DESENHISTA PROJETISTA DE ELTRICA

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DESENHISTA PROJETISTA DE ELTRICA

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HIDALGA, Vanderley A. Desenhista Projetista de Eltrica / FAT Fundao de Apoio Tecnologia- So Paulo, 2006. 156 p.:il.

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ndiceListas de figuras ........................................................................................................................ Listas de quadros ...................................................................................................................... 1. Fundamentos de Eltrica - Conceitos Bsicos ...................................................................... 1.1 Condutor e Isolante .................................................................................................... 1.2 Tenso e Corrente Eltrica ......................................................................................... 1.3 Resistncia Eltrica .................................................................................................... 1.4 Potncia Eltrica ......................................................................................................... 1.5 Fator de Potncia ....................................................................................................... 1.5.1 Potncia dissipada em uma resistncia ......................................................... 1.6 Energia ........................................................................................................................ 1.7 Curto Circuito ........................................................................................................... 1.8 Circuito Srie .............................................................................................................. 1.9 Circuito Paralelo .......................................................................................................... 1.10 Circuito Misto ............................................................................................................ 1.11 Fusveis ..................................................................................................................... 1.12 Transformador .......................................................................................................... 1.13 Diodo ......................................................................................................................... 1.14 Retificao ................................................................................................................ 1.15 Diodo Zener .............................................................................................................. 1.16 Transistor .................................................................................................................. 1.16.1 Polarizao de Transistores ......................................................................... 1.17 SCR .......................................................................................................................... 1.18 DIAC ......................................................................................................................... 1.19 TRIAC ....................................................................................................................... 1.20 Indutor ....................................................................................................................... 1.20.1 Circuito RL Srie ........................................................................................... 1.20.2 Circuito RL Paralelo ...................................................................................... 1.21 Capacitores ............................................................................................................... 07 09 10 10 10 11 11 13 14 14 15 16 18 19 23 25 30 31 32 33 34 40 43 43 46 48 49 50

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1.21.1 Circuito RC Srie .......................................................................................... 1.21.2 Circuito RC Paralelo ...................................................................................... 1.22 Circuito RLC Srie .................................................................................................... 2. Projeto de Instalaes Eltricas ............................................................................................. 2.1 Recomendaes da NBR-5410 para o levantamento da carga de iluminao ......... 2.1.1 Condies para se estabelecer a quantidade mnima de pontos de luz ...... 2.1.2 Condies para se estabelecer a potncia mnima de iluminao ................ 2.2 Recomendaes da NBR-5410 para o levantamento da carga de tomadas ............. 2.2.1 Condies para se estabelecer a quantidade mnima de TUGs .................. 2.2.2 Condies para se estabelecer a potncia mnima de TUGs ....................... 2.2.3 Elementos Bsicos para a Elaborao de Projetos Eltricos ........................ 2.2.3.1 Determinao dos Pontos de Iluminao............................................ 2.2.4 Simbologia em Instalao Eltrica ................................................................... 2.2.4.1 Smbolos de Instalaes Eltricas ....................................................... 2.2.4.2 Exemplo de Projeto de Instalao Eltrica ........................................... 2.3 Tipo de fornecimento e tenso ................................................................................... 2.4 Clculo da potncia do circuito de distribuio .......................................................... 2.5 Clculo da corrente do circuito de distribuio ........................................................... 2.6 Dimensionamento dos condutores dos circuitos ........................................................ 3. Comando ............................................................................................................................... 3.1 Contatores .................................................................................................................. 3.2 Tipos de contatores .................................................................................................... 3.3 Principais elementos construtivos de um contator ..................................................... 3.3.1 Contatos dos contatores e pastilhas ............................................................... 3.4 Classificao dos contatos ......................................................................................... 3.5 Funcionamento de um contator .................................................................................. 3.6 Montagem dos contatores .......................................................................................... 3.7 Intertravamento de contatores .................................................................................... 3.8 Escolha do contator deve satisfazer quais condies? ............................................ 3.9 Def eitos e causas nos contatores .............................................................................. 3.9.1 Defeitos Mecnicos ......................................................................................... 3.9.2 Ricochete entre contatos ................................................................................

52 54 55 58 59 59 59 61 61 62 66 66 66 67 69 70 74 76 77 85 85 85 86 87 87 89 90 90 94 95 98 98

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3.10 Rels ......................................................................................................................... 3.10.1 Tipos de rels ................................................................................................ 3.10.1.1 Rels Eletromagntico .................................................................... 3.10.1.2 Rels Trmicos ............................................................................... 3.10.1.3 Rels de Tempo .............................................................................. 3.10.2 Chave auxiliar tipo botoeira .......................................................................... 3.10.3 Sinalizao luminosa .................................................................................... 3.10.3.1 Instalaes de Sinalizadores .......................................................... 3.11 Diagrama de Comando ............................................................................................ 3.11.1 Tipos de Diagramas ...................................................................................... 3.11.2 Smbolos Literais ........................................................................................... 3.11.3 Identificao de bornes de bobinas e contatos ............................................ 3.11.4 Diagrama de circuitos de comando .............................................................. 4. Subestao ............................................................................................................................ 4.1 Terminologia e Definies .......................................................................................... 4.2 Materiais e Equipamentos .......................................................................................... 4.2.1 Postes Padronizados ...................................................................................... 4.2.2 Condies Gerais para Fornecimento ............................................................ 4.3 Subestao Primria Simplificada .............................................................................. 4.3.1 Subestao Primria Simplificada de Instalao Interna ............................... BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... ANEXO 1 - SEGURANA, MEIO AMBIENTE E SADE .......................................................

99 99 99 100 102 103 104 106 106 106 107 110 110 115 115 117 117 119 122 123 129 130

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Lista de FigurasFigura 1 Circuito Srie ........................................................................................................... Figura 2 Circuito Paralelo ..................................................................................................... Figura 3 Circuito Misto ......................................................................................................... Figura 4 Transformador ........................................................................................................ Figura 5 Diodo ...................................................................................................................... Figura 6 Polarizao Direta ................................................................................................ Figura 7 Polarizao Reversa ............................................................................................ Figura 8 Retificador de Meia Onda ...................................................................................... Figura 9 Retificador de Onda Completa .............................................................................. Figura 10 Diodo Zener ........................................................................................................ Figura 11 Transistor NPN ................................................................................................... Figura 12 Transistor PNP .................................................................................................... Figura 13 Polarizao com Corrente de Base Constante ................................................... Figura 14 Polarizao com Corrente de Emissor Constante .............................................. Figura 15 SCR .................................................................................................................... Figura 16 Exemplo 1 SCR ............................................................................................... Figura 17 Exemplo 2 SCR ............................................................................................... Figura 18 DIAC .................................................................................................................... Figura 19 TRIAC ................................................................................................................. Figura 20 Disparo do TRIAC .............................................................................................. Figura 21 Indutor ................................................................................................................ Figura 22 Circuito RL Srie ................................................................................................. Figura 23 Circuito RL Paralelo ............................................................................................ Figura 24 Capacitores ........................................................................................................ Figura 25 Circuito RC Srie ................................................................................................ Figura 26 RLC Srie ........................................................................................................... Figura 27 Planta de Residncia .......................................................................................... Figura 28 Projeto de Instalao Eltrica .............................................................................. 16 18 20 26 30 30 30 31 31 32 33 33 34 36 37 41 42 43 44 44 46 48 49 50 52 55 58 69

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Figura 29 Diagrama unifilar de intertravamento (1) .............................................................. Figura 30 Diagrama unifilar de Intertravamento (2) ........................................................ ..... Figura 31 Diagrama de reverso de motor ........................................................................... Figura 32 Partida direta de um motor comandada por contador .......................................... Figura 33 Identificao por letras e nmeros ...................................................................... Figura 34 Identificao por smbolos grficos ..................................................................... Figura 35 Contator de Ligao em Estrela .......................................................................... Figura 36 Bornes ................................................................................................................ Figura 37 Diagrama de Comandos para Chave Reversora ............................................... Figura 38 Diagrama de Comandos para Estrela-Tringulo Automtica ............................ Figura 39 Diagrama de Comandos para Chave Compensadora Automtica .................... Figura 40 Diagrama de Comandos para Chave de Comutao Polar Automtica ............

91 92 93 94 107 108 108 110 111 112 113 114

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Lista de Quadros

Quadro 1 TRIAC ........................................................................................................................ Quadro 2 Dependncias e metragem de uma casa ................................................................. Quadro 3 Dependncias, dimenses e potencial de iluminao .............................................. Quadro 4 Quantidade de TUGs ................................................................................................ Quadro 5 Dimenses de TUGs e TUEs e determinao de carga ........................................... Quadro 6 Dimenses e potncia de TUGs e TUEs .................................................................. Quadro 7 Fatores de demanda para iluminao e tomadas de uso geral (TUGs) ................... Quadro 8 No de circuitos de TUEs ............................................................................................ Quadro 9 Dimensionamento n.o circuitos .............................................................................. Quadro 10 Fatores de agrupamento ......................................................................................... Quadro 11 Nmero de circuitos (casa-exemplo)....................................................................... Quadro 12 Nmero do circuito x corrente x fator de agrupamento ........................................... Quadro 13 Nmero do circuito x corrente corrigida .................................................................. Quadro 14 Capacidade de conduo de corrente .................................................................... Quadro 15 Nmero do circuito x seo adequada .................................................................... Quadro 16 Seo mnima de condutores.................................................................................. Quadro 17 Nmero do circuito x tipo.......................................................................................... Quadro 18 n.o do circuito x tipo x seo mnima ...................................................................... Quadro 19 n.o circuito x seo adequada x seo mnima ...................................................... Quadro 20 n.o do circuito x seo dos condutores ................................................................... Quadro 21 Potncias atribudas ................................................................................................ Quadro 22 Significado das cores de acordo com a norma VDE .............................................. Quadro 23 ABNT NBR 5280 ..................................................................................................... Quadro 24 Normas tcnicas - ABNT ...................................................................................

45 60 60 63 64 64 74 75 78 78 78 79 79 80 80 81 81 81 82 82 83 105 109 120

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Unidade IFundamentos de Eltrica - Conceitos Bsicos1.1 Condutor e Isolante

Cada material tem, dentre as suas propriedades, a capacidade de conduzir ou no a corrente eltrica. Esta capacidade est relacionada diretamente ao nmero de eltrons livres que os materiais possuem. Os materiais que possuem maior nmero de eltrons livres so chamados de condutores, e tm a facilidade de conduzir a corrente eltrica de um ponto ao outro. Os materiais que possuem baixo nmero de eltrons li vres so chamados de isolantes. O materiais isolantes possuem uma capacidade de oposio passagem da corrente eltrica.

1.2 Tenso e Corrente Eltrica

Os eltrons livres em um condutor esto em constante movimento, porm, de forma desordenada. Para que estes eltrons livres caminhem de forma ordenada necessrio que haja uma fora que os empurre. A esta fora dado o nome de tenso eltrica, que simbolizada pela letra (U). O movimento ordenado dos eltrons livres nos fios, provocado pela ao da tenso, forma uma corrente de eltrons livres que chamada de corrente eltrica simbolizada pela letra (I).

