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Curso: Eletroeletrônica Módulo: I Carga Horária: 90h Docente: Turno: Turma: 2004 Assinatura:

Centro de Educação Tecnológica do Estado da Bahia Unidade de Camaçari

Eletroeletrônica

Centro de Educação Tecnológica do Estado da Bahia Unidade de Camaçari

Material Instrucional especialmente elaborado pelo Prof. Luiz Tadeu para uso exclusivo do CETEB-CA.

Camaçari/BA Setembro de 2005

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“O uso da energia e sua sustentabilidade, tem sido a grande preocupação do homem no último século. Racionamentos e apagões tem sido a rotina de muitos povos ao longo dos últimos anos. Para isso, é de suma importância o desenvolvimento e aplicação de alternativas para uso sustentável dessa fonte imprescindível á sobrevivência da vida humana. O objetivo dessa disciplina é apresentar de que forma o uso da energia pode ser maximizado nos projetos elétricos para edificações prediais e industriais. Nós, como profissionais da área de eletrônica, podemos e devemos trabalhar na elaboração de projetos para tornar o uso da energia mais racional através da pesquisa e aplicação dos nossos conhecimentos”.

Prof. Luiz Tadeu

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1. Noções de Eletricidade6
1.1 Energia e Energia Elétrica6
1.2 Tensão e Corrente Elétrica7
1.3 Resistência Elétrica – Lei de Ohm8
1.4 Potência e Energia Elétrica8
1.5 Aparelhos de Testes9
1.6 Aparelhos de Medição10
1.7 Corrente Alternada12
1.8 Potência em Corrente Alternada (CA)12
1.9 O Fator de Potência14
2. Os Circuitos Elétricos Residenciais e Diagramas de Ligações15
2.1 Tipos de Instalações Elétricas15
2.2 Símbolos e Convenções17
2.3 Dimensionamento de Carga17
2.4 Divisão de Circuitos e Seção Mínima dos Condutores18
2.5 Interruptores e Tomadas20
2.5.1 Número de Tomadas por Cômodo20
2.6 Esquemas de Ligações21
2.7 “Three Way” (paralelo) e “Four Way” (intermediário)21
2.8 Cálculo de Corrente2
2.9 Outros Circuitos23
3. Dimensionamento de Condutores23
3.1 Tipos de Condutores23
3.2 Maneiras de Instalar25
3.3 Cálculo dos Condutores27
3.3.1 Limite de Condução de Corrente27
3.3.2 Limite de Queda de Tensão30
3.4 Exemplos de Cálculos de Condutores3
4. Proteção dos Circuitos Elétricos34
4.1 Elementos Básicos34
4.1.1 O Neutro35
4.1.2 O Aterramento35
4.1.3 Distúrbios nas Instalações Elétricas36
4.1.4 Fugas de Corrente – Perdas – Sobrecarga36
4.1.5 Curto – Circuito37
4.2 Equipamento de Proteção37
4.2.1 Dimensionamento da Proteção39
4.3 Dispositivo Diferencial Residual40
4.3.1 Contato Direto40
4.3.2 Contato Indireto40
4.3.3 Fuga de Corrente40
5. Projeto das Instalações42
5.1 Importância do Projeto42
5.2 O Traçado do Diagrama – Convenções43
5.3 Exemplo de Projeto43

Sumário 5.4 Circuitos Especiais 51

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6. Execução das Instalações Residenciais52
6.1 Instalações em Linhas Aéreas52
6.2 Instalações em Eletrodutos52
6.3 Algumas Observações Importantes sobre Instalações Elétricas5
7. Segurança56
7.1 Prevenção56
7.2 Tensão de Contato57
7.2.1 Choque Elétrico57
7.3 Isolação e Classes de Proteção58
7.3.1 Condutores de Proteção59
7.4 Situações nas quais as Pessoas possam estar Imersas59
8. Conservação de Energia Elétrica na Residência60
8.1 Medidas de Conservação de Energia Elétrica na Residência60
8.2 Iluminação60
8.3 Recomendações Úteis para Utilização Adequada das Lâmpadas64
8.4 Geladeira ou Freezer65
8.5 Aquecimento de Água68
8.6 Televisor69
8.7 Ferro Elétrico69
8.8 Condicionador de Ar69
8.9 Máquina de Lavar Louça69
8.10 Máquina de Lavar Roupa70
8.1 Secadora de Roupa70
8.12 Horário de Ponta ou Pico70
8.13 Leitura e Controle do Consumo de Eletricidade71
8.14 Dicas de Segurança71

