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ENCARREGADO DE ELÉTRICA

ELETROTÉCNICA APLICADA

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ENCARREGADO DE ELÉTRICA ELETROTÉCNICA APLICADA

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ANUNCIAÇÃO, Renato

Eletrotécnica Aplicada / CEFET-BA. Salvador, 2007.

45 p.: 26 il.

Petrobras – Petróleo Brasileiro S.A.

Avenida Almirante Barroso, 81 – 17º andar – Centro CEP: 20030-003 – Rio de Janeiro – RJ – Brasil

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ÍNDICE 1. Circuitos elétricos......................................................................................................................... 09

1.1. Circuito RLC ..................................................................................................................... 09 1.1.1. Métodos para análise de circuitos.............................................................................. 10 1.1.2. Métodos das malhas .................................................................................................. 11

1.2. Definições das grandezas elétricas .................................................................................. 12 1.2.1. Corrente elétrica......................................................................................................... 12 1.2.2. Tensão elétrica........................................................................................................... 13 1.2.3. Potência elétrica......................................................................................................... 13 1.2.4. Resistência elétrica .................................................................................................... 14 1.2.5. Resistividade.............................................................................................................. 15

2. Máquinas elétricas ....................................................................................................................... 17 2.1. Transformadores .............................................................................................................. 17 2.2. Motores............................................................................................................................. 27 2.3. Geradores......................................................................................................................... 29

3. Projetos de instalações elétricas ................................................................................................. 30 3.1. Tipos de instalações elétricas .......................................................................................... 30 3.2. Fatores importantes.......................................................................................................... 31 3.3. Possibilidade de não simultaneidade ............................................................................... 31

4. Instalações para motores elétricos .............................................................................................. 33 4.1. Fator de potência.............................................................................................................. 33 4.2. Legislação ........................................................................................................................ 33

5. Correção do fator de potência...................................................................................................... 35 5.1. Ações básicas................................................................................................................... 35

6. Proteção de sobrecarga e sobre corrente.................................................................................... 36 6.1. Determinações da NBR 5410 ........................................................................................... 36 6.2. Tipo de fornecimento de tensão ....................................................................................... 37 6.3. Objetivo da proteção das redes........................................................................................ 40

7. Aterramento ................................................................................................................................. 41 7.1. Terra Virtual ...................................................................................................................... 41 7.2. Objetivo do aterramento ................................................................................................... 42 7.3. Normas técnicas ............................................................................................................... 44

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................ 45

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LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Representação de um circuito em corrente alternada tipo RLC misto.................................. 09 Figura 2 – Símbolos utilizados para representar os componentes de um circuito elétrico .................... 10 Figura 3 – Circuito elétrico com duas malhas......................................................................................... 11 Figura 4 – Código de cores de um resitor .............................................................................................. 14 Figura 5 – Resistores em série............................................................................................................... 16 Figura 6 – Resistores em paralelo.......................................................................................................... 16 Figura 7 – Secador de ar ........................................................................................................................ 24 Figura 8 – Comando de motor elétrico ................................................................................................... 28 Figura 9 – Bateria ................................................................................................................................... 29 Figura 10 – Pilha..................................................................................................................................... 29 Figura 11 – Triângulo das potências ...................................................................................................... 33 Figura 12 – Instalação monofásica......................................................................................................... 37 Figura 13 – Instalação bifásica ............................................................................................................... 37 Figura 14 – Instalação trifásica............................................................................................................... 38 Figura 15 – Quadro de distribuição elétrica............................................................................................ 38 Figura 16 – Esquema de ligação das tomadas e quadro ao terra ......................................................... 41 Figura 17 – Disposição da tomada tripolar ............................................................................................. 42 Figura 18 – Haste do tipo Cooperweld ................................................................................................... 43 Figura 19 – Esquema TN-C.................................................................................................................... 44 Figura 20 – Esquema TN-S .................................................................................................................... 44 Figura 21 – Esquema TT ........................................................................................................................ 44

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LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Tabela de código de resistores............................................................................................14 Tabela 2 – Tabela de condutores ........................................................................................................... 15 Tabela 3 – Tabela de resistividade a 20o ............................................................................................... 15 Tabela 4 – Manutenção de transformadores.......................................................................................... 25 Tabela 5 – Tabela de fatores de demanda ............................................................................................ 32 Tabela 6 – Dimensões da seção do fio terra .......................................................................................... 43

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APRESENTAÇÃO

A meta da elaboração desta literatura é propiciar aos alunos, técnicos e profissionais do

segmento, condições de aperfeiçoar, com pouca ajuda, o gerenciamento do trabalho na área de

Elétrica.

Desta forma desejamos que o material seja lido e aplicado nas atividades do dia a dia, pois só

com dedicação e comprometimento atingiremos nossos objetivos pessoais e profissionais.

E não esqueça de abusar das anotações, utilizando-se dos espaços ao lado do texto.

Posteriormente suas anotações poderão servir como referencial para a elaboração de um resumo

esquemático da apostila e consultas do dia-a-dia.

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1. CIRCUITOS ELÉTRICOS

O circuito elétrico pode ser definido como o percurso completo, formado por: uma fonte de

energia elétrica, condutores, dispositivos de comando e proteção e uma ou mais cargas, por onde os

elétrons ou os portadores de carga podem se escoar de um terminal de uma fonte de tensão,

passando através de condutores e componentes, até chegar no terminal oposto da mesma fonte.

1.1. CIRCUITO RLC Exemplo:

Figura 1 - Representação de um circuito em corrente alternada tipo RLC misto

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1.1.1. MÉTODOS PARA ANÁLISE DE CIRCUITOS

Para a análise de um circuito torna-se necessário a simbolização deste, bem como a

representação das cargas de forma simplificada, considerando estas como resistores; capacitores e

ou indutores, sendo estas cargas alimentadas por uma fonte de tensão ou de corrente.

Todos os elementos utilizados em um circuito estão representados na figura abaixo:

Figura 2 - Símbolos utilizados para representar os componentes de um circuito elétrico

A determinação da polaridade nas cargas e fonte é de suma importância para a análise de

circuito, podendo ser convencionado que:

• Onde a corrente entra nas cargas o sinal é positivo (Figura A)

• A corrente sai da fonte pelo lado positivo (Figura B)

Figura A Figura B

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1.1.2. MÉTODOS DAS MALHAS

Para a análise de um circuito é necessária a identificação das malhas (circuito fechado tipo

série, dentro de um circuito maior). No circuito abaixo podemos identifica duas malhas.

Figura 3 - Circuito elétrico com duas malhas

Para cada malha existente em um circuito há uma equação, estas equações são obtidas da

seguinte forma:

1) Escolhe-se, aleatoriamente, o sentido de cada corrente. No exemplo foi escolhido o horário

para abas as correntes.

2) Escrever a equação das malhas analisando o comportamento da tensão e das quedas de

tensão, como num circuito série.

malha 1: Ra. i1 + (i1 - i2).Rc - U1= 0

(Ra + Rc) i1 -Rci2 =U1

malha 2 : Rb.i2 + U2 + ( i2 - i1) Rc =0

( Rb + Rc).i2 -Rci1 = -U2

Se a malha possuir mais malhas o procedimento deve se repetir.

(Ra + Rc) i1 -Rci2 =U1

( Rb + Rc).i2 -Rci1 = -U2

Utilizamos este metódo para a determinação de grandezas desconhecidas nos circuitos, para a

solução destas equações podemos usar sistemas de equações ou na forma matricial.