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1.3 Resistncia Eltrica

A oposio que um determinado material oferece passagem da corrente eltrica devido sua caracterstica chamada de Resistncia Eltrica, tem a sua representao dada pela letra grega mega (? ) e a unidade dada em Ohms. O componente que possui a caracterstica de resistncia eltrica conhecido pelo nome de Resistor Eltrico e tem a sua representao grfica mostrada abaixo e simbolizada pela letra R Smbolo:

Os resistores podem ser fixos ou variveis. Os resistores fixos so componentes cuja concepo no permite que sua resistncia eltrica seja alterada. Estes componentes, normalmente, apresentam dois terminais. J os resistores variveis so aqueles cuja resistncia eltrica pode ser alterada atravs de um eixo ou cursor. Estes componentes so conhecidos como reostato ou potencimetro.

ATIVIDADES DE FIXAO

1 - Defina tenso, corrente e resistncia eltrica.

2 - Explique o que vem a ser resistores fixos e variveis.

3 - Desenhe os smbolos dos resistores.

1.4 Potncia Eltrica

A tenso eltrica provoca o movimento dos eltrons livres em um condutor, de forma ordenada, dando origem corrente eltrica. Esta corrente eltrica, ao circular pelo condutor, realiza

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um determinado trabalho que pode ser de origem mecnica, trmica ou luminosa. No caso de um circuito com lmpada incandescente, a passagem da corrente eltrica faz com que esta lmpada se acenda e tambm produza calor. Estas intensidades de luz e calor so percebidas por ns (efeitos) e so chamadas de potncia luminosa (luz) e potncia trmica (calor), ou seja, a transformao da potncia eltrica em outras potncias. Com esta explicao podemos concluir que a potncia eltrica em um circuito o resultado do produto da ao da tenso eltrica nele aplicado, e da intensidade da corrente eltrica que por ele circula. A essa potncia d-se o nome de potncia aparente e sua unidade de medida o voltampre dado pelas letras (V A ). A potncia aparente composta por duas outras parcelas: potncia ativa e potncia reativa. A potncia ativa a parcela efetivamente transformada em outro tipo de potncia, como a potncia mecnica, a potncia trmica ou a luminosa. A unidade de medida da potncia ativa o Watt, simbolizado pela letra (W). Como exemplo de transformao de potncia eltrica em outras potncias, temos: Potncia Mecnica Potncia Trmica Potncia Luminosa liquidificador. chuveiro. lmpadas.

A potncia reativa a parcela transformada em campo magntico, necessria ao funcionamento de motores, transformadores e reatores. A unidade de medida da potncia reativa o Volt-ampre reativo e simbolizado pelas letras Var. Nos projetos de instalao eltrica, os clculos efetuados so baseados na potncia aparente e potncia ativa.

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1.5 Fator de Potncia

Como vimos, a potncia ativa uma parcela da potncia aparente, portanto, ela representa uma porcentagem da potncia aparente, que transformada em outras potncias como mecnica, trmica e luminosa. A esta porcentagem d-se o nome de fator de potncia. Nos projetos eltricos, aplica-se o fator de potncia para transformar um valor de potncia aparente em potncia til, utilizando uma regra simples: para circuitos de iluminao, o valor do fator de potncia utilizado na transformao da potncia aparente em potncia til igual a 1,0 e para circuitos de tomadas de uso geral este fator de potncia igual a 0,8. Vejamos dois exemplos: Potncia de iluminao (aparente) Fator de Potncia a ser aplicado Potncia Ativa de iluminao e Potncia de tomadas de uso geral Fator de Potncia a ser aplicado Potncia Ativa de tomadas de uso geral = = = 7500 VA 0,8 0,8 x 7500 VA = 6000 W = = = 700 VA 1,0 1,0 x 700 VA = 700 W

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1.5.1 Potncia dissipada em uma resistncia

Vimos que a potncia a relao entre a tenso e corrente, e como a tenso e a corrente tm relao com a resistncia, pela lei de Ohm, podemos extrair algumas relaes como as mostradas abaixo: (1) P = V . I e (2) V = R . I

Deduzindo, podemos dizer que: P = R.I. I logo Ou P = V. V/ R logo P = V / R P = R I

Complementando: Se : P = V . I 1W = 1V.1A

Exemplo: Calcule a potncia dissipada em um resistor de 120 ohms, que percorrido por uma corrente de 2 A. P = R I = 120 . (2) = 480 W

Para o exemplo anterior, qual seria a nova potncia dissipada no resistor, quando este for submetido a uma tenso de 110V? P = V / R = (110) / 120 = 100,83 W

1.6 Energia

A energia representada pela parcela da potncia ativa consumida em um determinado perodo de tempo e sua unidade dada p Watt hora, representado pelas letras Wh. Como or exemplo, podemos citar um banho de 2 horas em um chuveiro com potncia de 4400 W.

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Energia = Potncia x Tempo Energia = 4400 W x 2 h Energia = 8800 Wh

1.7 Curto Circuito

Em um circuito eltrico, com dois condutores que possuem potenciais (tenso) de valores diferentes, por exemplo, 0V e 110V, se ligarmos entre eles um condutor (com baixssima resistncia, ou resistncia nula) provocamos uma passagem de corrente de elevada intensidade. A esta corrente damos o nome de corrente de curto-circuito e, ao fenmeno causado, de curto-circuito simplesmente. A corrente gerada em um curto-circuito limitada apenas pela resistncia do fio e pode atingir valores altos, que podem causar danos aos componentes da instalao.

ATIVIDADES DE FIXAO

1 - Explique o que vem a ser potncia eltrica.

2 - A potncia aparente composta por duas parcelas, quais so?

3 - Qual a unidade de potncia ativa e em quais potncias ela transformada?

4 - Explique o que vem a ser fator de potncia.

5 - Calcule a potncia dissipada em um resistor de 330 ohms, que percorrido por uma corrente de 2A.

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1.8 Circuito Srie

A interligao dos componentes em um circuito o que caracteriza a sua configurao. No circuito denominado srie, os componentes esto inseridos em uma seqncia de modo que a corrente eltrica (I) percorra todos os componentes do circuito com a mesma intensidade. J a tenso aplicada (V) dividida em cada componente (V1 e V2) de acordo com a sua resistncia eltrica (R1 e R2).

I

V1

V2

Figura 1 Circuito Srie

Para obtermos os valores de corrente e tenso em um circuito srie necessrio que efetuemos alguns clculos de forma a utilizar a lei de Ohm. Sabemos que a tenso dada pela multiplicao da intensidade da corrente (I) pelo valor da resistncia (R); sabemos tambm que para conhecermos a corrente em um determinado componente, basta dividir a tenso aplicada nele pela sua resistncia (I = V/R). Ento, no circuito srie acima, para saber a intensidade da corrente que circula pelos resistores, temos que dividir a tenso aplicada (V) pelo valor total das resistncia do circuito. Porm, para obter o valor total da resistncia do circuito, necessrio obter a resistncia equivalente, como veremos a seguir. Para obter a resistncia equivalente em um circuito srie basta somar todos os valores de resistncia de cada componente. No nosso exemplo, a resistncia equivalente dada pela expresso: Req = R? + R2

Para se obter o valor da tenso em cada componente necessrio saber a corrente que circula por ele e, tambm, a sua resistncia.

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Com isso, podemos aplicar novamente a lei de Ohm (V = I . R). Para uma melhor compreenso, vamos exemplificar o nosso circuito. Obtendo o valor de corrente: I = V/Req Obtendo Req: Req = R1 + R2 Portanto I = V / (R1 + R2) Agora, para obter cada valor de tenso, dividimos o valor de corrente (que no circuito srie a mesma em todo o circuito) por cada uma das resistncias do componente. V1 = I . R1 V2 = I . R2

Exemplo: Para o circuito abaixo, determinar a corrente total, as tenses em cada uma das resistncias, bem como suas potncias, a potncia total e a resistncia equivalente.

+

10.000 V R1 10ohm

V1

12V

2ohm

R2

+ -

2.000 V

-

+ 1.000 A

Req I V1 V2 =

=

R1 + R2

= =

10 + 2 + 12 ohms 12 / 12 10 . 1 2 .1 = 1A

V / Req = = R1 . R2 . I I

= =

= 10 V = 2V

No resistor 1, temos: P1

=

V1 . I

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P1

=

10 . 1

=

10 W

No resistor 2, temos: P2 P2 Pt confirmando Pt

= = =

V2 . I 2.1 = 2W 12 .1 = 12 W

V.I =

=

P1 + P2 =

10 + 2

=

12 W

1.9 Circuito Paralelo

I1

I2

V1V1

R1V1

R2

Figura 2 - Circuito Paralelo

Nos circuitos de associao em paralelo, os componentes so dispostos de forma que a tenso a mesma em todos eles e a corrente se divide, em funo da resistncia de cada componente. a) A tenso a mesma em todos os resistores, pois esto ligados aos mesmos terminais. b) A corrente I, na associao, igual a soma das correntes em cada resistor. I = I1 + I2 c) A resistncia equivalente ser dada por: 1 / Req = ou Req = R1 . R2 R1 + R2 1 / R1 + 1 / R2

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Exemplo: Calcule todas as correntes, bem como as potncias em cada resistncia, a potncia total e a resistncia equivalente.

V1 8V

R1 10ohm

R2 2ohm

+ -

8.000

V

+ 0.800 A

+ 4.000 A

I1 I2 I

= = =

V / R1 V / R2 I1 + I2

= =

8 / 10 8/2

= =

0,8 A 4A 4,8 A = = 6,4 W 32 W

= 0,8 + 4,0 = = = = V. I1 V. I2 = = 8 . 0,8 8 .4 =

No resistor : P1 No resistor : P2 NOTA-SE QUE: PT = V. I

8 . 4,8

38,4 W

1.10 Circuito Misto

O circuito misto trabalha com as associaes srie e paralelo em cada trecho do circuito. Devemos analisar sua ligao e utilizar as caractersticas especficas de cada caso, aplicando as regras de cada configurao de circuito para cada um dos trechos. Abaixo, exemplo de circuito misto.

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Figura 3 - Circuito Misto

Exemplo:R2 R1 8ohm V1 20ohm R3 30ohm

14V

Atravs do circuito acima calcule todas as potncias.+ + A R1 8ohm + A A R2 20ohm R3 30ohm + V V1 + V

0.420

0.700

0.280

5.600

8.400

14V

Trecho 1 compreende os resistores R2 e R3 em configurao paralela, portanto, ser usada a regra para este tipo de circuito para obter um resistor equivalente R. R = R2 . R3 R2 + R3 = 20 . 30 20 + 30 = 600 50 = 12 ohms

Obtido o valor de R, verificaremos que o resistor R ficar em configurao srie com o resistor R1 e ento poderemos obter o valor equivalente de um resistor que chamaremos de R2 .

