11 Potencia

7/23/2019 11 Potencia

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Série de Eletrônica

Sumário

Introdução 5

Potência elétrica em CC. 6

Trabalho elétrico 6Efeito caloríco 7Efeito luminoo 7Efeito mec!nico "

Potência elétrica "

#eterminação da $otência e um conumidor em CC. %%

Potência nominal %5

&imite de dii$ação de $otência %6

'$êndice %"

(uetion)rio %"

*iblio+raa %"

3

SENAI

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Espaço SENAI

Missão do Sistema SENAI

Contribuir para o fortalecimento da indústria e o desenvolvimento pleno e sustentável do País, promovendo a educação para o trabalo e a

cidadania, a assist!ncia t"cnica e tecnol#$ica, a produção e disseminação de informação e a ade%uação, $eração e difusão de tecnolo$ia&

Integração ' (ortalecer o trabalo em e%uipe " essencial para a consecução dos ob)etivos e satisfação dos clientes e*ternos e internos&

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Introdução

E*istem conceitos da física %ue estão presentes no nosso dia a dia e aos%uais nos referimos, mesmo sem %ue tenamos um conecimento mais

profundo& Assim acontece, por e*emplo, %uando procuramos um aparelo desom e optamos por um de maior pot!ncia ou ao escoler uma l+mpada optamos

por uma de menor pot!ncia para gastar menos ener$ia&

conceito de pot!ncia está li$ado ao nosso dia a dia - id"ia de força, produção de som, calor, lu. e at" mesmo ao consumo de ener$ia&

Para sua melor compreensão do conceito de pot!ncia a partir da ener$iael"trica, e sua aplicação na vida prática, foi elaborado este fascículo, %ue trataráde pot!ncia el"trica em corente contínua, visando capacitá/lo a determinar a

pot!ncia dissipada por uma car$a li$ada a uma fonte de ener$ia el"trica&

Estudando este fascículo com atenção, o leitor estará caminando parauma utili.ação mais consciente deste conceito&

Para ter sucesso no desenvolvimento do conteúdo e atividades

deste fascículo, o leitor já deverá ter conhecimentos relativos a:

0esistores&• 1ei de m&

5

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Potência Elétrica em CC

Potência elétrica emCC.

A passa$em da corrente el"trica atrav"s de uma car$a instalada em um

circuito el"trico produ. efeitos tais como calor, lu. e movimento& A Fig! mostraal$uns e*emplos&

Fig! E*emplos de al$uns efeitos produ.idos pela corrente el"trica&

calor, a lu. e o movimento produ.ido pelo consumidor a partir daener$ia el"trica " denominado de tra"al#o&

A capacidade de cada consumidor de produ.ir trabalo em umdeterminado tempo a partir da ener$ia el"trica " denominada pot!ncia el"trica&

conecimento da pot!ncia el"trica de cada componente em um circuito" muito importante para %ue se possa dimensioná/lo corretamente&

TRABALHO ELÉTRICO

$

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s circuitos el"tricos são montados com o ob)etivo de reali.ar umaproveitamento da ener$ia el"trica& Entre os efeitos %ue se pode obter a partir daener$ia el"trica, citam/se2EEITO CALOR!ICO

Nos fo$3es el"tricos, cuveiros e a%uecedores a ener$ia el"trica "convertida em calor& A Fig% mostra como e*emplo o a%uecedor&

Fig% A%uecedor el"trico&

EEITO L"#I$OSO

Nas l+mpadas, como a da Fig3, a ener$ia el"trica " convertida em lu. 4etamb"m uma parcela em calor5&

&

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Fig3 1+mpada el"trica&

EEITO #EC%$ICO

s motores convertem ener$ia el"trica em força motri. 4movimento5& AFig' mostra um e*emplo da conversão de ener$ia el"trica em ener$ia mec+nica&

