnicas so &e,uenas. 3al +ato ocorre) &or eGe&lo) nos ca6osisolados e eca&acitores. Entretanto) 6astante grande o n*ero de ligas de alunio usadaseletricaente)nas ,uais este associado &rinci&alente a "u) Mg) Mn e >i) ,ue ) co eGceodo silcio)+ora sisteas cristalinos istos) sensivelente de&endentes das condies dete&eratura e

,ue a liga &rocessada. @lguns eGe&los de ligas de alunio) assi coo suascaractersticas)so a&resentados na 3a6ela !.!.


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Materiais Eltricos &&

&e,ueno &eso es&ec5co das ligas de alunio leva) na rea eletrotcnica) sseguintes

a&licaes &rinci&ais e e,ui&aento &orttil) ua reduo de &esoN e &artes de e,ui&aento eltrico e oviento) reduo de assa) daenergia

cintica e do desgaste &or atritoN

de &eas suKeitas a trans&orte) aior +acilidade nesse trans&orte)eGtensiva ontage dos esosN

e estruturas de su&orte de ateriais eltricos


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Materiais Eltricos &

"7um+o 2=+3

cu6o u etal de colorao cin7enta) co u 6rilo etlico intenso,uando

no oGidado. >ua oGidao su&er5cial &or 6astante r&ida.@&resenta elevada resistCncia contra a ao da gua &otvel) devido &resena de

car6onato de cu6o) sal) cido sul+*rico. :o resiste a vinagre) ateriais

orgnicos ea&odreciento e cal. cu6o atacado &ela gua destilada. cu6o venenoso. %eritesua soldage.

:as a&licaes eltricas) +re,Benteente encontrado) redu7ido a 5nasca&as ou

+olas) coo nas 6lindagens de ca6os co isolaento de &a&el) acuuladores decu6o-cidoe &aredes &rotetoras contra a ao de raios f. @inda o cu6o encontrado e elos+usveis ee aterial de solda. :as ligas) o cu6o encontrado Kunto co antiFnio) tel*rio)cdio)co6re e estano) ad,uirindo assi elevada resistCncia ecnica e vi6rao)

5cando &or&reKudicada a resistCncia a corroso.

Pa das ligas ais +re,Benteente encontradas a do cu6o co antiFnio)onde o

antiFnio eleva a dure7a. J 1)#Y de >6 du&lica esse valor. >uas a&licaes ais

couns)al das K citadas) so na ind*stria ,uica e de &a&el) nas tu6ulaes de guassalinas) ancaisanti-+rico) &roKteis de aras) usinas de energia nuclear e eleento-liga de lates)6ron7es eaos uascaractersticas +sicas vC indicadas na 3a6ela !.$.

=rata 2g3

O o etal no6re de aior uso industrial) notadaente nas &eas decontato. @ cor

&rateada 6rilante caracterstica) escurecendo-se devido ao (Gido de &rata ousul5to de &rata,ue se +ora e contato co o ar. >ua o6teno resulta +re,Benteente de inriosco6inadosde &rata) co6re e cu6o.

@ &rata) devido s suas caractersticas eltricas) ,uicas e ecnicas) cuKosvaloresnuricos esto indicados na 3a6. !.$) usada e +ora &ura ou de liga) cada ve7ais e&artes condutoras onde ua oGidao ou sul+atao viria criar &ro6leas ais srios.O o casode &eas de contato) notadaente nas &arte e ,ue se d o contato ecnico entreduas &eas e)onde) al de u 6o aterial condutor) conveniente ter-se u etal ,ueno inuanegativaente devido a trans+oraes etlicas. :o caso da &rata) no seu

estado &uro)encontra o seu uso nas &astilas de contato) &ara correntes relativaente 6aiGasN,uando essa


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Materiais Eltricos &'

soluo no ade,uada) usa-se &astilas de liga de &rata) onde o @g isturadoco n,uel eco6alto) &aldio) 6roo e tungstCnio.@ &rateao) nua es&essura de alguns icroetros) usada &ara &roteger

&eas deetal ais corrosvel.P co&ortaento es&ecial da &rata) e &eas de contato) a eliinao

autotica

de (Gidos de &rata) &or deco&osio e &rata &ura e li6erao do oGigCnio) te&eratura de299 a !99 o".

