Pneus radiais x Pneus diagonais
ELETRICIDADE E ELETRNICA VEICULAR
ELETRICIDADE E ELETRNICA VEICULARSALVADOR
2 00 5Copyright ( 2003 por SENAI CIMATEC. Todos os direitos
reservados.
rea Tecnolgica AutomotivaElaborao: Enoch Dias Santos Junior;
Tcnico. Reviso Tcnica: Renato Jorge Santos Arajo, Tcnico.Reviso
Pedaggica: Ana Cristina Luz SantosNormalizao: Maria do Carmo
Oliveira RibeiroCatalogao na fonte (Ncleo de Informao Tecnolgica
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SENAI CIMATEC Centro Integrado de Manufatura
e Tecnologia. Eletricidade e Eletrnica Veicular. Salvador,
2005.
70p il. (Rev.00)
I. Eletricidade e Eletrnica Veicular I. Ttulo
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O SENAI CIMATEC visa desenvolver um programa avanado de suporte
tecnolgico para suprir as necessidades de formao de recursos
humanos qualificados, prestao de servios especializados e promoo de
pesquisa aplicada nas tecnologias computacionais integradas da
manufatura.
Com uma moderna estrutura laboratorial e um corpo tcnico
especializado, o CIMATEC desenvolve programas de intercmbio
tecnolgico com instituies de ensino e pesquisa, locais e
internacionais.
Tudo isso sem desviar a ateno das necessidades da comunidade,
atendendo suas expectativas de formao profissional, suporte
tecnolgico e desenvolvimento, contribuindo para uma constante
atualizao da indstria baiana de manufatura e para a alavancagem do
potencial das empresas existentes ou emergentes no estado.
APRESENTAOA eletricidade que a menos de um sculo era uma fora
misteriosa e assustadora se converteu com o avano cientfico, em
mais um importante instrumento de desenvolvimento tecnolgico.
Tornou-se indubitavelmente um fator importantssimo na vida
social e econmica do mundo. O uso que dela faz o homem distingue o
sculo atual de todas as pocas anteriores de sua existncia na
Terra.
O avano da cincia, como da tecnologia est intimamente ligado ao
uso da eletricidade nos mais variados ramos dos seus campos.
A indstria automobilstica, por exemplo, usa nos seus veculos um
grande nmero de componentes eltricos ou acessrios, os quais sofrem
continuamente modificaes e aperfeioamentos.
, portanto de suma importncia para o tcnico mecnico e
eletricista estar a par destas recentes transformaes; estar sempre
se atualizando e que conhea esses componentes, circuitos e seus
princpios de funcionamento.
Com a eletrnica embarcada existentes nos veculos atuais, em
componentes desde motor at acessrios mais suprfluos, o mecnico
deixa de ser uma pessoa que deva ter conhecimentos apenas do ramo
mecnico, passando a ter a necessidade de conhecimentos em
eletro-eletrnica, com o intuito de poder compreender o
funcionamento de sistemas modernos, bem como poder executar
reparos.
SUMRIO
7I A ELETRICIDADE
71.1 - INTRODUO
71.1.1 - Matria
71.1.2 - Molcula
71.1.3 - tomo.
81.1.4 - Eletricidade Esttica .
81.1.5 - Eletricidade Dinmica ou Corrente Eltrica .
91.2- GRANDEZAS ELTRICAS
91.2.1 Tenso eltrica
101.2.2 Corrente eltrica
121.2.3 Resistncia Eltrica
191.3 LEI DE OHM
211.4 CIRCUITOS ELTRICOS
231.4.1 Configurao dos circuitos
331.5 TRABALHO ELTRICO
331.6 POTNCIA ELTRICA
351.7 CAPACITOR
391.8 MAGNETISMO
401.9 ELETROMAGNETISMO
421.10 REL
441.11 GERAO DE UMA TENSO ALTERNADA SENOIDAL
461.12 TRANSFORMADOR
48II - MULTMETRO AUTOMOTIVO
54lll - SEMICONDUTORES
583.1 DIODOS SEMICONDUTORES
593.2 TIPOS DE DIODOS
623.3 RETIFICAO AC/DC
653.4 O TRANSISTOR
703.5 SIMBOLOGIA DE COMPONENTES DE CIRCUITOS ELTRICOS
73IV -SINAIS ELTRICOS - ELETRNICOS
734.1 SINAIS DIGITAISs
744.2 SINAIS ANALGICOS
I A ELETRICIDADE1.1 - Introduo
Por se tratar de uma fora invisvel, o princpio bsico de
eletricidade explicado na Teoria atmica.
Torna-se difcil ento visualizar a natureza da fora eltrica, mas
facilmente notvel os seus efeitos.
A eletricidade produz resultados e efeitos perfeitamente
previsveis.
Para que possamos compreender melhor a eletricidade, observemos
as seguintes definies:
1.1.1 - Matria toda a substncia, slida, lquida ou gasosa que
ocupa lugar no espao.
1.1.2 - Molcula a menor partcula, a qual pode dividir uma
matria, sem que esta perca suas propriedades bsicas.
Ex: Quando dividimos um p de giz at o momento em que ele ainda
conserve suas propriedades de p de giz, se tornado invisvel a olho
nu, mas visvel com microscpios, temos ento uma molcula.
1.1.3 - tomo.So as partculas que constituem a molcula. Podemos
assim afirmar que um conjunto de tomos constitui uma molcula, que
determina uma parte da matria.
no tomo que se d o movimento eletrnico (corrente eltrica). O
tomo composto por um ncleo e partculas que giram a seu redor, em
rbitas concntricas, muito parecidas com a configurao dos planetas
em torno do sol.
O ncleo constitudo de prtons e nutrons, convencionando-se a
prtons com carga eltrica positiva (+) e nutrons carga eltrica nula
(0).
As partculas que giram ao redor do ncleo so denominadas eltrons,
com carga eltrica negativa (-).
As cargas negativas dos eltrons so atradas pelo ncleo, que tem
carga positiva devido aos prtons. Essa atrao compensa a fora
centrfuga que tende a afastar os eltrons do ncleo. Dessa forma, os
eltrons mantm o seu movimento ao redor do ncleo.Normalmente, um
tomo tem o mesmo nmero de prtons e eltrons e, portanto,
eltrica-mente neutro.
Podemos admitir que num tomo, na condio de equilbrio, o nmero de
prtons igual ao nmero de eltrons. Se ele perde um eltron toma-se
eletricamente positivo (on Positivo), se ele ganha um eltron
torna-se negativo (on Negativo). A este desequilbrio que chamamos
"carga eltrica". O conjunto dos fenmenos que envolvem estas "cargas
eltricas" que foi definido como eletricidade. A eletricidade se
apresenta de duas maneiras.
1.1.4 - Eletricidade Esttica - o tipo de eletricidade que
envolve cargas eltricas paradas. gerada por atrito, pela perda de
eltrons durante o friccionamento. Por exemplo, um basto de vidro e
l de carneiro, choque ao descer de um veculo, etc.
1- Haste de vidro.
2- Falta de eltrons.
3- Pano de l.
4- Excesso de eltrons.
Inicialmente, os tomos da haste de vidro e da haste de plstico
so eletricamente neutros. Isto significa que o nmero de cargas
negativas e de cargas positivas no ncleo do tomo exatamente igual.
Quando se esfrega a haste de vidro com o pano de produz-se
trabalho, atravs do quaI se afastam eltrons da superfcie da haste.
Estes eltrons permanecem no pano.
1.1.5 - Eletricidade Dinmica ou Corrente Eltrica - o fluxo de
cargas eltricas que se desloca atravs de um condutor. Desta forma
como a eletricidade se apresenta que nos interessa estudar. E para
que este fenmeno ocorra necessrio, no mnimo, uma fonte de energia,
um consumidor e condutores fechando o circuito.
1.2- GRANDEZAS ELTRICAS
1.2.1 Tenso eltricaSe uma haste de borracha for esfregada com o
pano de l, alguns eltrons do pano de l aderem superfcie da haste de
borracha. A haste passa a ter mais carga negativa do que positiva:
fica carregada com carga negativa. "Carga negativa significa
excesso de eltrons" (figura abaixo). Entre cargas diferentes ocorre
uma fora de atrao. Para tentar separar cargas diferentes necessrio
produzir trabalho contra a fora de atrao. Este trabalho armazenado
nas cargas sob a forma de energia. O resultado uma fora entre as
cargas que recebe a designao de "tenso".
"A tenso o resultado da separao de cargas".
1- Haste de plstico.
2- Falta de eltrons.
3- Pano de l.
4- Excesso de eltrons.
Tenso eltrica a diferena de potencial existente entre dois
pontos distintos no circuito. Pode ser definida tambm como a fora
impulsora ou presso, que fora a passagem da corrente eltrica nos
condutores.
Quando afirmamos que uma bateria tem 12 volts, estamos dizendo
que a diferena de potencial existente entre um plo e outro de 12
volts. A tenso que a alimenta os circuitos das residncias pode ser
normalmente de 127 V ou 220V.
