UNIVERSIDADE ESTADUAL DE

LONDRINA

MATERIAIS ELÉTRICOS

LUIS CARLOS KAKIMOTO

LONDRINA – 2003

1- CONDUTORES Sua finalidade principal é a condução de corrente elétrica, quer para uso na proteção, comando, sinalização, força, distribuição, etc. Podem ser constituídos por um ou vários fios de cobre eletrolítico, com ou sem revestimento metálico, ou de alumínio nu. Podem ser designados:

- Condutores de seção maciça. - Condutores de seção circular de formação simples ou múltiplos. - Condutor de seção circular (Redondo Normal ou Redondo Compactado), etc.

Classe de encordoamento do condutor - é o número de fios que forma um condutor. A Norma ABNT NBRNM 280, antiga NBR 6880, define as classes de encordoamento do condutor que podem ser 1, 2, ou 5 e 6, dependendo do número de fio existente.(Exemplo: Classe 1 - 1 fio; Classe 2 - 7 fios; etc). Têmpera - corresponde ou designa a dureza do fio (Ex.: duro, meio duro ou mole ).

TIPOS DE CONDUTORES

Baixa Tensão: são utilizados na classe de tensão menor que 1,0 KV(600 e 700 V) Aplicação:

• Instalações internas e ligações de aparelhos de pequeno consumo; • Cabos de controle e de comando - para uso em circuito de controle, comando e

sinalização; • Serviços leves; • Geralmente com diâmetros do condutor e da isolação menores;

Média Tensão: são utilizados condutores nas classes de tensão de 1,0 até 38 KV ou Nu/Barramentos ou redes aéreas. Aplicações:

• Podem ser utilizados internamente, externamente, aéreos, subterrâneos, etc. (Dependendo do tipo de instalação);

• Circuitos de Força/Potência, etc; • Serviços Pesados; • Possuem blindagens em fitas ou fios, semi-condutoras, etc • Geralmente de maior diâmetro, seção, isolação, etc;

• Exemplos :

• Cabos isolados em XLPE ( Etileno Reticulado), EPR ( Etileno Propileno

Reticulado, PE ( Polietileno ). Esses cabos podem ser utilizados em canaletas, bandejas, dutos, diretamente ao solo, etc.

Figura 01 – Tipos de Cabos isolados

Isolado, Nu ou Coberto - Material de Alumínio ou Cobre - AT e BT Aplicações:

• Nu - aplicação aérea - mais freqüentemente em linha de transmissão/distribuição, onde os valores das classes de isolamento/tensão são maiores. Esses condutores são apoiados/fixados sobre isoladores de vidro, porcelana ou poliméricos.

Figura 2 - Cabos CAA (ACSR) - Exemplos de Encordoamento

• Isolado - aplicação em bandejas, canaletas, tubulações subterrâneas, aéreos,

diretamente no solo, etc. Possuem Capa preta - utilizado o nego de fumo - resistente aos raios solares ultra violetas ( UV ).

• Coberto - Uma opção bastante utilizada atualmente é o sistema de distribuição com condutores aéreos cobertos que minimizam os problemas relacionados com o impacto ambiental e melhora a confiabilidade no fornecimento de energia, em relação à rede aérea convencional.

TIPOS DE CABOS Cabos Multiplexados - São condutores isolados e trançados em volta do neutro. O condutor fase é constituído por fios de alumínio e o condutor de sustentação é fabricado em liga de alumínio (CAL), esse pode ser coberto ou nu - isolação em PE (polietileno) - para redes secundárias nas seções de 10 a 25 mm2 e de polietileno reticulado (XLPE) para seções maiores. A isolação é aditivada com NEGO DE FUMO (proteção contra os raios ultra-violetas ). São utilizados em redes de distribuição de energia secundária;

Multiplexados BT (PE ou XLPE) Multiplexados AT(PE ou XLPE)

Figura 3 – Cabos multiplexados Cabos cobertos: são constituídos de um condutor composto por fios de alumínio com ou sem bloqueio longitudinal para evitar a penetração da umidade. Possuem cobertura de polietileno reticulado XLPE, resistente à radiação solar, abrasão e com resistência ao trilhamento elétrico de 2,75 KV, aumentando assim sua vida útil. São fabricados na cor cinza e na série métrica. Possuem cobertura de 3,0mm para 15 KV ; 4,0 mm para 25 KV e 7,6 mm para 34,5 KV para a classe térmica de 90ºC. Devido suas excelentes características elétricas e mecânicas do polietileno reticulado esses cabos suportam, por longos períodos, contatos com objetos aterrados, porem recomendam-se inspeções periódicas para retirar os galhos grossos em contato com a rede. São identificados sobre a cobertura através : nome do fabricante; área de seção transversal do condutor; material do condutor; classe de tensão; data de fabricação e em alguns casos a expressão " Cabo não isolado". Benefícios : possibilidade de mais de um circuito na mesma posteação; redução na taxa de falha na rede com melhoria no atendimento; grande melhoria no nível de segurança do publico; maior equilíbrio com o meio ambiente - menor número de poda de árvores; Aplicação : indicados

para ruas e alamedas arborizadas; ruas com calçadas estreitas e vielas com balcões; sacadas e janelas próximas à rede primária; praças ajardinadas, etc. Devido ao seu baixo custo são os substitutos dos cabos de alumínio nu na rede de distribuição aérea. É utilizado um produto anti-oxidando na mistura com o polietileno para proteção contra os raios ultra violetas - semelhante ao nego de fumo dos cabos isolados. Esse cabo não é isolado mas protegido;

Figura 04 –Cabos cobertos

Cabos Isolados - São cabos que podem ser utilizados em bandejas, tubulações subterrâneas, aéreos, etc.

Figura 05 – Cabos Isolados

Cabos Anti-Furto ou Cabos Concêntricos: São cabos de condutores compostos de fios de cobre nu - têmpera mole - encordoamento classe 2 - isolação e capa em XLPE ( Etileno Propileno ). O condutor neutro concêntrico - composto de fios de cobre nu - têmpera mole - classe de encordoamento 2 . Esse condutor vem distribuido ao longo do condutor fase e isolado desse em XLPE. Aplicação - ligações de ramais de serviços secundários.

Figura 6 –Cabos concêntricos

Cabos de Cobre nu - alem da utilização em linhas aéreas para transmissão e distribuição de energia, podem ser utilizados também em malhas de aterramento.

ESPECIFICAÇÕES DE CONDUTORES

Deve ser especificado em função das características do sistema onde será utilizado, tais como:

• Valor da tensão entre condutores; • Valor da tensão entre condutor e terra ou blindagem da isolação ou qualquer

proteção metálica sobre esta; • Características Técnicas Principais - Para a definição de um condutor

precisamos fornecer algumas informações básicas, tais como : Valor da tensão de isolamento; seção; classe de encordoamento; número e diâmetros dos fios, tipo da isolação; cobertura; tipo da blindagem; material do condutor; sua aplicação, normas e/ou especificações técnicas correspondentes;

Nota : A definição do condutor serve para o projetista como parâmetro para a definição de outros componentes do sistema ( Conectores, isoladores, estruturas, etc. ).