:a li&e7a de contatos de &rata) no usar aterial a6rasivo eu uso nesse caso +eito na+ora &ura)no sendo encontrado e +ora de liga) &ois esta soente eliinaria as &ro&riedadesvantaKosas,ue o ouro a&resenta. "onsulte suas caractersticas na 3a6. !.$.

=latina 2=t3

@inda na +alia dos etais no6res) encontraos a &latina) ,ue ta6 6astante

estvel ,uiicaente. O relativaente ole) o ,ue &erite ua de+orao ecnica

+cil) 6ecoo sua reduo a +olas) co es&essuras de at 9)992#) ou a 5os 5nos) codietro deat 9)91# ou ainda enores atravs de &rocessos es&eciais. >uas &rinci&aiscaractersticasvC indicadas na 3a6.!.$.

0evido s suas &ro&riedades antioGidantes o seu uso eltrico encontrado

&articularente e &eas de contato) anodos) 5os de a,ueciento. O o etal aisade,uado&ara a +a6ricao de teroeleentos e terFetros resistivos at 1999o") &oisat essaste&eraturas no so+re trans+oraes estruturais) +a7endo co ,ue aresistividade varie na

esa &ro&oro da te&eratura.

3erFetros resistivos so &articularente usados &erante &e,uenavariao de

te&eratura) casos no ais registrados &or teroeleentos. >ua *nica

desvantage dea&resentare ua certa dilatao) o ,ue di5culta a leitura de te&eraturas e dado&onto. :a+aiGa de - 299 a \ #99o") a &latina &erite a leitura ais eGata da te&eratura do,ue outrosetais.

Merc%rio 2@g3

O o *nico etal l,uido) te&eratura a6iente. @,uecido) oGida-sera&idaente e

contato co o ar. O usado e terFetros resistivos &ara leituras entre 9 e 199o")6e coo&ara caves 6asculantes usadas conKuntaente co sisteas ecnicos) so6retudode rel(gios)e reti5cadores) l&adas


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Materiais Eltricos &.

Kinco 2Kn3

O u etal 6ranco-a7ulado) ,ue te o aior coe5ciente de dilatao entre osetais. O

,ue6radio te&eratura a6iente) estado ,ue uda entre 199-1#9o") ,uando setorna ole ealevel) o ,ue &erite sua reduo a 5nas ca&as e 5os. @cia de 299o")volta a ser,ue6radio) &odendo ser redu7ido a &( a 2#9o".

@ resistCncia trao varia entre liites a&los) e +uno do &rocesso

usado na+a6ricao das &eas. valor ais 6aiGo se a&lica a &eas +undidasN ,uando sea&lica u&rocesso de lainao) o valor se eleva e a&roGiadaente 19 a 12 ve7es. 0aesa aneirase eleva o alongaento) &or nu &ro&oro di+erente) 6e aior.

7inco estvel ,uiicaente no ar) a&(s se reco6rir co ua 5na &elculade (Gido

ou car6onato de 7inco. O atacado ra&idaente &or cidos e 6ases. "onsulte a3a6.!.$) ,uecont os valores nuricos de suas caractersticas.

E contato co outros etais e na &resena de uidade) eGiste +acilidade de+orao

de eleentos galvnicos) ,ue corroe ou dissolve o 7inco. etal ,ue enos corroeo 7inco

o ao) o ,ual &ode) assi) ser usado &ara reco6riento e &roteo do 7inco. 7inco

ainda usado &ara revestiento - a 7incage - atravs de 7incage a +ogo


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Materiais Eltricos &(

condicionado +a6ricao das 6aterias de :i-"d. cdio venenoso. "onsulteta6 a3a6.!.$.

