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Conhecendo A Eletricidade

Eletricidade_conhecimentos primarios da eletricidade

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ELETRICISTA A ELETRICIDADE: Depois do fogo, a maior descoberta do homem. Gerá-la, demonstração de poder. Controlá-la, o maior desafio. Darlan Milesi Pimenta Pinheiro INTRODUÇÃO Missão do Eletricista: "Este tem como missão: Instalar circuitos e equipamentos elétricos em edificações, conforme planejamento, projetos e documentos técnicos específicos, de acordo com as Normas Técnicas e Legislação Brasileira em vigor em condições de qualidade e segurança.” Este Profissional é capacitado para realizar instalações, reparos e manutenções prediais, residenciais e comerciais geral. Ivan dos Santos ÍNDICE Emendas de condutores Grandezas Elétricas Fundamentais Circuito Elétrico Associação de Resistores Lei de OHM Potência Elétrica Planta Baixa Traçado do Percurso da Instalação Elétrica Sistema de Sobrepor Instalação de Lâmpada Incandescente Eletrodutos Instalação de Lâmpadas comandadas por interruptor de duas seções Interruptor paralelo e Intermediário Magnetismo Eletromagnetismo Iluminação - Lâmpadas Fluorescentes Iluminação - Lâmpadas Vapor de Mercúrio e Mista - Relê Fotoelétrico Interruptor Temporizado - Minuteria Sistema de Aterramento Motor Monofásico Motobomba Monofásica Motor trifásico Bomba Centrífuga Chave Magnética Dispositivos de proteção Projeto de uma Instalação Elétrica A APOSTILA Este material didático (apostila) foi desenvolvido com o objetivo de ser um material de consulta para o aluno. Aqui o aluno irá obter as últimas atualizações referentes à área de eletricidade. Em paralelo a esta, o aluno deverá pesquisar/consultar outros materiais como livros técnicos, apostilas, slides, transparências e palestras técnicas. Este material é um resumo de vários assuntos referentes a área de eletricidade, de modo que se completa com o auxílio do "caderno de exercícios" e "caderno de diagramas de circuitos elétricos (exercícios complementares)". Como se vê, temos um material bastante rico. Mais, só se completa com o seu esforço, dedicação e a orientação eficaz do seu instrutor em sala de aula e na oficina. EQUIPE TÉCNICA ATENEW 05 TÉCNICAS DE EMENDAS, CONEXÕES DE CONDUTORES E CABOS EMENDAS E DERIVAÇÕES Fig-1 06 A emenda é então coberta com fita isolante. As emendas em caixa de ligação, também conhecidas como rabo de rato, são feitas enrolando-se a extremidade de um fio no outro. (Fig-02) Fig-2 A emenda é então apertada com um alicate (fig-03). Fig-3 Por fim, solda-se e isola-se a emenda. As emendas com fios grossos, ou seja de seção superior a 4mm2 são feitas ligando-se as pontas dos condutores com fios finos de cobre (fig.04). Fig-4 A emenda é então soldada e isolada como mostra a figura ao lado (fig.05). Fig-5 As emendas de cabos são feitas seguindo a sequência mostrada nas ilustrações a seguir (fig.06). A B D C E F Fig-6 07 A emenda de cabos em derivação é feita como mostra a figura a seguir (fíg.07). Fig-7 CONECTORES ESPECIAIS As emendas de condutores podem ser feitas por meio de conectores especiais (fig.8 ) Fig-8 Esses conectores também são usados para emendar condutores de grande diâmetro (cabos). A pressão exercida pelos.parafusos garante resistência mecânica e bom contato eletrico, dispensando a solda. LIGAÇÃO DE CONDUTORES A BORNES Bornes são terminais de conexão que unem fios ou cabos por meio de parafusos. A ligação dos condutores a bornes de aparelhos ou dispositivos também deve assegurar resistência mecânica adequada e contato eletrico perfeito e permanente. Esse tipo de ligação pode ser feito por meio de olhai colocado de tal modo que, ao se apertar o parafuso, ele não se abra( fig.12). 