NORMAS TÉCNICAS APLICADAS AOS CONDUTORES

Podemos afirmar que existem normas brasileiras para os principais tipos e aplicações de condutores elétricos no Brasil;

• A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. Seu conteúdo é formado por comissões de estudos, sendo essas formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazem partes : produtores, consumidores e neutros (Universidades, laboratórios e outros );

• Temos normas que regulamentam as características dimensionais, elétricas e mecânicas - denominada - Padronização;

• Regulamentam os ensaios - denominadas - Método de Ensaios; • Regulamentação geral - Especificação; • Exemplos :

• NBR 7286 - Cabos de Potência com Isolação Sólida Extrudada de Borracha Etilenopropileno ( EPR ) para tensões de 1 KV até 35 KV - Especificação;

• NBR 6251 Cabos de Potência com Isolação Sólida Extrudada para Tensões de 1kv até 35 KV - Requisitos Construtivos;

• NBR 6252 Condutores de Alumínio para Cabos Isolados. Características Dimensionais, Elétricas e Mecânicas - Padronização;

• NBR 7295 Fios e Cabos Elétricos - Ensaios de Capacitância e Fatos de Dissipação - Métodos de Ensaios;

• NBR 7289 Cabos de Controle com Isolação Sólida Extrudada com Polietileno ( PE ) ou Cloreto de Polivinilha ( PVC ) para tensões até 1 KV - Especificação;

REDES AÉREAS

O padrão de rede de distribuição no Brasil é o aéreo - baseado nos padrões dos USA - onde os condutores nus são apoiados sobre isoladores de vidro, porcelanas ou poliméricos ( borracha, silicone ou epox) e fixados em cruzetas de madeira/concreto. Este tipo de rede tornou-se padrão nacional, porem vem sendo substituído gradualmente devido ao baixo nível de confiabilidade quando utilizado em áreas com maior densidade populacional. A utilização do cabo com cobertura de XLPE, já descrito anteriormente, vem sendo utilizado em substituição ao cabo nu de alumínio. Ratificamos, porem que esse cabo NÃO É ISOLADO. Algumas considerações quanto a sua aplicação : • Impacto ambiental - poda de arvores - contato poderá ocasionar o desligamento; • Proximidades com marquises, sacadas, painéis e andaimes - pode facilitar o contato

acidental de pessoas com condutores nus - as vezes fatais; • Opção atualmente utilizada - condutores aéreos cobertos e/ou isolados que minimizam

os problemas - impacto ambiental - melhoram a confiabilidade com riscos de acidentes; Cabos subterrâneos são muito confiáveis porem a rede fica mais caro.

2 - ISOLANTES, DIELÉTRICOS E ISOLADORES Isolante é todo corpo que não conduz a eletricidade. Porem observamos que cada corpo possui seu nível de isolamento para uma classe de tensão específica. Se ultrapassarmos esse valor de isolamento ele pode se tornar um condutor de corrente sempre com maior intensidade a medida que o valor da tensão, sobre ele, seja aumentada. Exemplo : O ar atmosférico é um isolante até um valor de tensão específico para uma determinada distância, porem ao se elevar o valor dessa tensão ou diminuir a distância existente (aproximação), o mesmo vai perdendo a condição de isolante até provocar a descarga elétrica (através do rompimento do dielétrico).

TIPOS DE ISOLANTES Para os condutores elétricos temos :

• Termofixos - EPR e XLPE (Tensão Isolam. Maior 3,6/6KV) • Termoplásticos - PE ( Tensão de Isolam. menores/iguais 3,6/6KV) • Termoplásticos - PVC/A (Tensão Isolam. Menor/igual 3,6/6 KV)

Para as coberturas:

• Policloreto de Vinila - ST1(80ºC) e ST2(105ºC) • Polietileno termosplástico - ST3(80º) e ST7(105ºC) • Policloropreno, polietileno, etc - SE 1/A(90ºC) e SE1/B(90ºC)

Definições :

• EPR - Borracha etilenopropileno • XLPE - Polietileno reticulado quimicamente • PE - Polietileno termoplástico • PVC/A - Policloreto de Vinila

TINTAS, VERNIZES E ÓLEOS Tipos:

• Tintas a base de epox, etc; • Vernizes - fios utilizados em bobinas de motores; • Óleos - utilizados em Transformadores de Distribuição/Força(SE), Disjuntores,

Transformadores para Instrumentos ( TP e TC ), etc; • Fibra de vidro - utilizada na fabricação do cartucho para chaves fusível, etc;

MATERIAIS BÁSICOS

Utilizados na Fabricação de Isoladores/Isolantes:

• Isoladores de Vidro - quartzo; • Isoladores de Porcelana - louça; • Isoladores Poliméricos - tarugo central de fibra de vidro e saias/borracha ou

silicone; Isolador Vidro Isolador Porcelana Isolador Polimérico

Figura 07 – Tipo de Isoladores

CLASSE DE ISOLAÇÃO

Sua definição é semelhante a isolação do condutor, ou seja :

• Classe de Baixa Tensão - 0,6 e 1,2 KV; • Classe Média Tensão - 15 e 36,2 KV; • Classe AT - Maior ou igual a 72,5 KV;

ESCOLHA E APLICAÇÃO DOS ISOLADORES

• São também utilizados de acordo com as necessidades do sistema ou

características particulares de cada equipamento. • Podem ser utilizados em redes de distribuição ou substações. • Dependendo do tipo podem ser solicitados em tração, flexão, torção ou

compressão e esforços combinados. • Tipos de isoladores para BT : Roldana, Castanha, Ilhais e Braquetes, Pino para

Telecomunicações, Castanha para Comunicações, Suporte Maciço, Multicorpo, Pilar/Line Post, Buchas( TC, TP, Transformadores, etc ), Pino para Distribuição, Suspensão, etc.

• Pela classe de tensão do equipamento ou esforço mecânico da linha a ser isolada; • Característica da estrutura utilizada; • Dificuldade de montagem; • Criticidade quanto ao vandalismo;

CLASSE DE TENSÃO DE ISOLADORES

• Temos isoladores utilizados em sistemas/cadeias com classes de isolação até 800

KV no Brasil; • Isoladores para tensão nominal do sistema : 1,2 ; 3,8; 4,8; 7,2; 13; 15; 22; 25; 38;

46; 69; 145; 230 KV, ... • Mais usuais : 1,2; 15; 36,2; 72,5; 145; 230 KV ...

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS

• Tensão Nominal - KV; • Distância de Escoamento - mm; • Distância de arco a seco - mm; • Ruptura a Flexão - KN; • Perfuração sob óleo - KV; • Tensão Critica de Impulso ( 1.2 x 50 micro seg. ) - KV; • Tensão de rádio interferência ( 1000 kHz ) - micro Volt; • Tipo do Material; • Tipo do Isolador/Aplicação

ESPAÇADORES • Espaçadores Poliméricos : tem classe de tensão de 8,7/15 KV - altíssima resistência a

impactos, ao trilhamento elétrico e as intempéries. Sua estrutura é feita de polietileno de alta densidade - cor cinza - pesa 450 g. Acompanha o anel de amarração para o cabo.

• Isolador Polimérico - classe de tensão 8,7/15 Kv de altíssima resistência a impactos, ao trilhamento e a intempéries. Sua estrutura é feita de polietileno de alta densidade - cor cinza - pesa 535 g e a rosca do pino é de 25 ou 35 mm. Acompanha também o anel de amarração - material elastomérico - para o isolador e para amarração de topo ou lateral.