'(uel 2i3

O u etal cin7ento claro) co &ro&riedades +erroagnticas. %uro) usadoe +ora

gasosa e tu6os e &ara revestientos de etais de +cil oGidao. O resistente asais) gases)ateriais orgnicos sendo &or sensvel ao do enGo+re. @,uecido ao ar) noreage co oeso at #99o". @ssi) seu uso est di+undido na ind*stria ,uica)&articularente ea&licaes so6re o +erro) &ois a6os tC o eso coe5ciente de dilatao ete&eratura de+uso.

@ de+orao a ,uente &rocessada a 1199o") devido sua elevadadure7a.

4re,Benteente) &or) essa de+orao +eita a +rio) &eritindo o6ter 5os de at9)9! dedietro. ni,uel se caracteri7a ainda &or ua elevada esta6ilidade de suas&ro&riedades

ecnicas) eso a te&eraturas 6e 6aiGas. Magneticaente) o n,uel &ode seragneti7ado+racaente) no sendo ais agntico acia de !#o" ua &resena eligas :i-"uK altera a cor t&ica do co6re) tornando-se &raticaente igual &rata co $9Yde :i. @condutividade eltrica do co6re cai ra&idaente na &resena do n,uel) cegando aoseu valornio a #9Y de :i. @ssi) ligas de n,uel so ade,uadas na +a6ricao deresistores) a

eGe&lo do onstantan. Monel) e outros. @ liga :i - "r eus valores nuricos vC indicados na 3a6. !.$.

croo &or isso usado &ara &roteger outros etais ,ue oGida co aior+acilidade.@liando sua 6aiGa oGidao elevada esta6ilidade trica e altaresistividade

eltrica)resulta a&la utili7ao do croo na +a6ricao de 5os resistivos) e +ora &ura oucoo liga.

>ungstnio


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Materiais Eltricos +

eGtreaente di+cil e de custo elevado. @ &r(&ria co&actao dos gros do &( co&leGa)resultando dai &e,uena aderCncia entre cristais e) assi) &eas ,ue6radias.Modi5cando-se&or a dis&osio cristalina) atravs de u &rocesso es&ecial) +a7endo co ,ue&asse a uadis&osio linear) &ode ser +a6ricados 5os ou 5laentos cuKa resistCncia trao se

eleva coreduo do dietro) de # a ' ve7es.

Pa ve7 ,ue o tungstCnio no &erite corte) usinagens ou +uraoconvencionais)

devido a sua dure7a e ao +ato K encionado de ser ,ue6radio) o todo indicado usado &ara+a6ricar os 5laentos de l&adas incandescentes) ,ue o&era a te&eraturas etorno de2999o") situao e ,ue a resistividade se eleva at &r(Gio de l 2H) e assi29 ve7essu&erior ,uela te&eratura a6iente. :a &roteo contra as radiaes f) usa-seua liga de/!Y de W) #Y de :i e 2Y de "u.

tungstCnio ainda usado e ligas suKeitas a te&eraturas elevadas)coo &or

eGe&lo) contatos co arcos voltaicos intensos. AeKa os valores nuricos dotungstCnio na3a6.!.$.

erro 2e3

+erro se conece te&os reotos) avendo dado o noe a toda ua&oca &r-

ist(rica) denoinada idade do +erro. @ &rinc&io crC-se ,ue o +erro utili7ado na+a6ricao deutenslios) era o6tido de eteoritos ,ue a #9.999 anos deve ter cado co ais+re,BCncia nasu&er+cie terrestre.

:o Egito a '.999 anos @.". encontrou-se auletos de +erro ,ue&rovavelente

&rovina de inrios 6ene5ciados. J na ?ndia a /12 anos @.". encontrou-se uacoluna de+erro ,ue edia ' de altura e $9 c de dietro co &eso de toneladas e,ue resistia

&er+eitaente aos agentes oGidantes) crC-se ,ue esta coluna tena sido derivadade u +erro&ure7a eGtraordinria.

