Comando e circuitos

Comando e circuitos

(Parte 1 de 8)

CEFETCAMPOS Comandos Elétricos 1

MAURÍCIO FRANCO2001

Circuito Elétrico

O circuito elétrico mais simples é composto por um gerador (ou fonte), por um receptor (ou carga do circuito) e pelos condutores que os interligam.

Funcionamento do Gerador

O gerador elétrico recebe energia externa (mecânica, química ou luminosa) e energiza eletricamente as cargas de seu interior à medida que as força a se deslocarem todas em direção a um de seus terminais (ou pólos do gerador). O pólo que recebe elétrons fica cada vez mais negativo, enquanto o pólo que perde elétrons fica cada vez mais positivo.

A diferença de potencial criada cresce até que a energia proveniente do gerado deixa de ser capaz de mover mais elétrons. Neste ponto atingiu-se a tensão nominal do gerador.

A energia entregue à cada unidade de carga eletrica (joule por coulomb) é medida em volt –V- e é chamada de tensão ou voltagem – simbolizada por E (para os geradores ) e U (para os circuitos). Às vezes a tensão é simbolizada por V. A tensão é também denominada diferença de potencial elétrico – ddp-

Se um circuito elétrico externo interliga os terminais do gerador, a energia das cargas elétricas dos terminais do gerador se propaga para as cargas elétricas desse circuito que, energizadas, pôe-se em movimento através do circuito. Pelo fato de colocar as cargas em movimento a tensão do gerador é chamada também força eletromotriz (fem).

Corrente elétrica

À medida que se movem, as cargas transferem ao circuito receptor a energia que receberam no gerador. No receptor essa energia é transformada em outra forma de energia.

A-

O citado movimento é a corrente elétrica, e sua intensidade, também chamada amperagem (quantidade de cargas que passam por segundo; coulombs por segundo) –simbolizada por I -, é medida em ampère-

tensão aplicada maior é a corrente

A movimentação das cargas é tanto maior quanto mais energia recebem. Ou seja quanto maior for a

A constituição física do circuito de corrente facilita ou dificulta o movimento das cargas. Se os elétrons de valência dos átomos que compôem o circuito estão muito presos ao átomos então o circuito apresenta grande dificuldade à movimentação das cargas.

circuito, maior é a chamada resistência elétrica de tal circuito

Quanto maior for a quantidade de energia necessária para por em movimento as cargas elétricas do

A movimentação das cargas é portanto menor, quanto maior for a dificuldade ou resistência – R- imposta pelo circuito à passagem das cargas.

Para se conseguir a movimentação das cargas é necessária diferença de potencial de valor tanto maior quanto maior for a movimentação desejada e também quanto maior for a resistência do circuito:

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Tal equação denomina-se lei de Ohm. A razão entre tensão e corrente tem como unidade o ohm – ΩΩΩΩ -

A equação mostrada pode é claro ser reescrita :

Ou

A energia elétrica no receptor pode ser calculada por:

onde E é a energia em joules

V a tensão em volts I a corrente em ampères t o tempo em segundos. R é a resistência em ohms, Ω.

Potência Elétrica

A velocidade de transferência ou conversão da energia elétrica por unidade de tempo, - a energia por segundo - é denominada potência elétrica

A potência elétrica –P - é medida em watts - W- e pode ser calculada pelo produto da tensão (V) pela corrente (I).

Obs.: Tal fórmula é válida para circuitos onde as variações da tensão provocam proporcionais e simultânea variação da corrente. Alguns circuitos chamados reativos não apresentam tal simultaneidade e para tais circuitos a fórmula acima não pode ser aplicada.

Cada receptor tem a função de converter a energia elétrica em um determinado tipo de energia. Por exemplo:

motor elétrico-> mecânica
lâmpada-> luminosa
resistores-> térmica

bateria em recarga -> química

Como não se podem construir condutores práticos com materiais supercondutores (resistência zero) já que isso além de caro necessita de temperatura muito baixa menor que 150 graus celcius negativos, todos os circuitos elétricos apresentam resistência não só no receptor (seria o ideal) como também nos condutores e até no gerador.

As cargas perdem energia para transpor a resistência do circuito. Essa energia é convertida em energia térmica, que produz aquecimento.

O efeito de aquecimento produzido pela passagem da corrente na resistência se chama efeito joule. O efeito joule é útil nos resistores de aquecimento, mas é muito incoveniente em todos os outros dispositivos. A energia convertida por efeito joule pode ser calculada por

E=VxIxt

E=RI2t

P=VxI I=V / R

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Potência ativa, Potência reativa, Potência aparente

Nos circuitos elétricos de tensão não constante há três tipos de potência: - Potência total ou aparente ( N ). É o produto da tensão pela corrente (medidas). Sua unidade é o volt-ampère –VA-

- Potência ativa ( P ). É a parte da potência total que é efetivamente transformada em formas de potências que se exteriorizam do circuito, como a mecânica, a luminosa ou a térmica. Sua unidade é o watt –W-

- Potência reativa. É a parte que é exigida do gerador e devolvida um quarto de ciclo de tensão depois. Sua unidade é o volt-ampère-reativa –VAR-

Perda de energia nos condutores

Nos condutores é totalmente indesejável que haja o efeito joule, que se reflete em seu aquecimento e em diminuição da tensão disponível para o receptor. Para reduzir ao máximo a perda de energia, a resistência dos condutores que ligam o gerador ao receptor deve ser a menor possível o que significa que a área de secção transversal deve ser a maior possível.

A área de secção transversal (bitola) mínima é calculada em função de dois parâmetros: capacidade de corrente e queda de tensão admissível.

A bitola escolhida para o condutor deverá ser tanto maior quanto maior for a corrente e a distância entre o gerador e o receptor A escolha da bitola do condutor é denominada dimensionamento do condutor.

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Dimensionamento de condutores

O dimensionamento do condutor que servirá a uma instalação deve em primeiro lugar levar em consideração a corrente que deve conduzir; em segundo lugar a queda de tensão admissível no circuito.

Os fabricantes de condutores fornecem tabelas com os condutores fabricados identificados pelas suas bitolas e capacidades correspondentes em ampères, também chamada ampacidade.

♦ Pela capacidade de corrente basta procurar na tabela qual bitola suporta a corrente da carga.

ser procuradas nas tabelas dos fabricantes

A tabela a baixo mostra a capacidade de corrente de fios Pirelli de cobre isolados com pvc, quando instalados unidos e à temperatura ambiente de 500C. Outras condições determinam outros valores de capacidade que devem

Para circuitos de tensão contínua ou tensão mono- fásica, a corrente pode ser calculada por:

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