3 - RESISTORES

Na prática, os resistores limitam a intensidade de corrente elétrica através de determinados componentes. Em outros circuitos, os resistores podem ser usados para dirigir frações da corrente elétrica para partes particulares do circuito, assim como podem ser usados para controlar o "ganho de tensão" em amplificadores. Resistores também são usados em associações com capacitores no intuito de alterar sua "constante de tempo" (ajuste do tempo de carga ou descarga).

A maioria dos circuitos requer a presença de resistores para seu correto funcionamento. Assim sendo, é preciso saber alguns detalhes sobre diferentes tipos de resistores e como fazer uma boa escolha dos resistores disponíveis (valores adequados, seja em Ω , kΩ ou MΩ ) para uma particular aplicação.

O "retângulo" com terminais é uma representação simbólica para os resistores de valores fixos tanto na Europa como no Reino Unido; a representação em "linha quebrada" (zig-zag) é usada nas Américas e Japão.

Apesar disso, nas ilustrações eletrônicas brasileiras (de revistas etc.) opta-se pelo "retângulo", talvez por simplicidade do desenho. Nos livros de Física publicados no Brasil, em geral, usam-se do "zig-zag" (linha quebrada).

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DAS RESISTÊNCIAS

A seleção e utilização de resistências em circuitos nos quais a precisão é um dos fatores decisivos do desempenho, deve ser acompanhada de precauções técnicas, quanto: (1) à tolerância do valor nominal e à sua estabilidade em função das condições de armazenamento e de funcionamento (por exemplo, as resistências mais estáveis são as de fio bobinado, seguindo-se-lhes, por ordem, as de película fina metálica, de carvão e as aglomeradas); (2) à potência máxima dissipável; (3) ao coeficiente de temperatura; (4) à tensão máxima aos terminais; (5) ao ruído de fundo; (6) à faixa de frequências recomendada, fora da qual se tornam significativas as capacitâncias e as indutâncias parasitas associadas, seja ao corpo, seja aos terminais de acesso; (7) à linearidade. A não consideração de uma ou mais destas características, pode conduzir a desempenhos bastante diferentes daqueles previstos no projeto.

TIPOS DE RESISTORES

Em função da tecnologia subjacente à sua construção e das aplicações visadas, as resistências podem ser agrupadas em três classes principais:

(i) resistências discretas, utilizadas para construir circuitos com componentes discretos em placas de circuito impresso ou de montagem. (ii) resistências híbridas, utilizadas na construção de circuitos híbridos discreto-integrados. (iii) resistências integradas, neste caso com dimensões micrométricas e utilizadas na realização de circuitos integrados em tecnologia de silício.

Este material limita-se a estudar os grupos de resistências discretas e híbridas, deixando a cargo de outras disciplinas a apresentação das múltiplas alternativas em matéria de resistências integradas.

Para além da tecnologia subjacente à sua construção, é comum classificar as resistências discretas em fixas, ajustáveis e variáveis. O valor nominal de uma resistência fixa é pré-estabelecido durante o processo de fabricação da mesma, ao passo que aquele relativo às resistências ajustáveis e variáveis pode ser alterado pelo usuário. A distinção entre resistência ajustável e variável é mínima. Esta depende essencialmente da aplicação a que se destinam: as resistências ajustáveis são normalmente inacessíveis ao usuário comum e são utilizadas no ajuste fino do desempenho dos circuitos, que em regra é feito imediatamente após a sua produção, ao passo que, pelo contrário, as resistências variáveis, onde se pode citar o potenciômetro, destinam-se a ser acessíveis ao utilizador comum e são usadas, por exemplo, no controle do volume de som de um rádio, do brilho ou do contraste de um aparelho de televisão, etc.

Apesar da sua enorme variedade, as resistências discretas mais utilizadas na prática são as seguintes:

(i) as de carvão, na realidade de pasta de aglomerados de grafite. (ii) as de película ou camada fina de material metálico ou de carvão. (iii) as de fio metálico bobinado.

Para além das diferenças tecnológicas de construção, é comum utilizarem-se classificá-las como: resistências de montagem superficial (resistências de pequenas dimensões para montagem superficial sobre a placa de circuito impresso), redes ou agregados de resistências (encapsuladas em invólucros semelhantes aos dos circuitos integrados), resistências de potência, etc.

RESISTÊNCIAS DE CARVÃO

As resistências de carvão são construídas a partir de uma massa homogênea de grafite misturada com um elemento aglutinador. A massa é prensada com o formato desejado encapsulada num invólucro isolante de material plástico e ligada ao exterior através de um

bom material condutor. Na Figura 8 ilustram-se alguns detalhes relativos à construção deste tipo de resistências.

Figura 08 – Resistores de Carvão

O valor nominal de uma resistência de carvão é uma função das dimensões físicas e da percentagem, maior ou menor, de grafite utilizada no aglomerado (mais grafite é igual a menor resistência). As resistências de carvão existem numa faixa muito variada de valores, sobretudo no intervalo compreendido entre 1Ohm e 22 MOhm, e para diversos valores da potência máxima dissipável, tipicamente ¼ W, ½ W, 1W e 2 W.

RESISTÊNCIAS DE PELÍCULA OU CAMADA FINA

As resistências de película fina são construídas a partir da deposição de uma finíssima camada de carvão ou metal resistivo (níquel-crômio, óxido de estanho, etc.) sobre um corpo cilíndrico de material isolante. Nas resistências de menor valor absoluto, tipicamente inferiores a 10 KOhm, o material resistivo é depositado sob a forma de uma camada contínua que une os respectivos terminais de acesso (Figura 9.a), ao passo que nas de maior valor se adota a solução de construir uma espiral de filme em torno do corpo cilíndrico (Figura 9.b). Em qualquer dos casos, a composição e a espessura da camada determinam o valor nominal da resistência implementada. O corpo da resistência é constituído por um material isolante, em geral um material vítreo ou cerâmico, sendo o conjunto protegido do exterior através de uma tinta isolante. As resistências de película fina existem em faixas de valores nominais e de máxima potência dissipável muito variada. Por exemplo, as resistências de filme fino de carvão existem para os valores estandardizados de 1/10 W, ¼ W, 1/3 W, ½W, 2/3 W, 1 W, 3/2 W e 2 W.

Figura 9 –Resistores de película

RESISTÊNCIAS BOBINADAS

As resistências bobinadas são construídas a partir do enrolamento de um fio metálico resistivo em torno de um núcleo cilíndrico de material isolante(Figura 10.a). O material resistivo mais utilizado é o constantan, que consiste basicamente numa liga metálica de níquel, cobre e magnésio. Em alguns casos, as extremidades do fio bobinado são ligadas a braçadeiras que permitem a ligação e a fixação da resistência ao circuito. No que diz respeito ao isolamento, as resistências bobinadas podem ser esmaltadas, vitrificadas ou cimentadas, sendo em geral o conjunto protegido mecanicamente do exterior por um invólucro de material cerâmico selado com silicone (Figura 10.b). As resistências de fio bobinado são comercializadas em faixas de valores nominais inferiores a 100 KOhm, cobrindo no entanto uma faixa de máxima potência dissipável razoavelmente elevada (tipicamente até uma a duas dezenas de watt). Existem resistências bobinadas cujas dimensões vão desde alguns milímetros até vários centímetros.