@ +a6ricao do ao &artindo do +erro ta6 uito antiga) os Dregos) #99anos @.".K o6tina o ao


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Materiais Eltricos *

? circuitos de trao eltrica nas estradas de +erro o circuito de retorno &ara acorrente

eltrica geralente +orado &elos &r(&rios trilos) soldados entre si ouligados &orcurtos ca6os de co6re. :os sisteas e ,ue se utili7a u terceirotrilo &araconduo da corrente eltrica


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Materiais Eltricos ,

@s ligas de n,uel-croo a&resenta elevada resistividade e 6aiGocoe5ciente de

te&eratura &ara a resistCnciaN &or eGe&lo ic7rome I. @s ligas de +erro-n,uel) decusto uitoenor ,ue as de n,uel-croo) a&resenta enor resistividade ,ue essas e enorresistCncia corroso) &or eGe&lo ilvar. @s ligas de co6re-n,uel tC resistividade ainda

enor) noresiste to 6e s altas te&eraturas ,uanto as de n,uel-croo) &ora&resentacoe5cientes de te&eratura &raticaente des&re7veis) &or eGe&lodvance.

Ligas para 0ns deregulao::esse caso a +aiGa de te&eratura se ove entre 199 e

299o".@s ligas ternrias de +erro) n,uel e croo so as ,ue elor satis+a7e scondies de

resistividade elevada) &e,uena variao da resistividade co a te&eratura) granderesistCncia,uica aos agente oGidantes) car6urantes ou sul+urantes e tC &ro&riedadesecnicas ca&a7esde &eritire u +uncionaento &rolongado a alta te&eratura) se de+orao

eGcessiva.

@ &resena de croo elora a resistCncia s aes ,uicas da liga e con+ere-le 6oas

caractersticas ecnicas.8 uas cinco ligas ,ue a6itualente se e&rega na resoluo de&ro6leas

diversos) tais coo +a6ricao de reostatos) resistCncias de a,ueciento&ara +ornos)a,uecedores e a&arelos de la6orat(rio) etc.

s 5os resistentes so noralente revestidos de ua &elcula i&erevel eisolante

de (Gido) a ,ual &erite 6o6inar resistCncias co as es&iras encostadas) desde ,ue adi+erena de&otencial entre os &ontos vi7inos no eGceda ,ual,uer coisa coo 2A.

Isto &erite +a6ricar reostatos de variao dita contnua) co u contatodesli7antes.

Estes reostatos su&orta geralente te&eraturas da orde dos 99o.".@s ligas a6itualente e&regadas so as

seguintes Liga @ 12:i \ 12"r \ '4e. @&licada e resistCncias de a,ueciento ate&eratura

oderada e reostatos de arran,ue de otores. Liga !:i \ 11"r \ #!4e. @&licada e resistCncias de a,ueciento ate&eratura

oderada. @,ueciento dostico. Reostatos de otores de trao. Liga " $:i \ 22"r \ !94e. @&licada na +a6ricao de radiadores) +ornos detrataento a

altas te&eraturas e e a&arelos de edida. Liga 0 9:i \ 1#"r \ 2#4e. @&licaes anlogas s daanterior.

Liga E 9:i \ 29"r. @&licvel e radiadores luinosos) +ornos de trataentoa altas

te&eraturas) a&arelos de la6orat(rio e resistCncias de edidas.J vios ,ue as ligas co n,uel e croo tC elevada resistividade e 6aiGocoe5ciente

de terorresistividade) associados a ua alta resistCncia oGidao e alterao a altaste&eraturas.

@s ligas co6re-n,uel tC enor resistividade ,ue as de n,uel-croo e resiste&ior s

altas te&eraturas) as tC u coe5ciente de terorresistividade&raticaente nulo ste&eraturas norais) o ,ue i&ortante &ara a construo de a&arelos de edida de&reciso.