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1.2. Definição das grandezas elétricas 1.2.1. CORRENTE ELÉTRICA

A relação instantânea entre a quantidade de eletricidade que passa por uma determinada

seção e o tempo, numa seção de condutor de 1mm2.

I = dQ / dt (se a relação é constante, I = ∆Q/∆t )

Unidade no Sistema Internacional é o ampère (A) (em homenagem ao físico francês André-

Marie Ampère).

Uma corrente elétrica é um fluxo ordenado de elétrons (partículas dotadas de carga elétrica).

Em um fio de cobre, a corrente elétrica é formada por minúsculas partículas dotadas de carga elétrica

negativa, eles são os portadores da carga elétrica, que se deslocam do ponto de um circuito com

excesso de elétrons para um ponto com falta de elétrons.

No fio de cobre (ou de qualquer outro metal) os elétrons naturalmente lá existentes vagueiam

desordenadamente (têm sentidos de movimentos aleatórios) até que, por alguma ordem externa (uma

fonte elétrica), os elétrons livres do condutor e da fonte passam a caminhar ordenadamente (todos no

mesmo sentido) constituindo a corrente elétrica. A intensidade dessa corrente elétrica vai depender de

quantos desses portadores, em movimento bem organizado passam, por segundo, por um região

desse fio.

A corrente elétrica, num circuito, é representada pela letra I e sua intensidade poderá ser

expressa em ampères (símbolo A), em miliampères (símbolo mA) ou outros submúltiplos tal qual o

microampères (símbolo mA).

Um ampère (1 A) é uma intensidade de corrente elétrica que indica a passagem de 6,2x1018

elétrons, a cada segundo, em qualquer seção do fio de 1mm2.

Conversões:

1 A = 1 000 mA = 1 000 000 mA Þ 1 A = 103 mA = 106 mA

1 mA = 1/1 000 A = 1 000 mA Þ 1 mA = 10-3 A = 103 mA

1 mA = 1/1 000 000 A = 1/1000 mA Þ 1 mA = 10-6 A = 10-3 Ma

É a relação entre a energia produzida pelo movimento das cargas elétricas e a quantidade de

eletricidade destas.

V = dW / dQ onde W = energia #A.1#.

E esta grandeza é denominada diferença de potencial, tensão elétrica ou, mais popularmente,

voltagem e a unidade no Sistema Internacional é o volt (V) (reconhecimento a Alessandro Volta).

É uma “pressão” produzida pelas células voltaicas (as pilhas), ou outra fonte de tensão. Essa

“pressão” causa o deslocamento dos elétrons no condutor, corrente elétrica, é a tensão elétrica ou

diferença de potencial (d.d.p.) que surge entre os terminais da pilha (pólo positivo e pólo negativo).

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1.2.2. TENSÃO ELÉTRICA

É a relação entre a energia produzida pelo movimento das cargas elétricas e a quantidade de

eletricidade destas.

V = dW / dQ onde W = energia #A.1#.

E esta grandeza é denominada diferença de potencial, tensão elétrica ou, mais popularmente,

voltagem e a unidade no Sistema Internacional é o volt (V) (reconhecimento a Alessandro Volta).

É uma “ pressão “ produzida pelas células voltaicas (as pilhas), ou outra fonte de tensão. Essa

“pressão” causa o deslocamento dos elétrons no condutor, corrente elétrica, é a tensão elétrica ou

diferença de potencial (d.d.p.) que surge entre os terminais da pilha (pólo positivo e pólo negativo).

1.2.3. POTENCIA ELÉTRICA

É uma grandeza elétrica que depende diretamente das grandezas tensão e corrente. É

conceituada como o trabalho realizado pela corrente elétrica num determinado tempo, onde a energia

elétrica é transformada em outro tipo de energia( térmica, mecânica, luminosa, sonora, etc.).

A unidade no Sistema Internacional é o Walt (W).

Saiba mais:

Consumo elétrico é determinado a partir da energia elétrica W consumida por uma carga.

A energia exprime-se em Joule (J) no Sistema Internacional de Unidades. No entanto, a unidade

Joule é muito pequena, daí a utilização do Watt-hora (Wh).

A potência P e a quantidade de energia que é fornecida a uma carga pela fonte, onde esta é

transformada em outro tipo de energia em função do tempo.

P = W / t, sendo t expresso em segundos.

Exemplo :

Uma carga recebe uma potência P = 10 kW for utilizada durante 1 hora, a energia consumida é

W = P t = 10000 Watt x 3600 segundos = 3600000 Joule

transformando em Wh

W = P t = 10000Watt x 1 hora = 10000 Wh

transformando em kWh = 10kWh (quilowatt-hora)

Calculando o custo de sua energia

Admitindo um custo de R$ 0,49 do kWh e considerando o consumo de 10 kW era utilizada durante 2

horas por dia durante 30 dias, o valor do consumo de energia a pagar seria:

R$0,49 x 10 kW x 2 horas x 30= R$294,00

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1.2.4. RESISTÊNCIA ELÉTRICA

Jorge Simon Ohm verificou que, entre dois pontos de um material percorrido por uma corrente

elétrica, existe uma proporcionalidade entre a corrente que circula e a diferença de potencial.

É o fator de proporcionalidade ou resistência elétrica entre os dois pontos e a unidade no

Sistema Internacional é o ohm (Ω). Pela importância da descoberta, é denominada Lei de Ohm.

É a oposição exercida pelos elétrons (não livres) de um condutor ao deslocamento dos elétrons

livres.

Figura 4 - Código de cores de um resitor

Os resistores podem ser identificados em função de um código de cores impresso neles, o valor

nominal de um resistor obedece a seguinte codificação:

A faixa 1 representa o algarismo das dezenas.

A faixa 2 representa o algarismo das unidades.

A faixa 3 representa o expoente duma potência de base 10 (10 3) (factor multiplicativo).

A faixa 4 representa a tolerância (em percentagem).

A unidade é Ω .

FACTOR MULTIPLICATIVO TOLERÂNCIA

0 – PRETO X 1 - PRETO 1 % PRETO

1 - MARROM X 10 - MARROM 2 % VERMELHO

2 - VERMELHO X 100 - VERMELHO 5 % DOURADO

3 - LARANJA X 1K - LARANJA 10 % PRATEADO

4 - AMARELO X 10K - AMARELO 20 % SEM CÔR

5 - VERDE X 100K - VERDE

6 - AZUL X 1M - AZUL

7 - VIOLETA X 0,1 - DOURADO

8 - CINZENTO X 0,01 - PRATEADO

9 - BRANCO

Tabela 1 – Código de resistores

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1.2.5. RESISTIVIDADE

Observa-se na pratica que a resistência de um condutor depende do material de que este é

feito. Para um condutor composto por um material homogêneo e de seção transversal constante,

verifica-se que a resistência elétrica entre dois pontos é diretamente proporcional ao comprimento e

inversamente proporcional à área da seção transversal:

R = ρ L / A onde o fator ρ é a resistividade do material. unidade: Ω m

Tabela 2 - Tabela de condutores

Tabela 3 - Tabela de resistividade a 200

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ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES

Em Série:

i = Constante; UT = Soma; RT = Soma; PT = Soma

Figura 5 - Resistores em série

Em Paralelo:

U = Constante; i = Soma; * 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Figura 6 - Resistores em paralelo

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2. MÁQUINAS ELÉTRICAS

2.1. Transformadores

A energia elétrica produzida nas usinas hidrelétricas é levada, mediante condutores de

eletricidade, aos lugares mais adequados para o seu aproveitamento. Ela iluminará cidades,

movimentará máquinas e motores, proporcionando muitas comodidades. Para o transporte da energia

até os pontos de utilização, não bastam fios e postes. Toda a rede de distribuição depende

estreitamente dos transformadores, que elevam a tensão, ora a rebaixam. Dessa forma , eles

resolvem um problema econômico, reduzindo os custos da transmissão a distância de energia, como

melhoram a eficiência do processo.