08 BASE CONECTOR A base conectora ( ou borneira ) é um conjunto de bornes colocados em uma única peça (fig13). Fig-13 Ela é empregada em quadros de distribuição e de comando e em máquinas onde os condutores de entrada e saída são agrupados. Para facilitar as ligações e a identificação de defeitos, os condutores devem ser identificados por meio de números de acordo com o diagrama eléírico. TIPOS DE BASES CONECTORAS As bases conectoras podem ser de plástico ou de porcelana ( também chamadas de dados). Dentro dessas bases alojam-se os contatos e os parafusos de latão. Elas são dimensionadas de modo a interligar condutores de até 25 mm2 de seção. As bases de plástico são facilmente seccionáveis. As bases de porcelana podem ser unipolares (um pólo), bipolares (dois pólos) ou tripolares (três pólos) (fig.14). Fig-14 09 BORNES INDIVIDUAIS Os bornes individuais, normalmente para montagem em perfilados (NBR-5370 ) são usados em instalações elétricos industriais ou telefónicas. Além dos bornes para instalação normal, esse tipo de base conectora pode ter uma tomada para testes (fig.15). Fig-15 SOLDA FRACA A solda fraca é uma liga de chumbo na proporção de 33% de chumbo e 67% de estanho. Sua temperatura de fusão é de 170°C. É encontrada comercialmente sob a forma de barras com aproximadamente 35 cm de comprimento ou de fios enrolados em carretéis (fig.16). Para permitir um escorrimento mais fácil do metal da solda sobre os pontos a serem soldados, os fios de solda possuem um núcleo de resina, como breu, por exemplo. Fig-16 10 A solda fraca é aplicada com auxílio do soldador elétrico. OBSERVAÇÃO A potência do ferro de solda depende da "massa" do que vai ser soldado. A soldagem entre superfícies metálicas grandes exige ferros de soldar de maior potência porque estes produzem maior quantidade de calor. CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO Para que a soldagem seja bem feita, os elementos que precisam ser soldados devem estar limpos e recobertos com desoxidante na forma de pastas de soldar não-ácidas. A ponta do soldador deve estar bem estanhada e com a temperatura adequada. Se o soldador estiver muito quente, o estanho se vaporizará, impedindo a soldagem. OBSERVAÇÃO Durante o processo de soldagem, a emenda deverá ficar firme e imóvel e o estanho deve "escorrer" sobre ela. O ferro de soldar, por sua vez, deverá ficar por baixo da emenda a fim de aquecê-la e permitir a solda. Terminada a soldagem, a emenda não deve ser movida até que adquira uma cor prateada opaca. Em seguida, ela deve ser limpa com pano ou estopa umedecida em álcool ISOLAÇÃO DE EMENDAS Quando se necessita cobrir emendas de condutores ou refazer o isolamento original de um condutor, ou seja, aquele que já vem com o fio, utiliza-se a fita isolante As fitas isolantes mais usadas são de dois tipos: de borracha e de plástico. 11 A fita isolante de borracha é composta de uma tira elástica fabricada com diversos compostos de borracha. Esse tipo de fita não possui adesivos. A fita isolante de plástico é composta de material plástico com um dos lados revestidos de material adesivo. Ela é fabricada em diversas cores e resiste à umidade e aos agentes corrosivos. GRANDEZAS ELÉTRICAS FUNDAMENTAIS TENSÃO ELÉTRICA Sempre que existir uma diferença de potencial, ocorrerá uma tensão tendendo a restabelecer o equilíbrio. Podemos demonstrar isso facilmente, por meio de duas vasilhas com água, ligadas por um tubo com um registro. Na figura abaixo, a água nas duas vasilhas está no mesmo nível, não havendo diferença de potencial entre as mesmas. Se abrirmos o registro, não haverá fluxo de água de uma para a outra (fig.01). A B 12 Nesta figura, o nível da água na vasilha A é superior ao da vasilha B, existindo uma diferença de potencial entre os mesmos. Se abrirmos o registro, haverá fluxo de água de A para B, até que a água fique no mesmo nível nas duas vasilhas (fig.02). A B Verifica-se então, que a diferença de potencial hidráulico (da água) provocou uma tensão hidráulica. Para entender a tensão elétrica, é necessário ter noções sobre a constituição da matéria. Sabemos que, sempre que se modifica a estrutura dos átomos de um corpo, este fica eletrizado. Se tivermos dois corpos com cargas elétricas diferentes, haverá entre eles uma diferença de potencial (d.d.p.) elétrico, da mesma forma que houve uma diferença de potencial hidráulico no caso das vasilhas. É importante, em todos os campos de aplicação da eletricidade, sabermos o valor da tensão da d.d.p. Para isso, existe unidade de medida que é o volt, e um instrumento para medila, que é o voltímetro. Os submúltiplos do Volt são o milivolt e o microvolt. O milivolt corresponde a miléssima parte do volt, isto é, a um volt dividido por mil, e sua unidade é representada por um mV. 13 O outro submúitlplo, o microvolt, corresponde a milionéssima parte do Volt, isto é, a um Volt dividido por um milhão, e sua unidade é representada por µV. Acompanhe o quadro abaixo para melhor compreender a unidade de medida de Diferença de Potencial ( d.d.p.) SISTEMA DE MEDIDA DA DIFERENÇA DE POTENCIAL 1 Kv = 1.000 v Ou KILOVOLT (KV ) M ultiplo 1 v = 0,001 v Volt ( V ) (Unidade de medida) MILIVOLT ( mV } 1 mV = 0,001 v Ou 1.000 mV =1 v MICROVOLT (µV ) 1. 000.000 µV = 1 v Ou 1 µV = 0,000 001 v Submúltiplos INSTRUMENTO PARA MEDIR TENSÃO ELÉTRICA Um instrumento usado para medir a tensão elétrica é o voltímetro. Os terminais do instrumento são aplicados aos pontos entre os quais se deseja medir a d.d.p., isto é, o voltímetro é ligado em paralelo com o elemento ou parte do circuito entre cujos extremos se deseja conhecer a diferença de potencial. É necessário que este instrumento tenha uma resistência interna muito grande, para não afetar sensivelmente as características do circuito ( fig.03). Fig-3 14 Os voltímetros são fabricados para realizar medições de acordo com as especificações do seu mostrador. No voltímetro, como no amperímetro, devemos estar atentos às informações técnicas sobre o instrumento como, por exemplo, posição de funcionamento, tolerância e, ainda, se o aparelho pode ser conectado a corrente contínua ( CC ) ou corrente alternada ( CA ). Devemos observar também a tensão nominal. TIPOS DE VOLTÍMETROS A figura mostra um voltimetro que mede a tensão elétrica em volts. A figura mostra um microvoltimetro que mede a tensão elétrica em microvolts e no caso da tensão elétrica em milivolts, o instrumento é usado como milivoltimetro. 15 Além dos instrumentos vistos anteriormente, temos também para a medição da tensão elétrica, instrumentos de múltipla escala, são eles: O Multímetro e o Volt-amperímetro alicate. MULTÍMETRO VOLT-AMPERÍMETRO ALICATE 16 LEITURA DO VOLTÍMETRO Na figura lemos 125 Volts para intensidade da tensão elétrica. V INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Corresponde a quantidade de Colombs que passa por segundo em um condutor. É medida em Ampére pelo instrumento amperímetro e é representada pelo símbolo A. Ou seja, é o fluxo de elétrons que passa por um material condutor em um determinado período de tempo. Os submultiplos do ampére são o miliampére e o microampére. O miliempére corresponde a milésima parte de ampére, isto é, a um ampére dividido por mil, e sua unidade é representada por mA. O outro submultiplo do ampére, o microampére, corresponde a milionésima parte do ampére. Ele é igual a um ampére dividido por um milhão. O símbolo do microampére é o µA. Assim se você encontrar a indicação “corrente de 10 µA” deve ler: 10 microampéres. 