Cap15 - Rede Elétrica

Capítulo 15 Rede elétricaTomada para o computadorComputadores podem funcionar com tomadas residenciais. Entretantopodem funcionar melhor ainda e ficarem protegidos de possíveis problemaselétricos se for utilizada uma instalação apropriada para computadores. Ainstalação é baseada no uso da "tomada de 3 pinos" (figura 1), tambémconhecida como "tomada 2P+T". Possui três terminais: FASE, NEUTRO eTERRA.

Figura 15.1

Tomada tipo 2P+T.

Deve ser lembrado que o computador foi projetado para operar com atomada 2P+T, e não com a comum. A maioria das empresas fabricantes deequipamentos para computação proíbe a instalação de seus produtos até quea tomada 2P+T esteja disponível no local. Muitas outras anulam a garantiado equipamento em caso de uso da instalação elétrica incorreta.

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Esta tomada pode ser adquirida em lojas especializadas em material parainstalações elétricas (ref. PIAL 54.313). Caso não exista uma tomada destetipo instalada no local onde ficará o computador, deve ser providenciada suainstalação conforme descrevemos nesse capítulo. Muitas vezes o usuário, naansiedade de ver o computador funcionando, não toma o cuidado devidocom a instalação elétrica e usa adaptadores ou retira o pino de terra datomada do computador e utiliza uma tomada comum (própria paraeletrodomésticos) como indicado na figura 2.

Figura 15.2

Como NÃO deve ser feita uma ligação deum computador na rede elétrica.

Apesar de funcionarem, as instalações da figura 2 podem causar a médio oulongo prazo vários problemas ao computador:

a) O computador pode "dar choque" no usuário.

b) Pode ocorrer um curto circuito quando o computador for conectado aoutro equipamento como um monitor, uma impressora ou à linha telefônicaatravés de modem.

c) Em caso de defeito na fonte de alimentação, as placas podem ficar defi-nitivamente danificadas apesar da existência do fusível.

AterramentoOs equipamentos recebem a energia elétrica através dos fios fase e neutro. Oterceiro fio, o terra, é apenas ligado à carcaça externa do equipamento. Nofio terra não existe a alta corrente que passa pelos dois outros fios. O objetivodo terra é manter a carcaça externa do equipamento ligada a um potencialZERO, o mesmo do solo, evitando que o usuário tome choques e fazendocom que cargas estáticas não se acumulem no equipamento, sendorapidamente dissipadas para o solo.

Capítulo 15 – Rede elétrica 15-3

Figura 15.3

Conexões do fase, neutro e terra nocomputador.

A figura 3 mostra as ligações do computador na rede elétrica. A energiachega da concessionária em três fases e um neutro. Entre o neutro e cadauma das fases existe uma tensão de 127 volts (que chamamos informalmentede “110”, mas na verdade são 127 volts). As três fases são senóides comdiferença de fase de 120, o que resulta em exatamente 220 volts entre duasfases diferentes. Desta forma é possível obter tanto 110 volts (que na verdadesão 127 volts) como 220 volts. Para obter 220 volts, basta usar duas fasesdiferentes.

Em instalações de 127 volts, usamos dois fios: um fase e o fio neutro. Oneutro normalmente é aterrado no poste. Este aterramento consiste em umalonga barra de cobre fincada no solo. Isto garante que o potencial do fioneutro é praticamente o mesmo da terra. Além desta ligação, o fio neutrocostuma também ser aterrado na caixa de disjuntores. Partindo deste quadrode disjuntores, temos além dos fases e do neutro, um fio de terra. Este fio éligado ao neutro no próprio quadro de disjuntores. Os três fios caminhamjuntos até a tomada do computador. Nas redes elétricas de 220 volts, asconexões são um pouco diferentes. Os três fios que chegam à tomada são oterra e dois fases. Nesse caso não é usado o neutro, toda a corrente passaentre as duas fases.

O fase e o neutro (ou os dois fases, no caso de instalações de 220 volts)chegam à fonte de alimentação. O terra é ligado na carcaça do equipamento,e também no terminal negativo da fonte de alimentação.

Em uma situação ideal, tanto o terra quanto o neutro que chegam aoequipamento têm uma tensão de 0 volts, e o fase apresenta uma tensão de127 volts. Na prática isso infelizmente não ocorre. O primeiro problema éque devido ao uso de fiação inadequada (fios muito finos) e emendas nosfios, surge uma pequena queda de tensão ao longo dos fios. Na figura 4,estamos exemplificando uma situação crítica, na qual tanto o neutro como ofase sofrem uma queda de 10 volts. Sendo assim a tensão que chega ao

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neutro do computador seria de 10 volts, e a tensão no fase seria de 117 volts.A tensão aplicada ao computador seria portanto de 117-10 = 107 volts. Estevalor é 15% inferior ao normal, que seriam 127 volts. Em geral a fonte dealimentação consegue operar com esta baixa tensão, mas a mínima queda natensão da rede será suficiente para fazer o computador travar. Este problemapode ser resolvido com o uso de uma fiação melhor, ou então usando umestabilizador de voltagem.

Figura 15.4

Problemas na rede elétrica.