Antes de qualquer coisa os geradores que produzem energia precisam alimentar a rede de

transmissão e distribuição com um valor de tensão adequado, tendo em vista seu melhor rendimento.

Esse valor depende das características do próprio gerador, enquanto a tensão que alimenta os

aparelhos consumidores, por razões de construção e, sobretudo de segurança, tem valor baixo, nos

limites de algumas centenas de volts (em geral, 110V ou 220V). Isso significa que a corrente, e

principalmente a tensão fornecida variam de acordo com as exigências. Nas linhas de transmissão a

perda de potência por liberação de calor é proporcional à resistência dos condutores e ao quadrado

da intensidade da corrente que os percorre (P = R.i2). Para diminuir a resistência dos condutores

seriam necessário usar fios mais grossos, o que os tornaria mais pesados e o transporte

absurdamente caro. A solução é o uso do transformador que aumenta a tensão, nas saídas das linhas

da usina, até atingir um valor suficientemente alto para que o valor da corrente desça a níveis

razoáveis (P = U.i). Assim, a potência transportada não se altera e a perda de energia por

aquecimento nos cabos de transmissão estará dentro dos limites aceitáveis.Na transmissão de altas

potências, tem sido necessário adotar tensões cada vez mais elevadas, alcançando em alguns casos

a cifra de 400.000 volts.

Quando a energia elétrica chega aos locais de consumo, outros transformadores abaixam a

tensão até os limites requeridos pelos usuários, de acordo com suas necessidades.

Existe uma outra classe de transformadores, igualmente indispensáveis, de potência baixa.

Eles estão presentes na maioria dos aparelhos elétricos e eletrônicos encontrados normalmente em

casa, tais como, por exemplo, computador, aparelho de som e televisor. Cabe-lhes abaixar ou

aumentar a tensão da rede doméstica, de forma a alimentar convenientemente os vários circuitos

elétricos que compõem aqueles aparelhos.

O princípio básico de funcionamento de um transformador é o fenômeno conhecido como

indução eletromagnética: quando um circuito é submetido a um campo magnético variável, aparece

nele uma corrente elétrica cuja intensidade é proporcional às variações do fluxo magnético. Os

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transformadores, na sua forma mais simples, consistem de dois enrolamentos de fio (o primário e o

secundário), que geralmente envolvem os braços de um quadro metálico (o núcleo). Uma corrente

alternada aplicada ao primário produz um campo magnético proporcional à intensidade dessa

corrente e ao número de espiras do enrolamento (número de voltas do fio em torno do braço

metálico). Através do metal, o fluxo magnético quase não encontra resistência e, assim, concentra-se

no núcleo, em grande parte, e chega ao enrolamento secundário com um mínimo de perdas. Ocorre,

então, a indução eletromagnética: no secundário surge uma corrente elétrica, que varia de acordo

com a corrente do primário e com a razão entre os números de espiras dos dois enrolamentos.

A relação entre as voltagens no primário e no secundário, bem como entre as correntes nesses

enrolamentos, pode ser facilmente obtida: se o primário tem Np espiras e o secundário Ns, a voltagem

no primário (Vp) está relacionada à voltagem no secundário (Vs) por Vp/Vs = Np/Ns, e as correntes

por Ip/Is = Ns/Np. Desse modo um transformador ideal (que não dissipa energia), com cem espiras no

primário e cinqüenta no secundário, percorrido por uma corrente de um ampère, sob 110 volts,

fornece no secundário, uma corrente de dois ampères sob 55 volts.

PERDAS NO TRANSFORMADOR

Graças às técnicas com que são fabricados, os transformadores modernos apresentam grande

eficiência, permitindo transferir ao secundário cerca de 98% da energia aplicada no primário. As

perdas - transformação de energia elétrica em calor - são devidas principalmente à histerese, às

correntes parasitas e perdas no cobre.

1. Perdas no cobre. Resultam da resistência dos fios de cobre nas espiras primárias e

secundárias. As perdas pela resistência do cobre são perdas sob a forma de calor e não

podem ser evitadas.

2. Perdas por histérese. Energia é transformada em calor na reversão da polaridade

magnética do núcleo transformador.

3. Perdas por correntes parasitas. Quando uma massa de metal condutor se desloca num

campo magnético, ou é sujeita a um fluxo magnético móvel, circulam nela correntes

induzidas. Essas correntes produzem calor devido às perdas na resistência do ferro.

TIPO DE TRANSFORMADORES

TRANSFORMADOR IDEAL

Em muito aspecto, um transformador ideal é um modelo excelente para um transformador com

um núcleo de ferro. Os transformadores de potencia, os que são usados na distribuição dos sistemas

elétricos de potencia, são transformadores com núcleo de ferro. Sendo um modelo, um transformador

ideal é uma conveniente aproximação do real. As aproximações feitas são uma resistência zero dos

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enrolamentos, perdas zero no núcleo e uma permeabilidade infinita do núcleo. Sendo que os

enrolamentos têm uma resistência zero, um transformador ideal não tem perdas ôhmicas nos

enrolamentos (perdas I·R) nem quedas resistivas de tensão. A segunda propriedade, perda zero no

núcleo significa que não existem perdas de potencia no núcleo – sem histerese ou corrente parasitas.

E desde que não existam perdas de potencia em ambos os enrolamentos, não existe perdas de

potencia no transformador ideal – a potencia de saída é igual a potencia de entrada. A terceira e

última consideração, permeabilidade infinita do núcleo, significam que nenhuma corrente é necessária

para estabelecer o fluxo magnético que produz as tensões induzidas. Isto também significa que todo o

fluxo magnético é confinado ao núcleo, acoplado os enrolamentos. Todos o fluxo é mutuo, e não

existe fluxo de dispersão, que é o fluxo que acopla apenas um enrolamento.

AUTOTRANSFORMADOR

Um autotransformador é um transformador com um único enrolamento que tem um terminal

intermediário dividindo o enrolamento em duas seções. Para entender o funcionamento do

autotransformador, considere as duas seções como sendo os dois enrolamentos de um transformador

de potência.

Considere um transformador de potencia de 50 kVA que tem uma relação de tensão de 10

000/200 V/. a partir do kVA e da tensão, a corrente de carga do enrolamento da maior tensão é 50

000/ 10 000 = 5A, e do enrolamento de menor tensão é 50 000 / 200 = 250 A. Tal transformador com

carga máxima com seu enrolamento conectado ao terminal sem ponto do outro enrolamento. O

circuito secundário de 10000 V pode ser carregado com no máximo 250 + 5 = 255 A sem que um dos

enrolamentos tenha uma corrente de sobrecarga. Sendo que a corrente da fonte é 250 A, o

transformador pode fornecer 10200 x 255 = 2550kVA. Isto pode ser também determinado pelo circuito

do secundário: 10000 x 255 = 2550 kVA. Na verdade, a conexão como autotransformador teve um

aumento na potencia de 50 para 2550 kVA.