17 INSTRUMENTO PARA MEDIR A INTENSIDADE DA CORRENTE A intensidade da corrente elétrica é medida por instrumentos chamados amperímetros. O amperímetro é ligado em série num circuito elétrico de tal maneira que seja atravessado pela corrente elétrica cuja intensidade se quer medir. O amperímetro por ser ligado em sério e tem sua resistência muito baixa. Por isso, deve-se ter o cuidado quanto a sua aplicação. Os amperímetros são fabricados para realizar medições de acordo com as especificações de seu mostrador. Devemos estar atentos às informaçõe técnicas a respeito do instrumento. Estas informações são a posição de funcionamento, tolerância, e em tipo de corrente elétrica pode o instrumento ser ligado: corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA). Outra informação importante é se o amperímetro está dentro dos limites nominais. Sendo assim, precisamos conhecer o significado dos símbolos que aparecem no mostrador do instrumento. Acompanhe o quadro a seguir: SÍMBOLO , DC, =, — , CC AC, ~, CA ? 1,5% AMPERÍMETRO SIGNIFICADO Corrente Contínua Corrente Alternada Posição de uso Posição de uso Classe de Precisão 18 OBSERVAÇÕES Vertical Horizontal ± 1,5% Os amperímetros são fabricados para fazer medições de intensidade de corrente elétrica, de acordo com o símbolo de medição estampado na escala. Ele pode ser em ampere (A), miliampére (mA), microampére (µA) e Kiloampére (kA). Quando a medição de intensidade é feita em Miliampéres, temos o Miiiamperímetro Se a medição é feita em Kiloamperes, temos o Kiloamperímetro. K Existe também o multímetro de múltipla escala. Ele é utilizado para medir a intensidade de corrente bastante variada e outras grandezas elétricas. O amperímetro-alicate, além de medir a intensidade da corrente elétrica, mede outras grandezas e tem também multipla escala. A sua ligação diferencia dos outros instrumentos apresentados, pois sua garra deve envolver um condutor energizado. 19 LEITURA DO AMPERÍMETRO Para fazermos a leitura do amperímetro, é necessário observarmos a posição do ponteiro como na figura abaixo: De acordo com a figura, o amperímetro está marcando uma intensidade de corrente elétrica de 34A ou seja, 34 ampéres. RESISTÊNCIA ELÉTRICA A oposição que os metais oferecem à passagem da corrente elétrica, chamamos de resistência elétrica (R) A resistência elétrica é de grande importância na solução dos problemas de eletricidade. 20 A unidade de medida da resistência elétrica é o ohm ( O ). Quando queremos medir resistências muito grandes, usamos o megohm ( MO ), que equivale a 1.000.000 de ohms, ou o quilohm ( KO ), que equivale a 1000 ohms. Quando queremos medir resistências muito pequenas, usamos o microhm ( µ.O) ou miliohm ( mO ). A resistência elétrica é medida em instrumentos chamados ohmímetros. Quando a resistência é muito grande, o instrumento usado é o megôhmetro. O inverso da resistência é a condutância (G), que tem como unidade o SIEMENS (S). G=1 R R = 1 G Para a realizacao de calculos, os valores de resistencia devem ser dados em OHM (Ω). Quando a medida esta com valores em multiplos ou submultiplos, estes devem ser transformados para ohm. INSTRUMENTOS PARA MEDIR A RESISTÊNCIA ELÉTRICA O Instrumento para medir a resistencia eletrica e o Ohmimetro. Mede a restistencia eletrica, em OHM (Ω) Como a resistência elétrica é também medida em michohm, miliohm, kilohm e megohm, existem, para cada caso, diferentes dipos de ohmímetro, dependendo da unidade de medida. 21 Ω TIPOS DE OHMÍMETROS O microhmetro serve para medir a resistência elétrica em Microhms. Existe ainda o multiímetro que contém o ohmímetro de multiplas escalas que é utilizado para medir resistências elétricas bastante variadas e outras grandezas elétricas: µΩ DIFERENÇAS ENTRE VOLTÍMETRO E OHMÍMETRO Quando estudamos a tensão elétrica, vimos que o instrumento apropriado para medí-la é o voltímetro. Entre ele e o Ohmímetro, existem diferenças importantes. Os Ohmímetros, normalmente têm o início de suas escalas no lado contrário ao dos voltímetros, ou seja, o zero da escala está à direita. Outra diferença é que as divisões da escala do Ohmímetro apresentam distâncias desiguais. No voltímetro, estas distâncias são equidistantes. Compare as figuas abaixo: 8 1 0 25 0 6 V 50 4 01 00 50 Ω 30 10 0 0 2 Com as ponteiras separadas, o Ohmímetro marca um valor de resistência infinita. Para regulá-lo fechamos em curto as duas ponteiras e medimos uma resistência de zero ohms, e assim zeramos o ponteiro. 