20

R2 = R + R1 R2 = 12 + 8 = 20 ohms

Como o resistor equivalente R2 ficar em paralelo com a fonte, podemos calcular o valor da corrente que passar por este resistor. I1 = V / R2 = 14 / 20 = 0,7 A

Como o resistor R1 estar em srie com o circuito, a corrente calculada I1 circular por ele, o que nos permite calcular o valor da queda de tenso sobre o resistor R1 e tambm sobre o resistor equivalente R. V1 = V2 = R1 . R . I1 I1 ou V2 = V - V1 = 14 - 5,6 = 8,4 V = = 8 . 0,7 12 . 0,7 = = 5,6 V 8,4 V

Com o valor da tenso sobre o resistor equivalente R podemos calcular a corrente em cada um dos circuitos, pois os resistores R2 e R3 esto em paralelo, o que configura tenso igual nos dois resistores. I2 I3 = = V2 / R2 V3 / R3 ou I3 = I1 I2 = 0,7 - 0,42 = 0,28 A = = 8,4 8,4 / 30 = 0,42 A = 0,28 A

Com os valores de corrente e tenso em cada um dos resistores, podemos calcular a potncia em cada um dos resistores. Potncia no resistor 1: P1 P1 Potncia no resistor 2: P2 P2 Potncia no resistor 3: P3 P3 Pt = P1 + P2 + P3 ou Pt = V . I = 14 . 0,7 = 9,8 W = = = = = = V1 . I1 = 5,6 . 0,7 3,92 W V2 . I2 = 8,4 .0,42 3,528 W V3 . I3 = 8,4 . 0,28 2,352 W

= 3,92 + 3,528 + 2,352 = 9,8 W

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ATIVIDADES DE FIXAO

1 - No circuito a seguir, determine a tenso no resistor de 50 ohms e 20 ohms, sabendo-se que a corrente total (I) vale 50 mA.

60ohm

200ohm

I

50ohm

V

20ohm

2 - No circuito abaixo determine todas as correntes, a tenso no resistor de 2700 ohms (2.7KOhm) bem como a potncia no resistor de 1000 ohms (1KOhm).

4.7kohm

1kohm

17V

2.7kohm

2.7kohm

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1.11 Fusveis

Os fusveis so dispositivos que protegem os circuitos eltricos contra danos causados por sobrecarga de corrente que podem provocar at incndio. Funcionam como vlvulas, cuja finalidade bsica cortar o fluxo de corrente eltrica toda vez que a quantidade de energia que trafega por um determinado circuito for excessiva e puder causar danos ao sistema. Os pequenos fusveis usados em circuito eletrnico so geralmente simbolizados por:

A principal caracterstica de um fusvel a sua corrente nominal, isto , o valor mximo de corrente que o mesmo suporta em regime contnuo, sem interromper o circuito. Os fusveis so formados por um filamento projetado para suportar um determinado valor de corrente, que geralmente vem identificado no prprio corpo do fusvel. Existem vrios tipos de fusveis e podemos citar alguns: Fusveis NH so aplicados na proteo de sobrecorrente de curto circuito e sobrecarga em instalaes eltricas industriais. Fusveis Diazed so utilizados na proteo de curto circuito em instalaes eltricas, residenciais, comerciais e industriais e que, quando instalados, permitem o seu manuseio sem riscos de toque acidental nas partes vivas da instalao eltrica. Fusveis Neuzed possuem tamanho reduzido e so aplicados na proteo de curto circuito em instalaes tpicas residenciais, comerciais e industriais. Fusveis Sitor so fusveis ultra-rpidos apropriados em instalaes industriais para a proteo de semicondutores, tiristores e diodos. Fusveis Silized so utilizados na proteo contra curto circuito em semicondutores, esto adaptados s curvas de carga dos tiristores e diodos de potncia, permitindo, quando da sua instalao, seu manuseio sem risco de toque acidental em partes vivas. Fusveis Minized compactos, mono, bi e tripolares, so utilizados na manobra e proteo de circuitos eltricos.

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Exemplo: No circuito indicado F1, F2 e F3 so fusveis, todos de 3A, isto , suportam intensidade de correntes at 3A. Quais os fusveis que queimaro na energizao do circuito com a bateria de 25 V acionada?F1 R1 4ohm

V1 25V

F2

F3

R2 5ohm

R3 5ohm

F1

R1 4ohm

V1 25V

F2

F3

R2 5ohm

R3 5ohm

3.845 + A

1.923 + A

1.923 + A

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Req = 4 +

5 . 5 = 4 + (25 / 10) portanto Req= 5+5

6,5 ohms

I U1 U2 I2 I3

= =

V / Req R1 . I

= 25 / 6,5 = 4 . 3,85

portanto portanto

I = 3,845 A U1 = 15,38 V U2 = 9,625 V I2 = 1,925 A I3 = 1,925 A

= Req paralelo. I = 2,5 . 3,845 portanto = = U / R2 U / R3 = 9,625 / 5 = 9,625 / 5 portanto portanto

Ento teremos os seguintes valores passando pelos fusveis: F1 3,85 A

F2

1,925 A

F3

1,925 A

Como o valor nominal de todos os fusveis de 3 amperes, somente o fusvel 1 ir queimar, pois a corrente neste trecho do circuito superior ao valor nominal do fusvel.

ATIVIDADE DE FIXAO

1 - Explique com suas palavras o que so fusveis?

2- Cite alguns tipos de fusveis, explicando suas principais caractersticas.

1.12 Transformador

Transformador um componente que modifica uma tenso alternada, aumentando-a ou diminuindo-a. O transformador normalmente constitudo por 2 bobinas isoladas eletricamente e enroladas em um mesmo ncleo de ferro.

25

. Vp

. Vs

Figura 4 - Transformador

A primeira bobina recebe a tenso a ser transformada (Vp) e chamada de primrio e a segunda bobina fornece a tenso com o valor transformado (Vs) e conhecida como secundrio. Em um transformador ideal, temos que as potncias de entrada e sada so iguais: Ps = Pp (1)

Como sabemos, potncia dada pela multiplicao de tenso pela corrente, portanto podemos concluir que a multiplicao da tenso pela corrente do primrio igual a multiplicao da tenso pela corrente do secundrio. Ps Pp = = Us . Is Up . Ip potncia do secundrio (2) potncia do primrio (3)

Substituindo (2) e (3) em (1) temos: Us Is = Up Ip

Temos tambm, que a relao de espiras diretamente proporcional tenso, ou seja, quanto maior o nmero de espiras, maior ser a tenso. Diante desta afirmao podemos elaborar a seguinte relao: Up Us = Np Ns e Logo temos: Is = Np Ns . Ip

Exemplo: Um transformador ideal tem 250 espiras no enrolamento primrio e 850 espiras no enrolamento secundrio. Aplica-se uma tenso de 10 V (eficaz) no primrio, calcule: a) Tenso induzida no secundrio. b) Corrente no primrio e no secundrio se um resistor de 110 ohms for ligado ao secundrio. Resoluo: Us Us = = Ns / Np x Up 850 / 250 x 10

26

Us

=

34 V

Is Is

= =

Us / R = 34 / 110 0,3090 A

Up . Ip = Ip Ip Ip = = =

Us . Is Us . Is / Up 34 . 0,3090 / 10 1,05 A

Exemplo de Clculo de Transformadores Monofsicos D A D O S Transformador Monofsico de 60 Hz (f = 60 Hz); P2 V1 V2 I2 = = = = 30 VA 110 V 15 + 15 V; 2 A; V2 I2 = 15 . 2 = 30 V.A

P2 =

Em geral o clculo obedece seguinte ordem:

1) Potncia Primria:

P1

=

1,1 . P2

=

1,1 . 30 = P1 = 33 VA

Aumento de 10%, levar em considerao as perdas .

2) Corrente Primria:

I1 I1

= =

P1 / V1 0,3 A

=

33 / 110

3) Corrente Secundria:

I2

=

2A

Se admitirmos que, para uma potncia secundria at 500 VA, teremos uma densidade de corrente de 3 . A / 100m nos fios, ento teremos: 4) Seo Transversal do Fio Primrio: S1 S1 = I1 / d = 0,3 A / 3 A/mm

= 0,1 mm

27

Buscando na tabela de fios esmaltados obtemos: Fio n 26 AWG

5) Seo Transversal do Fio Secundrio:

S2 = S2

I2 / d

=

2 A / 3 A/mm

0,667 mm

Da Tabela de Fios obtemos: Fio n 18 AWG

6) Estimativa da Seo Magntica do Ncleo: (Usando Lminas Padronizadas)

Transformador 1 Primrio e 1 Secundrio

Sm (Seo Magntica)

7,5 .

P2 f

1 P E . 2 5 ou 2 P E 15 7,5 . 1,25 . P2 f 2 P E 25 7,5 . 1,5 . P2 f

Sm = 7,5 .

1,25 . P2 F

=

7,5 .

1,25 . 30 60

=

5,929 cm

7) Estimativa da Seo Geomtrica (S g): Sg = Sm . 1,1 = 1,1 . 5,929 : Sg 6,522 cm

8) Estimativa do Carretel (Perna Central do Transformador): A = Sg = 6,522

a

2,55 cm

28

9) Escolha do carretel: carretel com perna central quadrada de lado a = 2,9 cm.

10) Clculo da Seo Geomtrica:

Sg = a = (2,9) Sg = 8,41 cm

11) Clculo da Seo Magntica:

Sm = Sg

=

8,41 / 1,1

Sm 7,645 cm

12) Clculo do n. de espiras no primrio: N1 = V1 . 10_____

4,44 . Bm . Sm . f N1 = 110 . 10

4,44 . 10 . 7,645 . 60 N1 540,1 = 541 Espiras

N1 adotado

Onde: N1 V1 Bm = = = n de espiras no enrolamento primrio; Tenso no Primrio (Volts) (Eficaz); Induo mxima no ferro (Lminas de ferro-silcio); 6.000 B Sm f = = = Bm 14.000 (Gauss) para as nossas lminas;

10.000 Gauss; Seo Magntica (cm); Freqncia (Hz) da rede.

13) Clculo do n de espiras no secundrio: V1 V2 = N1 N2 N2 = N1 . V2 V1 = 541 . 110 15 73,7

Aumentamos o resultado em 10%, a fim de compensar a queda de tenso nos enrolamentos: N2 = 1,1 . N2 82 espiras

29

1.13 Diodo

O diodo um dispositivo que, quando em polarizao direta, permite a passagem de corrente, e em polarizao reversa, impede a passagem de corrente.

Figura 5 Diodo

R1

V1

D1

Figura 6 - Polarizao Direta

R1

V1

D1

Figura 7 - Polarizao Reversa

30

1.14 Retificao

Os circuitos retificadores possuem a caracterstica de transformar uma forma de onda senoidal em uma forma de onda semi-senoidal e, juntamente com os filtros, podem transformar uma senoide em um sinal de caracterstica contnua, ou quase contnua. Os circuitos retificadores so classificados em dois tipos: Meia Onda Onda Completa.

D1 T1 . . V1 R1

Figura 8 - Retificador de Meia Onda

Este circuito tem a caracterstica de transformar uma senoide em um sinal de meia senoide, onde a parte negativa de uma senoide fica bloqueada no circuito, ou seja, fica em zero, s permitindo que a parte positiva seja idntica a da senoide.

D1

T1 V1

R1

D2

Figura 9 - Retificador de Onda Completa

31

O circuito retificador de onda completa permite que a parte positiva da senoide seja transferida para a sada e a parte negativa da senoide seja invertida e transferida para a sada com caractersticas positivas, desta forma o sinal ficar com duas semi-senoides na parte positiva e nenhum sinal na parte negativa.