A explicação pra esse aumento é que o transformador original de 50 kVA não tem conexão

metálica entre os dois enrolamentos, logo os 50 kVA devem ser transmitidos através do

transformador pelo acoplamento magnético. Mas como os enrolamentos conectados para fornecer a

operação de autotransformação, existe uma conexão metálica entre os dois enrolamentos que

transmite 2550 – 50 = 2500 kVA sem ser transformadas magneticamente. Assim, essa conexão

metálica é que fornece o aumento de kVA. Embora vantajoso a esse respeito, tal conexão destrói a

propriedade de isolação dos transformadores convencionais, o significa que a autotransformação não

pode ser aplicada em qualquer transformador.

Se os enrolamentos ao conectados, a taxa de kVA é apenas 10200 x 5 = 200 x 255 = 51 kVA.

Esse pequeno aumento de 2% é o resultado da grande diferença de tensão entre os dois circuitos

conectados ao autotransformador. Em geral, quando mais próximo os níveis de tensão, maior o

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aumento na taxa de KVA. Este é o motivo de os autotransformadores serem usados na conexão entre

sistemas usuais de potencia apenas se os sistemas operam com níveis próximos de tensão.

TRANSFORMADOR DE CORRENTE (TC)

Transformador tipo bucha, aparelho que comporta um circuito magnético com enrolamentos e

que é montado sobre uma passagem isolada (bucha) para construir um transformador de corrente.

CURIOSIDADES

Sabemos que a passagem de uma corrente elétrica cria um campo magnético em torno do

condutor através do qual ela flui. Esta descoberta de Oerted em 1819 levou os cientistas a desejar

saber se também poderia ser possível, de alguma forma, inverter o processo e excitar o fluxo de

corrente num circuito por meio de um campo magnético. As experiências iniciais para demonstrar tal

efeito não foram bem sucedidas porque a princípio não se sabia que os fluxos magnéticos

estacionários não induzem qualquer fluxo de energia magnética (f.e.m) ou fluxo de corrente num

circuito (f.c.c). somente por volta de 1831 descobriu-se que uma corrente elétrica poderia ser gerada

magneticamente, mas que tal efeito é observado apenas quando o fluxo magnético através do circuito

varia com o tempo. Este efeito é referido como indução eletromagnética, e as correntes e f.e.ms.

induzidas. A indução eletromagnética foi descoberta de forma independente e praticamente

simultânea pelo físico britânico Michael Faraday (1791 – 1867) e por Joseph Henry (1797 – 1878),

que foi o primeiro de uma longa série de físico americanos de renome.

Ambos observaram que quando uma corrente que varia no tempo flui num dado circuito, o

próprio campo magnético do circuito atua para induzir uma f.e.m. neste mesmo circuito, cujo efeitos

são oposto à f.e. externa que faz a corrente variar em primeiro lugar. Este efeito é geralmente

chamado de auto – indução. Eles estudaram também as f.e.ms. e as f.e.m. menor, que variasse com

o tempo, numa bobina próxima e acharam que as f.e.ms. muito grandes, induzidas, poderiam ser

excitadas numa bobina que tivesse um grande numero de voltas de fios, por uma f.e.m. menor, que

variasse com o tempo, numa bobina que consistisse de relativamente poucas voltas. Deste modo,

eles construíram as primeiras bobinas de indução, as contrapartes precisas das usadas nos carros

movidos a gasolina para excitar as velas, e inventaram os princípios sobre as quais o transformador

opera.

A física básica que constituiu os fundamentos de força eletromotriz e corrente induzida através

da variação de fluxo magnético pode ser entendida considerando-se exemplo onde estão sujeitos a

fluxo magnéticos que varia com o tempo.

Os resultados experimentais de faraday e Henry, no que diz respeito a produção de f.e.m. e

correntes induzidas, podem ser resumidos na seguinte observação: sempre que há um fluxo

magnético que varia com o tempo através de um circuito, uma f.e.m é induzida no circuito, sendo o

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modulo desta diretamente proporcional à taxa de variação do fluxo magnético em relação ao tempo. Essa definição é conhecida como lei de Indução de Faraday. E=dØ/dt

Ferromagnético...material que exibe fenômeno de histerese onde a permeabilidade magnética

depende da força de magnetização.

Curva de Histerese...representação gráfica da relação entre força magnética e a magnetização

induzida resultante de um material ferromagnético.

Fluxo magnético...manifestação física de um material quando submetido a influencias da

magnetização

Indução magnética(B)... número de linhas magnéticas por unidade de área na direção do fluxo.

Força coercitiva(H)... campo desmagnetizante necessário para reduzir a indução magnética a

zero.

Desmagnetização...a completa ou parcial redução da indução representada no segundo

quadrante da curva de Histerese.

Produto de energia(Bhmáx)...ponto da curva de desmagnetização no qual o produto da indução

magnética pelo campo desmagnetizante atinge o máximo valor.

Anisotrópico...quando um ímã possui orientação preferencial de maneira que as características

magnéticas são melhores nesta direção.

Isotrópico...material que não possui orientação preferencial apresentando características

magnéticas em qualquer direção ou eixo.

Gap...porção do circuito magnético que não contém material ferromagnético.

Permeabilidade...habilidade de a indução magnética atravessar um material.

Remanência(B)...indução magnética permanecente em um circuito magnético após a remoção

do campo magnético externo aplicado.

Saturação...um material magnético está saturado quando um aumento de força de

magnetização aplicada não resulta no aumento da indução magnética.

Força trativa...é a força exercida por um ímã em um objeto ferromagnético.

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CIRCUITOS MAGNÉTICOS

O campo eletromagnético proporciona a converção da energia de um sistema elétrico para

outro. A passagem de corrente elétrica cria um campo magnético em torno do condutor através do

qual ela flui. Quando um circuito é submetido a um campo magnético variável, aparece nele uma

corrente elétrica cuja intensidade é proporcional às variações do fluxo magnético. A resistência em

um circuito elétrico representa um impedimento à passagem da corrente criada por uma fonte de

tensão.

TRANSFORMADORES

O transformador envolve a troca de energia entre dois ou mais sistemas elétricos.

Os transformadores, na sua forma mais simples, consistem de dois enrolamentos de fio (o

primário e o secundário), que geralmente envolvem os braços de um quadro metálico (o núcleo).

(Uma corrente alternada aplicada ao primário produz um campo magnético proporcional á intensidade

dessa corrente e a o número de espira do enrolamento número de volta do fio em torno do braço

metálico). Através do metal, o fluxo magnético quase não encontra resistência assim chega ao

enrolamento secundário com o mínimo de perdas. Ocorre então a indução eletromagnética. No

secundário surge uma corrente elétrica, que varia de acordo com a corrente do primário e com a

razão entre os números de espiras dos dois enrolamentos.

O transformador moderno apresenta grande eficiência permitindo transferir ao secundário cerca

de 98% da energia aplicada no primário. As perdas de energia elétricas em calor são devidas

principalmente à histerese, às corrente parasitas e perdas no cobre.

MANUTENÇÃO DE TRANSFORMADORES

A finalidade da manutenção é de impedir na medida do possível, que os componentes da

instalação se deteriorarem no decorrer do tempo, perdendo as condições de eficiência que possuíam

no momento de sua implantação, até provocarem aquilo que geralmente denominamos de defeito.

Normalmente a manutenção dos transformadores não oferece grandes dificuldades técnicas

por se tratar de uma maquina estática.

Sua manutenção requer apenas observações rotineiras que através de vários fatores

denunciam claramente as anomalias de funcionamento.

Podemos subdividir estas rotinas de manutenção em duas PARTES:

1- Mecânicas

2- Elétricas

23

MECÂNICAS

Vazamento de óleo

Logo após a sua instalação, o transformador passa por um período de assentamento devido a

continuas vibrações internas, neste período poderão aparecer vazamentos de óleo, especialmente

nas guarnições e uma vez desenergizado o transformador, é necessário reapertar todos os parafusos

das junções.