@s ligas de co6re) n,uel e 7inco ou n,uel e &rata +ora &riitivaenteutili7adas &ara

a&licaes eltricas) as +ora sendo &reteridas e +avor das anteriorente

encionadas.


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Materiais Eltricos %

"ar+ono e ra0te 2"3

car6ono u cor&o si&les de ,ue se conece alguas

variedades.Quando cristali7ado no sistea c*6ico) o diaante no condutor deeletricidade. @s

outras variedades) ,ue so ais ou enos negras) so condutoras ou) &elo enos)ad,uire esta

&ro&riedade ,uando so su6etidas a ua te&eratura ade,uada


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Materiais Eltricos )

>e levar-se o carvo aor+o a te&eraturas acia 2299o") &rodu7-se uaodi5cao

cristalina e ua &uri5cao. 0a ua evoluo das &ro&riedades do carvo nosentido das dagra5te auento de densidade) de conduti6ilidade eltrica e trica e do seu carterre+ratrio.

@o &roduto assi o6tido d-se a6itualente o noe de carvoeletrogra+tico.:o ,uadro seguinte co&ara-se as &rinci&ais &ro&riedades de alguas

variedades

ais correntes de car6ono.

3a6ela !.# - %ro&riedades de alguas variedades docar6ono

RE>I>3IAI0@0E

c

0E:>I0@0E

-

"ar6ono aor+o

"arvo

electrogra+tico

Dra5te natural

!299 a#99

99 a 1299

#9 a $99

1)/ - 2)19

2)29 - 2)2$

2)2#

"oe5ciente de 3erorresistividade En,uanto ,ue o cristal de gra5tea&resenta) tal

coo os etais) u coe5ciente de terorrestividade &ositivo) no carvo aor+o ou nogra+ticod-se o contrrio.

res&ectivo valor de&ende do ti&o de carvo) as est a6itualenteco&reendido

entre -1.19-$ o"-1 e #.19-$ o"-1Isto assi at deterinados liites de te&eratura &ois) a &artir de 1#99o")coea a

&rodu7ir-se a gra5ti7ao) a ,ual d lugar a u a6aiGaento irreversvel da

resistividade.8) no entanto) outras +oras de co&ortaento coo) &or eGe&lo) nocarvo

electrogra+tico e&regado e elctrodos e cuKo coe5ciente negativo at cerca de$99o" e setorna &ositivo da &ara cia) de +ora ,ue a resistividade a 1#99o" volta a sercorres&ondente ,ue se veri5ca a +rio. :a sua +ase &ositiva) o coe5ciente avi7ina-se de 2)#9.19-$ o"-1.

carvo uito re+ratrio) antendo-se &er+eitaente rgido at 2999 o" e)se 6e

,ue se torne ligeiraente &lstico a &artir de 299 o") resiste 6e aos re+oros ,uele &ossaser &edidos at aos !#99 o") &odendo ser) &or isso) e&regado coo eleento deresistCnciaseltricas) eletrodos) cadinos) guarnio de +ornos) etc.

@ volatili7ao s( se coea a +a7er sentir a &artir dos 299o" &ressonoral.

Estas ,ualidades +a7e co ,ue o carvo tena larga utili7ao coo

eletrodo desu&orte de arco voltaico) tanto ais ,ue) veri5cando-se ,ue a conduti6ilidade calor5cadecrescera&idaente co o auento da te&eratura) as &ontas dos elctrodos 5ca uito,uentes e5Ga 6e o arco.

%or outro lado e algo a&arenteente contradit(rio) o carvo usado e contatosonde se

&retende evitar a eGistCncia de arco eltricoN co e+eito) ele +avorece enos oesta6elecientodo arco ,ue ,ual,uer etal) &ois no +unde e d a&enas lugar a (Gidos volteis.