O outro problema mostrado na figura 4 é a falta de aterramento. Ocomputador funcionará, mas a sua carcaça perderá a referência de tensão.Uma mínima fuga de corrente em um transformador da fonte ou do monitorserá suficiente para induzir uma tensão elevada na carcaça, dando choque nousuário.

*** 35% ***Figura 15.5

Formas de aterramento.


Existem 3 formas de resolver o problema, como vemos na figura 5. Além deinstalar uma tomada de 3 pinos para o computador, devemos providenciar aligação de um fio de terra:

a) Ligar o fio de terra desde esta tomada até o quadro de disjuntores.

b) Ligar o fio de terra em um cano de ferro ou vergalhão, na parede ou nochão, próximo ao computador.

c) Ligar o terra no neutro.

A melhor solução é ligar o fio de terra até o quadro de disjuntores, já que omesmo é provavelmente aterrado. Mesmo que não seja aterrado, a ligaçãodo fio neutro entre o quadro de disjuntores e o poste é feita por um fio debitola larga, produzindo queda de tensão muito pequena, portanto o neutroneste ponto tem praticamente o mesmo potencial da terra. Um bomeletricista poderá fazer esta instalação, passando este novo fio pela tubulação,desde a tomada do computador até o quadro geral. Quando existem várioscomputadores em uma ou mais salas, é preciso que este fio de terra passepor todas as tomadas onde serão ligados computadores e equipamentos deinformática.

Outra solução aceitável é quebrar o chão ou a parede e procurar umvergalhão ou cano de ferro. Canos de cobre da tubulação de água tambémpodem ser usados. É preciso então soldar neste cano ou vergalhão, um fioque será usado como terra. Este fio de terra pode ser estendido pelas demaistomadas onde serão ligados computadores e equipamentos de informática.Será então preciso contar com os serviços de umeletricista/pedreiro/soldador. E um pintor para arrumar tudo no final.

A terceira solução também é aceitável, mas tem algumas desvantagens.Muitos eletricistas mais rigorosos a condenam. Consiste em interligar naprópria tomada, os fios terra e neutro. Vimos que o neutro tem o mesmopotencial que a terra, pelo menos no poste e no quadro de disjuntores.Devido a quedas de tensão ao longo da fiação, o potencial elétrico do neutropode ser elevado, fazendo com que este ponto seja um terra ruim. Aindaassim é aceitável para instalações onde existe um único computador e quenão esteja ligado em rede a outros computadores. Portanto este método tema desvantagem de manter a carcaça do computador em um potencial baixoporém elevado para um terra. Com 10 volts não chegamos a sentir choque, ecom tensões acima deste valor o próprio computador terá dificuldades defuncionar, mesmo sem o aterramento. Um outra desvantagem deste método

15-6 Hardware Total

é que se algum eletricista distraído fizer alterações na instalação elétrica einverter os fios fase e neutro, a carcaça do computador ficará ligada ao fase,resultando em um grande choque no usuário.

Apesar de menos recomendável, ligar o terra no neutro é o método menostrabalhoso, e seu uso é válido desde que:

1) A queda de tensão no neutro não seja superior a 5 volts. Issonormalmente ocorre, e pode ser confirmado com um multímetro. Para fazera medida, ligue todos os equipamentos elétricos do local onde está ocomputador, acenda todas as luzes e o ar condicionado. Use um fio longopara medir a tensão AC entre o neutro da tomada e o neutro no quadro dedisjuntores. Verifique se esta tensão é inferior a 5 volts.

2) Também é necessário que este método não seja aplicado paracomputadores que estejam ligados em rede. É preciso utilizar uma únicatomada para ligar o computador e todos os seus periféricos.

3) Lembre-se que não pode ser feita inversão entre os fios fase e neutro,portanto tome cuidado com o trabalho de pedreiros e eletricistas distraídos.

Vamos então mostrar como é feita a ligação C, ou seja, ligando o neutro como terra. Se você quiser fazer melhor, pode ligar o terra no quadro dedisjuntores (método A) ou em um vergalhão ou cano de metal (método B).Seja qual for o caso, você precisará do seguinte material:

- Alicate de corte e alicate de bico- Fita isolante- Fio bitola 16- Chave de fenda- Testador NEON

O testador NEON é necessário para identificar qual é o fio fase da tomada.O testador tem dois terminais. Um você deve segurar com a mão, e com aoutra mão tocar no chão ou na parede. O outro terminal deve ser ligado aofio da tomada. Se a lâmpada NEON acender, então o fio é o FASE. A figura6 mostra dois tipos de testadores NEON. Um deles tem a lâmpada no centroe dois fios que correspondem aos terminais. O outro é uma chave de fendacom uma lâmpada neon no interior. Segure no terminal 2 e toque o terminal1 no fio a ser testado.


Figura 15.6

Testadores NEON.

Siga o seguinte roteiro:

1) Desligue a chave geral que alimenta a tomada de dois pinos.

2) Desmonte a tomada de dois pinos e separe seus dois fios. Os dois fiosdevem ter suas extremidades desencapadas como mostra a figura 7 Cuidadopara não encostar um fio no outro, o que causaria um curto circuito.