Relé de gás

No caso do transformador possuir esta proteção, o visor que permite verificar o nível de óleo

deverá estar sempre limpo. O nível baixo de óleo no relé pode ter causas e conseqüências graves.

Obs. No período inicial de funcionamento é normal o aparecimento de bolhas de ar que estão

contidas no transformador e por isso, será necessário abrir o registro de descarga do relé de gás.

Se depois dessa operação o nível do gás baixar é sintoma de defeito interno ou vazamento de

óleo.

Depois da abertura do registro de descarga de gases poderá ocorrer:

a) Volta do óleo ao nível normal - indicando que os gases expelidos são derivados de

decomposição.

b) O óleo permanece baixo - indicando que houve perda de óleo (vazamentos)

O caso mais grave é o primeiro, portanto, se o nível abaixar depois de pouco tempo de uso,

será necessário retirar o transformador de serviço e procurar as causas do defeito.

É importante que o vidro do visor do relé fique sempre limpo, porque é necessário analisar a

cor do gás, para obter informações sobre alguns defeitos, tais como:

a) Gás esbranquiçado - Resultante da decomposição do algodão ou papel.( indica a

carbonização das partes isolantes das espiras, provocada por sobre aquecimento por

curto-circuitos.

b) Gás acizentados - Resultante da decomposição da madeira ou papelão - (indica junção

soltas nos suportes de madeira, devido a soldas mal executadas ou folgas nos parafusos

das junções.

c) Gás amarelado - Resultante do aquecimento do ferro (indica defeito no núcleo

magnético)

d) Gás amarelado com flocos pretos - (Sobre tensão de origem atmosférica), (curtos

circuitos de equipamentos alimentados pelo transformador.)/(Diminuição da distancias de

isolação.)

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Temperatura

O registro de temperatura do óleo e dos enrolamento a cada turno é uma boa pratica.

Alterações fora das normais em função da variação de carga, são indícios de defeito interno,

tais como:

-Obstrução dos canais de circulação do óleo.

-Obstrução dos dutos de ventilação nos transformadores tipo seco.

Secador de Ar

Figura 7 - Secador de ar

A sílica –gel deve apresentar sempre uma cor azul escuro.Quando sua coloração se torna

rosada é sinal que está saturada de umidade, devendo ser trocada.pode-se restaurar o Gel retirado,

secando o mesmo sobre uma chapa de metal pré-aquecida.

Rigidez dielétrica e acidez do óleo

A cada dois anos é necessário retirar aproximadamente 1 litro de óleo para se efetuar o teste

de rigidez, é preciso determinar acidez orgânica do óleo.

Obs. Pra retirar a amostra do óleo, deverá deixar escorrer uma certa quantidade de óleo (=

10litros).

O vidro da coleta deverá ser esterilizado numa estufa a 40º C durante 5 Horas.

Mecânicas.

Se o teste de rigidez dielétrica apresentar valores abaixo dos normais(Para médias tensões

40KV a uma distância de12mm a 5mm) o óleo deverá ser aquecido a 80º e filtrado no filtro prensa .

A acidez não deverá ultrapassar o valor de 0,5%.

ELÉTRICAS

A determinação de defeitos a partir dos ensaios elétricos, tornasse necessário o auxilio do

Megger, Ohmimetro, Miliohmimetro, TTR,OUTROS.

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A medição da isolação entre os enrolamentos primários e secundários, colocando os terminais

do Megger entre os terminais primários e secundários que devem indicar resistência infinita ou no

mínimo 1 MEGAOHM por 1kV.

Em transformadores novos, : defeito de construçãoNos velhos é resultante das forças eletrodinâmicas devido a curto circuito.

Bobina com uma ou 2 bobinas interrompidas.

idem

Isolante de algodão atacado pela acidez do óleo

Mesma aparência, porem tocando-se a isolação chega-se facilmente ao metal

idem

O isolante do fio primário esta se deteriorando

Bobina primaria interrompida com sinais de fusão. Óleo contendo partículas carbonizadas e forte cheiro de queimado

Assimetria das tensões, seguida de formação de gás e desligamento

causaaparênciadefeito

Em transformadores novos, : defeito de construçãoNos velhos é resultante das forças eletrodinâmicas devido a curto circuito.

Bobina com uma ou 2 bobinas interrompidas.

idem

Isolante de algodão atacado pela acidez do óleo

Mesma aparência, porem tocando-se a isolação chega-se facilmente ao metal

idem

O isolante do fio primário esta se deteriorando

Bobina primaria interrompida com sinais de fusão. Óleo contendo partículas carbonizadas e forte cheiro de queimado

Assimetria das tensões, seguida de formação de gás e desligamento

causaaparênciadefeito

Tabela 4 - Manutenção de transformadores

ANOMALIAS EM TRANSFORMADORES

1. Sobre aquecimento de origem elétrica:

a) Proteção ineficazes (Usar proteção limitando a sobrecarga a 10%)

b) Distribuição de carga irregular entre transformadores em paralelo.

c) Carga desequilibrada (transformador Y/Y), equilibrar a carga ou substituir o

transformador ∆/Y.

2. Sobreaquecimento de origem mecânica / Depósitos nos enrolamentos:

a) Lavar os mesmos com óleo quente, colocar conservador de óleo, secador de ar, etc.

b) Perdas no ferro por deterioração dos isolantes - Aparece nos trafos antigos com chapas

de grande perdas. O melhor é substituir o trafo por outro.

3. Diminuição do grau de isolamento:

a) Sobre aquecimento no núcleo por correntes parasitas.

b) Verificar e eliminar as vibrações.

4. Tensões de saídas assimétricas:

Possíveis causas:

a) Erro na ligação de uma coluna do comutador de tensão.

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b) Nos transformadores Y/Y o defeito geralmente é devido ao desequilíbrio da carga.

Substituir por outro trafo. Quando é impossível garantir o equilíbrio de carga nas três

fases.

ENSAIO A CURTO CIRCUITO E A VAZIO

Um transformador é curto-circuitado quando a tensão do terminal secundário e a impedância de

carga secundária são zero.

Se a secundário de um transformador é curto-circuitado, apenas as resistência e reatâncias

primárias e secundárias o estão carregando. Conseqüentemente, a corrente a primaria drenada da

tensão primaria é determinada apenas pela impedância equivalente interna onde a corrente primaria é

igual a tensão primaria dividida pela impedância primaria (I1=V1/Z1)

No ensaio de curto-circuito as perdas no núcleo são desprezadas na maioria das condições.

Nesse ensaio a tensão aplicada ao primário é apenas uma pequena fração da tensão nominal

do lado de alta tensão. Sob esta condição, as perdas no núcleo, que variam com o quadrado da

tensão

No ensaio a vazio pode determinar qual e a perda de potência de um transformador.

RELAÇÃO NO TRANSFORMADOR REAL

Um transformador real, de núcleo de ferro, carregado é hermeticamente acoplado pelo núcleo

de ferro, uma pequena porção de fluxo disperso é produzido nos enrolamentos primários e

secundário.

As resistências e reatâncias dos enrolamentos do primário e secundário, respectivamente,

produzem queda de tensão no interior de transformador do transformador, com resultados das

correntes primária e secundária. Embora estas quedas de tensão sejam internas. Já um

transformador ideal é imaginado sem queda de tensão internas nas resistências e reatâncias de seus

enrolamentos.