1.15 Diodo Zener

Este componente fabricado para trabalhar em polarizao reversa, ou seja, ao contrrio do diodo comum, o diodo Zener permite a passagem da corrente. O Diodo Zener apresenta uma caracterstica de tenso constante para uma faixa de corrente, esta propriedade chamada de efeito zener. Verificamos que, trabalhando na regio reversa, com corrente maior que Izmx, a

tenso sobre o diodo Vz ir permanecer praticamente constante, isto permite que o diodo Zener seja utilizado para situaes onde seja necessrio uma tenso constante.

Dz

Figura 10 - Diodo Zener

O diodo tem as seguintes especificaes: Tenso Zener: (Vz) Potncia Mxima: Pzmax = Vz . Izmax

Para fins e projeto na prtica, usamos: Izmin = Iz max /10 Exemplo : Determine os parmetros para um zener com Vz = 6,5 V e Pzmax = 420 mw Iz Iz Iz Iz min = = = = Pzmax / Vz 64,62 . 10-3 Iz max / 10 6,46 . 10-3 A = A = 64,62 . 10-3 / 10 420 . 10 -3 / 6,5

32

1.16 Transistor

um dispositivo semicondutor de trs terminais, no qual uma pequena corrente em um terminal pode controlar uma corrente muito maior que flui entre o segundo e o terceiro terminal. Disto, resulta que o transistor pode funcionar tanto como amplificador (de corrente), quanto como interruptores (chaves). Este componente formado por junes (positiva e negativa), que podem ser dispostas de duas formas Negativa Positiva Negativa, que so chamadas de NPN, ou Positiva Negativa Positiva, chamadas de PNP.

BC548

Figura 11 Transistor NPN

BC558

Figura 12- Transistor PNP

33

1.16.1 Polarizao de Transistores

Os transistores so polarizados de forma a obter em sua base (juno do meio) uma certa corrente, que far com que permita a conduo de corrente entre as outras duas junes coletor e emissor (junes da extremidade) e que possui algumas caractersticas que iremos verificar.

RB

RC V1

Figura 13 - Polarizao com Corrente de Base Constante

No circuito acima, o resistor RB representa o resistor ligado base do transistor e o resistor RC, o resistor ligado ao coletor do transistor. Observe que nesta configurao o emissor do transistor est diretamente ligado fonte, no possuindo qualquer resistor entre eles. Para estudar as tenses, correntes e resistncias aplicadas, lanamos mo da anlise de malhas, avaliando, neste caso, trs malhas. A primeira compreendida entre RB e a juno base coletor; a segunda, compreendida entre RC, fonte e a juno coletor emissor; e a terceira, compreendida entre fonte, RB e a juno base emissor. Alm disto, cada transistor possui uma caracterstica prpria, chamada de ganho, que simbolizada pela letra grega Beta (), e est diretamente ligada com as correntes de base e coletor. Com estes parmetros podemos tirar algumas equaes para anlise do transistor.:

34

Escrevendo as equaes de malha, teremos: V1 = Rb e V1 = Rc Ic + VCE Ib + VBE

Sabendo-se que ser o ganho de corrente na configurao emissor comum e ser dado por: = Exemplo Ic / Ib

RB

RC V1

Atravs do circuito, pede-se: a) a corrente de base; b) a resistncia de base; c) a resistncia do coletor, sendo dado: VBE = ? 0,7 V V1 VCE IC Soluo: a) IB IB b) Corrente de Base: = = IC / 0,00012 A = 0,012 / 100 = = = 12 V V1 / 3 12 m A

= 100 V

Resistncia de Base: V1 IB VBE = 12 - 0,7 0,00012 = 111,99988 0,00012

RB =

RB =

99.999 ohms

35

c)

Resistncia do Coletor: V1 - VCE IC

RC =

E VCE RC = V1 / 3 ou = 12 - 4 0,012 = 12 / 3 portanto = 0,012 8 VCE = 4 V

RC

=

666,67 ohms

RB

RC

V2

RE

Figura 14 - Polarizao com Corrente de Emissor Constante

Das equaes de malhas temos que: Rb Ib Rc Ic IE Exemplo: Em relao ao circuito abaixo, pede-se: a) b) c) d) e) corrente de base; a resistncia de base; a resistncia do coletor; a corrente do emissor. a resistncia de emissor. = = = V2 V2 IB + VBE VCE IC e VRE VRE VRE , sabendo que: = RE IE

36

Sendo dado: VBE = 0,7 V V2 = 13 V VRE = V2 / 9

=

100

VCE =

V2 / 3

Ic

=

25 m A

Soluo: a) A Corrente de Base: IB = Ic/ = 0,025 / 100 IB = 0,00025 A

b)

A Resistncia de Base: RB = V2 VBE VRE sendo VRE = V2 / 9

IBE VRE = RB = 13 / 9 13 = 0,7 VRE = 1,44 V 1,44 = com isso 10,86 / 0,00025

0,00025 RB = 43440 ohms

c) RC

A Resistncia de Coletor: = V2 VCE VRE Ic

Sendo: VCE VRE

= =

V2 / 3 V2 / 9

= =

13 / 3 13 / 9

VCE = 4,33 V VRE = 1,44 V

e

com isso, temos: RC = 13 4,33 0,025 1,44 RC = 289,2 ohms

d)

A Corrente de Emissor: IE IE IE = = = IB + IC + 0,025

0,00025 0,02525 A

37

e)

Corrente de Emissor: RE RE = = VRE / Ie 57,029 ohms = 1,44 / 0,02525

ATIVIDADES DE FIXAO

1) Explique o que vem a ser um diodo e desenhe seu smbolo. 2) Em relao ao diodo desenhe os seguintes circuitos: a) Polarizao Direta. b) Polarizao Reversa. 3) Quais os smbolos dos Transistores NPN e PNP? (Desenhe). 4) O que um Transistor? 5) Dado o circuito abaixo, calcule: a) a corrente de base; b) a resistncia de base; c) a resistncia do coletor, com: VBE VCE = = 0,7 V V3 / 4 V3 IC = 15 V = 100

= 17 mA

RB

RC

V3 15V

38

6) Pede-se: a) a corrente de base; b) a resistncia de base; c) a resistncia de coletor; d) a corrente de emissor; e) a resistncia de emissor. Sendo dado:

RB

RC

V5

RE

VBE ? IC

= = =

0,7 V 100 30 m A

V5 VCE VRE

= = =

16 V V5 / 5 V5 / 9

39

1.17 SCR

Para se entender o funcionamento do SCR faremos um paralelo com o diodo. No diodo, quando a tenso vai ficando positiva, a juno entra em conduo e a corrente aumenta. O diodo, quando polarizado diretamente, tem caractersticas equivalentes a um curto-circuito. No SCR, a tenso positiva no modifica a caracterstica de conduo, ou seja, ele continua sendo um circuito aberto que no permite a passagem da corrente. Este circuito se tornar um curto circuito, ou seja, conduzir corrente, somente quando for aplicado um pulso no seu terceiro pino, que chamado de gatilho. O grande mrito do SCR que possvel controlar o seu disparo enquanto o diodo no.

D1 2N1599

Figura 15 - SCR

A curva real de um SCR trabalha em trs regies: de polarizao reversa, de polarizao direta com bloqueio e de polarizao direta em conduo. Polarizao Reversa Trabalha-se em VAK < 0 (tenso entre Anodo e Catodo), no h

conduo. Nos SCRs de baixa corrente, a corrente reversa da ordem de dezenas a centenas de microamper. Polarizao Direta em Bloqueio Temos vrias curvas paramtricas pela corrente de gatilho. Sendo IG = 0, o SCR continua bloqueado, desde que a tenso seja inferior a VBO (breakover voltage ou tenso de disparo). Com VAR = VBO , o SCR dispara e a corrente aumenta. Polarizao Direta em Conduo A corrente de anodo tem que atingir um valor mnimo de disparo IL (latching current ou corrente de disparo), para que o SCR continue em conduo. Se esse valor no for atingido, aps o disparo, o SCR retorna ao estado de bloqueio.

40

Exemplo 1: O SCR atuando como chave para ligar e desligar uma lmpada.

CH2 120V / 100W CH1

120 V

R1

200ohm TIC 116B

R2

1100ohm

Figura 16 - Exemplo 1 - SCR

No circuito acima, podemos observar que, mesmo com a chave CH2 fechada, se a chave CH1 no estiver fechada, no haver conduo de corrente, pois a chave CH1 que permite o pulso para disparar o SCR (corrente de gatilho). Quando a chave CH1 fechada, uma corrente ir circular pelo circuito compreendido entre os resistores R1 e R2, o que permitir uma queda de tenso sobre R2, com isso o gatilho disparado e o SCR passa a conduzir, nos seus terminais Anodo e Catodo. Aps o acionamento do SCR, este somente deixar de conduzir, quando a corrente for retirada dos seus terminais, Anodo e Catodo, ou seja, no circuito acima, somente quando CH2 for desligada.

41

Exemplo 2: SCR como retificador de meia-onda.

120V / 100W CH1

D1

120 V

R1

200ohm TIC 116B

R2

950ohm

Figura 17 - Exemplo 2 - SCR

Caractersticas do TIC 116 B. IGT = 20 mA VAK = 6,0 V

Calcule a tenso da rede em que o disparo ocorre.

Soluo: A lmpada estar apagada com CH1 aberta. O SCR TIC 116 B precisa de 20 mA de corrente de gatilho para disparar, sendo VAK = 6 VCC. A juno gatilho-catodo no deixa de ser

um diodo que aparece em paralelo com o resistor de 950 ohms. Dando prosseguimento, no incio do semi-ciclo positivo, a juno gatilho-catodo curto-circuita o resistor de 950 ohms e a tenso da rede chega a um valor suficiente para o disparo do SCR, que, com isso, energiza a lmpada que acender.

42

A tenso da rede ser dada por: Vrede Vrede = = IG . R1 0,02 . 200 = = 4V 20 . 10-3 . 200

1.18 DIAC

O DIAC (Diode Alternative Current) uma chave bidirecional que dispara por tenso. Este dispositivo pode ser usado como controle de disparo para acionar o TRIAC A tenso de disparo dos DIACs ocorre entre 20 e 40 V.

Figura 18 - DIAC

1.19 TRIAC

TRIAC significa TRI (Triode ou triodo, de trs terminais) e AC (Alternate Current ou corrente alternada). O TRIAC um triodo que permite o controle de corrente alternada. O TRIAC , fundamentalmente, um DIAC com um terminal de porta para controlar as condies do disparo em ambos os sentidos. A corrente de porta pode controlar a ao do dispositivo em qualquer sentido. O DIAC , basicamente, uma associao paralelo inversa de 2 terminais em camadas semicondutoras que permite o disparo em qualquer sentido. Temos como exemplo o DIMMER (Regulador de Luminosidade).

43

Figura 19 - TRIAC

Exemplo: Vamos observar o disparo do TRIAC nos seguintes quadrantes.