A tenso pode ser representada pelas letras E, d.d.p.(diferena de
potencial ou U e sua unidade de medida o volt (V).
Por definio, 1volt a diferena de potencial necessria para
impelir 1Ampere atravs de 1ohm.
O instrumento de medio de tenso eltrica o voltmetro
simbolizado:
O voltmetro ligado em paralelo com o circuito a ser medido.
1.2.2 Corrente eltricaSe unirmos dois corpos com potenciais
diferentes, utilizando um condutor, eles tendem a equilibrar-se
eletricamente. Para isso, o corpo de maior potencial negativo ir
perder eltrons, enquanto que o corpo de menor potencial negativo ir
receber eltrons.
Os eltrons livres do condutor entraro em movimento, passando de
um tomo a outro, em direo ao corpo com menos carga.
Corrente eltrica a quantidade de cargas eltricas que flui atravs
de um condutor num determinado intervalo de tempo, ou ainda, a
tendncia para restaurar o equilbrio eltrico num circuito onde
exista diferena de potencial (d.d.p.).Como a quantidade de eltrons
sempre muito grande, criou-se a unidade de carga eltrica, o Coulomb
(C).
1 C =6,28x1018 eltrons. E 1C/s = 1 A .A corrente eltrica num
circuito apresentada pela letra I e sua unidade de medida o Ampre
(A).
Por definio, 1 Ampre a corrente que flui atravs de um condutor
com resistncia de 1 Ohm quando a diferena de potencial entre os
seus terminais for igual a 1 Volt.
O instrumento de medio de corrente eltrica o ampermetro
simbolizado:
O ampermetro ligado em srie com o circuito a ser medido.
A corrente eltrica assim como a tenso eltrica pode ser de dois
tipos:
Contnua ou alternada.
Tenso alternada - Varia periodicamente sua polaridade.
Invertendo o sentido da corrente eltrica ao longo do tempo.
Exemplo: tenso residencial.
Tenso contnua - No sofre variao de polaridade ao longo do tempo.
Exemplo: Pilha e bateria de automvel.
1.2.3 Resistncia Eltrica
A oposio que um condutor eltrico oferece passagem da corrente
eltrica o que denominamos resistncia Eltrica.
O valor da resistncia eltrica est diretamente ligado a combinao
de quatro fatores:
Material que constitui o condutor (resistividade)
Comprimento do condutor
rea da seo transversal
Temperatura de trabalho do condutor
O que determina a resistividade do material (() a ser utilizado
em condutores a quantidade de eltrons livres. Os metais so os
melhores condutores de corrente eltrica, destacando o cobre, o
alumnio e a prata.
O comprimento de um condutor tambm interfere diretamente no
valor da resistncia. Quanto maior o comprimento do condutor, maior
a oposio passagem de corrente eltrica.
A rea da seo transversal ou o dimetro do condutor tambm altera o
valor da resistncia do condutor. Quanto maior o dimetro menor
oposio passagem de corrente eltrica.
O aumento da temperatura causa um aumento da resistncia do
condutor. Um exemplo prtico seria o cabo que alimenta o motor de
partida do veculo. Como podemos observar ele oferece menor
resistncia a circulao de alta corrente consumida pelo motor de
partida, por possuir pequeno comprimento e maior bitola (dimetro
).Matematicamente, a resistncia pode ser expressa na seguinte
frmula:R = .L /A
Onde: R = resistncia eltrica da matria ()
L = Comprimento do condutor ( m).
A =rea da seo transversal (m)
= resistividade especfica (.m)A resistncia eltrica representada
pela letra R e sua unidade de medida o ohm (().
Um ( 1 ) ohm a resistncia que permite a passagem de uma corrente
de 1 Ampre sob tenso de 1 Volt.
O instrumento de medio de resistncia eltrica o hommetro
simbolizado:
Para medir resistncia eltrica usa-se o ohmmetro, ligado em
paralelo ao componente que se deseja medir, desde que este se
encontre desenergisado.
1- Consumidor ou resistncia eltrica.
2- Interruptor e fios(resistncia eltrica).
3- Ohmmetro.
A tabela abaixo apresenta a resistividade de alguns materiais, a
uma temperatura de 20 C. a unidade de resistividade dada em ohm x
metro ( m).
Resistividade (a 20 C)
Cobre1,77 x10-8 m
Alumnio2,83 x10-8m
Bismuto119 x10-8m
Prata 1,63 x10-8m
Nquel7,77 x10-8m
Nicrome99,5 x10-8m
RESISTORES
Os componentes que so utilizados nos circuitos com o objetivo de
oferecerem uma determinada resistncia passagem de corrente, so
chamados de resistores.
Os resistores so fabricados de formas e caractersticas
diferentes, dependendo da aplicao a que se destinam. O seu valor
pode ser indicado alfanumericamente, ou por meio de anis de cores
diferentes gravados nas mesmas. Os outros valores de identificao de
um resistor so a sua tolerncia (percentual) e a potncia, indicada
em Watts.
1- Inscrio no corpo
2- Anis com cores.
Resistncia e temperatura
.A resistncia de um material condutor varia com a temperatura. O
carbono e a maioria dos semicondutores so melhores condutores
quando aquecidos. Por esse motivo, so tambm denominados "condutores
a quente". Existe, no entanto, um pequeno nmero de materiais
semicondutores como, por exemplo, o titanato de brio, que so
melhores condutores quando frios. A sua resistncia eleva-se com o
aumento da temperatura, e so designados de "condutores a frio".
1 Fio de cobre a 20C
2 - Ohmmetro
Valor da resistncia R=27,8m
TIPOS DE RESISTORES
Resistores fixos (cuja resistncia no pode ser alterada).
Resistor de enrolamento de fio: enrolamento de fio
com uma resistncia especial. Destinam-se a ser
utilizadas para elevadas potncias ou como
resistores de preciso.Resistores de pelcula de carbono: possuem
como
base um corpo cermico cilndrico, revestido com
uma camada de carbono, que constitui a resistncia
propriamente dita. Estes resistores servem para
praticamente todas as aplicaes.Resistores de xidos metlicos:
possuem como base
um elemento cilndrico de cermica, revestido com
uma camada de xido metlico que por sua vez revestido com uma
camada de silicone. Esta
construo torna estes resistores praticamente
Indestrutveis em termos mecnicos.
Resistores de pelcula metlica: possuem como base
um suporte, por exemplo, de vidro endurecido, no
qual depositado uma camada de metal precioso.
Estes resistores distinguem-se pela sua elevada
preciso e confiabilidade.Os resistores fixos tm, entre outras,
as seguintes
utilizaes nos veculos automveis:- resistores de compensao
(baIlast) no injetor do
sistema de injeo.- resistores de compensao (baIlast) para a
bobina de ignio.
- resistores das velas de ignio.RESISTORES VARIVEIS
Os resistores variveis (regulveis) so normalmente chamados de
potencimetros.Trata-se normalmente de resistores de carbono ou de
fio.Um contato rotativo sobre o resistor (ou sobre o enrolamento do
fio) dotado de uma ligao eltrica permite selecionar o valor de
resistncia desejada dentro da faixa total do resistor. Desta forma,
altera-se tambm a tenso atravs do contato rotativo. Assim, o
potencimetro tambm pode ser utilizado como divisor de tenso.
Os potencimetros possuem normalmente um eixo de ligao entre o
contato rotativo e o boto de acionamento. Desta forma pode-se
facilmente efetuar regulagens durante sua utilizao.Um exemplo da
sua utilizao a bia de nvel de combustvel, que variando o seu cursor
varia a resistncia do potencimetro.
TrimpotAjusta-se com uma chave de fenda para um determinado
valor que permanece constante ao longo do seu funcionamento. No
entanto, com o decorrer do tempo o valor se altera e, a regulagem
pode ser novamente efetuada.Os resistores variveis tm as seguintes
utilizaes nos automveis:- resistor varivel do sensor do tanque de
combustvel (nvel combustvel).
- resistor varivel da iluminao do painel de instrumentos .
- resistor varivel do intervalo de funcionamento do limpador de
pra-brisas.
Resistores no lineares (no hmicos).
Trata-se de resistores variveis, cuja variao no acontece, por
meios mecnicos, mas sim por meio de alterao da temperatura, da
tenso aplicada ou da incidncia de luz.
TERMISTORES (NTC) compem-se de uma
mistura de xidos metlicos e cristais mistos oxida-
dos, comprimidos uns contra os outros por um
processo de sinterizao e em seguida revestidos
com uma camada de vidro ou colocados num
alojamento. Quando estes resistores so aquecidos,
a sua resistncia diminui. NTC (do Ingl "Negative Temperature
Coefficient": coeficiente de temperatura tura negativo).
Aplicao em automveis :Sensor da temperatura do lquido de
arrefecimento
(ECT).Sensor da temperatura do ar de admisso (IAT), etc.
Grfico do sensor de temperatura do liquido de arrefecimento.
(Exemplo : motor 2.0 DOHC).
X Temperatura do liquido de arrefecimento em C.
Y Resistncia em ohms.