Fig' 6otor el"trico&

Este trabalo de transformação da ener$ia el"trica em outra forma deener$ia " reali.ado pelo consumidor ou car$a& Ao transformar a ener$ia el"trica

em outra forma de ener$ia, o consumidor reali.a um tra"al#o elétrico&

POT&$CIA ELÉTRICA

Analisando um tipo de car$a em particular, como por e*emplo, a l+mpada,verificar/se %ue nem todas produ.em a mesma %uantidade de lu.& E*isteml+mpadas %ue produ.em $randes %uantidades de lu. e outras %ue produ.em

pe%uenas %uantidades&

7a mesma forma, e*istem a%uecedores capa.es de ferver um litro d8á$uaem 9: minutos e outros %ue podem fa.!/lo em ; minutos& <anto um a%uecedor como o outro reali.am o mesmo trabalo el"trico2 a%uecer um litro d8á$ua at" atemperatura de 9::=C& Entretanto, um deles " mais rápido, reali.ando o trabaloem menor tempo&

A partir desta afirmação, conclui/se %ue os dois a%uecedores não sãoi$uais&

(

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E*iste uma $rande.a el"trica atrav"s da %ual se relaciona o trabaloel"trico reali.ado e o tempo necessário para sua reali.ação& Esta $rande.a "denominada de potência elétrica

Potência elétrica é a caacidade de reali!ar tra"alho na

unidade de temo a artir da ener#ia elétrica$

A partir disso, pode/se afirmar 2

• 1+mpadas %ue produ.em %uantidades diferentes de lu. são de pot!nciasdiferentes&

• A%uecedores %ue levam tempos diferentes para ferver uma mesma%uantidade de á$ua são de pot!ncias diferentes&

mesmo acontece em relação a outros tipos de consumidores, tais comomotores, a%uecedores etc&

E*istem motores de $rande pot!ncia 4como os dos elevadores5 e de pe%uena pot!ncia 4como os dos $ravadores de fita cassete5&

A pot!ncia el"trica " uma $rande.a e como tal pode ser medida& A unidade demedida da pot!ncia el"trica " o >att, representada pelo símbolo ?&

A unidade de medida de otência elétrica é o %att$

Esta unidade " definida da se$uinte forma2 9? " o trabalo reali.ado em

um se$undo por um consumidor alimentado por uma tensão de 9@ pelo %ualcircula uma corrente de 9A&

A unidade de medida da pot!ncia el"trica >att tem múltiplos esubmúltiplos& A )a"ela ! apresenta os múltiplos e submúltiplos usuais do >att&

)a"ela ! 6últiplos e submúltiplos do >att&

*enominação S+m"olo ,alor em relação ao -att

6últiplos uilo>att B? 9: ? ou 9&::: ?

Dnidade ?att ? 9 ?6ili>att m? 9:/ ? ou :,::9 ?

.

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Submúltiplos 6icro>att µ? 9:/ ? ou :,:::::9 ?

Para a conversão de valores, usa/se o mesmo sistema de outras unidades&

/0ilo-att 1att Mili-att Micro-att

21 1 m1 1

Apresenta/se a se$uir al$uns e*emplos de conversão2

95 9,? " o mesmo %ue 9::m?&

F5 G:m? " o mesmo %ue :,G?&

5 :,::H? " o mesmo %ue Hm?&

G5 ;:? " o mesmo %ue :,;?

;5 F,9? " o mesmo %ue F9::?&

5 9Fm? " o mesmo %ue 9F:::µ?&

!

Posição da 4+rg0la

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'eterminação da(otência e um

con)umidor em CC*

A pot!ncia el"trica de um consumidor, representada pela letra P , dependeda tensão aplicada e da corrente %ue circula nos seus terminais&

6atematicamente, a pot!ncia de um consumidor " dada por2

P = V × I 495

onde V " a tensão entre os terminais do consumidor e I a corrente circulante nomesmo&

Eemplo !6

Dma l+mpada de lanterna de @ solicita uma corrente de :,;A das pilas&ual a pot!ncia da l+mpadaJ

7ados 2 V K @ I K :,;@

Solução 2 P = V × I

P K × :,; K ?

!!