10V / 6W

25ohm R1 11V

47 ohm

50%

R2 VG 6V

Figura 20 Disparo do TRIAC

Soluo: Para observarmos o disparo do TRIAC necessrio conhecer o valor de R2 e as caractersticas do TRIAC que so apresentadas a seguir:

44

Tenso da Fonte (V) + 12 + 12 - 12 - 12 Tenso da Fonte (V) + 12 + 12 - 12 - 12

Tenso de Gate (V) +5 -5 -5 +5 Tenso de Gate (V) +5 -5 -5 +5 ITRMS = R1

Quadrante (mA) I II III IV Quadrante (V) I II III IV

IGTM Tpico (mA) + 15 - 25 - 30 + 75 VGAI Tpico (V) + 0,9 - 1,2 - 1,2 + 1,2

IGTM Mximo (mA) + 50 - 50 - 50

VGAI Mximo (V) + 2,5 - 2,5 - 2,5

8 A @ TC = 85C TC = 85 C = 10 ? . tp(g) = 20 s

Tenses medidas em relao ao terminal A1 (MT1)Quadro 1 - TRIAC

Observe que no primeiro quadrante temos: VGAI IG = = 2,5 V VG - VGAI R1 + R2 = 6 2,5 25 + R2

A corrente que garante o disparo 50 mA retirado da tabela. 50 . 10-3 = 3,5 25 + R2 1,25 + 0,05 R2 R2 R2 = 3,5 = = 2,25 / 0,05 45,0 ohms 0,05 . 25 + 0,05 R2 = 3,5

Para os quadrantes I e II, a corrente mnima a mesma, portanto o resultado ser o mesmo.

45

No IV quadrante, a corrente mnima que garante o disparo 75 mA. 75 . 10-3 = 6 - 1,2 25 + R2

0,075 . 25 + 0,075 R2 1,875 + 0,075 R2 R2 R2

= = = =

4,8 4,8 2,925 / 0,075 39 ohms

1.20 Indutor

Indutor um componente, no qual a energia eltrica armazenada no campo magntico criado pelas correntes que circulam por ele, ou seja, indutor ou bobina. um fio enrolado em forma de hlice sobre um ncleo.

Figura 21 - Indutor

A indutncia de uma bobina uma medida da quantidade de energia que pode ser armazenada em um campo magntico. Toda bobina possui uma indutncia. A indutncia depende das dimenses da bobina (nmero de espirais, comprimentos e dimetro do ncleo) e do material de que feito o ncleo. A unidade de indutncia chamada de Henry (H), a reatncia indutiva ser dada por: XL onde: = . L= 2 . F. L

46

L F XL

= = =

indutncia da bobina em Henry freqncia da c. a em Hertz reatncia da bobina em ohms

Sabe-se ainda que a impedncia do circuito ser dada por: ? =

VG / I

Exemplo: 1) Uma bobina tem 0,2 H de indutncia, sendo ligada a uma tenso de 110 V, 60 Hz. Calcule: a) reatncia da bobina b) valor eficaz da corrente no circuito. Resoluo a) XL XL = = 2 F L = 2 . 60 . 0,2

75,36 ohms

b)

IF

=

VEF / XL

=

110 / 75,36

=

IF =

1,459 A

2) Em que freqncia, uma bobina de indutncia de 30 mH ter reatncia de 200 ohms? Resoluo L XL XL F = = = = 30 mH 200 ohms 2 F L XL 2 L F = 1061,57 = 200 2 . 0,03 Hertz = 200 0,1884 = 30 / 1000 = 0,03 H

47

1.20.1 Circuito RL Srie

Neste circuito temos dois tipos de oposio: a oferecida pela resistncia e a oposio da f . e . m. de auto-induo (reatncia indutiva).

R

L

Figura 22 - Circuito RL Srie

Neste circuito temos:

VR

=

RI

isto

V

=

V2 R

+

V2 L

VL

=

XL . L XL =

2 . F . L

Z

=

R2 + XL2

Exemplo: Calcule a tenso que deve ser aplicada a uma bobina, a fim de produzir uma corrente de 6 A, se a resistncia da bobina 7 ohms e a sua reatncia indutiva 9 ohms. Determine o valor da indutncia para uma freqncia de 60 Hz. Calcule a impedncia do circuito. Soluo VR VL = = R . I = XL . I = 7 .6 9 .6 VR = 42 V VL = 54 V

48

V

=

VR2 + VL2

=

42 + 54

V

=

4680

V = 68,41 V

XL

=

2 F L

9

=

2 . 60 . L

9 =

376,98 L

9 / 376,98 = L

L =

0,02238 H

Z

=

R2 + XL2

=

72 + 92

Z

=

130

Z = 11,40 ohms

1.20.2 Circuito RL ParaleloI IR VG

R

L

Figura 23 - Circuito RL Paralelo

Neste circuito a impedncia ser calculada da seguinte forma: Z = R . XL R2 + XL2 Sabendo-se que a tenso da fonte ser dada por: VG = Z . I

49

Exemplo : Determine a tenso aplicada em um circuito RL paralelo que consome uma corrente de 11 mA, sendo R = 1,3 K ohms e XL = 1,7 ohms. Soluo R = 1,3 K ohms = 1300 ohms

XL

=

1,7 K ohms

=

1700 ohms

Z

=

R . XL R2 + XL2

=

1300 . 1700 (1300) 2 + (1700) 2

Z

=

___

2210000

=

2210000 4580000

(1690000) + (2890000)

Z

=

2210000 2140,093

Z =

1032,67 O

1.21 Capacitores

So dispositivos que armazenam energia eltrica na forma de campo eltrico, gerado pelas cargas armazenadas em suas armaduras.

C

Figura 24 - Capacitores

50

Reatncia capacitiva (Xc) a oposio que um capacitor oferece ao fluxo de corrente alternada, medida em ohms, com isso: Xc = 1 2 F.C C F Xc em Faraday em Hertz em Ohms

Exemplos: 1) Determine a reatncia de um capacitor de 6 F (micro Faraday) nas freqncias de 62 Hz e 380 Hz. Soluo F = 62 Hz Xc = 1 2 F C Xc = 1 2,336 . 10 = = 1 2 . 62 . 6 . 10 6 1000 2,336

Xc = e F =

428,082 ohms

380 Hz

Xc

=

16

2 . 380 . 6 . 10

Xc =

1000000 14325,24

Xc = 69,81 ohms

2) Em relao questo anterior o capacitor de 6 F ligado a uma tenso de 110 V /62 Hz. Determine a intensidade da corrente no circuito? Xc = 428,082 ohms

I I

= =

V / Xc 0,256 A

110 / 428,082

51

3) Em que freqncia um capacitor de 200 nano Faraday apresenta uma reatncia de 200 Ohms? Xc = 1 6,28 . F C Xc . 6,28 . F . C = 1

F

=

1 6,28 Xc . C

=

1 6,28 . 200 . 200 . 10 9

F

=

10

7

F = 3980,89 Hz

2512

1.21.1 Circuito RC Srie

Do circuito RC Srie, teremos as seguintes equaes para determinar VR e VC.R

VG

C

Figura 25 - Circuito RC Srie

Z

=

R2

+

Xc 2

VR

= RI

I

=

VG / Z

Vc = Xc . I

Xc =

1 2 F . C

VG

=

VR + Vc

52

Exemplo: Dado o circuito abaixo, calcule: a) Impedncia; b) Corrente; c) Tenso no resistor; d) Tenso no capacitor; e) Capacitncia.

R 50ohm 10V

VG

100Hz

Xc = 4ohm

a) Z =

R2 + Xc2

=

52 + 42

=

25 + 16

Z =

41

Z = 6,403 ohms

b) I =

VG / Z =

10 / 6,403

I = 1,56 A

c) VR =

RI

=

5 . 1,56

VR = 7,8 V

d) VC =

Xc . I = 4 . 1,56

VC = 6,24 V

e) XC =

1 2(FC C = 1 2 ( Xc .F.

XC

.

2 F C

= 1

=

1 2 .3,14 . 4 . 100

)

C

=

0.000398 F

53

1.21.2 Circuito RC Paralelo

Fazendo agora o circuito paralelo temos: Z = Xc . R

Xc2 + R2

I

=

VG / Z

Xc =

1 2 .3,14 . F . C

I

=

IR2

+

IC2

Atravs do circuito, calcule: a) a reatncia capacitiva; b) a impedncia.

Soluo a) Xc = 1 2 . F. C = 1 2 . 60 . 11 . 10 -6

Xc =

1000000 2 . 60 . 11

=

1000000 4144,8

Xc =

241,266 ohms

b)

Z =

Xc . R Xc2 + R2

=

241,266 . 170 (241,266) 2 + (170) 2

Z =

41082,2 58.209,282 + 28.900

= 87109,282

41082,2

Z =

295,14 ohms

54

1.22 Circuito RLC Srie

A figura a seguir mostra um circuito srie de Resistor, Indutor e Capacitor onde faremos as seguintes consideraes:

R VG L

C

Figura 26 - RLC Srie

Sabemos que neste circuito temos a reatncia indutiva (XL), reatncia capacitiva (Xc) e a resistncia (R). Com isso podemos escrever:

Z =

R2

+

(XL - Xc) 2

Temos a um circuito puramente resistivo, uma vez que a reatncia capacitiva se anula com a reatncia indutiva, a partir deste conceito a tenso aplicada e a corrente esto em fase este processo chamado de ressonncia. A ressonncia ocorre em uma freqncia Fo na qual XL = XC com isso teremos: FO = 2 ainda: XL Xc = = 1 LC

2 . F . L 1 2F C

VG

=

VR2 + (VL - VC) 2

55

ATIVIDADES DE FIXAO

1) Dado o circuito, calcule: a) Freqncia de ressonncia. b) Valor da corrente na freqncia de ressonncia.

R 160ohm VG 15V C 100nF L 1.2mH

Soluo a) FO = 2 1 LC = 2 1___________ 1,2 . 10 . 100 . 10 9

FO

= 2

1 0,00000000012

=

1 0,001985

FO = 503,77 Hz

b)

XL

=

2 FO L

=

6,28 .

503,77

. 1,2 . 10

XL

=

3,796 ohms

Z

=

R2 +

(XL - XC) 2

Z

=

1602 + (3,796 - 326,08) 2

56

Xc

=

1 2 FO C

=

1 2 . 503,77 . 100. 10-9

=

10

6

3153,67

Xc

=

316,08

Z

=

1602

+

(-312,29) 2

Z

=

25600 + 97525,85

Z = 350 ohms

I I

= =

V/Z 42 mA

=

15 / 350

I = 0,042 A

ou

57

Unidade IIProjeto de Instalaes EltricasPara apresentar os clculos de uma instalao eltrica, vamos usar a planta de uma casa como exemplo e nos basear na norma de instalaes eltrica de baixa tenso NBR5410, que indica regras mnimas de segurana e qualidade para instalaes eltricas abaixo de 1000 Vac ou 1500 Vdc

Figura 27 - Planta de Residncia

58

2.1 Recomendaes da NBR-5410 para o levantamento da carga de iluminaoVamos iniciar nossos clculos fazendo um levantamento de cargas de iluminao. A NBR5410 estabelece algumas regras mnimas de carga atribuda, que serviro para definir a potncia total instalada.