IMPEDÂNCIA REFLETIDA

Tendo de início um transformador com impedâncias Z1 e Z2, para que as impedâncias venham

a se tornar uma só. É preciso unificar os circuitos 1 e 2, transportando para um novo circuito.

Ex.: Refletir a impedância do circuito 2 para o 1:

1 R= r1+alfa ao quadrado x R2 (Resistência equivalente referida ao primário)

2 X= XL1+alfa ao quadrado x XL2 (Reatância equivalente refletida ao primário)

3 Z= R+XJ (Impedância equivalente refletida ao primário)

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2.2. Motores

Os motores elétricos são máquinas que transformam energia elétrica em energia mecânica. O

principio de funcionamento dos motores elétricos baseia-se na atração e repulsão de um campo

eletromagnético. Em qualquer motor a corrente elétrica que passa pelo enrolamento do estator produz

um campo eletromagnético que é utilizado para movimentar o rotor e conseqüentemente a carga

acoplada no seu eixo.

O motor dc é bastante utilizado em aplicações onde haja a necessidade de controle de

velocidade, por permitirem um controle preciso e ajustável numa faixa larga de valores.

Os motores síncronos o rotor é constituído bobinas alimentadas em corrente contínua mediante

anéis coletores. Neste caso o rotor gira com uma velocidade diretamente proporcional a freqüência da

corrente do estator e inversamente proporcional ao número de pólos magnéticos do motor. Necessita

de C.C ou retificada para sua excitação.

São motores de velocidade constante que funciona na freqüência da rede.

A diferencia entre a velocidade síncrona e a velocidade assíncrona é conhecida como

escorregamento.

INSTALAÇÕES DE MOTORES

O dimensionamento de circuitos terminais e de distribuição que servem de alimentação para os

motores de acordo com a NBR5410 e NBR 7094.

Os equipamentos a motor não devem causar perturbações na rede durante a sua partida,

torna-se necessário consultar a concessionária para a partida direta com potência acima de 3,5 kW,

isto se a rede for alimentada em baixa tensão, no entanto durante a partida os valores de queda de

tensão não deve ultrapassar os valores indicados pela NBR 5410.

Existem três configurações utilizadas para a ligação de motores, sendo elas:

1. Circuitos terminais individuais, um para cada motor, partindo de um CCM.

2. Circuitos de distribuição contendo derivações em pontos determinados, contendo

circuitos terminais individuais , com a possibilidade de ter derivações para outras cargas.

3. Circuitos terminais únicos, utilizado para comandar pequenos motores, podendo ainda

esta alimentando outras cargas.

Componentes dos circuitos de equipamentos a motor, caso geral;

Condutores do circuito terminal - condutores que vão desde o quadro de distribuição até o

motor.

Dispositivo de proteção do circuito terminal - protege o moto contra sobre-c orrentes e

curto circuito.

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Dispositivo de seccionamento - seccionadoras, interruptores, etc.

Dispositivos de comando - partir e para o motor, geralmente é um contactor.

Figura 8 - Comando de motor elétrico

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2.3. Geradores

Os geradores são máquinas elétricas rotativas que transformam um tipo de energia em energia

elétrica.

Um motor de cc é um gerador com o fluxo de potência invertida, quando a energia mecânica é

entregue ao rotor e uma carga elétrica é conectada fornece energia elétrica para a carga, contudo um

campo magnético deve primeiramente ser estabelecido no entreferro. O campo é necessário porque

funciona como dispositivo de acoplamento, permitido a transferência de energia mecânica para o

sistema elétrico.

Figura 9 - Bateria Figura 10 - Pilha

30

3. PROJETOS DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Projetar uma instalação elétrica de uma edificação significa seguir os seguintes passos:

1. Determinar a localização e a quantidade de pontos de utilização elétrica.

2. Calcular os condutores em função das cargas a serem instaladas, bem como definir e

localizar nas plantas os caminhos dos condutores.

3. Dimensionar, escolher o tipo de dispositivos de proteção elétrica, de comando e de medição

localizando o local de suas instalações.

3.1. Tipos de instalações elétricas

PRÉDIOS DE ESCRITÓRIOS

Características principais:

1. Alimentação primária com subestação.

2. Capacidade de interrupção adequada e coordenação na proteção.

3. Distribuição trifásica.

4. Prumadas em dutos de barra.

5. Uso de luminárias com sistema de ar integrado.

6. Dutos sob o piso para a força.

7. Sistema de alarme e, sinalização e comunicação.

8. Pisos elevados para permitir a instalação de circuitos sob o mesmo.

HOSPITAIS

Características principais:

1. Uso da distribuição a partir do centro de carga.

2. Previsão cuidadosa para que não haja interrupção do fornecimento de energia elétrica.

3. Alto nivel de iluminação nos quartos, salas de cirurgias, consultórios, refeitórios e enfermaria,

incluindo a emergência.

4. Previsão de instalação de iluminação e tomadas de emergência a partir de geradores

elétricos autônomos.

5. Instalações de alta potencia para equipamentos de laboratórios, equipamentos de raio X.

6. Circuitos aterrados e sistemas de alarme e comunicação.

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ESCOLAS

Características principais:

1. Nas escolas as cargas de iluminação variam com o tipo de prédio, com a distribuição e com o

uso de luz natural nas salas de aula.

2. As densidades de potência típica variam de 33 a 75 W/m2 (Watts por metro quadrado).

3. As principais características são.

4. Fornecimento de energia em tensão primária aos centros de carga, em escolas grandes e

com vários prédios.

5. Sistema de iluminação moderno, de nível de iluminação elevado, com maior conforto visual.

6. Instalação exposta em laboratórios e oficinas.

7. Iluminação moderna para quadras de esportes.

8. Sistema de intercomunicação e chamada.

9. Circuitos fechados de TV.

10. Sistema de alarme contra incêndio.

3.2. Fatores importantes

Para a realização da análise dos fatores que interessam as instalações elétricas é de suma

importância fazer algumas definições:

Consumo (KWh) - é a quantidade de energia elétrica efetivamente utilizada durante um

intervalo de tempo, expressa na conta de energia em KWh (quilo Watts hora).

Demanda (KW) - é a potência média durante um intervalo de tempo, integralizado em 15

minutos, expressa na conta de energia em KW (Watts hora).

Demanda média (KW) - é a demanda constante que a instalação deveria apresentar para, no

intervalo de tempo considerado, consumir uma energia igual a consumida em regime normal.

Demanda máxima (KW) - é o valor da ordenada máxima da curva de carga ocorrida no

intervalo de tempo T.

3.3. Possibilidade de não simultaneidade

Geralmente é considerado em uma instalação elétrica que todos os aparelhos estejam ligados

simultaneamente, assim é considerado valores de fatores de demanda para cada tipo de instalação.

A NBR-5410 apresenta uma orientação, onde a determinação dos fatores de demanda deve

levar em consideração, os seguintes aspectos:

Área construída

Número de consumidores

Tecnologia de utilização

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Emprego de forças motrizes, por exemplo, ventiladores, bombas ou ferramentas

motorizadas

Tipo de aquecimento e/ou refrigeração (centralizada ou não)

Fatores climáticos para potências de aquecimento ou refrigeração

Disposição dos circuitos, inclusive o funcionamento do equipamento de substituição

Possibilidades de aumento de potência

Situação econômica atual

Tabela 5 - Tabela de fatores de demanda (g)

Numa instalação elétrica podemos considerar conjuntos homogêneos de carga, cada conjunto

possui seu regime de funcionamento, assim sendo temos como conjunto de carga:

Iluminação e tomadas

Condicionadores de ar

Chuveiros elétricos

Aquecedores de água

Elevadores

Bombas de água, etc.