22 RESISTÊNCIA E FONTE GERADORA Quando desejamos medir a resistência de um material ou elemento de um circuito, este precisa estar totalmente desconectado da fonte geradora . Tanto o Ohmímetro quanto o megôhmetro, utilizam uma fonte geradora própria. Por isto, se o elemento no qual estamos verificando a resistência estiver alimentado por uma outra fonte geradora, haverá um curto circuito, danificando o instrumento e causando outras possíveis consequências. Assim sendo, quando as medições, ligamos o Ohmímetro ou o megôhmetro, tomando certos cuidados. Para medirmos a resistência com um ohmímetro observe a figura: Para medirmos a resistência do isolamento com um megômetro veja a figura abaixo: 23 CIRCUITO ELÉTRICO Um circuito elétrico é o caminho fechado percorrido pela corrente elétrica. No circuido elétrico é importante determinar a função de cada componente, para que se possa entender o seu funcionamento: CIRCUITO ELÉTRICO Condutor Chave Receptor Fonte geradora FONTE GERADORA É o componente onde a energia elétrica é gerada CONDUTORES São os componentes que conduzem a corrente elétrica da fonte geradora aos receptores. Exemplo: fios de cobre CHAVE OU INTERRUPTOR É o componente que abre e fecha o circuito. FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO ELÉTRICO Quando a chave está fechada, a corrente elétrica circula da fonte geradora para o receptor retornando à fonte. Esse processo permanece até que o circuito seja aberto ou a fonte pare de gerar. 24 ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES É uma reunião de dois ou mais resistores em um circuito elétrico.Na associação de resistores é preciso considerar duas coisas: os terminais e os nós. Terminais são os pontos da associação conectados à fonte geradora. Nós são os pontos em que ocorre a interligação de dois ou mais resistores. TIPOS DE ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES Os resistores podem ser associados de modo a formar diferentes circuitos elétricos, conforme mostram as figuras abaixo: OBSERVAÇÃO: A porção do circuito que liga dois nós consecutivos é chamada de ramo ou braço. 25 ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE Nesse tipo de associação, os resistores são interligados de forma que exista apenas um caminho para a circulação da corrente elétrica entre os terminais. + CAMINHO ÚNICO ASSOCIAÇÃO EM PARALELO Trata-se de uma associação em que os terminais dos resistores estão interligados de forma que exista mais de um caminho para a circulação da corrente elétrica. Dois caminhos Tres caminhos I2 I1 R1 R2 I2 I3 I1 R1 R2 R3 ASSOCIAÇÃO EM MISTA É a associação que se compõe por grupos de resistores em série e em paralelo. R1 R2 26 R3 RESISTÊNCIA EQUIVALENTE DE UMA ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE Quando se associam resistores, a resistência elétrica entre os terminais é diferente das resistências individuais. Por essa razão, a resistência de uma associação de resistores recebe uma denominação específica: resistência total ou resistência equivalente (Req.) A resistência equivalente de uma associação depende dos resistores que a compõem e do tipo de associação. Ao longo de todo o circuito, a resistência total é a soma das resistências parciais. Matematicamente, obtém-se a resistência equivalente da associação em série pela seguinte fórmula: Req = R1 + R2 + R3 + ... + RN CONVENÇÃO R1, R2, R3 ... Rn sao os valores ohmicos dos resistores associados em serie. Vamos tomar como exemplo de associacao em serie um resistor de 120 Ω e outro de 270 Ω. Nesse caso, a resistencia equivalente entre os terminais e obtida da seguinte forma: Req = R1 + R2 R1 = 120Ω Req = 120Ω + 270Ω 390Ω R2 = 270Ω Req = 390Ω O valor da resistência equivalente de uma associação de resistores em série é sempre maior que o resistor de maior valor da associação. 