Bibliografia 73

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1. Noções de Eletricidade

1.1 Energia e Energia Elétrica

Energia é a capacidade de produzir trabalho e apresenta-se sob várias formas.

Energia Térmica; Energia Mecânica; Energia Elétrica; Energia Química; Energia Atômica, etc.

Uma das mais importantes características da energia é a possibilidade de sua transformação de uma forma para outra. Por exemplo, a energia térmica pode ser convertida em energia mecânica (motores de explosão), energia química em energia elétrica (pilhas) etc. Entretanto na maioria das formas em que a energia se apresenta, ela não pode ser transportada, ela tem que ser utilizada no mesmo local em que é produzida.

Energia Elétrica

A energia elétrica é uma forma de energia que pode ser transportada com facilidade. Para chegar à sua casa, às ruas, ao seu trabalho, ela percorre um longo caminho desde a usina. A energia elétrica passa pelas seguintes fases:

Geração: A energia elétrica é produzida a partir da energia mecânica de rotação de um eixo de uma turbina que movimenta um gerador. Esta rotação é causada por diferentes fontes primárias, como a força de água que cai (hidráulica), a força do vapor (térmica) que pode ter origem na queima do carvão, óleo combustível ou, ainda, na fissão do urânio (nuclear). A CEMIG valendo-se das características do Estado de Minas-Gerais onde são inúmeras as quedas d’água tem, na força hidráulica, a sua fonte de energia primária. Portanto, as nossas usinas são hidroelétricas.

Transmissão: As usinas hidroelétricas nem sempre se situam próximas aos centros consumidores. Por isto é preciso transportar a energia elétrica produzida nas usinas até os locais de consumo: cidades, indústrias e fazendas. Para realizar este transporte é que são construídas as subestações e as linhas de transmissão.

Distribuição: Nos centros consumidores, são construídas as subestações transformadoras. Sua função é baixar a tensão do nível de transmissão (muito alto) para o nível de distribuição. A rede de distribuição recebe a energia em um nível de tensão adequado à sua distribuição por toda a cidade, porém inadequada para sua utilização imediata. Assim, os transformadores instalados nos postes das cidades fornecem a energia elétrica diretamente para as residências, para o comércio e outros locais de consumo no nível de tensão adequado a utilização.

A energia gerada através da força da água nas turbinas é levada para as subestações e distribuída através de linhas de transmissão, composta de torres, postes e cabos de cobre e alumínio até as residências.

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1.2 Tensão e Corrente Elétrica

Chamamos de elétrons as partículas invisíveis existentes nos fios, que estão em constante movimento desordenado. Para que estes elétrons se movimentem de forma ordenada nos fios é necessário ter uma força que os empurre. A esta força chamamos de tensão elétrica (U).

Este movimento ordenado de elétrons, provocado pela tensão, forma então uma corrente de elétrons. A esta corrente de elétrons chamamos de corrente elétrica (I).

Para fazermos idéia do comportamento da corrente elétrica, podemos compará-la com uma instalação hidráulica. A pressão que a água faz depende da altura da caixa. A quantidade de água que flui pelo cano vai depender desta pressão, da grossura do cano, e da abertura da torneira.