Quando o contato desli7ante) revela-se ainda outra &ro&riedade i&ortante docarvo)

,ue a sua autolu6ri5cao) devida sua estrutura cristalina laelar ,ue) edida,ue se gasta)

d lugar ao a&areciento de ua 5na &oeira condutora.3e o carvo u &oder irradiante a&recivel e ua 6oa resistCncia ,uica aagentes

no oGidantes) dentro de certos liites de te&eratura.


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Materiais Eltricos &

>o variadas as a&licaes do carvo e eletrotecnia eleentos deresistCncias)

resistCncias 5Gas elevadas) eletrodos &ara +ornos de arco) eletrodos &ara arcos deiluinao)carves &ara soldadura) carves &ara contatos eltricos.

Eleentos de resistCncia @s ,ualidade re+ratrias do carvo e a sua &er+eitaresistCncia

ao co,ue trico) aliados a u grande &oder irradiante) torna este aterial uitoconveniente&ara a +a6ricao de resistCncias &ara altas te&eraturas. @s resistCncias de carvoa&resenta-seso6 a +ora de 6arras de seo circular) ceias ou tu6ulares) toros) anis) etc. @ligao docircuito s resistCncias de carvo eGige &recaues es&eciais) conseguindo-se) noentanto) u6o contato co o co6re.

ResistCncias 5Gas elevadas %ara a o6teno de resistividades ais elevadas,ue as do

car6ono


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Materiais Eltricos

3a6ela !. - Ligas4usveis

"o&osio%onto de

4uso

1# $1 $$ --- --- 1$

Quando u condutor a,uecido &or ua corrente eltrica e atinge uate&eratura

estvel) a energia trans+orada e calor &or e+eito Joule


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Materiais Eltricos '

/.3 "Su5ercon$u#oresP su&ercondutor &ode condu7ir eletricidade se resistCncia eltrica a

te&eraturasacia do 7ero a6soluto. Este +enFeno tC sido estudado desde 1/11) ,uando +oidesco6erto &orcientistas olandeses. @l de condu7ire eletricidade se &erdas)su&ercondutores ta6trans&orta ,uantidades uito grandes de corrente e condutores de &e,uena seotransversal.@ &assage da condutividade eltrica noral &ara su&ercondutividade ocorrea6ru&taente eua te&eratura crtica 3c


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Materiais Eltricos .

3a6ela !. - 3e&eratura "rtica de @lguns>u&ercondutores

3c u&ercondutoresMetlicosW@l>n

9.91#1.1!.'2

3i&o 2 - >u&ercondutoresMetlicosHInteretlicos:6:6!>nDaA!

/.2#1.9#1.9

3i&o ! - >u&ercondutores"ericosr=2"u$Z6a2"u!9'-G

$9/!

3la2"a!"u$911122

desa5o de &rodu7ir 5os de su&ercondutores de alta te&eratura ,ue&ossa ser

usados est sendo alcanado &elo &rocesso de &( e tu6o. :este &rocesso u 5oeGvel construdo a &artir de u aterial ,ue6radio da esa +ora ,ue 56ras (ticasso +eitas a&artir do vidro atravs da +orao de 5laentos 5nos.

>u&ercondutores so realente se &erdas a&enas so6 condies de correntecontnua.

E condies de corrente alternada su&ercondutores dissi&a &otCncia atravs daagneti7aoe desagneti7ao do aterial) e u &rocesso anlogo isterese no ao

agntico. Estas&erdas so uito enores ,ue as &erdas resistivas nos condutores de co6re de igualca&acidade)as coo so dissi&adas e u a6iente criogCnico) sua reoo te altocusto. Muitotra6alo te sido +eito &ara redu7ir as &erdas @" e seicondutores de altate&eratura) a 5de torn-los &rticos &ara a&licaes de &otCncia

$ >u&ercondutores de alta te&eratura &ara ca6os de transisso &ode o+erecer6ene+cios

signi5cativos na transisso de &otCncia se &erdas) auentando aca&acidade detransisso e su6stituindo os uidos dieltricos utili7ados atualente nos ca6os deco6re &eloecologicaente aceito nitrogCnio l,uidoN