Termistores (PTC)Compem-se de xidos metlicos e titanato de brio,
comprimidos em conjunto e depois revestidos com uma camada de vidro
e armazenados num alojamento.
Quando so aquecidos, as suas resistncias aumentam. PTC (do Ingls
"Positive Temperature Coefficient": coeficiente de temperatura
positiva).Resistores dependentes da tenso (VDR)
So compostos de p de carbonato de silcio comprimido por meio de
um processo de sinterizao e em seguida colocado num alojamento.
Varistores ou VDR (do Ingls "Voltage Dependent Resistor": resistor
dependente da tenso). A partir de uma determinada tenso (o valor
depende do tipo de resistor), a resistncia diminui.Utilizao nos
automveis:
Estabilizao da tenso.Proteo contra excessos de tenso.Resistores
sensveis luz (LDR)
So feitas de materiais semicondutores como o antimonieto de ndio
ou sulfureto de chumbo. A luz que incide nos materiais
semicondutores provoca o aumento do nmero de eltrons livres,
reduzindo consequentemente a sua resistncia.
LDR (do Ingls "Light Dependent Resistor": resistncia dependente
da luz).Utilizao no veiculo:
Medio da intensidade da luz - como luxmetro, durante a regulagem
dos faris.Sensor solar em sistemas de ar condicionado.
1.3 LEI DE OHM
A lei fundamental da eletricidade dinmica a lei de Ohm. Ela
relaciona: Tenso (V), Corrente (I) e Resistncia (R); de maneira
bastante simples. Vrias de suas aplicaes so executadas por ns
diariamente, at mesmo sem conhec-la. Observemos o circuito
abaixo:
Se mantivermos constante o valor da resistncia e aumentarmos o
valor da tenso, observamos um aumento do valor da corrente e
vice-versa.
No entanto, vimos que a corrente tambm determinada pela
resistncia, ela uma oposio ao fluxo de corrente. Imaginando que a
tenso permanece constante, verificamos que um aumento no valor da
resistncia causar uma diminuio no valor da corrente. Ento,
resumindo podemos observar:
ou
ou
Se ento conhecemos os valores de no mnimo duas grandezas,
chegaremos ao resultado da terceira.
Para exemplificar:
Qual seria a corrente consumida pela lmpada no circuito
abaixo?
Qual seria o valor da resistncia equivalente do circuito
abaixo?
Qual o valor da tenso da bateria no circuito abaixo?
Uma maneira fcil de lembrar os princpios da Lei de Ohm a
utilizao do crculo abaixo. Lembre-se que a letra E tambm simboliza
a tenso eltrica.
- Cobrindo R, obtm-se E/I. Resulta da a resistncia em ohms.-
Cobrindo E, obtm-se I x R. Obtm-se a tenso em volts.- Cobrindo I,
obtm-se E/R, que a corrente em amperes.
1.4 CIRCUITOS ELTRICOSPodemos considerar o circuito eltrico como
o caminho para a passagem de eletricidade. Para obtermos um
circuito completo deveremos ter, no mnimo: uma fonte de energia
(bateria), um consumidor (lmpada) e condutores fechando o
circuito.
SENTIDO DA CORRENTENos circuitos eltricos, a corrente eltrica
circula do plo negativo para o positivo. Este o chamado sentido
real da corrente eltrica. Entretanto, durante muitos anos se pensou
que a corrente flua do positivo para o negativo. Este o sentido
convencional de corrente, que at hoje utilizada nos livros e
trabalhos tcnicos para representar o sentido da corrente nos
circuitos eltricos.
Nos veculos automotivos o negativo da bateria e consequentemente
do alternador fluem para os consumidores atravs do chassi e a
carroceria que servem como massa (terra) para os consumidores.
Os Valores das grandezas eltricas so, muitas vezes, muito
grandes ou muito pequenos, dificultando os clculos. Devido a isso,
so muito utilizados os mltiplos e submltiplos das unidades de
medida.
A tabela seguinte traz os mais usados:SMBOLOFATOR
MULTIPLICADORMULTIPLICAR O VALOR POR :
MLTIPLOSTERA (T)
GIGA (G)
MEGA (M)
QUILO (K)
X1012X109X106X1031000000000000
1000000000
1000000
1000
SUBMLTIPLOSmili (m)
micro ()
nano ( n)
pico (p)
X10-3
X10-6
X10-9
X10-120,001
0,000001
0,000000001
0,000000000001
Exemplos:15k = 15 x103 = 150006GV = 6 x109 = 6000000000V4mA =
4x10-3 = 0,0004A1.4.1 Configurao dos circuitosAs diversas cargas
dos circuitos eltricos podem estar associadas entre si de trs
formas diferentes: srie, em paralelo ou em mista (associao
srie-paralela).
Circuito srieEm um circuito srie temos os componentes ligados de
maneira a existir um nico caminho contnuo para a passagem da
corrente eltrica.
Corrente em um circuito srie - a mesma em todos os pontos do
circuito, independente do valor de resistncia dos componentes do
circuito.
Ento, se voc interrompe o circuito em qualquer parte, toda a
circulao de corrente no circuito interrompida.
Um exemplo prtico seria a instalao de fusvel de proteo no
circuito. O fusvel sempre inserido em srie no circuito a ser
protegido, pois um aumento no valor da corrente acima de sua
capacidade nominal faz com que ele interrompa toda a circulao de
corrente, desligando o circuito.
A tenso em um circuito srie - A soma das quedas de tenso em cada
componente do circuito igual tenso da fonte (bateria).Se fizermos
uma ligao em srie de duas lmpadas de 12 volts em uma bateria de 12
volts, as lmpadas acendero fracamente. Se as lmpadas forem idnticas
cada uma delas receber 6 volts, no atingindo ento a intensidade
luminosa nominal.
A resistncia equivalente em um circuito srie - Para se calcular
o valor da corrente total consumida em um circuito necessrio se
conhecer o valor da resistncia total, ou equivalente do
circuito.
No caso do circuito srie a resistncia equivalente do circuito a
soma das resistncias de cada componente.
Para efeito de clculo podemos representar o circuito como:
Circuito Paralelo
O que caracteriza um circuito paralelo a ligao de seus
componentes de tal forma que exista mais de um caminho para a
passagem de corrente.
A corrente em um circuito paralelo - A corrente total fornecida
pela fonte (bateria) igual soma das correntes em cada ramo do
circuito. Podemos explicar como: mais vias de passagem possibilitam
mais passagem de corrente.
A tenso em um circuito paralelo - A diferena de potencial em
cada componente do circuito paralelo a mesma da fonte (bateria).
Isto quer dizer que se ligarmos duas lmpadas de 12 volts em
paralelo, a tenso aplicada em cada lmpada ser idntica da bateria,
12 volts. Normalmente, as lmpadas so ligadas em paralelo, a fim de
que cada uma produza sua luminosidade nominal e mesmo que uma delas
queime as outras continuaro acesas.
A resistncia equivalente em um circuito paralelo - Para se
calcular a resistncia equivalente que causaria o mesmo efeito de um
conjunto de resistncias ligadas em paralelo devemos:
Ento o circuito resumido para clculo, torna-se:
Isto quer dizer que o efeito provocado por uma lmpada de 2 ohms,
em termos de consumo de corrente o mesmo que o circuito de quatro
lmpadas (6//6//10//15) em paralelo.
O clculo direto da resistncia equivalente em um circuito
paralelo :
No circuito paralelo, o valor da resistncia equivalente ser:
Circuito MistoChama-se circuito misto, o circuito formado pela
combinao de componentes em srie e paralelo.
O comportamento da corrente e tenso em um circuito misto
obedecem s regras do circuito srie e do circuito paralelo, quando
analisado por partes.
Ex:
EXEMPLOS DE ANLISE DE CIRCUITOS
Exemplo 1:Qual o valor da corrente que circula no circuito
abaixo? E a queda de tenso em cada lmpada.
Encontrar o valor da resistncia equivalente(Req). Como se trata
de um circuito srie a resistncia equivalente a soma das
resistncias.
Req = 2 + 4 = 6
O circuito resumido para clculo seria:
A queda de tenso na lmpada L1 ser:V1 = R1 x I1V1 =2x2A
V1= 4V
A queda de tenso na lmpada L2 ser:V2 = Ut v1 =12V 4V = 8V
Ou
V2 = R2 x I
V2 = 4 x 2 A = 8V
EXEMPLO - 2No circuito abaixo, calcular a corrente que circula
em cada lmpada:
EXEMPLO - 3
Se inserirmos no circuito anterior uma resistncia em srie no
valor de 2, qual seria o comportamento da corrente em cada
componente do circuito?
Como j calculamos a resistncia equivalente das teres lmpadas req
= 2
Ento a resistncia equivalente do circuito vale:Req = 2 +2=4
O circuito pode ser representado por :
O conhecimento do comportamento da corrente e tenso em partes do
circuito auxiliam bastante num diagnstico preciso.
Quando torna difcil o acesso a pontos para medio com
instrumentos, a maneira mais fcil utilizar os clculos
matemticos.
