Apostila de eletricidade basica

Apostila de eletricidade basica

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ETE – Campo Limpo Paulista 2° Módulo de Instrumentação

Projeto e planejamento de processos I

Eletricidade Básica Comandos Elétricos

Conceito Geral

Energia é a capacidade de produzir trabalho e ela pode se apresentar sob várias formas:

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

Energia Elétrica

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 combustão interna), 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.

A energia elétrica passa por 3 principais etapas:

a) 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 por exemplo, a força da 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).

As quedas d’água tem, na força hidráulica, a sua principal fonte de energia primária. Portanto, as usinas são em grande maioria, hidroelétricas.

b) Transmissão: - As usinas hidroelétricas nem sempre se situam próximas aos centros consumidores de energia elétrica.

Por isso, é preciso transportar a energia elétrica produzida nas usinas até os locais de consumo: cidades, indústrias, propriedades rurais, etc.

Para viabilizar o transporte de energia elétrica, são construídas as Subestações elevadoras de tensão e as Linhas de Transmissão.

c) Distribuição: - Nas cidades 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 elétrica em um nível de tensão adequado à sua Distribuição por toda a cidade, porém, inadequada para sua utilização imediata para a maioria dos consumidores.

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 (127/220 Volts, por exemplo), adequado à utilização.

Etapas As etapas de Geração, Transmissão, Distribuição e da utilização da energia elétrica, podem ser assim representadas:

Tensão, Corrente e Potência.

Todas as substâncias, gasosas, líquidas ou sólidas, são constituídas de pequenas partículas invisíveis a olho nu, denominadas átomos. O átomo é composto de três partículas básicas: Prótons, Nêutrons e Elétrons. Os Prótons e os Nêutrons formam o núcleo do átomo.

O Próton tem carga positiva e Nêutron não possui carga elétrica. As suas massas são equivalentes.

O Elétron possui uma carga negativa e a sua massa, por ser muito pequena, é desprezível.

Em um átomo, o número de Elétrons é igual ao número de Prótons, sendo, portanto, o átomo eletricamente neutro, pois a soma das cargas dos Elétrons (negativas) com as cargas dos Prótons (positivas) é igual a zero. Os Elétrons existentes em um condutor de eletricidade, estão em constante movimento desordenado.

O movimento ordenado de elétrons, provocado pela tensão elétrica, forma uma corrente de elétrons. Essa corrente de elétrons é chamada de Corrente Elétrica (I). Sua unidade de medida é o Ampère. O símbolo desta unidade é A. Exemplo: Corrente elétrica de 10 A (Ampères).

Para que se tenha uma idéia do comportamento da tensão e da corrente elétrica, será feita uma analogia com uma instalação hidráulica. A pressão feita pela água, depende da altura da caixa d’água. A quantidade de água que flui pelo cano vai depender: desta pressão, do diâmetro do cano e da abertura da torneira.

De maneira semelhante, no caso da energia elétrica, tem-se:

• A pressão da energia elétrica é chamada de Tensão Elétrica (U).

• A Corrente Elétrica (I) que circula pelo circuito depende da Tensão e da Resistência Elétrica (R).

A Resistência Elétrica (R) que o circuito elétrico oferece à passagem da corrente, é medida em Ohms (Ω) e varia com a seção dos condutores.

Resistência Elétrica – Lei de Ohm

É chamada de Resistência Elétrica (R) a oposição que o circuito oferece à circulação da corrente elétrica. A unidade da Resistência Elétrica é o Ohm e o seu símbolo é o Ω (letra grega chamada de ômega). Lei de Ohm, assim chamada, devido ao físico que a descobriu. Essa Lei estabelece que:

• Se for aplicado em um circuito elétrico, uma tensão de 1V, cuja resistência elétrica seja de 1 Ω , a corrente que circulará pelo circuito, será de 1A.

Com isso tem-se: I = U / R Desta relação pode-se tirar outras, como: U = R x I e R = U / I

Onde: U: Tensão Elétrica; I: Corrente Elétrica; R: Resistência Elétrica.

Corrente Contínua e Corrente Alternada

A energia elétrica é transportada sob a forma de corrente elétrica e pode apresentar-se sob duas formas:

• Corrente Contínua (C) • Corrente Alternada (CA)

Corrente Contínua (C) é aquela que mantém sempre a mesma polaridade, fornecendo uma tensão elétrica (ou corrente elétrica) com uma forma de onda constante (sem oscilações), como é o caso da energia fornecida pelas pilhas e baterias. Tem-se um pólo positivo e outro negativo.

A Corrente Alternada (CA) tem a sua polaridade invertida um certo número de vezes por segundo, isto é, a forma de onda oscilação diversas vezes em cada segundo. O número de oscilações (ou variações) que a tensão elétrica (ou corrente elétrica) faz por segundo é denominado de Freqüência. A sua unidade é Hertz e o seu símbolo é Hz. Um Hertz corresponde a um ciclo completo de variação da tensão elétrica durante um segundo, a freqüência é de 60 Hz.

A grande maioria dos equipamentos elétricos funciona em corrente alternada (CA), como os motores de indução, os eletrodomésticos, lâmpadas de iluminação, etc. A corrente contínua (C) é menos utilizada. Como exemplo, tem-se: os sistemas de segurança e controle, os equipamentos que funcionam com pilhas ou baterias, os motores de corrente contínua, etc.

Potência Elétrica

A Potência é definida como sendo o trabalho efetuado na unidade do tempo. A

Potência Elétrica (P) é calculada através da multiplicação da Tensão pela Corrente Elétrica de um circuito. A unidade da Potência Elétrica é o Watt e o seu símbolo é o W. Uma lâmpada ao ser percorrida pela corrente elétrica, ela acende e 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).

Tem-se que: P = U x I (Watts) Como: U = R x I e I = U / R

Pode-se calcular também a Potência (P) através dos seguintes modos: P = (R x I) x I ou P = R x I² Então tem-se: P = U x U / R ou P = U² / R Onde:

P: Potência Elétrica; U: Tensão Elétrica; I: Corrente Elétrica; R: Resistência Elétrica.

Cálculo da Energia Elétrica

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