27 RESISTÊNCIA EQUIVALENTE DE UMA ASSOCIAÇÃO EM PARALELO Na associação em paralelo há dois ou mais caminhos, para circulação da corrente elétrica. A resistência equivalente de uma associação em paralelo de resistores é dada pela equação: 1 Req = ______________________ 1 + 1 + ... + 1 R1 R2 Rn CONVENÇÃO R1, R2 ... Rn são os valores ôhmicos dos resistores associados. Vamos tomar como exemplo a associação em paralelo a seguir: R1 = 10Ω R2 = 25Ω R1 R2 R3 R3 = 20Ω Para obter a resistência equivalente, basta aplicar a equação apresentada acima. Desse moto temos: 1 Req = _________________ 1 + 1 + 1 R1 R2 R3 1 Req = _________________ 0,1 + 0,04 + 0,05 1 Req = _________________ 1 + 1 + 1 10 25 20 1 Req = ____ 0,9 28 Req = 5,26Ω O resultado encontrado comprova que a resistencia equivale da associacao em paralelo (5,26 Ω) e menor que o resistor de menor valor (10 Ω). Para associacoes em paralelo com apenas dois resistores pode-se usar uma equacao mais simples, deduzida da equacao geral. Tomando-se a equacao geral, com apenas dois resistores temos: 1 Req = ____________ 1 + 1 R1 R2 R1 R2 Invertendo-se ambos os membros, obtem-se: 1 = ____ 1 + ____ 1 _____ Rec R1 R2 Colocando o denominador comum no segundo membro, temos: 1 = _____+_____ R1 R1 _____ Rec R1 x R2 Invertendo-se os dois membros temos: R1 x R2 Req = ____________ R1 + R2 Portanto, R1 e R2 são valores ôhmicos dos resistores associados. Observe na figura abaixo um exemplo de associação em paralelo em que se emprega a formula para dois resistores. R1 = 1,2 KΩ (1,2 KΩ = 1200 Ω) R2 = 680 Ω R1 1,2KΩ 29 R2 680 Ω R1 x R2 Req = ____________ R1 + R2 Req = 1200 x 680 __________ 1200 + 680 Req = 816000 ______ 1880 Req = 434,04 Ω Pode-se também associar em paralelo dois ou mais resistores, todos de mesma resistência. Nesse caso, emprega-se uma terceita equação, específica para associações em paralelos onde todos os resistores tem o mesmo valor. Esta equação também é deduzida da equação garal R1 R2 R3 120 Ω 120 Ω 120 Ω Vamos tomar a equação geral para “n” resistores, Nesse caso temos: 1 Req = ______________________ 1 + 1 + ... + 1 R1 R2 Rn Como R1, R2 ... e Rn têm o mesmo valor, podemos reescrever: 1 Req = ______________________ 1 + 1 + ... + 1 R1 R2 Rn 30 1 _________ n( 1 ) R Operando o denominador do segundo membro, obteremos: 1 Req = _________ n R O segundo membro é uma divisão das frações. De sua resolução resulta: Req = R n CONVENÇÃO R e o valor de um resistor (todos tem o mesmo valor) n e o valor de resistores do mesmo valor associados em paralelo. Portanto os tres resistores de 120 Ω associados em paralelo tem uma resistencia equivalente a: Req = Req = R n 120 3 Req = 40 Ω Desse modo, o valor da resistência equivalente de ma associação de resistores em paralelo é sempre menor que o resistor de menor valor da associação. RESISTÊNCIA EQUIVALENTE DE UMA ASSOCIAÇÃO MISTA Para determinar a resistência equivalente de uma associação mista, procede-se da seguinte maneira: A partir dos nós, divide-se a associação em pequenas partes de forma que possam ser calculadas como associações em série ou em paralelo 180 Ω R2 R1 560 Ω R3 270 Ω 31 R4 1,2 kΩ Uma vez identificados os nós, procura-se analisar como estão ligados os resistores entre cada dois nós do circuito. Nesse caso, os resistores R2 e R3 estão em paralelo. Desconsidera-se então tudo o que está antes e