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7e forma semelante - 1ei de m, a e%uação da pot!ncia pode ser

colocada em tri+n$ulo, como mostrado na Fig5&

P

V Ix

Fig5 <ri+n$ulo para cálculo da pot!ncia

Assim, obt"m/se facilmente as e%uaç3es de corrente para o cálculo de%ual%uer das tr!s $rande.as da e%uação2

P = V × I ⇐ Cálculo da pot!ncia %uando se disp3e da tensão e da corrente&

V

P I = ⇐ Cálculo da corrente %uando se disp3e da pot!ncia e da tensão&

I

P V = ⇐ Cálculo da tensão %uando se disp3e da pot!ncia e da corrente&

As e&ua'(es devem ser usadas com os valores nas unidades

adr)o de medidas *+, A, -$

Em muitas ocasi3es, fa./se necessário calcular a pot!ncia de umcomponente e não se disp3e da tensão ou da corrente&

Não dispondo da tensão 4V 5, não " possível calcular a pot!ncia pela E78!9

!%

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Essa dificuldade pode ser solucionada com o au*ílio da 1ei de m dase$uinte forma 2

9& Coloca/se lado a lado os dois tri+n$ulos, como mostrado na Fig$

P V

V Ix R Ix

Fig$ <ri+n$ulo da 1ei de m e da pot!ncia&

F& Atrav"s dos dados fornecidos pelo problema 4 I e R5 e da 1ei de m,obt"m/se a tensão aplicada ao consumidor2

V K R × I 4F5

Substituindo o valor de V da E78%9 41ei de m5 na E78!9 4e%uação da

pot!ncia5, t!m/se2

P K V × I ⇒ P K 4 R × I 5 × I K F I R × 45

Esta e%uação pode ser usada para determinar a pot!ncia de umcomponente e " conecida como e%uação da pot!ncia por efeito Loule&

mesmo tipo de dedução pode ser reali.ado para obter/se uma e%uação%ue permita determinar a pot!ncia a partir da tensão e resist!ncia&

pela 1ei de m 2 R

V I =

Substituindo o valor de I da E78%9 41ei de m5 na E78!9 4e%uação da pot!ncia5, t!m/se2

P K V × I ⇒ P K V ×

R

V K

R

V F

!3

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As e%uaç3es para determinação da pot!ncia podem ser colocadas nostri+n$ulos para facilitar as sua utili.aç3es, como ilustrado na Fig&&

P

V Ix

P

I RxF

V

P Rx

F

Fig& <ri+n$ulos para o cálculo da pot!ncia

A se$uir estão apresentados al$uns e*emplos %ue ilustram a utilidade das

e%uaç3es para a determinação da pot!ncia&

Eemplo %6

Dm a%uecedor el"trico tem uma resist!ncia se MΩ e solicita uma corrente de9:A& ual " a sua pot!nciaJ

7ados 2 I K9: A R K M Ω

Solução 2F

I R P ×= F

9:M×= K M::?

Eemplo 36

Dm is%ueiro de um autom#vel funciona com 9F@cc fornecidos pela bateria&Sabendo/se %ue a resist!ncia do is%ueiro " de Ω, calcular a pot!ncia dissipada&

7ados 2 V K9F V cc R K Ω

Solução 2

R

V P

F

=

C

9FF

= K GM?

!'

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Potência nominal

Al$uns aparelos el"tricos, tais como cuveiros, l+mpadas e motoresapresentam uma característica particular2 são aparelos %ue t!m uma tensãoestabelecida para o funcionamento&

Assim, e*istem cuveiros para 99:@ ou FF@, l+mpadas para @, 9F@,99:@, FF:@ e outras tens3es e os motores são encontrados para tens3es taiscomo 99:@, FF:@, M:@ e outras&

Esta tensão para a %ual estes consumidores são fabricados " camada detensão nominal de :0ncionamento

Fig( Indicação de tensão defuncionamento

uando estes aparelos são li$ados corretamente, a %uantidade de calor,lu. ou movimento produ.ida " e*atamente a%uela para a %ual foram pro)etados&

!5

s consumidores %ueapresentam estas características devem

sempre ser li$ados na tensão correta4nominal5, %ue normalmente estáespecificada no seu corpo, comoilustrado na Fig(