$ >u&ercondutores de alta te&eratura &ara otores esta tecnologia &ode sera&licada

a,uinas rotativas a 5 de &rodu7ir a&arelos ais co&actos) &oderosos ee5cientesN

$ >u&ercondutores de alta te&eratura &ara liitadores de corrente de +alta estesdis&ositivos

o&eraro &or u curto &erodo &ara liitar a corrente de curto e &rotegere,ui&aentosvaliosos. :este caso no eGiste e,uivalente &ara este e,ui&aento co atecnolgiaconvencional. s liitadores de corrente de +alta iro econoi7ar gastos coatuali7ao dee,ui&aentos e condies de deanda crescente e aiores correntes de+alta) sendoconsiderados e,ui&aentos de ,ualidadeN

$ >u&ercondutores de alta te&eratura &ara trans+oradores de &otCncia @5ao co

su&ercondutores &ossi6ilitar a reduo no taano e no &eso dostrans+oradores &elaetade) al de redu7ire as &erdas ta6 etade. uido dieltricoutili7ado &arare+rigerar trans+oradores convencionais seria su6stitudo &or nitrogCnio l,uido)eliinandoainda riscos de incCndio e outros &ro6leas eGistentes atualente. "oo os

trans+oradoresconvencionais K so os e,ui&aentos ais e5cientes da rede


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CAPTULO I:

ATERIAIS ISOLA


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Materiais Eltricos ',

nde " a ca&acitncia do ca&acitor e P a tenso a&licada. @ ,uantidade decarga Q)

&ara u dado valor da tenso a&licada) a soa de duas co&onentes Q9) ,ue acarga ,ueeGistiria se os eletrodos estivesse se&arados &elo vcuo) e Qd) ,ue devida a

&olari7ao dodieltrico ,ue na verdade se&ara os tais eletrodos.

Q Q9 \ Qd


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Materiais Eltricos '%

@o &rieiro gru&o &ode &ertencer os dieltricos ,ue &ossue soente a&olari7ao

eletrFnica) &or eGe&lo as su6stncias s(lidas no &olares ou de6ilente &olarese estadocristalino ou aor+o


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Materiais Eltricos ')

4ig. $.2 - Lei de variao da corrente co a tenso nos dieltricoss(lidos

Esta *ltia &arte da curva corres&onde &er+urao do isolaento ou) &eloenos)

antecede-a de u &e,ueno intervalo de te&o) &ois a li6ertao de calorengrandecida &elo

auento da corrente vai ra&idaente &rovocar a &er+urao.5esistncia Fuper0cial - :o caso dos isolantes s(lidos de uito granderesistividade) aresistCncia atravs da sua assa ta6 elevada) sendo uito &e,uena acorrente ,ue osatravessa. ra acontece ,ue) &ela acuulao de &oeira e uidade na su&er+ciedas &easisoladoras) se +ora u novo caino &ara a &assage da corrente eltrica) o ,ualse di7 sersu&er5cial.

Isto acontece es&ecialente nas &eas isoladoras eG&ostas ao te&o) coo &oreGe&lo)

os isoladores de linas de tranisso areas. resistCncia do novo circuito dado onoe deresistCncia su&er5cial e) neste caso) a resistCncia de isolaento dos dois circuitose &aralelo)su&er5cial e de assa.


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Materiais Eltricos '&

varia co a es&essura do isolante costue indicar esta ao re+erir a,uela. %oreGe&lo &ara aica a R0 varia de 99 a '#9 XAHc) edida &ara es&essura de 1.

5igide? dieltrica super0cial - :o caso dos isolantes s(lidos) &ode acontecer ,ueo arco

disru&tivo) e ve7 de atravessar a sua assa) salte &ela sua su&er+cie.@o ,uociente da

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