Figura 15.7

Instalação de uma tomada de 3 pinos.

3) Ligue chave geral.

4) Com um testador neon identifique qual dos fios é o FASE e qual é oNEUTRO. Coloque uma indicação nos fios, por exemplo, uma etiqueta.

5) Desligue novamente a chave geral

6) Faça a ligação dos fios na tomada de 3 pinos, como mostra a figura 7.

7) Ligue um pedaço de fio entre o TERRA e o NEUTRO.

8) Use fita isolante para envolver as conexões, evitando assim possíveiscurtos-circuitos.

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9) A tomada deve ser aparafusada em sua caixa na parede e sua tampa(conhecida como "espelho") deve ser colocada. O computador pode ser ligado diretamente a esta tomada na parede. Se forusado um estabilizador de voltagem, este deve ser ligado à tomada daparede e o computador fica ligado no mesmo, como indica a figura 8.

Figura 15.8

Ligação do estabilizador de voltagem.

O ideal é que a ligação entre o terra e o neutro seja feita em uma únicatomada, e que todos os equipamentos sejam ligados nesta tomada, através deestabilizador ou extensão de tomadas. Se for preciso fazer esta instalação emduas ou mais tomadas de uma mesma sala, faça a ligação entre terra e neutroapenas na tomada que estiver mais próxima do quadro de disjuntores. Nasdemais tomadas, não ligue o terra no neutro. Ao invés disso, puxe o fio“terra” da primeira tomada até as demais tomadas.

Análise do aterramentoVejamos agora os efeitos do consumo de corrente sobre as tensões da rede,tensão do neutro e aterramento. A figura 9 mostra duas situações. Em (A), oscomputadores e equipamentos estão todos desligados, e em (B) estão todosligados. Usamos exemplos reais da instalação de um pequeno CPD em umasala, com 5 computadores, 5 monitores duas impressoras a jato de tinta euma impressora a laser.

O ponto indicado como (1) é o quadro de disjuntores. Neste ponto existe umaterramento, porém a tensão entre o fase e o neutro não é exatamente 127volts. O valor medido foi 122,4 volts, causado por queda de tensão na fiaçãoque vai do poste até o quadro de disjuntores. O ponto (2) é a primeiratomada da sala onde estão os computadores. Levamos em conta a tomadaque tem um caminho mais curto em metragem de fios até o quadro dedisjuntores. O ponto 3 é a tomada onde está efetivamente ligado ocomputador. Em um caso particular esta tomada pode ser a mesma do ponto


(2), mas estamos levando em conta o caso geral, no qual podemos ligar osequipamentos em uma tomada mais distante, ou depois de extensões.

Na situação A os equipamentos estão desligados. Sendo assim não existecorrente elétrica entre os pontos 2 e 3. As mesmas tensões medidas em (2)são também medidas em (3). Note ainda que a tensão entre fase e neutro noponto (2) é de 121,2 volts, e não 122,4 volts. Esta diferença de 1,2 volts existedevido à queda de tensão na fiação entre os pontos 1 e 2. Este queda existeporque ao longo deste trecho existem outros dispositivos consumindocorrente, como lâmpadas, geladeira, cafeteira ou qualquer outro tipo decarga. Esta queda de tensão é distribuída em duas partes iguais, uma no fiofase e outra no neutro (isto ocorre desde que ambos os fios usem a mesmabitola, o que é normal). Sendo assim existe uma queda de tensão de 0,6 voltsno neutro e no fase. Se tivéssemos um terra perfeito no ponto (3), obtido porexemplo por uma ligação com um vergalhão ou cano de ferro, mediríamosuma tensão de 0,6 volts no neutro. O neutro teoricamente deveria ter umatensão de 0 volts, mas devido à queda de tensão ao longo da fiação, acabaapresentando alguma voltagem, apesar de pequena.

Figura 15.9

Efeito da carga sobre o neutroaterramento.

Na situação (B), todos os equipamentos foram ligados, resultando em umacarga total de cerca de 2000 watts. A corrente na fiação é agora maior, eexiste maior queda de tensão. O trecho 2-3 no nosso exemplo é formado por20 metros de fio bitola 16, ao longo dos quais existem as tomadas ligadas aosequipamentos. As medidas de tensão foram feitas no computador ligado àúltima tomada, no qual a queda de tensão é maior. Note que devido à maiorcorrente, a tensão entre o fase e neutro na primeira tomada caiu para 118,2volts, e na última tomada, para 116,8 volts. Essas reduções ocorrem devidoàs quedas de tensão ao longo da fiação, que agora são de 2,1 volts no trecho1-2 e 0,7 volts no trecho 2-3. Observe que a queda em 2-3 foi bem menor

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que em 1-2, devido ao uso do fio 16, bem adequado para a carga utilizada. Afiação antiga, no trecho 1-2 é a responsável pela maior queda. Observe agoraa tensão no neutro do último computador. É igual à soma das quedas detensão ao longo do fio neutro nos trechos 1-2 e 2-3, ou seja, 2,8 volts. Commais 2,8 volts de queda ao longo do fase, são ao todo 5,6 volts de queda. Atensão entre fase e neutro que sobra para o último computdor é de apenas116,8 volts, mas ainda é suficiente para manter o computdor funcionando.