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Por e*emplo, uma l+mpada de 99:@ e :? li$ada corretamente, produ.:? entre lu. e calor& 7i./se, neste caso, %ue a l+mpada esta dissipando s0a

potência nominal

Portanto, potência nominal " a pot!ncia para %ual um consumidor foi pro)etado& Dma l+mpada, um a%uecedor ou um motor trabalando dissipando a

potência nominal, estão na sua condição ideal de funcionamento&

LI#ITE 'E 'ISSIPA+,O 'E POT&$CIA

E*iste um $rande número de componentes eletrnicos %ue se caracteri.am por não ter uma tensão nominal de funcionamento especificada& Estescomponentes podem funcionar com os mais diversos valores de tensão&

s resistores são um e*emplo típico deste tipo de componentes& Nãotra.em nenuma refer!ncia %uanto a tensão nominal de funcionamento&

Entretanto, todo o resistor %ue " li$ado a uma fonte $eradora dissipa uma pot!ncia %ue pode ser calculada&

<omando/se como e*emplo o circuito apresentado na Fig.&

1 0 V 9 : : Ω R

+

-

I

Fig. Pot!ncia dissipada em um resistor

A pot!ncia dissipada "2

P = V × I = 9:@ × :,9A

P = 9?

Como o resistor não produ. lu. ou movimento, esta pot!ncia " dissipadaem forma de calor, o %ue " constatado pelo a%uecimento do componente&

.s resistores dissiam otência elétrica em forma de calor$

!$

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O necessário $arantir %ue a %uantidade de calor produ.ida pelo resistor nãose)a demasiada, provocando um a%uecimento tão $rande %ue possa destruí/lo&

7essa forma, conclui/se %ue se a dissipação de pot!ncia for limitada, a produção de calor tamb"m será&

Por essa ra.ão, os resistores t!m uma característica denominada de limite

de dissipação %ue estabelece um valor má*imo de pot!ncia %ue o resistor podedissipar sem sofrer danos&

. limite de dissia')o de um resistor é a otência má/ima &ue

ele ode dissiar sem sofrer danos$

s resistores são fabricados em diversos valores de limite de dissipação&Entre os valores mais comuns de limites de dissipação, encontram/se2

9M? ou :,9F;?, 9G? ou :,F;?, 9F? ou :,;?, 9?, F?, ;?, 9:? e outros&7eve/se sempre ter em mente %ue estes valores representam o limite

m;imo de dissipação

Por medida de se$urança - preservação do componente, deve/se manter a pot!ncia dissipada no componente a"aio de ;:Q do valor limite& Isto deve permitir %ue o componente trabale morno& Se for necessário %ue o componentetrabale frio, usa/se no má*imo :Q da pot!ncia nominal& Por e*emplo, paraum resistor de GH:Ω9?, tem/se %ue este resistor trabala no limite dedissipação %uente se ele estiver dissipando 9?, trabala morno se estiver dissipando :,;? e trabala frio se estiver dissipando at" :,?&

s resistores para diferentes limites de dissipação t!m tamanos diferentes,como pode ser visto na Fig!&

G H 9 : ?Ω G H ; ?Ω

!&

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Fig! 0esistores de diferentes limites de dissipação&

Sempre %ue for necessário solicitar ou comprar um resistor, " necessáriofornecer a sua especificação completa 4por e*emplo, resistor de MF:Ω, com 9:Q

de toler+ncia e 9F? de pot!ncia5&

A(êndice

-"ESTIO$.RIO

9& Como se define pot!ncia el"trica e %ual a sua unidade de medida&

F& uais as e%uaç3es básicas para o cálculo da pot!ncia el"trica J

& %ue se entende por limite de dissipação mínima de um resistor J

BIBLIO/RAIA

SENAI7epartamento Nacional& Potência em CC& 0io de Laneiro, 7ivisão deEnsino e <reinamento, 9RM:, HRp 46#dulo Instrucional2 Eletricidade /Eletrot"cnica, H5&

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!(

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Documents

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