Cada conjunto e caracterizado por sua potência total.

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4. INSTALAÇÕES PARA MOTORES ELÉTRICOS

4.1. Fator de potência

Chamamos de fator de potência a relação entre a potência ativa e a potência aparente:

fp= cos ϕϕϕϕ

Figura 11 - Triângulo das potências

4.2. Legislação

A Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL determina que o fator de potência, nas

grandes unidades consumidoras, deve ser superior a 0,92 capacitivo durante 6 horas da madrugada

e 0,92 indutivo durante as outras 18 horas do dia. Esse limite é determinado pelo Artigo nº 64 da

Resolução ANEEL nº456 de 29/11/2000. O baixo fator de potência prejudica a qualidade de energia

da rede e portanto quem não mantém o fp no limite determinado pela legislação esta sujeito a multa

sobre o valor da conta de energia elétrica.

Principais causas e efeitos de um baixo fator de potência Causas:

1. Motores elétricos trabalhando sem carga

2. Motores dimensionados a maior

3. Transformadores grandes alimentando pequenas cargas ou ligados a vázio.

4. Grande números de motores instalados

5. Lâmpadas de descarga (vapor de mercúrio, fluorescente, etc)

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Efeitos:

1. Variação da tensão

2. Perda de energia

3. Redução da capacidade do transformador

4. Queda de tensão acentuada

Obs. Toda a carga que exige uma energia reativa elevada, modifica o fp, levando este para um valor

baixo.

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5. CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA

5.1. Ações básicas

1. Dimensionar de acordo com a necessidade os motores

2. Elevar o consumo de energia ativa( se for conveniente)

3. Evitar o funcionamento de motores e transformadores em vazio

4. Instalar capacitores, onde estiver com baixo FP

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6. PROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGA E SOBRE CORRENTE

6.1. Determinações da NBR 5410 para o levantamento de carga de iluminação

CONDIÇÕES MÍNIMAS PARA O ESTABELECIMENTO DO NÚMERO DE PONTO DE LUZ

Prever pelo menos um ponto de luz no teto, comandada por um interruptor simples.

Arandelas nos banheiros devem ter um afastamento mínimo de 60cm do box.

CONDIÇÕES PARA ESTABELECER A POTÊNCIA MÍNIMA DE ILUMINAÇÃO

Para área menor ou igual a 6m2, estabelecer uma potência mínima d e100VA.

Para área maior que 6m2 atribuir 100VA para os 6m2 primeiros e acrescentar 60VA para cada

4m2 restantes.

A NBR 5410 não estabelece critérios para iluminação de áreas externas residenciais.

CONDIÇÕES PARA A INSTALAÇÃO DE TOMADAS DE USO GERAL (TUGs)

Áreas menores que 6m2, utilizar no mínimo 1 tomada

Cômodos maiores que 6m2, utilizar 1 tomada para cada 5m de perímetro ou fração.

Cozinhas ou copa, utilizar 1 tomada para cada 3.5m de perímetro, independente da área.

Banheiro, no mínimo 1 tomada perto do lavatório, mantendo uma distância mínima de 60 cm do

box.

Subsolos, varandas e ou garagens, no mínimo 1 tomada.

CONDIÇÕES MÍNIMAS PARA ESTABELECER A POTÊNCIA DAS (TUGS)

Banheiros, copa, área de serviços e similares, estabelecer no mínimo de 600vA no limite de 3

tomadas e o restante de 100VA.

Demais cômodos estabelecer potência mínima de 100VA.

CONDIÇÕES MÍNIMAS PARA ESTABELECER A POTÊNCIA DAS TOMADAS DE USO

ESPECÍFICO (TUES)

A quantidade de TUE´s esta estabelecida de acordo com o número de equipamentos a serem

instalados.

As TUE´s são destinadas a aparelhos fixos, tais como chuveiro, torneiras elétricas, ar

condicionado, etc.

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As TUE´e tem potência de acordo com o equipamento a serem instalados.

6.2. Tipo de fornecimento de tensão

O fornecimento de energia ativa para uma potência até 12KW é feito por circuito monofásico,

ou seja, um fio fase e outro neutro, conforme figura abaixo, tensão de 127V.

Figura 12 - Instalação monofásica

O fornecimento de energia ativa para uma potência acima de 12kW até a potência de 25kW

feito por circuito bifásico, ou seja um dois fios fase e outro neutro, conforme figura abaixo, tensão de

127V e 220V.

Figura 13 - Instalação bifásica

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O fornecimento de energia ativa para uma potência acima de 25kW até a potência de 75kW

feito por circuito trifásico, ou seja um três fios fase e outro neutro, conforme figura abaixo, tensão de

127V e 220V.

Figura 14 - Instalação trifásica

Todas as instalações elétricas devem possuir um quadro de distribuição, onde devem estar os

disjuntores de proteção dos vários circuitos que compõem a instalação. Abaixo um exemplo de um

quadro de distribuição bifásico.

Figura 15 - Quadro de distribuição elétrica

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QUADRO GERAL - os de metal ou fibra de vidro são melhores. Nesse quadro devem estar

agrupados separadamente os vários circuitos elétricos que compõe a instalação, conforme indica a

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), a NBR 5410, no mínimo um circuito para

iluminação, outro para tomadas em geral, mais um outro para tomadas de cozinha, além de um

circuito exclusivo para cada aparelho com potência superior a 1.000W, como microondas, lava-louças

e chuveiros, devido a alta carga que possuem.

FUSÍVEIS E DISJUNTORES - são essenciais para proteger a instalação contra sobrecargas ou

curtos-circuitos. Os fusíveis contêm um condutor metálico (elo fusível) que se rompe (queima) quando

a intensidade da corrente é superior à sua capacidade nominal, de acordo com a carga a qual esta

instalado em série. Quando se queima ele deve ser substituído, mas, no caso de voltar a queimar, é

deve-se buscar a causa do problema. São fabricados com diversos materiais, podendo ser: de

cerâmica e resina, papelão resistente (tipo cartucho), vidro, louça, polímero, etc. não havendo

grandes diferenças quanto ao funcionamento.

DIFERENCIAL RESIDUAL - trata-se de um dispositivo de proteção de uso permanente,

recomendado pela ABNT e conhecido pela sigla DR. Trata-se de um disjuntor supersensível às

menores fugas de corrente, que é acionado quando da fuga de uma mínima corrente, geralmente na

ordem de 30mili Amper ,que pode ser causada por fios descascados ou por uma pessoa tomando

choque numa tomada. Pode-se instalar um único DR na caixa distribuição ou um para cada circuito.

ELETRODUTOS - Tubos de PVC, resistentes ao calor e a impactos mecânicos, que podem ser

utilizados de forma aparentes ou embutidos em concretos e paredes, por onde correm os fios e cabos

que formam a instalação. Podem ser também encontrados em ferro, aço esmaltado ou galvanizado.

FIOS E CABOS - são condutores de energia que podem ser feitos de cobre, alumínio, etc, sempre

com alta pureza (o cobre hoje possui uma pureza de 99,99%), que se diferenciam quanto à forma e

aplicação. Podem ser classificados em fios e cabos, onde o fio é formado por um único condutor, não

flexível e utilizado em instalações fixa ou quando existirem somente curvas suaves. O cabo é

constituído por um conjunto de fios, próprios para instalações temporárias, em calhas, ou em locais

com curvas acentuadas, ainda utilizado em instalações aéreas e ainda para aparelhos elétricos em

geral.. De acordo com as normas da ABNT, seu revestimento, geralmente em PVC, deve ser isolante

e anti-chama, o que é identificado pela sigla BWF. A seção do condutor é especificada a partir da

corrente a ser transportada.