Esta análise de um caso real exemplifica dois fatos importantes em umainstalação elétrica:

1) As quedas de tensão ao longo da fiação resultam em uma tensão menorentre fase e neutro no aparelho ligado à rede.

2) O potencial do fio neutro, que teoricamente é zero, apresenta na práticaum valor maior, devido às quedas de tensão ao longo da fiação.

Medindo a tensão do neutro

A tensão no neutro é normalmente inferior a 5 volts, exceto em instalaçõeselétricas muito ruins. Podemos medir esta tensão de duas formas:

Medição direta – encontre um ponto de fererência que possa ser usadocomo terra. Pode ser a carcaça metálica interna da tomada (em construçõesantigas era usadam usados eletrodutos e caixas de metal, atualmente são deplástico), ou um cano de cobre da tubulação de água, ou um vergalhão. Senão for possível encontrar tal ponto de referência, será preciso ligar um fiono neutro do quadro de disjuntores e levar a outra extremidade até a tomadana qual o neutro vai ser medido. Seja qual for a referência, use agora ummultímetro em escala AC para medir a tensão entre este terra e o neutro.Esta medição deve ser feita com todos os equipamentos ligados, pois é nessasituação quando ocorre maior variação de tensão no neutro.

Medição indireta – Este método pode apresentar um pequeno erro, mas éde utilização bem mais simples. Meça a tensão entre fase e neutro no quadrode disjuntores. Também com todos os equipamentos ligados, meça a tensãoentre o fase e o neutro na última tomada da cadeia. Subraia esses valores edivida o resultado por 2. Na figura 9, as tensões medidas foram de 122,4volts no quadro de disjuntores e 116,8V na última tomada. A diferença é 5,6volts, que divididos por 2 resultam nos 2,8 volts, exatamente o potencial doneutro obtido por medição direta.


O uso do neutro como terra

A utilização do fio neutro como terra é condenada pelos eletricistas maisrigorosos. Apesar disso ela cumpre o papel básico do aterramento: mantém acarcaça em um pontencial baixo, de apenas alguns poucos volts. É corretoporém que este tipo de ligação tem problemas que a deixam longe do ideal:

a) A tensão do neutro pode ser elevada, caso exista queda de tensão muitogrande ao longo da fiação. No nosso exemplo medimos 2,8 volts, mas eminstalações ruins, esta tensão pode ser maior.

b) Quando existem interferências na rede elétrica, que são sobrepostas aofase e ao neutro, essas interferências são automaticamente transmitidas para oterra, portanto termos um terra “contaminado” por interferênicas.

c) Se um eletricista distraído inverter as posições do fase e do neutro,teremos o fase ligado ao terra.

d) Este tipo de conexão não é recomendável quando precisamos conectarequipamentos em rede, em salas diferentes, pois a diferença entre as tensõesdos neutros resultará em diferença entre os terras.

e) A eficiência dos filtros de linha será reduzida.

Você poderá utilizar a ligação do neutro ao terra, desde que esteja a pardesses problemas. Se for o caso, meça a tensão do neutro e não o use comoterra se sua tensão for superior a 5 volts. Em caso de travamentos, podemestar sendo causados por interferências na rede e transmitidas ao terra. Presteatenção ao trabalho de eltricistas, verifique se os fios não são invertidos. Usesomente quando todos os equipamentos estiverem ligados na mesma fiação.

Se você tiver condições, dê preferência ao uso dos outros dois métodos deaterramento descritos aqui: usar um vergalhão / cano de metal ou puxar umfio de terra desde o quadro de disjuntores até os equipamentos.

Filtros de linhaEncontramos com facilidade no comércio, extensões de tomadas para PCsconhecidas popularmente como “fitros de linha”.


Figura 15.10

Filtros de linha.

Ao comprar um desses dispositivos, o usuário normalmente pensa que seuPC estará protegido contra problemas nas rede elétrica. Está enganado. Aproteção oferecida por esses aparelhos é pouca ou nenhuma.

O objetivo de um filtro de linha é proteger os equipamentos de certosproblemas nas rede elétrica. Os surtos de tensão são os mais perigosos, epodem causar danos ao computador e seus periféricos. São elevaçõesbruscas de tensão, com curtíssima duração. Esses surtos podem sereliminados por um componente chamado Meta-Oxide-Varistor (MOV).Trata-se de um dispositivo semicondutor que contém um grande número dejunções PN, cada uma delas sendo capaz de absorver uma tensão de 0,7volts. Quando são ligadas em série, essas junções tomam para si o excesso devoltagem que deveria ser entregue à carga, protegendo-a. Esses componentessão encontrados em vários dispositivos, como filtros, estabilizadores e fontesde alimentação.

Figura 15.11

Componentes internos de um filtro.