Figura 10 – Resistências Bobinadas

RESISTÊNCIAS HÍBRIDAS DE FILME ESPESSO E DE FILME FINO

As resistências de filme espesso e de filme fino são utilizadas na realização de circuitos híbridos discreto-integrados. As resistências deste tipo são construídas por deposição de uma fita de material resistivo sobre um substrato isolante (alumina, magnesia, quartzo, vidro, safira, etc.), fitas cuja espessura é da ordem das dezenas de micrometro na tecnologia de filme espesso e inferior ao micrometro (até algumas dezenas de angstrom) no caso das tecnologias defilme fino. Os materiais resistivos mais utilizados são os compostos de ruténio, irídio, e rénio, no caso das resistências de filme espesso, e o níquel-crômio, o nitrato de tântalo e o dióxido de estanho no caso das de filme fino. Em face das aplicações a que se destinam, a dimensão deste tipo de resistência é relativamente reduzida (da ordem do milímetro), intermédia entre aquelas características dos componentes discretos e integrados. Existem também resistências de filme espesso encapsuladas em suportes semelhantes aos utilizados para os circuitos integrados, disponibilizando neste caso um conjunto variado de resistências independentes ou com terminais comuns.

RESISTÊNCIAS AJUSTÁVEIS E VARIÁVEIS

As resistências ajustáveis e variáveis, também conhecidas por reostatos, potenciometros ou, em adaptação da língua inglesa, trimmers; são utilizadas em aplicações nas quais se exige a afinação ou a variação continuada do valor nominal de uma resistência. Exemplos da aplicação de resistências variáveis são o controle do volume de som de um rádio, o controle do brilho ou contraste de um monitor de TV, o ajuste do período de oscilação em circuitos temporizadores, etc. Na Figura 11 representa-se o símbolo, o esquema de ligações e um croqui do mecanismo de controle utilizado. Existem resistências com controle por tubo rotativo, manípulo ou ranhura, com escala linear ou logarítmica, simples ou em tandem, multivoltas ou de volta única, de carvão ou de metal, encapsuladas ou desprotegidas, etc. Na base da Figura 11 encontrará algumas das soluções atualmente comercializadas.

Figura 11 –Resistências Variáveis

CÓDIGO DE CORES

Os valores ôhmicos dos resistores podem ser reconhecidos pelas cores das faixas em suas superfícies. Cada cor e sua posição no corpo do resistor representa um número, de acordo com o seguinte esquema, COR - NÚMERO :

PRETO MARROM VERMELHO LARANJA AMARELO

VERDE AZUL VIOLETA CINZA BRANCO

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

A PRIMEIRA FAIXA em um resistor é interpretada como o PRIMEIRO DÍGITO do valor ôhmico da resistência do resistor. Para o resistor mostrado abaixo, a primeira faixa é amarela, assim o primeiro dígito é 4:

Figura 12 – Código de cores de resistores

A SEGUNDA FAIXA dá o SEGUNDO DÍGITO. Essa é uma faixa violeta, então o segundo dígito é 7. A TERCEIRA FAIXA é chamada de MULTIPLICADOR e não é interpretada do mesmo modo. O número associado à cor do multiplicador nos informa quantos "zeros" devem ser colocados após os dígitos que já temos. Aqui, uma faixa vermelha nos diz que devemos acrescentar 2 zeros. O valor ôhmico desse resistor é então 4 7 00 ohms, quer dizer, 4 700 ohms ou 4,7 k ohms .

Verifique novamente, nosso exemplo, para confirmar que você entendeu realmente o código de cores dados pelas três primeiras faixas coloridas no corpo do resistor.

A QUARTA FAIXA (se existir), um pouco mais afastada das outras três, é a faixa de tolerância. Ela nos informa a precisão do valor real da resistência em relação ao valor lido pelo código de cores. Isso é expresso em termos de porcentagem. A maioria dos resistores obtida nas lojas apresentam uma faixa de cor prata, indicando que o valor real da resistência está dentro da tolerância dos 10% do valor nominal. A codificação em cores, para a tolerância é a seguinte:

COR MARROM VERMELHO OURO PRATA TOLERÂNCIA + ou – 1% + ou – 2% + ou – 5% + ou – 10%

A ausência da quarta faixa indica uma tolerância de 20%.

PADRÕES E12 E E24

Na tabela abaixo indicamos os valores encontrados nos denominados padrões E12 e E24, um para aqueles com tolerância de 10% e outro para a tolerância de 5%:

Os resistores são fabricados com resistências nominais de valores múltiplos desses vistos nas tabelas, por exemplo, 1,2Ω – 12Ω – 120Ω – 1200Ω – etc.

Os padrões E12 e E24 são projetados para cobrir todos os valores de resistência, com o mínimo de sobreposição entre eles. Isso significa que, quando você substituir um resistor danificado por outro com um valor nominal mais alto, sua resistência real, quase certamente, também terá valor maior.

POTÊNCIA NOS RESISTORES:

É importante e indispensável que a energia térmica produzida num resistor seja transferida para o meio ambiente sob a forma de calor. Ora, essa transferência irá depender, entre outros fatores, da superfície do corpo do resistor. Quanto maior for a área dessa superfície mais favorável será essa transferência. Um resistor de tamanho pequeno (área pequena) não poderá dissipar (perder energia térmica para o ambiente sob a forma de calor) calor com rapidez adequada, quando percorrido por corrente muito intensa. Ele irá se aquecer em demasia o que o levará à destruição total. A cada finalidade, prevendo-se as possíveis intensidades de corrente que o atravessarão, deve-se adotar um resistor de tamanho adequado (potência adequada) para seu correto funcionamento. Quanto maior o tamanho físico de um resistor maior será a potência que pode dissipar (sem usar outros artifícios).

A ilustração abaixo mostra resistores de tamanhos diferentes:

Figura 13 – Potência nos resistores

Os resistores de carvão mais comum nos circuitos de aprendizagem são os de 0,5W. Em média, tais resistores, pelo seu tamanho, podem dissipar calor à razão de 0,5 joules a cada segundo, ou seja, têm potência máxima de 0,5W.

Alguns tipos de resistores (cujo tamanho físico não pode exceder uma dada dimensão mesmo porque nem caberiam nas caixas que alojam o circuito) devem usar outros recursos que permitam uma maior dissipação para os seus tamanhos. Um dos recursos é manter uma ventilação forçada mediante ventiladores. Outro, é coloca-los no interior de uma cápsula de alumínio dotada de aletas. Isso determina uma superfície efetiva bem maior. Temos uma ilustração dessa técnica na figura acima, para o resistor de 25W.

4 - TRANSDUTORES

Resistores especiais também são usados como transdutores em circuitos sensores. Transdutores são componentes eletrônicos que efetuam conversão de energia de uma modalidade para outra onde, uma delas, é necessariamente energia elétrica.

Microfones, interruptores, Resistores Dependentes da Luz (LDR) ou de tensão (VDR), são exemplos de transdutores de entrada.

Alto-falantes, lâmpadas de filamento, relés, "buzzers" e também os LEDs, são exemplos de transdutores de saída.