CONECTORES - Podem ser do tipo pequenos s em plástico por fora e condutor internamente que

seguram os fios por meio de parafusos; ou ainda os conectores maiores, produzidos em plásticos

ABS, cerâmica ou polietileno, que seguram por pressão os fios através parafusos, podendo ser ainda

40

do tipo "vampiro", conectores de pressão que prendem os condutores por meio de garras

pontiagudas, sem precisar decapar os condutores.

TOMADAS, INTERRUPTORES E OUTROS PONTOS - soquetes, interruptores ou tomadas: Quanto

aos soquetes para lâmpadas incandescentes, existem dois tipos: os de porcelana e os de baquelita e

PVC. Já as fluorescentes exigem soquetes do tipo pressão ou encaixe. As caixas de tomadas e

interruptores (em geral com medidas de 4" x 2" ou 4" x 4") são produzidas em metal ou em PVC .

Quanto às tomadas, existem dois tipos: bipolar (dois pólos, como a de um secador ou a da TV) e a

tripolar (dois pólos mais o terra, como a do computador), ambas com entrada para plugues redondos

ou chatos. As potências destas tomadas variam conforme o modelo e a aplicação e devem estar

indicada nestas, em função do valor da capacidade máxima de corrente e tensão.

DISJUNTOR (Conforme NBR 5459 da ABNT) - Dispositivo de manobra (mecânico) e de proteção,

capaz de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, assim

como estabelecer conduzir por tempo especifico e interromper correntes em condições anormais

especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito.

6.3. Objetivo da proteção das redes

Os dispositivos de proteção das redes têm por finalidade atuar de forma seletiva quanto às

avarias que possam ocorrem no sistema e separar as partes dos circuitos que estiverem com defeito

na rede. Servem alem disto para limitar as sobre-correntes e os efeitos dos arcos elétricos.

Os disjuntores são equipamentos destinados a interrupção e restabelecimento das correntes

elétricas num determinado ponto do circuito.

Os disjuntores devem ser instalados sempre acompanhados da aplicação de um relé, que

serão os elementos sensores, que irão detectar as correntes elétricas dos circuitos, que após a

análise das anormalidades destes emitiram uma ordem de comando para a abertura do disjuntor e

consequentemente a do circuito monitorado. Caso um disjuntor seja instalado sem os relés significa

transformar este apenas numa chave de manobras.

Um disjuntor tem por função principal a interrupção das correntes de defeito num determinado

circuito, isto levando o menor espaço de tempo, no entanto estes também são usados para

interromperem as correntes de operação a plena carga ou em vazio ou ainda a realizarem operações

para energizar circuitos em condições normais de operação ou em falta.

41

7. ATERRAMENTO

Todos os equipamentos de informática dependem da qualidade da energia elétrica e de suas

instalações; principalmente no que se refere ao aterramento e os equipamentos de energia:

estabilizador, nobreak e filtro de linha.

O fio TERRA é o fio que esta fisicamente ligado a terra, ao solo, por meio de um fio conduto, de

preferência nu, de forma a fazer o real aterramento. O aterramento protege o equipamento contra

interferências e as pessoas contra choques elétricos.

Qual é a diferença entre o terra e o neutro?

O fio neutro, apesar de possuir um potencial "zero" poderá em função de interferências do

circuito aumentar o seu potencial, causando danos a equipamentos mais sensíveis, já o fio "terra", em

função da terra ser uma fonte inesgotável de elétrons, mantém o seu potencial constante. de forma

que mesmo que um excesso de tensão surja esta será encaminhado para a terra, mantendo o

potencial elétrico sempre em zero.

Um aterramento é conseguido enterrando-se uma haste metálica com dois metros de

comprimento, no solo e ligando-se o fio terra nela.

7.1. Terra virtual

O terra virtual é equipamento projetado para amortecer os picos de tensão, ele já vem dentro

do filtro de linha. Ele possui recursos necessários para solucionar os problemas com aterramento.

Figura 16 - Esquema de ligação das tomadas e quadro ao terra

42

Figura 17 - Disposição da tomada tripolar

7.2. Objetivo do aterramento

1- Obter uma resistência de aterramento o mais baixo possível,para corrente de falta à terra.

2- Manter as potências produzidas pelas correntes de falta à terra dentro dos limites de segurança,

de modo a não causar fibrilação do coração humano.

3- Fazer com que os equipamentos de proteção fique mais sencibilizados e isolem rapidamente as

falhas à terra.

4- Fazer com que as descargas atmosféricas seja escoadas rapidamente a terra.

5- Drenar as cargas estáticas armazenada nos equipamento e estruturas metálicas.

Os aterramentos podem ser compostos de:

1- Uma haste aterrada.

2- Hastes alinhadas.

3 -Hastes em forma de triângulo

4- Hastes em quadrados

5- Hastes em círculos.

6- Chapas metálicas

7- Fios ou cabos enterrados.

Obs.: A distância entre as hastes deve ser igual ao somatório do tamanho delas.

43

Figura 18 - Haste do tipo Cooperweld

Tabela 6 - Dimensões da seção do fio terra

A tabela acima representa como se deve dimensionar a seção do fio terra. Seções dos

condutores menor ou igual a 16 mm2, implica que a seção do fio terra é igual a do condutor fase. Se o

condutor fase for maior que 16mm2 e menor ou igual a 35mm2 condutor terra tem seção igual a

metade do fio fase.

A norma NBR 5410 apresenta cinco esquemas de aterramento de sistema elétrico trifásico,

sendo eles:

1. Esquema TN - Toda a corrente de falta direta fase massa é uma corrente de curto-circuito.

Esquema TN-S: O condutor neutro e o de proteção são distintos.

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TN-C-S: As funções de neutro e de proteção são combinadas em um único condutor em

uma parte de instalação.

TN-C :AS FUNÇÕES DE NEUTRO E DE PROTEÇÃO SÃO COMBINADAS EM UM

ÚNICO CONDUTOR AO LONGO DE TODA A INSTALAÇÃO.

2. Esquema TT - onde as correntes de falta direta são inferiores a uma corrente de curto-

circuito. Possui uma ligação distinta do terra e o neutro também é aterrado por uma haste

independente, estando as massas ligadas ao terra e ao neutro.

3. Esquema IT - massa ligada diretamente a terra independente total do neutro aterrado.

Figura 19 - Esquema TN-C Figura 20 - Esquema TN-S Figura 21 - Esquema TT

7.3. Normas técnicas

NBR5410

NBR13571 - Haste de aterramento aço-cobreada e acessórios.

NBR7089 - Refrigeradores, congeladores e aparelhos similares de uso doméstico -

Verificação das disposições para aterramento.

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BIBLIOGRAFIA ALBUQUERQUE, Rômulo de Oliveira. Análise de Circuitos de Corrente Contínua. SP. Érica, 1987. LOURENÇO, Antônio. C; CRUZ, Eduardo. C. A; CHOUERI, Salomão Jr. Circuitos de Corrente Contínua. SP. Érica. 1998 MARKUS, Otávio. Circuitos Elétricos. SP. Èrica, 2001. O' MALLEY, John. Análise de Circuitos.SP. Makron Books do Brasil. EDMINISTER, Joseph A. Circuitos Elétricos. Coleção Schaum, SP. Makron Books do Brasil.