Existem ainda inerferências de alta freqüência induzidas na rede elétrica quepodem causar mal funcionamento nos computadores. Essas interferênciastêm tensões moderadas, portanto não podem ser eliminadas pelos varistores.É necessário utilizar filtros, formados por capacitores e bobinas. Existemfiltros de linha que possuem apenas varistores, não sendo portanto capazesde filtrar interferências. Existem modelos que possuem apenas capacitores ebobinas, sendo portanto capazes de eliminar as interferências mas inúteiscontra surtos de tensão. Existem modelos que possuem ambos os tipos de


proteção. Um exemplo de filtro que tem ambos os tipos de proteção são osda série Multifiltro, fabricados pela TS Shara.

Existem ainda modelos que possuem proteção para a linha telefônica,contendo dois conectores RJ-11, sendo um para ligar na linha telefônica eoutro para ligar no modem ou aparelho de fax. Este recurso é altamenterecomendável.

Devido à ineficiência de muitos filtros existentes no Brasil, sobretudo os maisbaratos, devemos considerá-los como simples extensões de tomadas. Para termelhores níveis de proteção devemos utilizar estabilizadores de voltagem, epreferencialmente, no-breaks.

Estabilizador de voltagemPara maior proteção do computador contra interferências elétricas, surtos detensão na rede, transientes e ruídos elétricos diversos é aconselhável o uso doestabilizador de voltagem. O estabilizador consiste em um transformadorcontrolado eletronicamente, acoplado a um filtro de linha. Mantém a tensãoestável e livre da maior parte dos problemas de ordem elétrica que possamocorrer. Normalmente utiliza-se um estabilizador de 1000 V.A. (1 kVA). Esseestabilizador tem potência suficiente para alimentar o computador,impressora (matricial ou a jato de tinta) e monitor VGA.

Figura 15.12

Estabilizadores de voltagem.(cortesia TS-Shara)

As vantagens do uso de estabilizador são as seguintes:

Proteção contra sobretensão na rede.


Mantém o funcionamento normal mesmo com tensão instável. Proteção contra interferências que normalmente travariam com-

putador Evita problemas no disco rígido causados pela rede elétrica.

Cálculo da potência do estabilizador

Nas lojas de material para informática serão encontrados estabilizadores comvárias potências: 500, 800, 1000 1500 e 2000 V.A. (Volt-Ampère). É precisosaber qual o mínimo valor a ser usado em uma instalação, já que dependedos equipamentos que serão ligados. Muita confusão existe, poisnormalmente os estabilizadores e no-breaks têm suas potências indicadas emV.A. e não em watts. Essas grandezas são relacionadas pela seguinte fórmula:

MEDIDA EM WATTSMEDIDA EM V.A. = _______________________________ FATOR DE POTÊNCIA x RENDIMENTO

O fator de potênica é um número menor que a unidade, e pode assumirvalores diversos, dependendo do equipamento. Entretanto, podemos usarcom grande margem de segurança o valor 0,7.

O rendimento é um valor normalmente próximo de 0,9 e serve para fazer aconversão entre potência útil (interna) e potência consumida, que é o querealmente interessa para o estabilizador. Deve ser usado apenas para calculara potência consumida pelo computador, e não pelos periféricos. Isto se deveao fato da fonte de alimentação ter sempre especificada sua potência útil, enão o seu consumo. Por exemplo, uma fonte de 200 watts para fornecer asua potência máxima precisa consumir cerca de 220 watts, supondo umrendimento típico de 90%. Já uma impressora ou um monitor têmespecificados em seus manuais a potência consumida, por isso o rendimentonão entra no cálculo. Vejamos alguns exemplos de potência em watts devários equipamentos e a quanto correspondem as potências em V.A., emvalores aproximados:

Equipamento Potência em watts Potência em V.A.Computador 250 W 400 VAMonitor 100 W 140 VAImpressora Matricial 50 W 70 VAImpressora a jato de tinta 30 W 42 VAImpressora LASER 600 W 840 VA

Os valores apresentados na tabela são casos típicos. Para saber o valor dapotência em watts de seus equipamentos, devem ser consultados os seus


manuais. Caso você não possua os manuais, pode usar como aproximaçãoos valores citados aqui, pois estamos usando uma boa margem de segurança.

Por exemplo, supondo um computador equipado com um monitor e umaimpressora a jato de tinta, temos então uma potência total de:

COMPUTADOR: 400 VA MONITOR: 140 VA IMPRESSORA: 42 VA ------------------ TOTAL: 582 VA

O valor total não deve ultrapassar a 90% da potência do estabilizador. Porexemplo, em um estabilizador de 800 VA podemos ligar equipamentos quenão ultrapassem 720 VA (800 x 0,9). Observe que existe uma grande mar-gem de segurança neste cálculo. O computador normalmente não exigirá400 VA, pois a fonte de alimentação estará sempre fornecendo um valorinferior à sua potência máxima.

A seguir apresentamos uma tabela que indica a potência consumida porcada dispositivo de um PC. Todos os dispositivos descritos recebem energiada fonte de alimentação. Você poderá desta forma calcular com boaaproximação a potência que sua fonte fornece. Em todos os valores abaixo,estamos adicionando uma boa margem de segurança.