1.5 TRABALHO ELTRICOA energia a capacidade de realizar
trabalho.
De acordo com a fsica, todo corpo em movimento realiza
trabalho.
Trabalho eltrico o trabalho realizado pelos eltrons em movimento
(corrente eltrica) ao atravessar um corpo submetido a uma diferena
de potencial.
Exemplo: aquecimento da resistncia de um chuveiro, incandescncia
do filamento de uma Impada.
O trabalho eltrico diretamente proporcional quantidade de
eltrons que atravessa o corpo (Q) e tenso aplicada (V). A unidade
de trabalho no SI o joule (J).
T= Q x V
Se q = I x t
Ento, a frmula matemtica para clculo de trabalho eltrico :
1.6 POTNCIA ELTRICAA potncia eltrica expressa a relao entre o
trabalho realizado e o tempo gasto para realiz-lo, ou ainda, a
rapidez com que se produz trabalho ou a rapidez com que se gasta
energia. sua unidade de medida no . SI o watt (W) e seu smbolo
(P)..
Cada componente de um circuito tem uma potncia especfica.Quanto
mais tempo permanecer ligado, maior ser o consumo de energia
eltrica.
Por exemplo, considere dois aquecedores de gua. O aquecedor "A"
aquece 1 litro d'gua em uma hora, enquanto que, no mesmo tempo de
uma hora, o aquecedor "B aquece dois litros d'gua.
O aquecedor "B" mais potente, pois realiza mais trabalho que o
outro, no mesmo tempo.
A potncia obtida atravs do produto da tenso pela corrente
eltrica
P = U x I.
Existem outras maneiras de realizar o clculo da potncia, usando
o parmetro resistncia eltrica.
P= R xI2Utiliza-se a frmula mais conveniente para cada tipo de
circuito, de acordo com os dados disponveis.
Independente do tipo de associao dos resistores do circuito
eltrico, a potncia total fornecida pela fonte ser soma das potncias
de cada resistor.
EXEMPLO -1:
Calcule a potncia dissipada por uma carga de R= 100 ligada a uma
fonte de V=50v
EXEMPLO 2:
Em uma associao em paralelo de 4 resistores cujas potncias so,
respectivamente, 10W,25W,100W e 50W , qual ser a potncia total
?
Pt = P1 + P2 + P3 + P4 = 10W + 25W +100W + 50W Pt = 185W EXEMPLO
3:Qual a potncia dissipada por um resistor de R=120 percorrido por
uma corrente de 2 A?
P= R xI2 = 120 x 22 P=480WEXEMPLO 4:
Qual ser a potncia de um circuito alimentado por uma fonte de V=
12V E corrente de 20mA?
P = V x I
P = 12V x 0,02 A
P = 0,24W
1.7 CAPACITOR
E um componente que armazena cargas eltricas em forma de campo
eltrico'
Sua funo armazenar energia, e ele se compe de duas placas
condutoras
separadas por um dieltrico (isolante).
PROCESSO DE CARGA EM C.C.
Considerando o capacitor descarregado, ao fechar a chave, comea
a circular Instantaneamente uma corrente eltrica, em regime
transitrio, at que a tenso nos terminais do capacitor chegue a um
valor prximo da tenso da fonte. Neste momento a corrente pra de
fluir, e o capacitor est carregado com a mesma tenso da fonte. Ele
ir manter esta tenso (regime permanente) at que seja
descarregado.Em regime permanente no h corrente eltrica entre as
placas. Assim, o capacitor considerado como uma alta resistncia
para circuitos de tenso contnua.O capacitor compe-se essencialmente
de dois condutores eltricos (por exemplo, placas metlicas),
separados por um material isolador (um dieltrico).Quando o
capacitor ligado a uma tenso contnua, ocorre um fluxo de corrente
de carga por breves momentos, durante os quais a fonte de tenso
absorve eltrons de uma das placas e comprime-os para a outra
placa.
Assim, uma placa fica com falta de eltrons e a outra com
excesso, criando-se uma tenso entre as placas que corresponde tenso
aplicada originalmente.
Se a origem da tenso aplicada for desligada, o capacitar
permanece carregado por um curto perodo de tempo. Isso significa
que o capacitor possui capacidade de armazenamento de carga
eltrica.
Se, por exemplo, o capacitor for descarregado atravs de uma
resistncia, h um fluxo de corrente que chamada de corrente de
descarga.
A capacidade de um capacitor (capacitncia) ser maior quanto
maior for a constante dieltrica, a rea das placas, e quanto menor
for distncia entre elas.
Construo bsica de um capacitor
1 Material isolador.
2 Terminais.
3 Placas metlicas.
Carregamento das placas metlicas.
1 Fonte de tenso.
2 Interruptor.
3 Placas de metal.
4 Placa isoladora.
IL Corrente de carga
IE Corrente de descarga.CAPACITNCIA
a capacidade que um capacitor possui de armazenar cargas
eltricas. Sua unidade no SI o farad ( F ).No entanto, esta unidade
grande para os valores que ocorrem nas utilizaes prticas, e
normalmente usam-se as seguintes unidades:1 microfarad (F) =
0,000001F
1 nanofarad (nF) = 0,000000001F1 picofarad (pF) =
0,000000000001F
Fatores que interferem na capacitncia.
Onde: = Permissividade do material ( Fm).
A = rea das placas (m2).
d = Distncia entre as placas(m).
C = capacitncia (F).
Smbolo grfico do capacitor:
CARGA ARMAZENADA
A quantidade de cargas armazenadas por um capacitor obtida
atravs do produto da capacitncia pela diferena de potencial entre
as placas.
Q = C X V
Onde: Q = Carga eltrica (C).
C = Capacitncia (F).
V = Diferena de potencial entre as placas (v).
TIPOS DE CAPACITORES
Os capacitores podem ser de 3 tipos :
Plsticos
Normalmente utilizam poliestireno ou polister como
dieltrico.
Podem ser construdos com duas folhas de alumnio bobinadas com
uma folha de material plstico, ou atravs da vaporizao do alumnio
nas duas faces do dieltrico, num processo conhecido como
metalizao.
Cermicos
O dieltrico constitudo de material cermico, o que proporciona
baixos valores de capacitncia e alta tenso de isolao.
Eletrolticos
Ao contrrio dos cermicos, tm altas
capacitncias com baixa tenso de
isolao. O dieltrico normalmente se
constitui de xido de alumnio ou xido
de tntalo.
Exigem ateno na montagem, pois so
polarizados, e a montagem pode ser
axial ou radial.
Ao ligar capacitores eletrolticos indispensvel observar a
polaridade correta ("+ e "-") a fim de evitar a sua destruio.
Os capacitores encontram utilizaes diversas nos automveis - no
sensor MAP, por exemplo, como elemento determinador da frequncia,
no temporizador da luz do habitculo, em filtros de interferncias,
mdulos de controle, sistemas de ignio, etc.Com o envelhecimento do
eletrlito ou do dieltrico, os capacitores eletrolticos perdem a sua
capacidade. Dependendo da sua aplicao, isto pode resultar na
deteriorao da eficincia do filtro e na alterao da temporizao
indicada.
No sensor MAP, a alterao da capacidade pode resultar numa
alterao da frequncia de sada, o que poder originar um consumo mais
elevado ou dificuldades na partida do motor. Contudo, um sinal fora
da faixa de funcionamento normal, ou mesmo a falha total da
unidade, so reconhecidos pelo mdulo controle eletrnico do
motor.
ASSOCIAO DE CAPACITORES
Assim como os resistores os capacitores tambm podem ser ligados
em srie ou em paralelo.
LIGAO DE CAPACITORES EM SRIE
As capacitncias dos capacitores ligados em srie so iguais, dado
que a soma das tenses dos capacitores igual tenso total
aplicada.
Quando os capacitores esto ligados em srie, a capacitncia total
sempre menor do que a menor capacidade individual.
LIGAO DE CAPACITORES EM PARALELO
Quando os capacitores esto ligados em paralelo, a capacitncia
total igual soma das capacitncias individuais.
1.8 MAGNETISMOChamamos de magnetismo a propriedade que certas
substncias possuem de atrair corpos de ferro, nquel ou cobalto. A
estas substncias denominamos ms.
Os ms podem ser encontrados de forma permanente, que retm a
propriedade magntica por tempo indeterminado, e tambm na forma de
im temporrio, que tm durao limitada. Os ims possuem sempre dois
plos magnticos onde esto concentradas as foras de atuao:
Por conveno, as linhas de fora partem do plo norte, por fora do
Im, e penetram no plo sul, mantendo um campo de atrao chamado
"campo magntico".
Ento: "Campo magntico a regio do espao onde se manifesta a fora
magntica.
Como as linhas de fora partem sempre do plo norte para o plo
sul, ento plos de mesmo nome se repelem e plos de nomes diferentes
se atraem.
1.9 ELETROMAGNETISMO
Alm dos ms, tambm a
corrente eltrica pode produzir um
campo magntico.