VARISTORES

O varístor, em inglêsVDR, voltage dependent resistor, é uma resistência cujo valor nominal é uma função da própria tensão aplicada aos terminais (Figura 13.a). A elevada não linearidade do varístor é normalmente utilizada na eliminação de picos de tensão introduzidos nas linhas de alimentação durante as operações de ligação e desativação de aparelhos, descargas atmosféricas, acionamento de termostatos, fundição de fusíveis, etc. Os varístores são em geral ligados em paralelo com o circuito cuja proteção garantem. Quando um transitório ocorre, o valor nominal da resistência reduz-se drasticamente, absorvendo assim os eventuais picos de corrente que, caso contrário, seriam injetados no circuito. Os varístores encontram aplicação em computadores, televisores, automóveis, brinquedos, etc. Um dos materiais amplamente utilizados na construção dos varístores éo óxido de zinco (ZnO), o qual apresenta uma característica tensão-corrente cuja forma é (Figura 13.b):

V = CIb

em que C e b são duas constantes características do material. Por exemplo, um varístor cujos parâmetros C e b valem, respectivamente, 230 e 0.035, apresenta aos seus terminais uma tensão de 230V quando a corrente é 1mA, e 270V quando a corrente ascende a 100A. Na Figura 13.c apresenta-se um circuito que exemplifica a função de um varístor na proteção de um circuito.

Figura 13 -Varistores

Admitindo-se que em condições normais, a tensão aos terminais da fonte de alimentação é

Vs = VR + Vo = RI + CIb

mas que em condições anormais apresente um pico de amplitude (delta)Vs tal, que

Vs +DVs = R(I + DI) + C(I + DI)b <> R(I + DI) + CIb

no entanto, uma vez que b <<1

Vs +DVs <> R(I + DI)+ CIb

e o pico de tensão é quase na íntegra absorvido pela resistência R, protegendo assim o circuito.

TERMO-RESISTÊNCIAS E TERMÍSTORES

As termo-resistências e os termístores são resistências que exibem uma variação do valor nominal em função da temperatura. A distinção entre termo-resistência e termístor (ou termistência) prende-se com o tipo de material utilizado na sua construção. Assim,

(i) as termo-resistências, que em língua inglesa se designam por resistance temperature detectors, RTD, utilizam materiais condutores como a platina, o cobre ou o níquel;

(ii) e os termístores (ingl. thermal resistors ) utilizam misturas de cerâmicas de óxidos semicondutores, como o manganésio,o níquel, o cobalto, o cobre, o ferro, o titânio, etc., no caso das resistências com coeficiente de temperatura negativo (negative temperature coefficient, NTC), e de titanato de bário, no caso dasPTC (positive temperature coefficient).

Outros termos normalmente utilizados na classificação dos termistores são os seguintes: silístor, para designar os termístores do tipo PTC de relativa linearidade, e termístor comutado ( switched-type), para indicar os termístores que manifestam um aumento brusco no valor nominal da resistência a partir de uma temperatura pré-estabelecida.

As termo-resistências e os termístores são amplamente utilizados como sondas de temperatura em aplicações industriais, em aparelhagem médica, em eletrodomésticos, em instrumentação para investigação científica, em telecomunicações, em aplicações militares, etc. Em algumas aplicações destinam-se a medir valores absolutos de temperatura razoáveis, como é o caso das aplicações médicas, ao passo que noutras, como as aplicações industriais, podem destinar-se a medir temperaturas de vários milhares de kelvin. Outra distinção importante consiste na precisão da medida de temperatura a efetuar. Em alguns casos uma precisãode 1 ºC na medição da temperatura é suficiente, ao passo que noutras se exige uma precisão da ordem de décimos ou, até mesmo, de centésimos de grau. Por outro lado, o circuito de revelação do sinal pode ser mais ou menos complexo, por vezes envolvendo mesmo capacitores de sinal e placas de aquisição de dados para digitalização da informação e processamento em computador.

Na Figura 14 ilustram-se de forma qualitativa algumas características temperatura-resistência possíveis para as termo-resistências e os termístores. As termo-resistências de platina são largamente utilizadas em sondas de temperatura de elevada precisão, em particular devido às elevadas gama e linzearidade da característica. Convém salientar o fato de a grande maioria das termo-resistências e termístores se caracterizarem por relações acentuadamente não-lineares. Atualmente existem no mercado termístores em formato de gota, tubo, disco, anilha ou circuito integrado, e com diâmetros que podem variar entre 0.1 mm e vários centímetros (ver os croquis da Figura 14).

Figura 14 - Termistor e Termo-resistências

Foto-resistências (LDR)

As foto-resistências são componentes de circuito cujo valor nominal da resistência elétrica é função da intensidade da radiação eletromagnética incidente (em língua inglesa são designadas pela sigla LDR, light dependent resistor). As foto-resistências são geralmente construídas com base em materiais semicondutores, sobretudo silício, germânio, arsénio, telúrio e compostos de cádmio e de chumbo, todos eles materiais para os quais a densidade de portadores livres na banda de condução é uma função, entre outras, da intensidade e do comprimento de onda dos fótons incidentes. Em materiais como o silício a incidência de fótons com comprimento de onda (lambda)=1.1 microm conduz à geração de pares elétron-buraco, isto é, induz a passagem de elétrons da banda de valência para a banda de condução, deixando atrás de si buracos. Assim, uma vez que a resistividade de um material é uma função decrescente da densidade de portadores livres disponíveis, neste caso função seja da densidadede elétrons livres na banda de condução, seja da densidadede buracos na banda de valência, conclui-se ser negativo o coeficiente de luminosidade deste tipo de resistências. Por outro lado, materiais como o germânio e o arsenieto de índio apresentam maior sensibilidade à radiação de comprimento de onda (lambda)=1.85 microm e (lambda)=3.54 microm, respectivamente, sendo as diferenças função apenas da maior ou menor amplitude das respectivas bandas proibidas. Atualmente existem no mercado foto-resistências que cobrem as faixas de radiação eletromagnética infra-vermelha, visível e ultra-violeta.

Figura 15-- Foto-resistências

As foto-resistências são amplamente utilizadas em aplicações industriais, de instrumentação e militares, como indicadores de nível em reservatórios de líquidos, sistemas de alarme e de controle à distância, etc. A variação da resistividade com a intensidade luminosa segue uma lei aproximadamente exponencial, sendo comum encontrar foto-resistências cujo valor nominal da resistência elétrica pode variar de um fator de 100 numa faixa de intensidades luminosas compreendidas entre 5 e 104 lux. Na Figura 15 ilustram-se o símbolo das foto-resistências.

Outros Sensores Resistivos

Para além das aplicações apresentadas anteriormente, a resistividade dos materiais pode ser utilizada para detectar a presença ou a variação de uma quantidade muito variada de grandezas, como sejam o campo magnético, a pressão ou aceleração, certos agentes químicos como a humidade, o monóxido de carbono, o fumo de tabaco, etc.

