Apostila sobre eletricidade

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  • 7/24/2019 Apostila sobre eletricidade

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    APRESENTAO

    Esta apostila corresponde ao primeiro captulo do curso de Eletrotcnica, o qual tem comofinalidade introduzir ao aluno do curso de Engenharia Produo os principais fundamentos da

    Eletrotcnica, de maneira simples e prtica. Todos os assuntos do curso sero voltados ao cho de

    frica, ou se!a, tero uma aordagem mais tcnica, e no somente focada na engenharia.

    P"#$E%%#"& 'eonardo (ose )mador %alas *aldonado

    EMENTA:

    +ircuitos de corrente contnua& srie, paralelo e misto. oltmetros. )mpermetros. +orrente

    alternada. Transformadores. +ircuitos magnticos. Eletrom. *quinas de corrente contnua.

    *quinas de corrente alternada. )lternadores. *otores monofsicos e trifsicos. Ensaios eltricos de

    instalao. +haves magnticas. -is!untores. )cessrios para iluminao.

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    Introduo:

    SEGUNDA GUERRA MUNDIAL

    Tratado de Versalles En!en"ar#a de $roduo

    Ferdinand Porsche

    Professor -o/tor 0ngenieur 1onoris +ausa 2-r. h.c. 0ng.3

    2*affersdorf, 4 de setemro de 5678 9 %tuttgart, 4: de !aneiro de 5;853

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    O $ro,le+a de Euro$a % o $ro,le+a +und#al&

    =+omprar coisas que no preciso com dinheiro que no tenho = )giotagem ancrio

    U+a ,re-e .#st/r#a

    Fo sculo G000 o francHs )le!andro olta inventou a pilha, com isto os fsicos da poca dispuseram

    de uma nova forma de energia, a energia eltrica limpa e fcil de transmitir .

    ) corrente continua resultou ser to Itil que primeiramente sustituiu os sistemas de iluminao a gs,

    e posteriormente, com o invento do motor eltrico, se utilizou tamm como uma fonte motriz. Em

    5646, %amuel *orse inventor do telgrafo comea a utilizar a corrente continua para a transmisso de

    dados.

    # prolema que a energia eltrica em corrente continua apresentava era a transmisso a longasdist@ncias devido a que sua perda era significativa, estas so conhecidas por perdas de linhas ou

    perdas por efeito (oule, as quais dependem da corrente e a resistHncia do material condutor.

    ) soluo tcnica da poca foi mudar de corrente continua para alternada ! que esta permite a

    utilizao de transformadores.

    C

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    Fi/ola Tesla 2Eng eltrico Jugoslavo3

    e!a como um sistema de transmisso de energia eltrica&

    .

    De0#n#o de trans0or+ador&

    K um equipamento esttico que transfere energia entre seus enrolamentos provocando a variao

    dos valores de tenso e corrente mantendo os valores de potHncia e de freqLHncia constantes.

    +onstitudo de dois enrolamentos e um nIcleo que os interliga magneticamente.

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    Le#s 0unda+enta#s do eletro+a!net#s+o

    E1$er#2na de Oersted:

    =Todo condutor percorrido por uma corrente eltrico cria em torno de si um campo magntico?.

    Le# de 3arada4&

    =Todo condutor mergulhado em um campo magntico varivel ter em seus terminais uma fem

    2fora eletromotriz3 induzida?.

    e2t3M Ndt

    dN

    onde& F M nImero de espiras

    dt

    dM variao do fluDo magntico no tempo

    Le# de Len5&

    A

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    Le#s 0unda+enta#s da &orrente &ont#nua

    Le# de O"+

    ) lei de #1* uma frmula matemtica que estaelece a relao entre as trHs grandezas

    fundamentais da eletricidade& a corrente, a resistHncia e a tenso 2tenso & tamm conhecida como

    diferena de potencial3. $oi descoerta pelo alemo eorge %. #hm.

    )s grandezas eltricas so representadas por smolos 2letras3, ve!a a seguir&

    randeza %molo Onidade

    tenso O ou olt 23

    corrente 0 )mpQre 2)3

    resistHncia " #hm 2R3

    potHncia P Satts 2S3

    Tenso

    ) diferena de potencial entre os terminais de um circuito igual ao produto da resistHncia

    desse circuito pela intensidade da corrente eltrica que passa por tal circuito.