Em 1820, Hans Christian Oersted
descobriu que um condutor sendo,
percorrido por uma corrente
eltrica cria ao redor de si um
campo magntico capaz de alterar
a direo de uma agulha imantada.
Por isso nunca esquea:Todo condutor quando percorrido por uma
corrente eltrica, gera em torno do mesmo um campo
eletromagntico.
As linhas de fora do campo magntico gerada pela corrente em um
condutor retilneo tm a forma de crculos concntricos em torno do
condutor.
Assim, se o condutor for enrolado na forma de uma bobina e
receber uma pequena corrente eltrica, obtm-se um forte campo
magntico, devido interao (soma) das linhas de fora.
Para se conseguir uma maior intensidade do campo magntico
deve-se:A) Aumentar o nmero de voltas do condutor (espiras);
B) Aumentar a corrente eltrica que circula;
C) Introduzir no interior da bobina um ncleo de ferro, que
diminua a disperso do campo magntico.
Assim sempre que circular uma corrente eltrica por uma bobina
gerado um "Campo Magntico". Este artifcio utilizado na construo de
Rels, Interruptores Magnticos, etc...
A outra propriedade :
Quando um campo magntico corta ou cortado por um condutor
induzida uma corrente eltrica neste condutor.
A intensidade da corrente induzida diretamente proporcional a:A)
Comprimento do condutor (n. de espiras da bobina);
B) Intensidade do campo magntico;
C) Velocidade do movimento condutor ou do campo magntico;
Este o princpio bsico de gerao de energia eltrica atravs do
movimento (Queda d'gua. Geradores a leo combustvel, alternadores,
etc...).Esta propriedade utilizada tambm na construo de motores
eltricos.
1.10 RELO rel constitui um exemplo prtico da aplicao do efeito
magntico. Quando uma bobina percorrida por corrente, forma-se nela
e no seu ncleo de ferro um campo magntico, que provoca a atrao do
brao de contato em direo bobina, fechando-se em consequncia os
contatos eltricos do circuito. Se a alimentao de corrente bobina
for interrompida, desfaz-se o campo magntico. Com a ajuda de uma
mola de retomo, o brao de contato regressa sua posio inicial e o
circuito aberto. Nos veculos, os rels so usados para inmeras funes,
essencialmente para a transferncia de altas correntes. Alm disso, a
converso de impulsos eltricos em movimento mecnico pode ser
utilizada, por exemplo, nas vlvulas de solenide. Quando o campo
magntico se desfaz, surge uma contra tenso muito elevada nos
componentes atuadores (vlvula de solenide, vlvula do ar de pulsao).
Esta contra tenso (tenso de induo) tem de ser mantida baixa por
meio de circuitos adequados.
1 Brao de contato com contato eltrico.
2 Bobina com ncleo de ferro.
3 Mola de retorno.
4 Ligao fonte de tenso.
IS Circuito de controle (comando).
IL Circuito de potncia (carga).Os rels podem ser:
NA Normal Aberto: Alimenta a carga (fecha o contato) quando
energizado.
NF Normal Fechado: Tira a alimentao da carga quando
energizado.
1.11 Gerao de uma tenso alternada senoidalConforme vimos, quando
um condutor percorrido por uma corrente eltrica, surge ao seu redor
um campo magntico.Michael Faraday descobriu que quando um condutor
colocado na presena de um campo magntico varivel, cria-se nos
terminais deste condutor uma diferena de potencial.Heinrich lenz,
estudando os fenmenos descritos por Faraday, formulou uma lei para
o, sentido da corrente induzida. Segundo a lei de lenz, "o sentido.
da corrente induzida tal que o campo magntico por ela criado
contrarie o campo que a gerou".
Se o m for movimentado, aproximando e afastando da espira
condutora, a variao do campo magntico ir gerar uma tenso induzida
na espira. Esta tenso induzida tambm chamada de fora eletromotriz
(f.e.m.), e dada em volts.
Os eltrons livres do condutor movem-se juntamente com este.
Sobre qualquer partcula carregada que se mova num campo magntico,
exercida uma fora designada por fora de Lorenz (Lorenz:cientista
holands). Isso resulta em que os eltrons livres do condutor so
conduzidos para um dos'seus lados. Gera-se assim excesso de eltrons
de um lado do condutor e escassez do outro lado, onde cria-se uma
tenso entre as extremidades do condutor.
[
A direo da tenso induzida depende da direo de movimentao do
condutor e da orientao do campo magntico.A tenso alternada aumenta
de 0V at ao seu valor positivo mximo (amplitude) e cai em seguida
abaixo da linha dos 0V para o seu valor negativo mximo, regressando
depois novamente aos 0V, e assim consecutivamente.
Ao nmero de vezes por unidade de tempo (segundos) que estas
oscilaes acontecem d-se o nome de frequncia.
Princpio de funcionamento do gerador
Tal como acontece com a gerao de tenso alternada unifsica, a
tenso alternada trifsica gerada em combinao com um movimento
rotativo.
Existem trs bobinas idnticas em crculo defasadas de 120. Segundo
a lei da induo, a rotao do rotor induz tenses senoidais AC igual
disposio das bobinas, e as tenses nelas induzidos so tambm
defasadas de 120.
1.12 TransformadorE um dispositivo utilizado para aumentar ou
diminuir uma tenso alternada, sem variar a potncia.
Constitui-se de dois enrolamentos distintos, bobinados sobre um
ncleo de ao laminado. O enrolamento primrio aquele onde se aplica a
tenso, e o secundrio o enrolamento do qual se retira tenso
modificada. No h ligao eltrica entre os enrolamentos primrio e
secundrio. Ao percorrer as espiras do enrolamento primrio, a
corrente cria um campo magntico, cujas linhas de fora passam pelo
ncleo e enlaam o enrolamento secundrio, induzindo neste uma
tenso.
Um mesmo transformador pode ser elevador ou abaixador de tenso,
dependendo do lado em que a tenso de alimentao aplicada. O lado de
maior tenso tem menor corrente. Seu enrolamento, de resistncia
eltrica alta, contm mais espiras e feito com fio de dimetro
reduzido. O outro lado, aquele, de tenso menor tem corrente maior.
Sua bobina de baixa resistncia eltrica e tem menos espiras, de fio
de maior dimetro. O transformador quase no tem perdas, por no
possuir peas mveis.
Um transformador ideal obedece s seguintes equaes.
Se o nmero de espiras do secundrio for maior que o numero de
espiras do primrio o transformador ser elevador de tenso. Caso
contrrio, ser abaixador de tenso.
Exemplo:Calcule a tenso de sada (secundrio) de um transformador
que possui as seguintes especificaes:Tenso do primrio igual a
110V.
N. de espiras do primrio 400 espiras.
N. de espiras do secundrio 800 espiras.
Soluo:Dados: Vp =110V
Vs = ?
Np = 400 espiras
Ns = 800 espiras
400Vs = 110.800
400Vs = 88000 Vs =
Tenso no secundrio 220V (Transformador elevador de tenso).II -
MULTMETRO AUTOMOTIVOAgora que conhecemos os conceitos bsicos de
Corrente (A), Tenso(V) e Resistncia () vamos ver como devemos
operar o nosso multmetro de forma a obter as medidas desejadas.
O multmetro uma ferramenta indispensvel ao eletricista, que o
permite diagnosticar defeitos de maneira direta. Ele rene
basicamente: um Voltmetro, um Ampermetro e um Ohmmetro.
Para medir, basta selecionar a funo e a escala desejada, e
utilizar o instrumento de acordo com o que foi descrito
anteriormente para medidas de corrente, tenso e resistncia,
conforme o caso.
Existem multmetros convencionais (analgicos e digitais) e
automotivos (digitais). Os convencionais podem ser utilizados na
rea automotiva, porm precisam de uma ateno especial nas medies de
resistncia eltrica para que o mesmo no venha a queimar alguns
componentes eltricos automotivos, como por exemplo, o mdulo de
injeo eletrnica.
O Multmetro automotivo foi fabricado exclusivamente para ser
utilizado na rea automotiva sem que o mesmo venha a danificar os
componentes eltricos e eletrnicos do veculo se usado
corretamente.
Abaixo temos um multmetro digital AUTOMOTIVO com seus elementos
e suas funes principais:
Medindo tenso continua
Selecione as funes do multmetro conforme desenho e coloque as
pontas de prova em paralelo com o componente a ser medido.Medio de
tenso alternada ( ACV/V )
Medindo corrente alternada (ACA/A)
Selecione o multmetro conforme desenho e coloque-o em srie com o
componente.Ateno! A colocao do ampermetro em paralelo com o
componente far com que o fusvel do multmetro se abra
instantaneamente.
Medindo corrente contnua
Selecione o multmetro conforme desenho e coloque-o em srie com o
componente.
Ateno! A colocao do ampermetro em paralelo com o componente far
com que o fusvel do multmetro se abra instantaneamente.
Medindo resistncia eltrica
Selecione conforme desenho e coloque as pontas de prova em
paralelo com o componente.
Ateno! O circuito deve estar desligado da fonte de tenso.