Uma das classes mais importantes de sensores resistivos são as magneto-resistências. Estes sensores são componentes de circuito nos quais o valor nominal da resistência elétrica é uma função da intensidade do campo magnético no qual se encontram imersas. As magneto-resistências baseiam o seu princípio de funcionamento na interação existente entre o campo magnético e o fluxo de corrente elétrica, quese manifesta através da designada força de Lorentz. As magneto-resistências são utilizadas na construção de cabeças de leitura de fitas e discos magnéticos, para aplicações de audio, vídeo, memorização de informação em sistemas de computadores, identificação de padrões em cartões magnéticos, instrumentação e equipamento de controle, etc.

Um outro conjunto de sensores resistivos de grande utilidade prática são as piezo-resistências. A piezo-resistividade é a propriedade dos materiais que caracteriza a dependência da resistividade eléctrica com a deformação mecânica. Esta propriedade tem como causas, entre outras, a variação da mobilidade e da densidade de cargas livres nos materiais, sendo esta última devida em particular à dependência da amplitude da banda proibida com o esforço mecânico. Apesar de a piezo-resistividade ser uma propriedade comum a todos os materiais, ela é mais notória nos semicondutores como o silício e o germânio, em cujo caso o coeficiente de variação da resistência elétrica é, regra geral, negativo. As piezo-resistências são utilizadas na construção de microfones e de detectores de aceleração, como é o caso dos airbag dos automóveis e dos sensores de fluxo em dutos de líquidos ou gases. Devido à compatibilidade tecnológica com a eletrônica de silício, os sensores de pressão são passíveis de integração conjunta com os circuitos eletrônicos de revelação e processamento de sinal, permitindo, assim, realizar numa única pastilha sistemas complexos que incluem as funções de transdução, de revelação e de processamento da informação.

Existe ainda um vasto conjunto de sensores resistivos designados por químio-resistências. Em todos estes componentes, a resistividade é uma função da concentração de agentes químicos presentes no ambiente em que se encontram imersas. As químio-resistências são utilizadas na medição da umidade relativa do ar, em cujo caso são mais propriamente designadas por higro-resistências, mas também na detecção de gases como o monóxidode carbono, o hidrogénio, o etanol, o metano, o fumo de cigarro, etc. As químio-resistências sãoem geral construídas a partir da deposição de um óxido metálico num material inerte - como o óxido de silício, mas também a partir de certos cristais orgânicos ou polímeros condutores. Em geral, estes tipos de resistências apresentam um coeficiente de variação negativo.

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5 - CAPACITORES A Figura 16.a mostra os símbolos de capacitores. A linha curva representa a placa que é ligada ao ponto de menor potencial da fonte. Capacitores comercialmente disponíveis são especificados pelo dielétrico utilizado e pela forma como ele é construído (fixo ou variável). Na prática quando o capacitor é submetido a um campo elétrico circula uma pequena corrente pelo dielétrico, conhecido como corrente de fuga. Esta corrente é geralmente muito pequena, que pode ser considerada desprezível. No modelo, este efeito pode ser representado por um resistor de valor muito elevado (cerca de 10 M ) em paralelo com o capacitor (Figura 16.b).

Os capacitores variáveis geralmente utilizam o ar como dielétrico e possuem um conjunto de placas móveis que se encaixam num conjunto de placas fixas. Outro tipo de capacitor variável é o trimmer ou padder, formado por duas ou mais placas separadas por um dielétrico de mica. Um parafuso é montado de forma que ao apertá-lo, as placas são comprimidas contra o dielétrico reduzindo sua espessura e, consequentemente, aumentando a capacitância.

CÓDIGO DE CORES DE CAPACITORES

O valor da capacitância e a tensão nominal da maioria dos capacitores são gravados no corpo dos mesmos, assim como a polaridade, no caso dos eletrolíticos. A tensão nominal gravada no corpo do capacitor geralmente se refere à tensão máxima de CC que pode ser aplicada aos terminais, sem o perigo de ruptura do dielétrico. Muitos capacitores são marcados com um código de cores semelhante ao usado para os resistores. As cores e os números correspondentes são iguais para ambos os casos. Façamos uma recordação das cores e números usados.

Cor Nº Tolerância Tensão Nominal Cor Nº Tolerância Tensão

Nominal Preto 0 - - Violeta 7 7% 700

Marrom 1 1% 100 Cinza 8 8% 800 Vermelho 2 2% 200 Branco 9 9% 900 Laranjado 3 3% 300 Dourado - 5% 1000 Amarelo 4 4% 400 Prateado - 10% 2000 Verde 5 5% 500 Sem cor - 20% - Azul 6 6% 600

As três primeiras faixas determinam a capacitância em picofarads. A quarta faixa define a tolerância. A tensão de operação é obtida multiplicando-se a quinta faixa (e possivelmente a sexta) por 100.

Figura 16 – Capacitor

TIPOS DE CAPACITORES

CAPACITORES DE FILTRO Os capacitores usados nas fontes de alimentação para transformar a CC pulsada na saída dos retificadores, em uma CC com variações relativamente baixas. O capacitor carrega através do circuito retificador e descarrega através da carga, para ajudar a manter constante a tensão aplicada aos terminais da carga.

CAPACITORES COM DIELÉTRICO DE PAPEL O capacitor de papel consiste de folhas de alumínio e papel kraft (normalmente impregnado com graxa ou resina) enroladas e moldadas formando uma peça compacta. Capacitores de filtro com dielétrico de papel são volumosos e seu valor é em geral limitado a menos do que 10 µ F (normalmente disponíveis na faixa de 0,0005 µ F a aproximadamente 2 µ F). . Eles não são polarizados e podem suportar altas tensões. Não há fuga apreciável de corrente através de um destes capacitores. Em circuitos de filtro de alta tensão são usados capacitores com dielétrico de papel impregnado em óleo.

CAPACITORES ELETROLÍTICOS

O capacitor eletrolítico consiste de duas placas separadas por um eletrólito e um dielétrico. Este tipo de capacitor possui altos valores de capacitância, na faixa de aproximadamente 1 µ F até milhares de µ F.Eles são polarizados e são em geral construídos para funcionar com menos de 600 volts. As correntes de fuga são geralmente maiores do que aos demais tipos de capacitores,mas este efeito é geralmente balanceado pelos grandes valores da capacitância.

CAPACITORES ELETROLÍTICOS LÍQUIDOS Capacitor que consiste de um eletrodo de metal imerso em uma solução eletrolítica. O eletrodo e a solução são as duas placas do capacitor, enquanto que uma película de óxido que se forma no eletrodo é o dielétrico. A película de dielétrico é formada pelo escoamento da corrente do eletrólito para o eletrodo.

CAPACITORES DE MICA

O capacitor de mica consiste de um conjunto de placas dielétricas de mica alternadas por folhas metálicas condutoras. O conjunto é então encapsulado em um molde de resina fenólica.

CAPACITORES DE PLÁSTICO São fabricados com duas fitas finas de poliéster metalizadas numa das faces, deixando, porém, um trecho descoberto ao longo de um dos bordos, o inferior em uma das tiras, e o superior na outra. As duas tiras são enroladas uma sobre a outra, e nas bases do cilindro são fixados os terminais, de modo que ficam em contato apenas com as partes metalizadas das tiras. O conjunto é recoberto por um revestimento isolante. Estes capacitores são empregados em baixa e média freqüência e como capacitores de filtro e, às vezes, em alta freqüência. Têm a vantagem de atingir capacitâncias relativamente elevadas em tensões máximas que chegam a alcançar os 1000 V. Por outro lado, se ocorrer um perfuração no dielétrico por excesso de tensão, o metal se evapora na área vizinha à perfuração sem que se produza um curto-circuito, evitando assim a destruição do componente.