2.1.1 Condies para se estabelecer a quantidade mnima de pontos de luz prever, pelo menos, um ponto de luz no teto, comandado por um interruptor de parede. arandelas no banheiro devem estar distantes, no mnimo, 60 cm do limite do boxe.

2.1.2 Condies para se estabelecer a potncia mnima de iluminao

A carga de iluminao feita em funo da rea do cmodo da residncia.

Para rea igual ou inferior a 6 m

- atribuir um mnimo de 100 VA

Para rea igual ou superior a 6 m

- atribuir um mnimo de 100 VA para os primeiros 6m acrescido de 60 VA para cada aumento de 4 m inteiros.

59

Dependncias Dormitrio 1 Sala Banheiro Copa Dormitrio 2 Cozinha Hall rea de Servio

Metragem 3,20 x 3,20 3,00 x 3,00 2,10 x 1,70 3,00 x 3,20 3,20 x 3,20 3,00 x 3,50 1,80 x 1,00 3,20 x 3,00 x 1,65

Quadro 2 Dependncias e respectivas metragens

DEPENDNCIA Sala

DIMENSES rea (m) A = 3 x 3 = 9 m2

POTNCIA DE ILUMINAO (VA) 9 m2 = 6 m2 + 3 m2 | 100 VA 9,6 m2 = 6 m2 + 3,6 m2 | 100 VA 10,5 m2 = 6 m2 + 4 m2 + 0,5m2 | | 100 VA 60 VA 10,24 m = 6 m2 + 4 m2 + 0,24 m2 | | 100 VA 60 VA 10,24 m2 = 6 m2 + 4 m2 + 0,24 m2 | | 100 VA 60 VA 3,57 m2 = 100 VA 180 m2 = 100 VA = 5,11 m2 = 100 VA

Copa

A = 3 x 3,20 = 9,6 m2

100 VA

Cozinha

A = 3 x 3,50 = 10,5 m2

160 VA

Dormitrio 1

A = 3,20 x 3,2 = 10,24 m2

160 VA

Dormitrio 2

A = 3,20 x 3,2 = 10,24 m2

160 VA

Banheiro Hall rea de Servio

A = 2,10 x 1,70 = 3,57 m2 A = 1,80 x 1,00 = 1,80 m2 A = [ (3,2 + 3,0).1,65] 2 5,11m2

100 VA 100 VA 100 VA

Quadro 3 Dependncias, dimenses e potencial de iluminao de uma casa

60

2.2 Recomendaes da NBR-5410 para o levantamento da carga de tomadas

A NBR5410 tambm estabelece condies mnimas para a definio do nmero de tomadas de uso geral e tambm as potncias atribudas a ela. Tomadas de Uso Geral (TUGs)

No se destinam ligao de equipamentos especficos e nelas so sempre ligados: - aparelhos mveis ou - aparelhos portteis

2.2.1 Condies para se estabelecer a quantidade mnima de tomadas de uso geral (TUGs)

dependncias com rea igual ou inferior a 6m2

- no mnimo uma tomada.

dependncias com mais de 6 m2

- no mnimo uma tomada para cada 5 m2 ou frao de permetro, espaadas to uniformemente quanto possvel.

cozinhas, copas

- uma tomada para cada 3,5 m2 ou frao de permetro, independente da rea.

61

subsolos, varandas, garagens ou stos

- pelo menos uma tomada.

banheiros

- no mnimo uma tomada junto ao lavatrio com uma distncia mnima de 60 cm do limite do boxe.

2.2.2 Condies para se estabelecer a potncia mnima de TUGs- atribuir, no mnimo, 600 VA por tomada at 3 tomadas. - atribuir 100 VA para os excedentes.

banheiros, cozinhas, copas, copascozinhas, reas de servio, lavanderias e

demais cmodos ou dependncias.

- atribuir, no mnimo, 100 VA por tomada.

62

DIMENSES DEPENDNCIA rea (m2 ) Sala 9,0 Permetro (m) 3 x 2 + 3 x 2 = 12 5+5+2 TUGs

QUANTIDADE TUEs

(1+1+1)=3 Copa 9,6 3 x 2 + 3,2 x 2 = 12,4 3,5 + 3,5 + 3,5 + 1,9 (1 + 1 + 1 + 1=4 Cozinha 10,5 3 x 2 + 3,5 x 2 = 13 3,5 + 3,5 + 3,5 + 3,5 (1 + 1 + 1 + 1=4 Quarto 1 10,24 3,2 x 2 + 3,2 x 2 = 12,8 5 + 5 + 2,8 (1 + 1 + 1) = 3 Quarto 2 10,24 3,2 x 2 + 3,2 x 2 + 10,24 5 + 5 + 2,8 (1 + 1 + 1) = 3 Banheiro Hall rea de Servio 3,57 1,80 5,11 Obs.: rea Inferior a 1 6m2 : no interessa o permetro. 1 2

-

-

1

-

1 -

Quadro 4 - Quantidade de TUGs

63

Prevendo as cargas de tomadas de uso geral e especfico:

DEPENDNCIA

Dimenses rea (m2 ) Permetro (m) 12 12,4 13 12,8 12,8 -

Quantidade TUGs 1 1 TUEs

Previso de Carga TUGs TUEs

Sala Copa Cozinha Dormitrio 1 Dormitrio 2 Banho Hall rea de Servio

9,0 9,6 10,5 10,24 10,24 3,57 1,80 5,11

3 4 4 3 3 1 1 2

3 x 100 VA 3 x 600 1 x 100 3 x 600 1 x 100 3 x 100 VA 3 x 100 VA 1 x 600 VA 1 x 100 VA 2 x 600 VA

-

1 x 3500 W 1 x 4400 W -

Quadro 5 - Dimenses de TUGs e TUEs e determinao de carga

DEPENDNCIA

Dimenses rea Permetro (m 2) (m)

Potncia de Iluminao (VA) 100 100 160 160 160 100 100 100 890 VA

TUGs Quant.

TUEs Discriminao Torneira Chuveiro Potncia (VA) 3500 4400 W 7900

Potncia (VA) 300 1900 1900 300 300 600 100 1200 6600 VA

Sala Copa Cozinha Dormitrio 1 Dormitorio 2 Banho Hall rea de Servio TOTAL

9,0 9,6 10,5 10,24 10,24 3,57 1,80 5,11

12 12,4 13 12,8 12,8 -

3 4 4 3 3 1 1 2

Quadro 6 - Dimenses e potncia de TUGs e TUEs

64

Clculo da potncia total para contratao da demanda: Determinao da potncia ativa de iluminao e tomadas de uso geral. Potncia de Iluminao Fator de potncia a ser adotado 890 x 1 = 890 VA 1,0 = 890 W 6600 VA 0,8 5280 W

Potncia ativa da iluminao

Potncia de tomadas de uso geral (TUGs) Fator de potncia a ser adotado =

6600 VA x 0,8 Potncia ativa das TUGs =

Potncia Ativa Total determinado pela soma das potncias ativas. Potncia Ativa de Iluminao Potncia Ativa de TUGs Potncia Ativa de TUEs Potncia Ativa Total 890 W 5280 W 7900 W 14070 W

Em funo da potncia ativa total prevista para a residncia que se determina o tipo de fornecimento, a tenso de alimentao e o padro de entrada.

65

2.2.3 Elementos Bsicos para a Elaborao de Projetos Eltricos

2.2.3.1 Determinao dos Pontos de Iluminao

A determinao dos pontos de luz deve ser feita de forma racional e de maneira a garantir, a cada ambiente, um nvel de iluminao compatvel com suas finalidades. Os pontos de luz podem ser no teto, nas paredes em arandelas ou em sancas. Paralelamente a marcao, em planta, dos pontos de luz deve ser feita a marcao das posies dos respectivos interruptores. Para a escolha dos pontos em que sero instalados os interruptores deve ser levada em considerao a circulao do ambiente e a maior facilidade para o acionamento dos mesmos. Os interruptores devem ser instalados, em princpio, nas extremidades das paredes ou junto s portas. Quando instalados junto s portas devem estar entre 15 a 20 cm do batente e do lado em que ser colocada a fechadura, e devem ser instalados a uma altura de 0,90m ou 1,30m do piso acabado.

2.2.4 Simbologia em Instalao Eltrica

Nos projetos de instalao eltrica so utilizados smbolos especficos para representar os diferentes componentes eltricos de acordo com a funo de cada um, tais como: ponto para telefone, tomadas, quadros de luz, campainhas, interruptores, chuveiros etc.

66

2.2.4.1 Smbolos de Instalaes Eltricas

67

68

2.2.4.2. Exemplo de Projeto de Instalao Eltrica

Figura 28 - Projeto de Instalao Eltrica

69

2.3 Tipo de fornecimento e tenso

Os valores podem variar para cada concessionria, porm na mdia atendem configurao abaixo, se a potncia ativa total for: At 10000 W Fornecimento monofsico - feita a dois fios: uma fase e um neutro

- tenso de 127 V

Acima de 10000 W at 20000 W Fornecimento bifsico - feita a trs fios: duas fases e um neutro

Acima de 20000 W at 75000 W Fornecimento trifsico - feita a quatro fios: trs fases e um neutro

Considerando que a potncia ativa calculada para nossa casa-exemplo de 14070 W, podemos definir que o fornecimento da concessionria ser em modo bifsico, pois fica entre 10000 W e 20000 W, sendo fornecimento bifsico (em vrias concessionrias) temos disponveis dois valores de tenso 127 V e 220 V.

70

O prximo passo definir o padro de entrada. Este padro vem a ser o poste com isolador de roldana, bengala, caixa de medio e haste de terra, que devem estar instalados, atendendo s necessidades especificaes da norma tcnica da concessionria para o tipo de fornecimento. Simbologia Em Instalaes Eltricas trabalhamos com a seguinte simbologia em relao aos condutores: a) Condutor Fase

b) condutor Neutro (azul claro)

c) Condutor de Retorno d) Condutor de proteo (terra) (Verde ou verde amarelo)

Diviso de circuitos A NBR-5410 diz que os circuitos devem ser divididos em tantos circuitos quanto forem necessrios. Na casa-exemplo optamos por dividir os circuitos da seguinte maneira: Os circuitos de iluminao em 2:

Social Servio

Sala, dormitrio 1, dormitrio 2, banheiro e hall. Copa, cozinha, rea de servio e rea externa.

71

Os circuitos de tomadas de uso geral em 4:

Social Servio Servio Servio

Sala, dormitrio 1, dormitrio 2, banheiro e hall. Copa. Cozinha. rea de Servio.