Leitura da informao no display do multmetro
Tome cuidado com a leitura que est no display do aparelho de
medio, ela pode estar sendo em mltiplos e submltiplos.
Cuidados especiais com o multmetro:Ao utilizarmos o multmetro
temos que ter cuidados especiais para no danificar o aparelho e nem
sofrer acidentes.
Chave seletora de funes e pontas de prova.
Deve haver coerncia entre a funo selecionada e a instalao das
pontas de prova.
Obs.: A posio da ponta de prova Vermelha na medio de corrente
diferente da medio das outras funes.
Cuidado com os fusveis e valores mximos de medio:O multmetro
possui fusveis internos para proteo durante a leitura de correntes
eltricas, jamais os substituam por fusveis que no tenham as mesmas
caractersticas, estes fusveis so de ao rpida para se abrirem antes
dos componentes eletrnicos internos do multmetro.
lll - SEMICONDUTORES
Os semicondutores so slidos cujos tomos se
encontram dispostos em padres regulares, ou seja,que possuem uma
estrutura cristalina. Prximos do zero absoluto (-273 C), os
semicondutores puros atuam como isoladores. No entanto, temperatura
ambiente tomam-se condutores, ainda que em pequena escala.Em termos
de condutividade, estes materiais' encon-tram-se entre os metais e
os isolantes, e so deno-.
minados semi-condutores.
Para explicar a forma como os componentes do
semicondutor funciona, utilizaremos o silcio.como exemplo, pois
trata-se do material semi-
condutor mais amplamente usado. Os processos
atmicos so semelhantes ao do germnio e de
outros materiais semicondutores.Na rbita mais externa do tomo de
silcio encon-
tram-se quatro eltrons aos quais se d o nome de
eltrons de valncia. Cada eltron de valncia
pertence ao seu prprio tomo e ao tomo mais
prximo, o que liga os tomos entre si (ligao de
par eletrnico).A temperaturas muito baixas, o eltron de
valncia
no pode sair da sua posio na rede cristalina, pois
nessas temperaturas, o cristal no conduz.
temperatura ambiente, os tomos dos semicondutores movimentam-se
na rede cristalina oscilam. Desse modo alguns eltrons separam-se
dos seus tomos e movimentam-se livremente na rede cristalina. Se
for aplicada uma tenso rede cristalina, estes eltrons movem-se do
plo negativo para o plo positivo da fonte de tenso.
Aos eltrons que se movimentam livremente no cristal d-se o nome
de eltrons condutores. Quando um eltron da camada ou rbita de
valncia se afasta da sua ligao par, cria um espao (vazio), que
denominado de lacuna (no caso, lacuna positiva, pois falta eltron).
Estas lacunas contribuem tambm
para a movimentao de eltrons (corrente eltrica).
Quando se aplica uma tenso a um cristal semicondutor, os eltrons
condutores passam do plo negativo para o positivo.
A temperaturas elevadas, existem no semicondutor mais eltrons
condutores e consequentemente mais lacunas.A condutividade dos
semicondutores aumenta com o aumento da temperatura. Em outras
palavras, a resistncia de um semicondutor diminui com o aumento da
temperatura.
Representao simplificada:
Imaginemos o cristal de silcio como um recipiente de vidro e
observemos os seus aspectos mais importantes: as bolas (eltrons de
valncia), que se
perderam da rede cristalina, movimentam-se Ilivremente no
cristal. Os crculos pontilhados representam as lacunas deixadas
pelas bolas.
Os nmeros de bolas e de crculos pontilhados dependem da
temperatura.
Se aplicarmos uma tenso ao recipiente de vidro (consideremos a
placa de vidro do lado esquerdo como o plo negativo e a placa de
vidro do lado direito como o positivo), as bolas transferem-se
para
o plo positivo atravs dos crculos (lacunas).
O nmero de partculas livres portadoras de carga no semicondutor
pode ser consideravelmente aumentado adicionando-se ao cristal
determinadas
Impurezas.
Se introduzirmos um tomo estranho com cinco
eltrons de valncia na rede cristalina do silcio
(quatro na rbita externa), apenas quatro doseltrons de valncia
podem ser combinados. O
quinto utilizado para a conduo de carga.Dado que neste caso o
transporte de carga se faz atravs de transportadores de carga
negativa
(eltrons), d-se a estes semicondutores o nome de condutores
N.
Os semicondutores tipo N possuem eltrons livres como
transportadores de carga. Quando se introduz um tomo com trs
eltrons de valncia no cristal de silcio, os trs eltrons so
combinados, mas um encontra-se ausente da rede cristalina, surgindo
uma lacuna.
Pode acontecer que, um eltron de valncia de um tomo vizinho
salte para esta lacuna na rede cristalina, criando outra
lacuna.
Neste caso, o transporte da corrente feito por meio de
transportadores de carga positiva; por esse motivo este
semicondutor designado de condutor P.
Os semicondutores tipo P utilizam-se de lacunas para o
transporte de carga.
Pode-se dizer tambm que:Os semicondutores do tipo N so redes
cristalinas doadoras de eltrons.
Os semicondutores do tipo P so redes cristalinas receptoras de
eltrons.
Quando se aplica uma tenso a um material condutor N, h uma
passagem de eltrons do plo negatIvo para o positivo.
Quando se aplica uma tenso a um material condutor P, h uma
passagem de lacunas do plo positivo para o negativo.
3.1 DIODOS SEMICONDUTORESSe juntarmos um semicondutor P a um N,
cria-se a denominada juno PN. Esta juno forma um componente
eletrnico: o diodo.
No limite entre os condutores P e N h passagem de eltrons
condutores do condutor N para o P as lacunas do condutor P passam
para o condutor N.
A este processo d-se o nome de difuso. Perto do limite P-N,
qualquer eltron da regio N preenche uma lacuna na regio P e na
regio P as lacunas so preenchidas por eltrons da regio N.Isto
significa que a regio de ambos os lados da juno PN possui muito
poucos transportadores de carga e que, sem tenso aplicada, atua
como camada isoladora.A esta camada isoladora, d-se o nome de juno.
uma zona neutra, pois oferece uma barreira de potencial. Ser
necessrio aplicar uma tenso mnima para que eltrons e lacunas
conduzam cargas atravs desta barreira.
Se aplicarmos uma tenso na juno PN, a situao pode alterar-se de
diversas formas, dependendo da polaridade: se o condutor P for
ligado ao plo positivo e o condutor N ao plo negativo, a tenso fora
a passagem de eltrons condutores do condutor N e de lacunas do
condutor P para a camada de juno.Esta gradualmente reduzida at
desaparecer completamente na chamada tenso direta.Se o plo positivo
for ligado ao condutor P e o negativo ao condutor N, a camada de
juno desaparece e a corrente flui atravs do diodo.Se o plo positivo
for ligado ao condutor N e o negativo ao condutor P, a camada de
juno aumenta e o
diodo bloqueia a corrente eltrica.
As ligaes eltricas do diodo so designadas de "nodo" (+) e
"ctodo" (-), correspondendo o nodo
ligao do condutor P e o ctodo do condutor N.
Existem mltiplas utilizaes para os diodos nos automveis; por
exemplo: retificadores, protetores de inverso de polaridade, diodos
de rels de corte, vlvulas de solenide, vlvulas de controle do ar da
marcha-lenta, diodos unidirecionais em circuitos impressos,
etc.
3.2 TIPOS DE DIODOSDiodos retificadores
Os diodos de silcio so essencialmente utilizados em
retificao.
No caso do exemplo ao lado, as lminas de silcio, compostas de
condutor N e condutor P, encontram-se dentro de um alojamento.
Neste diodo de silcio, a corrente flui da cpsula para o cabo.
A curva caracterstica de um diodo retificador de silcio muito
mais profunda na banda passante do que aquela dos diodos de
germnio. Assim, sendo a tenso direta a mesma, h uma passagem de
corrente maior pelo diodo retificador de silcio.
Na camada de juno, a corrente reversa muito pequena, aumentando
apenas um pouco quando a tenso reversa aumenta. S quando se alcana
a tenso de ruptura do nodo que h um aumento sbito da corrente
reversa.
Na prtica, o valor da tenso reversa no diodo retificador de
silcio no deve de modo algum atingir a tenso de ruptura, pois isso
provocaria a sua destruio.
Diodos Zener
Normalmente, os diodos Zener s so usados na direo do bloqueio.
Se a tenso aplicada exceder a tenso reversa admissvel (tenso Zener
ou de Ruptura), o diodo Zener conduz. Esta aplicao do diodo como
limitador de tenso dura enquanto a tenso aplicada exceder a
quantidade admissvel. Os diodos Zener so usados para proteo contra
sobretenso (por exemplo, em instrumentos de medio). Uma outra
aplicao importante a estabilizao de tenso em sistemas eletrnicos.
Campos de aplicao no automvel: no mdulo de controle eletrnico do
motor, para estabilizao da tenso de alimentao de 5 V fornecida aos
sensores.