Placa de CPU 20 watts Processador 20 a 50 wattsPlaca de expansão, exceto vídeo 3D 5 wattsPlaca de vídeo 3D 10 – 50 wattsDrive de disquetes 5 wattsDisco rígido IDE 5 a 15 wattsDrive de CD-ROM 10 a 20 wattsTeclado 3 wattsMouse 2 watts

Funcionamento de um estabilizador

A figura 13 mostra o diagrama simplificado de um estabilizador de voltagem.A entrada passa por um circuito de filtragem e supressão de surtos, portantocumpre o papel de um bom filtro de linha, além de estabilizar a voltagem. Aestabilização é conseguida graças ao transformador. Este componente gerauma tensão na sua saída, proporcional à tensão de entrada e à relação entreo número de espiras dos enrolamentos primário e secundário. Por exemplo,em um transformador de 110 para 220 volts, o secundário deve ter umnúmero de espiras duas vezes maior (na verdade o número de espiras é 73%maior, se lembrarmos que a tensão de “110” é na verdade, 127 volts.


Figura 15.13

Diagrama simplificado de um estabilizadorde voltagem.

Circuitos de controle monitoram continuamente as tensões de entrada e desaída do estabilizador. Quando ambas as tensões estão dentro de uma faixaaceitável, o transformador opera com a relação de espiras 1:1 entre oprimário e o secundário. Dois relés R1 e R2 controlam o número de espirasdo primário. Para obter a relação 1:1, o relé R2 fica aberto (desligado) e orelé R1 fica fechado (ligado), interligando os pontos A e B. Quando a tensãoda rede aumenta, é preciso aumentar o número de espiras do primário,fazendo com que o ganho do transformador seja menor que 1. Isso éconseguido com a abertura do relé R1. Quando a tensão da rede cai, épreciso que o transformador tenha um ganho maior que 1, ou seja, que onúmero de espiras do primário seja menor que do secundário. Isso éconseguido com o fechamento (ligamento) do relé R2, conectando os pontosB e C. Estabilizadores mais elaborados possuem quatro relés, sendo doispara aumentar e dois para reduzir a relação de espiras.

Todo estabilizador permite que a tensão de saída varie dentro de uma certafaixa de tolerância. Quando a tensão sai desta faixa, os relés são acionadospara corrigir o problema. A função básica é fazer com que a variação datensão na saída seja pequena, mesmo quando a variação na tensão deentrada é grande. A maioria dos aparelhos eletrônicos permite uma variaçãode 10% na tensão de entrada. Um bom estabilizador garante uma flutuaçãoem torno de 5%, mesmo que a tensão da rede tenha uma variação alta, como15%. Em outras palavaras, a rede poderia variar 15%. O computador tolerano máximo 10%, mas com o estabilizador, esta variação é reduzida paraapenas 5%, fazendo com que o computador funcione normalmente.

No-breakO no-break é um estabilizador acoplado a uma bateria. Dependendo do tipode no-break, a bateria pode funcionar continuamente ou pode entrar em


ação apenas quando existe uma interrupção no fornecimento de energiaelétrica. Essa bateria fornece tensão que é amplificada e transformada em110 ou 220 volts para que o computador possa continuar funcionando, pelomenos o tempo necessário para salvar o trabalho que estava sendo feito.Existem diversos tipos de no-breaks que podem fornecer energia por umperíodo de 2 a 120 minutos, dependendo da capacidade de carga da bateriainterna. Existem modelos que fornecem energia por um período de algumashoras, mas seu custo é bem maior.

Figura 15.14

No-breaks.(cortesia Engetron)

O termo “no-break” é pouco usado no exterior. Nos Estados Unidos é usadoo termo UPS (Uninterruptible Power Supply).

O no-break é uma grande segurança para o computador, e uma garantia deque o trabalho não será perdido por interrupção na energia elétrica. Ogrande problema é que seu custo é relativamente alto, correspondendo acerca de 30% do preço de um computador. Muitas vezes, por restrições decusto, prefere-se correr o risco calculado de perder algum arquivo,recuperando parte do trabalho perdido através de backups. O usuário develevar em conta se vale a pena pagar o preço de um no-break ou correr orisco de perder um dia ou algumas horas de trabalho.

No-break standby

Podemos encontrar vários tipos de no-break, no que diz respeito ao modo defuncionamento. O tipo mais simples é o stanby, também conhecido comoshort-break. A figura 15 mostra o diagrama de um no-break standby. Noteque sempre devemos indicar nos diagramas de no-breaks, qual é o caminho


principal e o secundário. O caminho principal é o usado na operaçãonormal, e o secundário é o utilizado em caso de falha. Aqui convencionamosusar uma linha contínua para o caminho principal e uma linha pontilhadapara o caminho secundário.

Figura 15.15

Diagrama de um no-break standby.