De maneira semelhante, no caso da energia elétrica, temos: A pressão da energia elétrica é chamada tensão e sua unidade é o Volt (V): a corrente elétrica que circula pelo circuito e que depende da tensão e da resistência, tem como unidade o Ampére (A): e a resistência que o circuito oferece à passagem da corrente é medida em Ohms ( ). A energia elétrica é transportada sob a forma de uma corrente elétrica e esta se apresenta sob duas formas:

A corrente contínua é aquela que mantém sempre a mesma polaridade, fornecendo uma tensão constante, como é o caso das pilhas e baterias. Temos um pólo positivo e um negativo. A corrente alternada tem a sua polaridade invertida certo número de vezes por segundo. Ao número de variações que a corrente faz por segundo dá-se o nome de freqüência e a sua unidade é Hertz (Hz).

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U = R x I e R = I

Como U = R x I e R =

, podemos calcular a potência P dos seguintes modos: I

P = (R x I) x I  P = R x I2 e P = U x P = U2 / R

Um Hertz corresponde a um ciclo completo de variação da corrente, daí ser comum falar em “ciclo por segundo” ao invés de Hz. Dependendo do tipo de trabalho que temos de executar, podemos necessitar de corrente continua (C) ou corrente alternada (CA). A maioria dos equipamentos elétricos funciona em corrente alternada (CA), como os motores de indução, os eletrodomésticos, iluminação, etc. A corrente continua (C) é pouco utilizada. Como exemplo, temos: sistema de segurança, equipamentos que funcionam com pilhas ou baterias, motores de corrente continua, etc.

Corrente alternadaCorrente contínua

1.3 Resistência Elétrica – Lei de Ohm

Chamamos de resistência elétrica a oposição que o circuito oferece à circulação da corrente elétrica. Lei de Ohm Assim chamada devido ao físico que a descobriu, estabelece que: Se aplicarmos a um circuito, uma tensão de 1V, cuja resistência seja de 1 , a corrente que circulará pelo mesmo será de 1A. Assim:

desta relação podemos tirar outras como:

1.4 Potência e Energia Elétrica

Potência Elétrica (P): é calculada através da multiplicação da tensão pela corrente elétrica de um circuito. Deste modo, uma lâmpada ao ser percorrida por uma corrente elétrica se acende e se aquece. A luz e o calor produzido nada mais são do que o resultado da potência elétrica que foi transformada em potência luminosa (luz) e potência térmica (calor). Então: P = U x I

Energia Elétrica (E): é a potência vezes o tempo de utilização (em horas, por exemplo). E = U x I x h ou E = P x h

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Quando se tratar de circuito alimentado por corrente continua ou de circuito composto somente de resistência, alimentado por corrente alternada, a potência encontrada é medida em Watts (W). Sendo que 1W equivale a 1V x 1A. Outras unidades de potência, também muito usadas, são o HP (Horse Power) que equivale a 746W e o cv (Cavalo Vapor) que equivale a 735,5W. A unidade de energia elétrica é o Wh (Watt – hora). Todas as unidades citadas até o momento, possuem múltiplos e submúltiplos. Todas as unidades de medidas elétricas possuem múltiplos de submúltiplos, que já foram estudados em eletricidade I.

1.5 Aparelhos de Testes

Antes de falarmos sobre os aparelhos que medem as grandezas elétricas vejamos alguns instrumentos simples, que nos ajudam a verificar defeitos em instalações elétricas assim como nos auxiliam a identificar o fio fase (tais aparelhos não medem os valores das grandezas elétricas, mas simplesmente testam a existência ou não das mesmas).

Teste da Lâmpada

Para identificarmos os fios fase e neutro de uma instalação elétrica, podemos fazê-lo através de uma lâmpada incandescente de 220 volts. Um dos seus terminais é posto em contato com um dos fios e o outro terminal é posto em contato com um condutor devidamente aterrado (uma haste de terra cravada no chão). Se a lâmpada acender significa que o fio utilizado é o fio fase. Caso contrário, se a lâmpada permanecer apagada, significa que o fio utilizado é o neutro. Importante: a lâmpada incandescente utilizada tem que ser para a tensão de 220V, pois pode ser que os dois fios sejam fase-fase (220V) ou que o transformador que alimenta a instalação elétrica seja de 220V entre fase e neutro. Daí, se a lâmpada for de 127V, ela poderá estourar no teste, provocando um acidente com o eletricista.

Lâmpada néon

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