Diodos emissores de luz
O diodo emissor de luz (LED: Light Emitting Diode)
funciona no sentido de passagem.Dependendo do tipo utilizado, o
diodo emite luz com comprimentos de onda na faixa de infra-vermelho
e luz visvel. Os diodos emissores de infravermelhos (IRED: Infrared
Emitting Diode) so, por exemplo, usados em barreiras luminosas.Os
LED que emitem luz visvel apresentam-se nas seguintes cores: verde,
amarelo, laranja, vermelho e azul. Em automveis, os LED so usados
como fontes de luz e como indicadores luminosos. O LED necessita de
uma resistncia que atue como limitador de corrente.
Dependendo do tipo de diodo, a tenso limiar situa-se
aproximadamente entre 1,35V e 2,5 V, e a tenso de ruptura entre 3 e
6 V.
3.3 RETIFICAO AC/DC
Retificadores de meia-ondaQuando se aplica uma tenso alternada
(AC) a um diodo, a tenso retificada, sendo o resultado a produo de
uma tenso denominada de contnua pulsada (DC).
Se a meia-onda positiva da tenso alternada for, aplicada ao
nodo, este conduz e permite passagem da meia onda, ou seja, h a
passagem de uma corrente com a forma desta meia onda atravs do
diodo. A subsequente meia onda negativa (negativa no nodo)
bloqueada pelo diodo. Durante a meia onda negativa no h passagem de
corrente.
Consequentemente, a tenso fornecida ao consumidor consiste numa
srie de meias ondas positivas, separadas por perodos que
correspondem durao da tenso negativa, durante os quais a tenso
baixa para 0 volts.
Retificadores de onda completa
O retificador de onda completa utiliza um circuito em ponte com
quatro retificadores.
O circuito montado de maneira que a meia onda negativa no
suprimida, mas sim totalmente utilizada.Quando a meia onda positiva
da tenso alternada se encontra em L2, o plo positivo ligado
extremidade superior e o plo negativo extremidade inferior do
enrolamento secundrio. Assim, a corrente passa atravs do diodo D2,
do consumidor R1 e do diodo D3, regressando ligao negativa de
L2.
Os diodos D1 e D4 invertem.
A tenso que passa pelo consumidor corresponde meia onda
positiva.
Se, a meia onda negativa da tenso alternada estiver em L2, o plo
negativo ligado extremidade superior e o positivo extremidade
inferior do enrolamento secundrio. Deste modo a corrente percorre o
diodo D4, o consumidor R1 e o diodo D1,regressando ligao negativa
de L2 Os diodos D2 e D3 invertem. A corrente gerada pela meia onda
negativa percorre o consumidor na mesma direo que a gerada
anteriormente pela meia onda positiva.
Assim, a tenso que percorre o consumidor R1 tem a mesma
polaridade em ambos os casos.
A tenso que percorre R1, tambm pulsada continuamente.
As tenses e correntes de sada fornecidas pelos circuitos
retificadores contm componentes de tenso alternada e de corrente
alternada. Entretanto, para muitas aplicaes so necessrias tenses e
correntes contnuas puras. Com a ajuda de um circuito de filtragem,
estes componentes alternados (AC) podem ser filtrados ou reduzidos
ao ponto de os seus resduos no mais serem prejudiciais. No possvel
eliminar totalmente os componentes AC.
O circuito de filtragem compe-se normalmente de uma resistncia e
um capacitor (circuito de filtragem RC) ou de uma bobina e um
capacitor
(circuito de filtragem LC).
3.4 O TRANSISTOR
O transistor constitudo por trs camadas semicondutoras. Nos
transistores NPN, as duas camadas exteriores so condutores N, sendo
a camada central um condutor P. O transistor possui, assim, duas
junes PN, nas quais se formam camadas de juno. primeira destas
camadas d-se o nome de emissor, dado que emite (envia) portadores
de carga. camada central d-se o nome de base.
Esta controla a emisso de portadores de carga. ltima camada d-se
o nome de coletor, pois rene portadores de carga.
Existem dois tipos de transistor: o PNP e o NPN.
Nos transistor NPN, o emissor envia "eltrons"; no transistor
PNP, emite "lacunas". O smbolo identificativo do emissor uma seta,
a qual indica a direo convencional da corrente do emissor.
Nos transistores NPN, as direes dos diodos so opostas s dos
transistores PNP, o que significa que as polaridades da fonte de
tenso ligada tambm devem ser invertidas.Em seguida, explicado o
princpio de funcionamento do transistor, tomando como exemplo o
transistor NPN.
Se ligarmos o plo negativo de uma fonte de tenso ao emissor e o
plo positivo ao coletor, no se verifica passagem de corrente.Os
eltrons do coletor deslocam-se em direo ao plo positivo, as lacunas
da base so repelidas pelo potencial positivo e deslocam-se para a
juno entre a base e o emissor. Em consequncia, a camada de juno
entre o coletor e a base aumenta.
Os eltrons do emissor so repelidos pelo potencial negativo da
fonte de tenso e movem-se em direo juno entre o emissor e a base,
tal como sucedeu com as lacunas da base. Assim, a juno entre o
emissor e a base desaparece.
Se aplicarmos adicionalmente uma tenso positiva baixa base, h um
fluxo de eltrons do emissor para a base atravs da juno PN. O
coletor, que se encontra ligado ao potencial positivo, atrai a
maior parte dos eltrons que se encontram na camada da base e
"suga-os" atravs da juno PN entre a base e o coletor.
Consequentemente sai corrente do coletor. Uma pequena parte da
corrente do emissor regressa fonte de tenso da base atravs desta
ltima, formando assim a corrente de base (ou corrente de
controle).
A relao entre a corrente do coletor e a corrente da base d-se o
nome de amplificao de corrente contnua. Os esclarecimentos sobre o
funcionamento tambm se aplicam ao transistor PNP com exceo de que
deve-se levar em conta as diferenas de polaridade e de
corrente.
Atravs da alterao da tenso na base (por meio de um potencimetro,
por exemplo), a corrente do coletor pode ser aumentada ou diminuda
e ainda ligada ou desligada. Desta forma, o transistor pode ser
usado no s como amplificador, mas tambm como interruptor.
Se for utilizado um transistor como interruptor, cria-se no
transistor uma tenso base emissor no sentido de passagem. A tenso
aplicada tem de ser maior do que a tenso limiar, a fim de deixar
passar a corrente do coletor. O consumidor ligado ao cabo do
coletor. Se for utilizada, por exemplo, uma resistncia dependente
da luz na alimentao de tenso da base-emissor, o transistor pode ser
usado como interruptor dependente da intensidade da luz.
No se inclui nesta publicao uma explicao de outros tipos de
transistor, pois isto ultrapassa o mbito deste curso bsico.
Nos automveis, o transistor usado essencialmente como
interruptor, pois no se baseia na abertura e fechamento de
contatos, constituindo um interruptor extremamente rpido e isento
de desgaste (ver, por exemplo, ignio transistorizada).
ANALOGIA DO TRANSISTOR COM O RELUm transistor se parece muito
como um rel numa forma eletrnica. Os rels so utilizados sempre que
uma corrente precisar ser transferida por uma fonte remota. Um
transistor pode executar esta funo com maior velocidade e maior
confiabilidade. Para explicar melhor como um transistor funciona,
iremos comparar sua funo quela de um rel executando a mesma
tarefa.
Operao
Imagine a parte interna de um transistor NPN como sendo uma
combinao de rel e diodo. O "rel" do transistor ativado para
completar um circuito entre o coletor e o emissor sempre que a
"bobina do rel" energizado.
Veja como um "diodo" est ligado por fio dentro do transistor. A
corrente s pode fluir a partir da base ao emissor (devido ao diodo
na extremidade do emissor). Quando o transistor tiver a polaridade
e o nvel de tenso corretas fornecidos sua trajetria da
base/emissor, ele chamado de transistor polarizado diretamente.
Esta condio faz com que o transistor se ative e se ligue do coletor
ao emissor. Isto completa o circuito carga.
Tanto a pequena corrente de controle (base/emissor) como a
grande carga de corrente (coletor/emissor) compartilham do mesmo
terminal ao terra do emissor. Isto significa que o transistor NPN
pode ser utilizado como um interruptor do lado do terra onde a
tenso da bateria (B+) j foi fornecida ao dispositivo de sada. O
dispositivo necessita somente de um terra (fornecido pelo
transistor) para funcionar.
Os transistores podem transferir uma carga muito mais
rapidamente que um rel. Eles so tambm mais confiveis, pois no
possuem peas mveis que possam falhar ou desgastar-se. Nenhum tcnico
de motores de desempenho moderno pode imaginar os atuais injetores
de combustvel eletrnicos sendo acionados por rels individuais.S
para aguar a sua imaginao, voc acredita que injetores de combustvel
acionados por rels podem ser confiveis, durveis e com capacidade de
execuo na velocidade de um motor automotivo?
Nota: Alguns transistores tm a capacidade de estarem
parcialmente ligados. Eles produzem sinais analgicos.
Fototransistores,so um exemplo.Polarizado diretamente - Tenso
aplicada a um transistor de tal maneira que o transistor permite um
grande fluxo de corrente atravs do mesmo (passa a conduzir).