Durante situação normal, este no-break funciona como um filtro de linha,com supressor de surtos e filtro. Um circuito de controle comanda um reléque seleciona entre a tensão da linha ou a tensão interna gerada pelo no-break. Ao mesmo tempo temos um segundo circuito de energia que fica “emstandby”, pronto para fornecer energia em caso de necessidade. Esta energiaé fornecida quando ocorre falta de tensão da rede elétrica, ou então quandoesta tensão sofre queda ou elevação. O circuito de reserva é formado poruma bateria que é constantemente carregada a partir da tensão da rede. Estabateria fornece energia para um curcuito chamado inversor, que é naverdade um conversor de corrente contínua para corrente alternada. A chaveeletrônica comutará para o circuito de reserva quando necessário.Normalmente é possível ouvir claramente o som do relé comutando em umno-break (pléc-pléc) quando é feita a seleção entre a energia da rede e a dabateria.

O ponto fraco de qualquer no-break é o tempo de resposta. O ideal é que nainterrupção da energia, a tensão de reserva seja fornecida imediatamente,com um retardo igual a zero. Na prática isso nem sempre ocorre, devido aotempo necessário para a comutação do relé e da estabilização dofuncionamento do inversor. Os no-breaks standby apresentam tempo deresposta na faixa de alguns milésimos de segundo. Uma onda senoidal de 60Hz tem período de 16,6 ms, portanto um tempo de resposta inferior a 5 msnão chega a prejudicar a continuidade desta onda.

No-break Line Interactive

Este é o tipo de no-break mais usado no mercado SOHO. Tem potência eautonomia suficiente para um pequeno número de computadores. A tensãode saída é fornecida diretamente a partir da tensão da rede, enquanto abateria é carregada (note a linha contínua na figura 16, indicando o caminhoprincipal da energia). Quando ocorre falha na rede, a chave de transferência


abre e a bateria passa a fornecer energia para o inversor (note a linhapontilhada na figura 16, indicando o caminho secundário), gerando umatensão CA na saída, suprindo a deficiência da rede.

Figura 15.16

Diagrama de um no-break line interactive.

Este tipo de no-break também necessita de um pequeno tempo de respostapara comutar para a tensão da bateria em caso de queda na rede.

No-break Standby On-line híbrido

Este método de construção tem vantagem em relação aos demais modelosstandby. A bateria e o conversor DC/DC operam em standby (veja a linhapontilhada), e fornecem tensão apenas quando ocorre falha na rede. Atensão proveniente da rede passa por um cicuito retificador que a transformaem tensão contínua. Através de dois diodos, a tensão resultante da rede e dabateria são combinadas. Em operação normal, a tensão é proveniente darede. Quando ocorre queda na rede, entra em operação a bateria. Como oretificador possui um capacitor de filtragem, é armazenada carga suficientepara para manter a tensão durante alguns milésimos de segundo, temposuficiente para que o conversor DC/DC entre em operação. Desta forma oinversor DC/AC nunca deixa de receber tensão, e o tempo de resposta ézero.

Figura 15.17

Diagrama de um no-break standby on-linehíbrido.

No-break on-line de dupla conversão

Neste tipo de no-break, a tensão da rede é usada para carregarcontinuamente a bateria. A tensão da bateria é fornecida ao inversor queopera o tempo todo. A tensão fornecida pela saída é proveniente da bateria,


tanto quando a rede está normal quanto em caso de falha, portanto o tempode resposta deste tipo de no-break é zero.

Figura 15.18

Diagrama de um no-break on-line dedupla conversão.

Este tipo de no-break é dito de dupla conversão porque no caminhoprincipal ocorre uma conversão de AC para DC, e outra de DC para AC. Ocaminho secundário é utilizado apenas quando existe falha no circuitoprincipal ou durante a sua manutenção (troca de bateria, por exemplo).Opcionalmente este tipo de no-break pode apresentar no caminhosecundário, um supressor de surtos e um filtro contra interferências.

Problemas na rede elétricaA rede elétrica fornece uma tensão alternada de 127 ou 220 volts. Essatensão é representada por uma senóide, como mostrado na figura 19. Afreqüência da senóide é 60 Hz. Diversas imperfeições podem ocorrer comessa senóide, por diversos motivos. Muitas dessas imperfeições podemdanificar fisicamente o computador ou causar perda de dados. É importanteentender esses problemas na rede elétrica, que danos podem causar aocomputador e como podem ser resolvidos.

Figura 15.19

Senóide de 60 Hz.

Todos esses efeitos são mostrados na figura 20. Em todos os problemasdescritos a seguir, o computador pode travar, o que pode ser muito preju-dicial quando ocorre durante a gravação em um diretório ou na FAT(Tabela de alocação de arquivos). Nesse caso, vários arquivos ou até o discorígido inteiro terá seus dados perdidos.


Figura 15.20

Problemas na rede elétrica.

1) Transiente:

É uma rápida variação na tensão causada por motores, lâmpadas, aparelhosde ar condicionado ou geladeira armando ou desarmando os compressores.O transiente nunca pode ser totalmente eliminado, e sim, atenuado. A fontede alimentação do PC possui um filtro que diminui a intensidade dostransientes, mas mesmo assim podem ser refletidos na tensão interna quealimenta todos os chips. Chegando no interior do computador o transientenão destrói mas pode causar erros no funcionamento dos circuitos. Oresultado é muitas vezes uma “travada” do computador.