CAPACITORES ELETROLÍTICOS EM ALUMÍNIO E TÂNTALO

São aqueles que, com as mesmas dimensões, atingem maiores capacitâncias. Os de alumínio são formados por uma tira deste metal recoberta por uma camada de óxido de alumínio que atua como

um dielétrico; sobre a camada de óxido é colocada uma tira de papel impregnado com um líquido condutor chamado eletrólito, ao qual se sobrepõe uma segunda lâmina de alumínio em contato elétrico com o papel. Todo o conjunto é enrolado e introduzido num invólucro cilíndrico, de alumínio, hermeticamente fechado. Este invólucro, freqüentemente, serve de contato elétrico para a segunda lâmina de alumínio e permite, também, a fixação de um dos terminais, enquanto o outro é ligado à outra lâmina. Este tipo de capacitor tem uma polaridade fixa, o que eqüivale dizer que funciona somente quando a tensão é aplicada, ligando o positivo ao anodo (correspondente à lâmina de alumínio recoberta pelo óxido) e o negativo ao catodo (correspondente ao invólucro metálico). Os capacitores eletrolíticos são, portanto, utilizados em circuitos em que ocorrem tensões contínuas, sobrepostas a tensões alternadas menores, onde funcionam apenas como capacitores de filtro para retificadores, de acoplamento para bloqueio de tensões contínuas, etc. Capacitores eletrolíticos de tântalo são produzidos a partir de óxidos sinterizados de pó de tântalo, obtendo-se altas capacidades em volumes reduzidos, aliados a tolerâncias estreitas. Trabalham sob condições de temperatura de -55 a +85ºC. Os capacitores eletrolíticos de tântalo assemelham-se aos capacitores de alumínio mas, mesmo alcançando as mesmas capacitâncias, são de tamanho menor. Emprega-se o tântalo no lugar do alumínio, para a lâmina, e o eletrólito é uma pasta ou líquido. Seu emprego é aconselhável sobretudo, como capacitor de acoplamento para estágios de baixas freqüências, graças ao seu baixo nível de ruído, muito inferior ao do capacitor de alumínio. Além do tipo tubular, é encontrado também em forma de "gota".

Capacitor de tântalo em forma de "gota"

Capacitor de tântalo Capacitor eletrolítico de alumínio de baixa

capacitância

Capacitor eletrolítico de alumínio de elevada

capacitância

CAPACITORES ELETROLÍTICOS SECOS

Em um capacitor eletrolítico seco o eletrólito é uma pasta. Pano impregnado com essa com essa pasta é enrolado entre as camadas de folha de metal, que agem como terminais do capacitor. Uma das folhas de metal é a placa positiva e a película formada na sua superfície é o dielétrico. A pasta do eletrólito é a placa negativa do capacitor e sua conexão é feita através da outra folha de metal.

CAPACITORES DE VIDRO

O capacitor de vidro é caracterizado por camadas alternadas de folhas de alumínio e tiras de vidros, agrupadas até que seja obtida a estrutura do capacitor desejado. A construção é então fundida em um bloco monolítico com a mesma composição do vidro usado como dielétrico.

CAPACITORES CERÂMICOS

O capacitor de cerâmica consiste de um tubo ou disco de cerâmica de constante dielétrica na faixa de 10 a 10.000. Uma fina camada de prata é aplicada a cada lado do dielétrico. Este tipo de capacitor é caracterizado por baixas perdas, pequeno tamanho e uma conhecida característica de variação de capacitância com a temperatura. Geralmente são constituídos de um suporte tubular de cerâmica, em cujas superfícies interna e externa são depositadas finas camadas de prata às quais são ligados os terminais através de um cabo soldado sobre o tubo. Às vezes, os terminais são enrolados diretamente sobre o tubo. O emprego deste tipo de componente varia dos circuitos de alta freqüência, com modelos compensados termicamente e com baixa tolerância, aos de baixa freqüência, como capacitores de acoplamento e de filtro. Além dos tubulares, podem ser encontrados capacitores na forma de disco e de placa quebrada ou retangular.

CAPACITORES CERÂMICOS DE USO GERAL

Estes capacitores são fabricados para aplicações em rádios, auto-rádios, televisores, telefones, antenas, etc.

São projetados para operar sob condições climáticas compreendidas entre -30 e +85ºC respondendo também aos testes de 21 dias sob calor.

Dividem-se em 3 classes de temperatura (ou tipos): Classe I - Coeficiente linear de variação da capacidade em função da temperatura. Classe II - Coeficiente não-linear de variação da capacidade em função da temperatura. Classe III - Capacitores de barreira de potencial - alta capacidade em baixos volumes.

CAPACITORES CERÂMICOS DE USO PROFISSIONAL

Estes capacitores são fabricados para aplicações em telecomunicações, informática, equipamentos médicos e demais aparelhos que operam em condições extremas de temperatura umidade, sendo impregnados em resina epoxy UL 94-VO.

São componentes que atendem a condições climáticas compreendidas entre -55 e 125ºC, testes de calor de 56 dias - conforme norma MIL-STD-202F. Todos estes capacitores estão aprovados pelo CPQD da Telebrás, para uso nos equipamentos telefônicos.

Dividem-se em 3 classes de temperatura (ou tipos): Classe I - Coeficiente linear de variação da capacidade em função da temperatura. Classe II - Coeficiente não-linear de variação da capacidade em função da temperatura. Classe III - Capacitores de barreira de potencial - alta capacidade em baixos volumes..

CAPACITORES CERÂMICOS DE ALTA TENSÃO

Capacitores cerâmicos de alta tensão são capacitores cerâmicos construídos para operarem sob regimes de tensão contínua de até 5.000V. São encapsulados em resina epoxy, garantindo a operação sob regimes de temperatura de até 85ºC.

CAPACITORES CERÂMICOS DE SEGURANÇA

Definições (IEC 384-14 1993).

Função X: são aplicações cuja falha do capacitor não resulta em risco de choque elétrico. Há três subclasses de acordo com o pico de tensão dos impulsos sobrepostos a tensão de rede:

Subclasse X1: impulsos até 4000Vdc

Subclasse X2: impulsos até 2500Vdc

Subclasse X3: impulsos até 1200Vdc

Função Y: são aplicações cuja falha do capacitor pode resultar em risco de choque elétrico. Há quatro subclasses de acordo com o pico de tensão dos impulsos sobrepostos a tensão de rede:

Subclasse Y1: sobreimpulsos até 8000Vdc em 250Vac.

Subclasse Y2: sobreimpulsos até 5000Vdc em 250Vac.

Subclasse Y3: 250Vac nominais sem sobreimpulsos

Subclasse Y4: sobreimpulsos até 2500Vdc em 150Vac.