3.5 Simbologia de componentes de circuitos
IV -SINAIS ELTRICOS - ELETRNICOS
Existem dois tipos de sinais eltricos utilizados nos sistemas
controlados eletronicamente:DIGITAL e ANALGICO
As entradas e as sadas comunicam e funcionam utilizando ambos os
tipos de sinais eltricos.
4.1 SINAIS DIGITAISUm sinal digital est LIGADO ou DESLIGADO.
Quando visto com um osciloscpio, um sinal digital gera um padro de
onda quadrado quando ativado repetidamente.Os sinais digitais so
produzidos por:- Interruptores LIGA/DESLIGA.- Sensores de efeito
hall.- sensores ticos.
Nota: Estes dispositivos esto explicados em detalhes no curso de
injeo eletrnica.
Por enquanto necessrio somente reconhecer que diferentes sinais
eltricos so utilizados em diferentes situaes e que esses sinais so
analgicos ou digitais.
DIGITAL-Um sinal eltrico com dois estados LIGADOS ou DESLIGADOS
(ON/OFF).
4.2 SINAIS ANALGICOSUm sinal analgico varivel. A tenso varia
dentro de uma certa faixa com o tempo.
Quando visto com um osciloscpio, os sinais analgicos podem ser
AC ou DC.
Analgico Um sinal de tenso que pode fornecer informaes numa
faixa de tenso.
DC Corrente Contnua
AC Corrente AlternadaExemplos de ondas de sinais analgicos.
Exemplo de um sensor analgico Sensor de posio da
borboleta(TP)
Um dispositivo tal como o sensor de posio de da borboleta de
acelerao(TP) produz um sinal analgico.
Por exemplo, a sada do valor da tenso de um sensor de posio da
borboleta em marcha-lenta tipicamente de 1V ou menos. A tenso
gradualmente conforme a borboleta abre-se.
Os sinais de tenso de fontes analgicas podem variar entre os
valores mximo e mnimo.Os sinais digitais possuem somente dois
possveis valores-LIGADO ou DESLIGADO.
Referncias bibliogrficas: 1. Fiat Automveis - Sistemas eltricos
I 2. Auto treinamento Ford Fundamentos de eletricidade e eletrnica
automotiva.3. Auto treinamento Ford Conceito e funcionamento de
sistemas eletrnicos.4. Treinamento Mercedes- Benz Princpios bsicos
de eletricidade
E Emissor
B Base
C Coletor
RL Resistncia de carga.
RB Resistncia de base
E emissor
B Base
C Coletor
RL resistncia de carga.
1 Representao
2 Smbolo do circuito do transistor PNP
E Emissor
B Base
C Coletor
CIMATEC
1 Representao do transistor NPN
2 Smbolo do circuito do transistor NPN
E Emissor
B Base
C Coletor
Circuito de filtragem com capacitor
U Tenso de alimentao na Resistncia de carga R1.
T Tempo.
U ~ Tenso alternada
L1 Enrolamento primrio
L2 Enrolamento secundrio
D1-4 Diodo
R1 resistncia de carga ( Consumidor)
C Capacitor
+
C
EU Tenso de alimentao
T Tempo
1 Tensa de sada na resistncia de carga R1
U ~ Tenso alternada
L1 Enrolamento primrio
L2 Enrolamento secundrio
D1-4 Diodo
R1 resistncia de carga (consumidor)
EU Tenso de alimentao
t Tempo
1 Tenso de sada na resistncia de Carga R1
U ~ Tenso alternada
L1 Erolamento primrio
L2 Enrolamento secundrio
D1 Diodo
R1 resistncia de carga (Consumidor)
1 Diodo LED
2 Smbolo
EU Tenso de alimentao (por exemplo, 8-14V)
UV Tenso de alimentao estabilizada (por exemplo, 5V)
1 Resistncia.
Regio de bloqueio de um diodo delimitador
UR Tenso reversa
IR corrente reversa
Uz tenso de ruptura ou zener
1 Smbolo
UR Tenso reversa
UF Tenso direta
IR Corrente reversa
IF Corrente direta
Us Tenso limiar
UD Tenso de ruptura
Si Curva caracterstica do silcio
Ge Curva caracterstica do germnio
1 Smbolo
2 Lmina de sillcio
3 Alojamento.
4 Vedao de vidro.
5 Cabo
6 Terminal
1 Condutor P
2 Juno P
3 Condutor N
4 Eltrons
5 Smbolo do diodo.
6 Lacunas
7Camada da juno
1 Condutor N
2 Juno PN
3 Condutor P
4 Eltrons
5 Smbolo do diodo
6 lacunas
I Fluxo da corrente
1 Condutor N
2 Juno PN
3 Condutor P
4 Eltrons
5 Camada de Juno
6 Lacunas
1 Material condutor
2 Lacunas
3 Material condutor P
4 Eltrons
I direo da corrente
IE Corrente de eltrons
IL Corrente de lacunas
Si tomo de silcio( 4 eltrons de valncia)
In tomo de ndio (3 eltrons de valncia)
1 Eltron
2 Lacuna
Si tomo de silcio ( 4 eltrons de valncia)
Sb Antimnio (5 eltrons de valncia)
1 eltrons Condutores
1 Recipiente de vidro
Crculos lacunas
Bolas eltron de valncia
1 Recipiente de vidro
Crculos lacunas
Bolas eltron de valncia
Movimentao de eltrons num semicondutor
Si tomo de silcio
1 eltron
2 lacuna
Si tomo de silcio
1 Eltron de valncia
2 Ligao de par eletrnico.
3 Representao simplificada
tomo de Silcio
1 Primeira rbita - 2 eltrons.
2 Segunda rbita - 8 eltrons
3 Terceira rbita - 4 eltrons(de 18 possveis)
4 Ncleo
Tome cuidado tambm com a capacidade mxima de isolao dos
componentes do multmetro.
1K = 1000
1M = 1000000
OL ou 1 Significa que a resistncia infinita.
1mV = 0,001V
----
__
( DCA /A )
~
__
----
~
__
( DCV / V )
----
MULTMETRO AUTOMOTIVO DIGITAL
Range escolhe o nmero de casas decimais para melhor preciso na
medio
Hold (congela a medio executada)
Visor(Display)
Borne para conexo da ponta de prova preta.
Borne para ponta de prova vermelha.
Utilizado para medio de tenso, corrente, diodo e
continuidade.
Borne para medio de corrente at 10A.
Borne para medio de corrente at 400mA ( 0,4A)
Boto seletor
Corrente contnua e alternada.
Miliampre contnuo e alternado
Resistncia
Tenso alternada
Milivolt contnuo
Diodo e continuidade
Tenso Contnua
MULTMETROS CONVENCIONAIS DIGITAIS E ANALGICOS
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Potncia do primrio = Potncia do secundrio ( Pp = Ps)
Vp. Ip = Vs.Is
EMBED Equation.3
Vp = Tenso do primrio
Ip =Corrente do primrio
Np = Nmero de espiras do primrio.
Vs = Tenso no secundrio.
Is = Corrente no secundrio.
Ns = Nmero de espiras do secundrio
U Tenso em volts.
T Tempo em segundos.
EMBED Equation.3
A unidade da frequncia o Hertz (Hz)
Alterao da tenso representada em onda senoidal
1 Amplitude
2 1 oscilao total = 1ciclo =T
U Tenso em volts
t Tempo em segundos
1 Movimento.
2 Enrolamento condutor de fio de cobre.
3 Im permanente.
4 Campo magntico.
85 e 86 Circuito de Controle (comando).
30 e 87 Circuito de Potncia (carga).
Cg = C1+C2+C3+...+Cn
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
P = 25W
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
T = V x I x t Onde :
T = trabalho ( j ).
V = tenso ( V).
I = corrente (A).
T = tempo ( s ).
Req= R1.R2/R1+R2
Ut = U1=U2=U3=....=Un
It = I1+I2+I3+....+In
Req = R1+R2+R3+...+RN
Aquecedor A
It = I2=I3=I4=.....=In
LDR (do Ingls "Light Dependent Resistor": resistncia dependente
da luz)
Sensor da temperatura do liquido de arrefecimento (ECT). um tipo
comum de NTC.
Potencimetro da bia de combustvel
Resistores de compensao (ballast) de um injetor do sistema de
injeo.
TENSOALTERNADA
TENSOCONTNUA
AMPERMETRO
A
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
+++++++++
+++++++++++++++++++++
+++++++++
Voltmetro
V
CONSUMIDOR
CONDUTORES
FONTE
CIMATEC
Ut = U1+U2+U3+....+Un
Aquecedor B
Analgico
Digital
1 Estator com enrolamentos
2 Rotor com enrolamentos de excitao
PAGE 76
_1190198064.unknown
_1190198232.unknown
_1190199395.unknown
_1191331366.unknown
_1190198210.unknown
_1190186477.unknown
_1190196923.unknown
_1190120276.unknown
_1190126885.unknown
_1190112990.unknown
_1190113099.unknown
_1190111194.unknown