Com relao aos circuitos de tomadas de us o especfico, optou-se por 2 circuitos independentes, como mostra o quadro abaixo. Vale lembrar que a regra para definir pontos de alimentao e potncia para tomadas de uso especfico dada pelo nmero de equipamentos e pelas potncias de cada um deles:Chuveiro Eltrico

Torneira Eltrica

Definidos estes pontos podemos comear a calcular as correntes eltricas em cada circuito de forma a estabelecer as sees dos condutores e as protees. Clculo da Corrente Eltrica dos Circuitos Terminais Frmula: I = P U

Circuito 1 P = 620 VA U = 127 V I = 620 127 620 127 1120 4,88 1040 024 I = 4,9 A

Circuito 2 P = 360 VA U = 127 V I = 360 127 360 127 0790 3,62 0280 026 I = 2,38 A

72

Circuito 3 P = 1600 VA U = 127 V I = 1600 127 621 127 0330 12,59 0760 1250 107 I = 12,6 A Circuito 5 P = 1900 VA U = 127 V I = 1900 127 1900 127 0630 12,59 1220 0770 008 I = 15,0 A Circuito 7 P = 4400 VA U = 220 V I = 4400 220 4400 000 220 20

Circuito 4 P = 1900 VA U = 127 V I = 1900 127 1900 127 0630 14,96 1220 0770 008 I = 15,0 A Circuito 6 P = 1800 VA U = 127 V I = 1800 127 1800 127 0530 12,59 0220 0930 041 I = 14,2 A Circuito 8 P = 3500 VA U = 220 V I = 3500 220 3500 220 130 115,90 200 020 I = 15,9 A

I = 20,0 A

73

2.4 Clculo da potncia do circuito de distribuio

a) Somam-se os valores das potncias ativas de iluminao e tomadas de uso geral (TUGs). Potncia Ativa de Iluminao Potncia Ativa de TUGs 890 W

5280 W 6170 W

b) Multiplica-se o valor calculado (6170 W) pelo fator de demanda correspondente a esta potncia.

Fatores de demanda para iluminao e tomadas de uso geral (TUGs) Potncia (W) 0 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 9001 A A A A A A A A A A 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 10000 Fator de demanda 0,86 0,75 0,66 0,59 0,52 0,45 0,40 0,35 0,31 0,27 0,24 6170 W x 0,40 = 2468 W Potncia ativa de iluminao e TUGs = 6170 W Fator de demanda: 0,40

Acima de

Quadro 7 - Fatores de demanda para iluminao e tomadas de uso geral (TUGs)

74

Fator de Demanda representa uma porcentagem do quanto das potncias previstas ser utilizadas simultaneamente no momento de maior solicitao da instalao. Isto feito para no superdimensionar os componentes dos circuitos de distribuio, tendo em vista que numa residncia nem todas as lmpadas e tomadas so utilizadas ao mesmo tempo.

c) Multiplicam-se as potncias de tomadas de uso especfico (TUEs) pelo fator de demanda correspondente. O fator de demanda para as TUEs obtido em funo do nmero de crculos de TUEs previstos no projeto.

N de circuitos de TUEs 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

FD 1,00 1,00 0,84 0,76 0,70 0,65 0,60 0,57 0,54 0,52 0,49 0,48 0,46 0,45 0,44 0,43 0,40 0,41 0,40 0,40 0,39 0,39 0,39 0,38 0,38Quadro 8 - Nmero de circuitos de TUEs

N de circuitos de TUEs do exemplo = 2 Potncia ativa de TUEs . 1 chuveiro de 4400 W . 1 torneira de 3500 W 7900 W fator de demanda = 1,00

7900 W x 1,00 = 7900 W

75

d) Somam-se os valores das potncias ativas de iluminao, de TUGs e de TUEs j corrigidos pelos respectivos fatores de demandas. Potncia ativa de iluminao e TUGs = Potncia ativa de TUEs = 2468 W 7900 W 10368 W

e) Divide-se o valor obtido pelo fator de potncia mdia de 0,95, obtendo-se assim o valor da potncia do circuito de distribuio.

10368 / 0,95 = 10913,68 VA

Potncia do circuito de distribuio: 10913,68 VA

Obtida a potncia do circuito de distribuio, pode-se efetuar o clculo da corrente do circuito de distribuio de modo a definir a seo do condutor e tambm os dispositivos de proteo.

2.5 Clculo da corrente do circuito de distribuioFRMULA: I = P U P = 10913,68 VA U = 220 V I = 10913,68 220 11196 01960 2000 020 220 50,89

I = 49,60 A

76

2.6 Dimensionamento dos condutores dos circuitos

Dimensionar o condutor de um circuito determinar a seo padronizada (bitola) dos condutores deste circuito, de forma a garantir que a corrente calculada para ele possa circular pelos fios, por um tempo ilimitado, sem que ocorra superaquecimento e com isso danifique a isolao dele prprio e de outros dispositivos que estejam a sua volta. O dimensionamento de um condutor deve seguir algumas regras e atend-las

simultaneamente. Estas regras so dadas pelos seguintes itens: Fator de agrupamento; Capacidade de conduo de corrente do condutor; Seo mnima dos condutores em funo da aplicao.

PARTE A Corrigir o valor da corrente calculada para o circuito pelo fator de agrupamento a que este circuito est submetido. O fator de agrupamento deve ser aplicado para se evitar um aquecimento excessivo dos fios, quando vrios circuitos energizados estiverem no mesmo eletroduto. Em funo do nmero de circuitos carregados definido um ndice, que dever ser aplicado ao valor da corrente para ser corrigida. Para se obter o fator de agrupamento de cada circuito, deve-se seguir os passos abaixo: 1.) Olhando a planta com a representao grfica da fiao e seguindo o caminho que cada circuito percorre, observando neste trajeto qual o maior nmero de circuitos que se agrupam com ele. O fator de agrupamento ser dado pelo nmero de circuitos carregados passando por um determinado trecho do eletroduto, incluindo o prprio circuito avaliado. Ou seja, se em um determinado trecho o circuito 1 passa junto com mais 3 circuitos, o fator de agrupamento ser 4. Avaliando a casa exemplo, temos o quadro abaixo montado para todos os circuitos.

77

O maior nmero de circuitos agrupados para cada circuito do projeto est relacionado ao lado.

N do circuito 1 2 3 4 5 6 7 8 DistribuioQuadro 9 - Dimensionamento Nmero de circuitos

N de circuitos Agrupados 4 3 4 2 3 4 4 3 1

2) Consultar a tabela dos fatores de agrupamento para se obter o valor do fator de agrupamento (f) a ser aplicado para corrigir a corrente calculada.

1 1,00

2 0,8

Fatores de Agrupamento (f) N de circuitos agrupados 3 4 5 0,7 0,65 0,6,

6 0,56

7 0,55

Exemplo: Para 4 circuitos agrupados, o fator de agrupamento ser 0,65Quadro 10 - Fatores de agrupamento

N do Circuito 1 2 3 4 5 6 7 8 Distribuio

N de Circuitos Agrupados 4 3 4 2 3 4 4 3 1Quadro 11 - Nmero de circuitos (casa-exemplo)

f 0,65 0,7 0,65 0,8 0,7 0,65 0,65 0,7 1,00

78

3) O prximo passo dividir o valor da corrente calculada de cada um dos circuitos pelo fator de agrupamento correspondente, obtendo-se assim o valor da corrente corrigida.

Corrente calculada de cada um dos circuitos e o valor do fator de agrupamento a ser aplicado.

N do circuito 1 2 3 4 5 6 7 8

Corrente (A) 4,9 2,83 12,6 15,0 15,0 14,2 20,0 15,9

Fator de agrupamento 0,65 0,7 0,65 0,8 0,7 0,65 0,65 0,7

Quadro 12 - Nmero do circuito x corrente x fator de agrupamento

Exemplo: CIRCUITO 1 Corrente calculada = 4,9 A Fator de agrupamento = 0,65 4,9 / 0,65 = 7,538 Corrente corrigida =

7,5 A

Com isto corrigimos todas as demais correntes e obtemos os seguintes valores:

N do Circuito 1 2 3 4 5 6 7 8 Distribuio

Corrente corrigida (A) 7,5 4,04 19,4 18,8 21,4 21,9 30,8 22,7 50,9

Quadro 13 - Nmero do circuito x corrente corrigida

79

PARTE B De posse do valor da corrente corrigida hora de definir a seo adequada do condutor para cada um dos circuitos. a) Defina o tipo de condutor e a isolao, depois defina o tipo de instalao. Com estes dados conseguiremos acessar a tabela da norma que define a capacidade de corrente dos condutores. Na casa-exemplo, definimos condutor de cobre, com isolamento em PVC e mtodo de instalao em eletroduto, com isso acessamos a tabela e obtemos as sees dos condutores em funo da corrente corrigida.

Capacidade de conduo de corrente Seo Corrente Mxima (mm) (A) 1 12,0 1,5 15,5 2,5 21,0 4 28,0 6 36,0 10 50,0 16 68,0 25 89,0 35 111,0 50 134,0 70 171,0

7,5 A est abaixo de 12 A seo adequada: 1 mm

Quadro 14 - Capacidade de conduo de corrente

Estas so as sees adequadas para cada um dos circuitos do projeto.

N do Circuito 1 2 3 4 5 6 7 8

Seo adequada (mm) 1 1 2,5 2,5 4 4 6 4

Quadro 15 - Nmero do circuito x seo adequada

80

b) O terceiro critrio esta em relao a seo mnima para cada tipo de circuito. A NBR5410 define as seguintes regras para as sees dos condutores:

Seo mnima de condutores Tipo de Circuito Seo mnima (mm) Iluminao 1,5 Fora (TUGs e TUE) 2,5Quadro 16 - Seo mnima de condutores

c) Devemos ento verificar, para cada circuito, qual o valor da seo mnima para os condutores estabelecida pela NBR-5410 em funo do tipo de circuito.

Estes so os tipos de cada um dos circuitos do projeto.

N do Circuito 1 2 3 4 5 6 7 8 DistribuioQuadro 17- Nmero do circuito x tipo

Tipo iluminao iluminao fora (TUGs) fora (TUGs) fora (TUGs) fora (TUGs) fora (TUE) fora (TUE) fora

Aplicando os critrios de seo mnima para os circuitos da casa-exemplo teremos:

N do circuito 1 2 3 4 5 6 7 8

Tipo Iluminao Iluminao fora (TUGs) fora (TUGs) fora (TUGs) fora (TUGs) fora (TUE) fora (TUE)

Seo mnima (mm) 1,5 1,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

Quadro 18 - Nmero do circuito x tipo x seo mnima

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d) Como foi mencionado, para definir a seo dos condutores devemos atender todos os critrios, portanto agora deve-se comparar os valores das sees adequadas, obtidos na tabela de capacidade de conduo de corrente, com os valores das sees mnimas estabelecidos pela NBR5410 e adotar para a seo dos condutores do circuito o maior deles, como mostra o quadro abaixo:

N do circuito 1 2 3 4 5 6 7 8 Distribuio

Seo adequada (mm) 1 1 2,5 2,5 4 4 6 4 16

Seo mnima (mm) 1,5 1,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

Quadro 19 - Nmero de circuito x seo adequada x seo mnima

Exemplo: circuito 1: 1,0 mm menor que 1,5 mm seo do condutor adotado: 1,5 mm circuito 5: 4 mm maior que 2,5 mm seo do condutor adotado: 4 mm Os valores obtidos para a seo dos condutores de cada circuito esto relacionados na tabela a seguir. N do Circuito 1 2 3 4 5 6 7 8 Distribuio Seo dos condutores (mm) 1,5 1,5 2,5 2,5 4 4 6 4 16

Quadro 20 - Nmero do circuito x seo dos condutores

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Com estes dados podemos complementar a tabela que estamos construindo.