2) Surtos de tensão

É um tipo de transiente mais intenso, causado pelas mesmas razões que umtransiente menor. A tensão pode subitamente aumentar ou diminuir algumasdezenas ou centenas de volts, durante um período de tempo muito pequeno,muitas vezes na faixa de milionésimos de segundo. Este surto também terduração mais longa e aspecto senoidal.

3) Sobretensão

A tensão tem seu valor elevado acima do normal e assim permanece porvários segundos ou períodos meiores. O computador tolera um aumento ouqueda de 10% mas acima desse valor o computador pode ser danificado.

4) Queda de tensão

A tensão tem seu valor reduzido muito abaixo do normal. Danos podemocorrer com os motores dos drives e do disco rígido. A fonte também podequeimar.

5) Queda brusca e rápida

A tensão cai a zero por um período de tempo muito pequeno, da ordem dedécimos de segundo. O computador precisará ser resetado.


6) Sem energia elétrica

É o típico caso de quando "falta luz". Não causa nenhum dano ao hardware,mas o computador deve ser desligado pelo seu interruptor. Se a energiaelétrica voltar e o interruptor estiver ainda ligado, a fonte de alimentaçãopoderá ser danificada.

A tabela a seguir mostra o tipo de proteção apresentado por cada dispositivocondicionador de rede elétrica.

Fonte Filtro Estabilizador No-break standby No-break on lineTransiente reduz reduz reduz reduz eliminapicos de tensão reduz reduz reduz reduz eliminasobretensão reduz - reduz reduz eliminaqueda de tensão reduz - reduz reduz eliminaqueda rápida - - reduz reduz eliminafalta luz - - - elimina elimina

A fonte de alimentação do PC tenta reduzir diversos problemas na redeelétrica. O transiente e os picos de tensão, por exemplo, nunca podem sertotalmente eliminados, mas sim atenuados, ou seja, passam a ficar com umvalor bem menor. A sobretensão e a queda de tensão são toleradas pelafonte, em geral até um limite de 10%. O filtro de linha tem apenas acapacidade de reduzir o valor dos transientes e surtos, assim como a própriafonte já o faz. Com a redução feita pelo filtro, seguida pela redução realizadapela fonte, o transiente é quase totalmente eliminado.

O estabilizador possui a capacidade de reduzir com muito mais eficiênciaque a fonte e o filtro todos esses problemas, exceto a total falta de energia. Oestabilizador tem mais facilidade de melhorar a tensão da rede pois possuium transformador. A falta total de energia elétrica só é solucionada com ono-break. Como pode ser visto, o filtro de linha é apenas um "quebra galho",ou seja, é melhor que nada. Quem possui um estabilizador não necessita defiltro, pois um estabilizador já possui um filtro interno. Quem possui no-breaknão precisa de estabilizador nem de filtro, pois ambos estão presentes no no-break. Observe que o no-break on line é o melhor protetor do computadorcontra os problemas, eliminando totalmente as anomalias elétricas.

Outros cuidadosAqui vão mais alguns cuidados que o usuário deve ter para que não ocorramproblemas relacionados à rede elétrica:


a) Ligação de todo o sistema através do estabilizador

Alguns usuários têm o hábito de deixar o computador, o monitor e aimpressora permanentemente ligados e atuam somente no estabilizador ouno "filtro de linha" para ligar todos simultaneamente. Tal prática não é nadarecomendável e pode causar danos aos equipamentos. O correto é desligar aimpressora e o computador nos seus próprios interruptores. O mesmocuidado aplica-se ao monitor.

b) Uso de tomadas diferentes

Os equipamentos de um determinado sistema (computador, monitor,impressora) devem ficar todos ligados na mesma tomada, através doestabilizador ou do filtro de linha. Quando são usadas tomadas diferentes e arede elétrica não possui terra, corre-se o risco de danificar seriamente osequipamentos.

c) Computadores ligados em rede

Quando existem vários computadores interligados através de uma rede,todos devem possuir aterramento. Recomenda-se que seja contratada umfirma especializada em instalações elétricas para a realização do aterramentoadequado. O uso do neutro com o terra explicado neste capítulo não éaconselhável quando existem vários computadores ligados em rede.

d) Tempestades

Quando o usuário viaja, recomenda-se deixar o computador desconectadoda tomada, devido à possibilidade de um raio atingir a rede elétrica equeimar o computador. Aliás, esta recomendação é válida para todos osaparelhos ligados na rede elétrica. Vale também para a ligação na linhatelefônica, no caso do uso de modems.

e) Conexão de equipamentos

Antes de realizar a conexão ou desconexão, através de cabos, docomputador com a impressora, monitor, teclado, scanner, mouse ou linhatelefônica, todos eles devem estar desligados, caso contrário, corremos umgrande risco de danificá-los.

f) Não ligar e desligar os equipamentos várias vezes

Para aumentar a vida útil dos equipamentos, evite ligá-los e desligá-los a todoinstante. Ligue o computador e deixe-o ligado durante o expediente.Desligue-o apenas quando não for mais utilizá-lo naquele dia. O mesmo seaplica ao monitor e impressora. Para que não ocorra despedício de energia,


use os recursos de gerenciamento de energia do computador (modo deespera e hibernação).

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Cap15 - Rede Elétrica

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