Capacitor p/ Antena: são capacitores usados para desacoplar os terminais de antena de equipamentos de aúdio e vídeo, cuja falha pode resultar em risco de choque elétrico. Há duas classes relacionadas com a tensão de teste:

4000Vac durante 2 seg(GZO)

2500Vac durante 2 seg(GKO)

CAPACITORES CERÂMICOS PARA REGIME AC PULSADO OU CHAVEADO

Estes capacitores utilizam um novo dielétrico especialmente desenvolvido para aplicações em circuitos, chaveados, pulsados ou alternados,que podem gerar aquecimento dielétrico, ator limitante em outros capacitores cerâmicos. Esta família combina as vantagens dos capacitores classe I (baixo fator de perdas), com as vantagens dos capacitores classe II (dimensões reduzidas e menor custo). Os capacitores são revestidos com epoxy flame retardant classe UL94-VO. Atendem especificações da indústria de telecomunicações e informática. São particularmente indicados para uso em fontes de alimentação e circuitos de deflexão em TV.

CAPACITORES CERÂMICOS MULTICAMADA

Capacitores cerâmicos multicamadas são capacitores de dielétricos empilhados, o que aumenta a área de capacitância, propiciando a obtenção de valores elevados de capacidade. Operam sob regime de temperatura de -55 a +125ºC, suportando teste de até 56 dias de calor.

6 - INDUTORES

TIPOS DE INDUTORES

Os indutores são geralmente classificados com base num conjunto relativamente amplo de parâmetros: o valor nominal; a tolerância do valor nominal; o tipo de material constituinte do núcleo; a resistência do enrolamento (d.c.); a corrente máxima; o fator de qualidade; a freqüência de ressonância própria; etc.

No que diz respeito ao material do núcleo, os indutores podem ser de quatro tipos essencialmente distintos: com núcleo de ar; com núcleo de ferro; com núcleo de pó de metal; e com núcleo de ferrite.

Os indutores com núcleo de ar consistem basicamente no enrolamento de um fio condutor num suporte de material não magnético, como o plástico ou a fibra de vidro. O material e a espessura do fio condutor diferem consoante o tipo de aplicação da indutor. Em baixas freqüências utiliza-se fio de cobre isolado por um verniz, mas em aplicações de alta freqüência é comum utilizar-se técnicas especiais de enrolamento dos fios condutores, em particular com vista a reduzir as conseqüências negativas do efeito pelicular. A dimensão dos indutores com núcleo de ar pode variar entre a fração e a centena de espiras, em geral enroladas em camadas sobrepostas. É também usual impregnar os indutores com um material isolador resistente aos agentes químicos presentes no ar, como a umidade, garantindo-lhes, também, uma maior resistência mecânica.

O objetivo da utilização de um núcleo magnético num indutor é o aumento do respectivo coeficiente de auto-indução. Como se referiu ao longo deste material, o coeficiente de auto-indução de uma indutor é uma função crescente do número de espiras (ao quadrado, note-se) e da permeabilidade magnética do meio em que são induzidas as linhas de fluxo, podendo esta última ser largamente amplificada, com recurso a materiais como o ferro, o ferro-silício, o ferro-níquel e as ferrites de níquel, cobalto, manganês e magnésio.

É comum agrupar os núcleos magnéticos em três classes: de ferro maciço (raros) ou laminado, de pó metálico e de ferrite. A minimização das correntes de Foucault orienta a escolha entre as diversas alternativas. A variação continuada da magnetização do núcleo induz no mesmo um fluxo de correntes elétricas parasitas, sobretudo em alta freqüência, às quais se encontra associado o fenômeno da dissipação de calor por efeito de Joule. A redução destas correntes passou inicialmente pela aplicação de núcleos de chapa laminada, que ao se encontrarem isoladas umas das outras interrompem e reduzem a dimensão dos caminhos percorridos pelas correntes. As alternativas à solução laminada são a utilização de um núcleo de pó metálico de dimensões micrométricas, aglutinado e comprimido com um material sintético isolador, ou então recorre-se às designadas ferrites. As ferrites são basicamente cristais mistos que apresentam, simultaneamente, elevadas permeabilidade magnética relativa e resistividade elétrica. As soluções mais comuns são as ferrites de níquel, de cobalto, de manganês e de magnésio.

É comum caracterizar os indutores como seguinte conjunto de parâmetros técnicos: (i) valor nominal do coeficiente de auto-indução; (ii) tolerância do valor nominal; (iii) resistência do enrolamento (d.c.); (iv) corrente máxima; (v) freqüência de ressonância intrínseca; (vi) fator de qualidade às freqüências de referência; (vii) resistência de isolamento entre as espiras; (viii) coeficiente de temperatura; (ix) faixa de variação do valor nominal (em indutores com núcleo móvel); (x) faixa de freqüências recomendada, em particular devido ao efeito pelicular e às capacidades parasitas entre espiras.

SENSORES INDUTIVOS

Os sensores ou transdutores indutivos associam a variação de uma grandeza não elétrica a uma alteração da indutância ou coeficiente de auto-indução de uma bobina. Apesar de a indutância de uma bobina ser uma função da permeabilidade magnética do núcleo e da forma e dimensões físicas respectivas, é a primeira destas variáveis que geralmente se utiliza para detectar as variações nas grandezas a medir. A variação da indutância é uma conseqüência da variação do fluxo magnético total gerado pela corrente elétrica na bobina, seja devido à variação da posição do núcleo no interior, seja devido à variação da distância entre aquela e um objeto externo constituído por uma material de elevada permeabilidade magnética.

Hoje em dia existe uma relativa variedade de sensores indutivos, principalmente de deslocamento, de proximidade e de pressão. Na Figura 18.a consideram-se os exemplos de dois transdutores indutivos de deslocamento e de proximidade. O sensor em (a) é constituído por uma bobina cujo núcleo magnético é móvel e se encontra fisicamente ligado ao objeto cujo movimento ou posição se pretende medir. O deslocamento do núcleo altera o fluxo magnético total desenvolvido, neste caso por variação da relação entre o número de espiras enroladas sobre o núcleo magnético e sobre o ar. Um outro exemplo de sensor indutivo é o detector de proximidade ilustrado na Figura 18.b. Neste caso, a indutância da bobina é alterada por efeito da aproximação ou afastamento do objeto cuja proximidade se pretende detectar, objeto que regra geral é constituído por um material de elevada permeabilidade magnética. A maior ou menor proximidade do objeto tem conseqüências sobre o fluxo magnético total desenvolvido pela corrente na bobina, que equivale ao coeficiente de auto-indução respectivo.

Figura 18 –Sensores indutivos

BIBLIOGRAFIA

1 - Condutores e Isolantes:

[1] Rodrigues, J. L. “Condutores e Isolantes”, Apostila do Módulo de Materiais Elétricos, Escola Técnica de Eletro-Mecânica da Bahia, 2003.

2 – Resistores e Transdutores

[2] in http://www.cpdee.ufmg.br/~glassio/resistores_main.htm, visitado em 06/12/03.

[3] Netto, L.F, “Resistores 2 (teoria)”, in http://www.feiradeciencias.com.br, visitado em 06/12/03.

3 – Capacitores

[4] in http://www.coltec.ufmg.br/alunos/220/capacitores.htm, visitado em 06/12/03.

[5] in http://www.coltec.ufmg.br/alunos/210/capacitores.htm, visitado em 06/12/03.

4 –Indutores

[6] in in http://www.cpdee.ufmg.br/~glassio/indutores_texto.htm, visitado em 06/12/03.