Circuito N Tipo

Tens o (V)

Local

Potncia Qtde x Pot (VA) Total (VA) 620

Corrent e (A) 4,9

f

Corrente Corrigida (A )

Seo de Condutore s (mm)

1

Ilum. Socia l

127

Sala Dorm. 1 Dorm. 2 Banh. Hall

1 x 100 1 x 160 1 x 160 1 x 100 1 x 100 1 x 100 1 x 160 1 x 100

0,6 5

7,5

1,5

2

Ilum. Servi o

127

Copa Cozinh a A.Serv.

360

2,83

0,7

4,04

1,5

3

TUG s

127

Sala Dorm. 1 Dorm. 2 Banh. Hall

3 x 100 3 x 100 3 x 100 1 x 600 1 x 100 3 x 600 1 x 100

1600

12,6

0,6 5

19,4

2,5

4

TUG s

127

Copa

1900

15,0

0,8

18,8

2,5

5

TUG s

127

Cozinh a

3 x 600 1 x 100 2 x 600

1900

15,5

0,7

21,4

4

6

TUG s

127

A.Serv.

1200

14,2

0,6 5

21,9

4

7

TUE s

220

Chuv.

1 x 4400

4400

20,0

0,6 5

30,8

6

8

TUE s

220

Torneir a

1 x 3500

3500

15,9

0,7

22,7

4

Quadro 21 - Potncias atribudas

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Uma vez dimensionadas as sees dos condutores de cada um dos circuitos do projeto, fazse o registro destes valores na planta.

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Unidade IIIComando3.1 Contatores

Contatores so dispositivos de manobra mecnica, acionados eletromagneticamente, construdos para uma elevada freqncia de operao. O contator um dispositivo de c omando do motor e pode ser usado individualmente, acoplado a rels de sobrecarga, na proteo de sobrecorrente. Existem contatores com capacidade de estabelecer e interromper correntes de curto-circuito.

3.2 Tipos de contatores

Existem dois tipos: contatores para motores; contatores auxiliares. O que os diferencia so algumas caractersticas mecnicas e eltricas.

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Os contatores para motores caracterizam-se por apresentar: Dois tipos de contatos com capacidade de carga diferentes chamados principais e auxiliares; Maior robustez de construo; Possibilidade de receberem rels de proteo; Cmara de extino de arco voltaico; Variao de potncia da bobina do eletrom de acordo com o tipo de contator; Tamanho fsico de acordo com a potncia a ser comandada; Possibilidade de ter a bobina do eletrom com secundrio.

Os contatores auxiliares so usados para: Aumentar o nmero de contatos auxiliares dos contatores de motores; Comandar contatores de elevado consumo na bobina; Evitar repique; Para sinalizao.

Esses contatores caracterizam-se por apresentar: Tamanho fsico varivel conforme o nmero de contatos; Potncia do eletrom praticamente constante; Corrente nominal de carga mxima de 10A para todos os contatos; Ausncia de necessidade de rel de proteo e de cmara de extino.

3.3 Principais elementos construtivos de um contator

Os principais so: - Contatos; - Sistema de acionamento; - Carcaa; - Cmara de extino de arco-voltaico.

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3.3.1 Contatos dos contatores e pastilhas

Os contatos so partes especiais e fundamentais dos contatores, destinados a estabelecer a ligao entre as partes energizadas e no-energizadas de um circuito ou interromper a ligao de um circuito. So constitudos de pastilhas e suportes. Podem ser fixos ou mveis, simples ou em ponte. Os contatos mveis so sempre acionados por um eletrom pressionado por molas. Estas devem atuar uniformemente no conjunto de contatos com presso determinada conforme a capacidade para a qual eles foram construdas. Para os contatos simples, a presso da mola regulvel e sua utilizao permite a montagem de contatos adicionas. Os contatos simples tm apenas uma abertura. Eles so encontrados em contatores de maior potncia.

3.4 Classificao dos contatos

Os contatos so construdos em formatos e tamanhos determinados pelas caractersticas tcnicas do contator. So classificados em principal e auxiliar. Os contatos principais tm a funo de estabelecer e interromper correntes de motores e chavear cargas resistivas ou capacitivas. O contato realizado por meio de placas de prata cuja vida til termina quando elas esto reduzidas a 1/3 de seu volume inicial. Os contatos auxiliares so dimensionados para a comutao de circuitos auxiliares para comando, para sinalizao e para intertravamento eltrico. So dimensionados apenas para a corrente de comando e podem ser de abertura retardada para evitar perturbaes no comando. Eles podem ser do tipo NA (normalmente aberto) ou NF (normalmente fechado) de acordo com sua funo. Com isso, chegamos ao Sistema de Acionamento.

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O acionamento dos contatores pode ser feito com corrente alternada ou com corrente contnua. Para o acionamento com CA, existem anis de curto-circuito que se situam sobre o ncleo fixo do contator e evitam o rudo por meio da passagem da CA por zero. Um entreferro reduz a remanncia aps a interrupo da tenso de comando e evita o colamento do ncleo. Aps a desenergizao da bobina de acionamento, o retorno dos contatos principais (bem como dos auxiliares) para a posio original de repouso garantido pelas molas de compresso. O acionamento com CC no possui anis de curto-circuito. Alm disso, possui uma bobina de enrolamento com derivao na qual uma das derivaes serve para o atracamento e a outra para manuteno. Um contato NF inserido no circuito da bobina e tem a funo de curto-circuitar parte do enrolamento durante a etapa do atracamento. O enrolamento com derivao tem a funo de reduzir a potncia absorvida pela bobina aps o fechamento do contator, evitando o superaquecimento ou a queima da bobina. O ncleo macio, pois sendo a corrente constante, o fluxo magntico tambm o ser. Com isso, no haver fora eletromotriz no ncleo e nem circulao de correntes parasitas. O sistema de acionamento com CC recomendado para aplicao em circuitos onde os demais equipamentos de comando so sensveis aos efeitos das tenses induzidas pelo campo magntico de corrente alternada. a) Carcaa constituda de duas partes simtricas (tipo macho e fmea) unidas por meio de grampos. Retirando-se os grampos de fechamento da tampa frontal do contator, possvel inspecionar seu interior, bem como substituir os contatos e as bobinas. A substituio da bobina feita pela parte superior do contator, atravs da retirada de quatro parafusos de fixao para o suporte do ncleo. b) Cmara de extino de arco voltaico um compartimento que envolve os contatos principais. Sua funo extinguir a fasca ou arco voltaico que surge quando um circuito eltrico interrompido. Com a cmara de extino de cermica, a extino do arco provocada por refrigerao intensa e pelo repuxo do ar. abri-lo e

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3.5 Funcionamento de um contator

Uma bobina eletromagntica quando alimentada por uma corrente eltrica, forma um campo magntico. No contator, ele se concentra no ncleo fixo e atrai o ncleo mvel. Como os contatos mveis esto acoplados mecanicamente com o ncleo mvel, o deslocamento deste no sentido do ncleo fixo faz movimentar os contatos mveis. Quando o ncleo mvel se aproxima do fixo, os contatos mveis tambm devem se aproximar dos fixos de tal forma que, no fim do curso do ncleo mvel, as peas fixas e mveis do sistema de comando eltrico estejam em contato e sob presso suficiente, permitindo assim que os contatos sejam fechados e a corrente eltrica possa passar por eles. O comando da bobina efetuado por meio de uma botoeira ou chave-bia com duas posies, cujos elementos de comando esto ligados em srie com as bobinas. A velocidade do fechamento dos contatores resultado da fora proveniente da bobina e da fora mecnica das molas de separao que atuam em sentido contrrio. As molas so tambm as nicas responsveis pela velocidade de abertura do contator, o que ocorre quando a bobina magntica no estiver sendo alimentada ou quando o valor da fora magntica for inferior fora das molas. Existem algumas vantagens para o emprego dos contatores: Comando distncia; Elevado nmero de manobras; Grande vida til mecnica; Pequeno espao para montagem; Garantia de contato imediato; Tenso de operao de 85 a 110% da tenso nominal prevista para o contator.

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3.6 Montagem dos contatores

Os contatores devem ser montados de preferncia verticalmente em local que no esteja sujeito a trepidao. Permite-se uma inclinao mxima do plano de montagem de 22,5 em relao vertical, condio que permite a instalao em navios. Na instalao de contatores abertos, o espao livre em frente cmara deve ser de, no mnimo, 45 mm.

3.7 Intertravamento de contatoresO intertravamento um sistema de segurana eltrico ou mecnico destinado a evitar que dois ou mais contatores se fechem acidentalmente ao mesmo tempo provocando curto-circuito ou mudana na seqncia de funcionamento de um determinado circuito. O intertravamento eltrico feito por meio de contatos auxiliares do contator (K1 e K2) e por botes conjugados que devem obedecer a uma ligao tal que garanta que quando um contator esta energizado o outro estar desenergizado e com os contatos abertos. Nesse caso, o contato auxiliar abridor do contator 1, por exemplo, inserido no circuito de comando que alimenta a bobina do contator 2. Isso feito do modo que o funcionamento de um contator dependa do funcionamento do outro, ou seja, contato K1 (abridor) no circuito do contator 2 e K2 (abridor) no circuito do contator 1. No caso de uso de botes conjugados, estes so inseridos no circuito de comando de modo que, ao ser acionado um boto para comandar um determinado contator, haja a interrupo da alimentao do outro contator.

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Figura 29 - Diagrama unifilar de intertravamento (1)

Quando se utilizam botes conjugados, pulsa-se simultaneamente S1 e S2. Nessa condio, os contatos abridor e fechador so acionados. Todavia, como o contato abridor atua antes do fechador, isso provoca o intertravamento eltrico.

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Assim temos: Boto S1: fechador de K1 conjugado com S1, abridor de K2. Boto S2: fechador de K2 conjugado com S2, abridor de K1.

Figura 30- Diagrama unifilar de Intertravamento (2)

Quando possvel, no intertravamento eltrico, devemos usar essas duas modalidades.

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O intertravamento mecnico obtido por meio da colocao de um balancim (dispositivo mecnico constitudo por um apoio e uma rgua) nos contatores. Quando um dos contatores acionado, este atua sobre uma das extremidades da rgua, enquanto que a outra impede o acionamento do outro contator.

Figura 31 - Diagrama de reverso de motor

Esta modalidade de intertravamento empregada quando a corrente elevada e h possibilidade de soldagem dos contatos.

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3.8 Escolha do contator deve satisfazer quais condies?

Nmero total de manobras sem a necessidade de trocar os contatos; No ultrapassar o aquecimento admissvel.

O aquecimento admissvel depende da corrente circulante e interrompida, da freqncia de manobras e do fator de marcha. O nmero total de manobras expresso em manobras por hora (man/h), mas corresponde cadncia mxima medida num perodo qualquer que no exceda 10 minutos. O fator de marcha (fdm) a relao percentual entre o tempo de passagem da corrente e a durao total de um ciclo de manobra. O circuito de partida direta de motor comandada por contator mostrado a seguir:

Figura 32 - Partida direta de um motor comandada por contador

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Na condio inicial, os bornes R, S e T esto sob tenso. Quando o boto b1 acio