    *orrente

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    ) intensidade da corrente eltrica que percorre o circuito igual diviso da diferena de

    potencial entre os terminais desse circuito pela resistHncia que esse circuito apresenta passagem da

    corrente eltrica.

    0 M U "

    Res#st2na

    ) resistHncia que um circuito, apresenta a passagem da corrente eltrica igual diviso da

    diferena de potencial 2tenso3 entre os terminais desse circuito pela intensidade da corrente que por

    ele passa.

    e!a como fica a representao da lei de #1* atravs de uma frmula matemtica&

    " M U 0

    Pot2na

    ) potHncia eltrica corresponde a um triangulo onde temos 4 componentes , a hipotenusa

    chamada de potencia aparente em ) , o cateto ad!acente , chamada de potencia ativa em Batt e o

    cateto oposto chamada de potencia reativa em )" .

    # @ngulo formado entre a hipotenusa e o cateto ad!acente se conhece como e seu coseno como

    fator de potencia. Vuando o @ngulo entre a tenso e a corrente e zero o fator de potencia unitrio

    nesta condio a potencia aparente se iguala a potencia ativa.

    EDemplo = # chuveiro

    Le#s de 7#r&""o00;

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    )s Le#s de 7#r&""o00so empregadas em circuitos eltricos mais compleDos, como por

    eDemplo circuitos com mais de uma fonte de resistores estando em srie ou em paralelo. Para estudN

    las vamos definir o que so Fs e *alhas&

    F& um ponto onde dois 2ou mais3 condutores so ligados.

    *alha& qualquer caminho condutor fechado.

    $ig. 5& +ircuito com vrias malhas e ns

    )nalisando a figura 5, vemos que os pontos a e d so ns, mas , c, e e f no so. 0dentificamos

    neste circuito 4 malhas definidas pelos pontos& afed, adc e adc.

    Pr#+e#ra le# de 7#r&""o00 8le# dos n/s9

    Em qualquer n, a soma das correntesque o deiDam2aquelas cu!as apontam para fora do n3

    igual a soma das correntes que chegam at ele. ) 'ei uma conseqLHncia da conservao da carga

    total eDistente no circuito. 0sto uma confirmao de que no h acumulao de cargas nos ns.

    Se!unda le# de 7#r&""o00 8le# das +al"as9

    ) soma algrica das foras eletromotrizes 2f.e.m3 em qualquer malha igual a soma algrica

    das quedas de potencial ou dos produtos i" contidos na malha.

    5:

    http://www.infoescola.com/fisica/corrente-eletrica/http://www.infoescola.com/fisica/corrente-eletrica/
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    A$l#&ando as le#s de 7#r&""o00

    EDemplo 5& ) figura 5 mostra um circuito cu!os elementos tHm os seguintes valores&

    E5M

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    *on&e#tos so,re a tenso seno#da#s

    Valor Instant?neo

    tSenVV t :32

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    )plicaNse uma tenso alternada 253 ao enrolamento primrio do transformador representado na

    figura aaiDo. erificaNse que o enrolamento primrio um circuito eltrico fechado aparecendo ento

    uma corrente 0:denominada de corrente de eDcitao. Esta corrente cria no enrolamento primrio um

    fluDo magntico varivel 2Ndt

    d3, conforme prediz a eDperiHncia de #ersted, que circular pelo

    caminho de menor relut@ncia oferecida pelo nIcleo, cortando assim o enrolamento secundrio

    originando uma fem 2fora eletromotriz3 induzida, conforme prevH a 'ei de $arada[.

    #serve que para facilitar a eDplicao, consideraNse que&

    # transformador ideal, isto , sem perdas internas\

    # secundrio est em aerto 2sem carga3, logo sem circulao de corrente.

    Rela@es do Trans0or+ador #deal

    -a lei de $arada[ temNse&

    e2t3M Ndt

    dN

    , aproDimando e2t3 M 2t3

    Ento&

    5M Ndt

    dN

    5 2primrio3 M

    dt

    dM

    5

    5

    N

    V

    < M Ndt

    dN

    < 2secundrio3 M

    dt

    dM

    .T\

    c3 ) regulao em tenso do transformador aaiDador a $.P unitrio e plena carga\

    d3 2"epita c3 para $.P de :,6 em atraso, plena carga\

    4 Z #s seguintes dados foram levantados durante o ensaio de curtoNcircuito em um autotransformador com

    valores nominais de

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    A Z Om transformador de