depois desses nós e examina-se a forma como R2 e R3 estão associados para verificar se trata de uma associação em paralelo de dois resistores. Mo exemplo anterior, R2 e R3 formam ma associação paralela de dois resistores. Determina-se então a Req desses dois resistores associados em paralelo, aplicando-se a formula a seguir: R2 x R3 Req = ____________ R2 + R3 180 x 270 Req = ____________ 180 + 270 48600 Req = _________ 450 Req = 108 Ω Portanto, os resistores associados R2 e R3 apresentam 108O de resistência à passagem no circuito. Se os resistores R2 e R3 em paralelo forem substituidos por um resistor de 108O, identificado por exemplo Ra, o circuito não se altera. 180 Ω R2 R3 270 Ω 108 Ω 180 Ω R2 R1 560 Ω R3 270 Ω R4 1,2 kΩ Tem o mesmo efeito elétrico entre os terminais R1 560 Ω Ra 108 Ω R4 1,2 kΩ Ao substituir a associação mista original, torna-se uma associação em série simples, constituida pelos resistores R1, Ra e R4. 32 Determina-se a resistência equivalente de toda a associação pela equação da associação em série: Req = R1 + R2 + R3 + ... Usando os valores do circuito, obtem-se: Req = R1 + Ra + R4 Req = 560 + 108 + 1200 (1,2 k Ω = 1200 Ω) Req = 1868 Ω R1 560 Ω Ra 108 Ω R4 1,2 kΩ Mesma Resistência Elétrica Req. Total 1868Ω O resultado significa que toda a associacao mista original tem o mesmo efeito para a corrente eletrica que um unico resistor de 1868 Ω. 1868 Ω A seguir apresentamos um exemplo de circuito misto, com a sequência de procedimentos para determinar a resistência equivalente. R1 R2 10 kΩ 3,3 kΩ R3 Req = ? 68 kΩ Da análise do circuito, deduz-se que os resistores R1 e R2 estão em série e podem ser substituidos por um punico resistor Ra que tenha o mesmo efeito resultante. Na associação em série emprega-se a fórmula a sequir: Req = R1 + R2 + ... 33 Portanto: Ra = R1 + R2 Ra = 10.000Ω + 3.300Ω Ra = 13.300Ω Substituindo R1 e R2 pelo seu valor equivalente no circuito original, obtemos o que mostra a figura a seguir. Foram Substituidos R1 R2 Rn 10 kΩ 3,3 kΩ 13,3 kΩ R3 R3 68 kΩ 68 kΩ Da análise do circuito formado por Ra e R3, deduz-se que esses resistores estão em paralelo e podem ser substituidos por um único resistor, com o mesmo efeito resultante. Para a associação em paralelo de dois resistores, emprega-se a fórmula a seguir: Req = R1 x R2 R1 + R2 Req = Ra x R3 Ra + R3 Req = 13.300 x 68.000 13.300 + 68.000 Req = 11.124Ω Portanto, toda a associacao mista pode ser subsituida por um unico resistor de 11.124Ω 34 LEI DE OHM A lei de Ohm estabelece uma relação entre as grandezas elétricas: Tensão (V), Corrente ( I ), e Resistência (R) em um circuito. É a lei bpasica da eletricidade e eletrônica, por isso conhecê-la é fundamental para o estudo e compreensão dos circuitos elétricos. DETERMINAÇÃO ESPERIMENTAL DA LEI DE OHM Pode-se verificar a lei de Ohm a partir de medidas de tensao, corrente e resistencia realizadas em circuitos eletricos simples, compostos por uma fonte geradora e um resistor. Montando-se um circuito eletrico com uma fonte geradora de 9V e um resistor de 100Ω, verifica-se no miliamperimetro que a corrente circulante e de 90 mA. mA 100 Ω I = 90 mA - I = 90 mA Formulando a questao temos: V entrada = 9V R = 100 Ω + 9V Vamos substituir o resistor de 100 Ω por outro de 200 Ω. Nesse caso a resistencia do circuito torna-se maior. O circuito impoe uma oposicao mais intensa a passagem da corrente e faz com que a corrente circulante seja menor. mA 200 Ω 2 35 + 9V I = 4 5 mA Formulando a questao temos: V entrada = 9V R = 200 Ω I = 45 mA Aumentando-se sucessivamente o valor do resistor, a oposição à passagem da corrente é cada vez maior e a corrente, cada vez menor. Formulando a questao temos: V entrada = 9V R = 400 Ω I = 22,5 mA mA - + I =22,5 mA 400 Ω 9V Coiocando-se em uma tabela os valores obtidos nas diversas situações, temos: SITUAÇÃO TENSÃO ( V ) CORRENTE (I) RESISTÊNCIA (R) 1 9V 90 mA 100 Ω 2 9V 45 mA 200 Ω 3 9V 400 Ω 22,5 mA TENSÃO APLICADA 9V 9V 9V RESISTÊNCIA (R) 100Ω 200 Ω 400Ω CORRENTE(I) 90 mA 45 mA 22,5 mA A partir dessas observações, conclui-se que o valor de corrente que circula em um circuito pode ser encontrado dividindo-se o valor de tensão aplicada pela sua resistência 36 Transformando em equação matemática esta afirmação, tem-se a lei de Ohm: I=V R Com base nessa equação, pode-se determinar o enunciado da Lei de Ohm: A intensidade da corrente elétrica em um circuito é diretamente proporcional à tensão aplicada e inversamente proporcional à sua resistência. APLICAÇÃO DA LEI DE OHM Pode-se utilizar a lei de ohm para determinar os valores de tensao (V) que pode ser representada pela letra E, corrente ( I ) ou resistencia (R) em um circuito. Portanto, para obter, em um circuito, o valor desconhecido, basta conhecer dois dos valores da equacao da Lei de Ohm. Para que as equacoes decorrentes da Lei de Ohm sejam utilizadas, as grandezas eletricas devem ter seus valores expressos nas unidades fundamentais: Volt (V) - tensao Ampere (A) - corrente Ohm (Ω) - resistencia OBSERVAÇÃO Caso os valores de um circuito estejam expressos em múltiplos ou submúltiplos das unidades, esses valores devem ser convertidos para as unidades fundamentais antes de serem usados nas equações. 37 Observe a seguir os exemplos de aplicacao da lei de Ohm: Vamos supor que uma lampada utiliza uma alimentacao de 6V e tem 120Ω de resistencia. Qual o valor da corrente consumida pela lampada quando ligada? Formulando a questao, temos: E = 6V R = 120Ω I=? Como os valores de V e R já estão nas unidades fundamentais em Volt e Ohm, basta aplicar os valores na equação: I=E R I= 6V 120Ω I = 0,05 A O resultado é dado também na unidade fundamental de intensidade de corrente. Portanto, circulam 0,05 A ou 50 mA quando se liga a lâmpada. Vamos supor também que o motor de um carrinho de autorama atinge a rotação máxima ao receber 9V da fonte de alimentação. Nessa situação a corrente do motor é de 230 mA. Qual é a resistência do motor? Formulando a questao, temos: E = 9V R=?Ω I = 230 mA (ou 0,23 A) R=E I R= 9V 0,23A R = 39,1 Ω Por fim vamos supor que um resistor de 22 KΩ foi conectado a uma fonte cuja tensao de saida e desconhecida. Um miliamperimetro colocado em serie no circuito indicou uma corrente 0,75 mA. Qual a tensao na saida da fonte? E=RxI R = 22000 x 0,00075 38 E = 16,5 V POTÊNCIA ELÉTRICA Qualquer aparelho elétrico é caracterizado pela sua potência, a qual é indicada pela tensão em seus bornes e pela intensidade de corrente que por ele passa. Potência Elétrica é a energia elétrica consumida ou produzida por segundo. ] A potência elétrica tem como unidade o Watt , que é representado pela letra W. Para potências grandes e muito grande, usam-se os seguintes múltiplos do Watt. Quilowatt ( KW ) = 1 000 W e o megawatt ( MW ) = 1 000 000 W Para potencias pequenas e muito pequenas, usam-se os seguintes submúltiplos: Miliwatt ( mW ) = 0,001 watt Microwatt ( µW ) = 0,000 001 watt. O instrumento empregado nas medidas de potência elétrica é o wattímetro, que mede ao mesmo tempo a tensão e a corrente, indicando o produto desses dois fatores. Por esse motivo, o wattímetro deve ser simultaneamente, ligado em paralelo ( a parte que mede a tensão ) e em série ( a parte que mede a corrente ). A potência elétrica é calculada pela seguinte equação: P=Exl Por dedução, chegamos a: I=P E E=P I Onde: P = Potência em watts (W) I = corrente em ampéres ( A ) E = Tensão em Volts ( V ) 39 Nos consumidores de eletricidade, quanto maior for a potência consumida maior será o efeito produzido. Por exemplo: > Um soldador elétrico de 100 w produz mais calor que outro soldador de 80 w. Uma lâmpada incandescente de 100 w produz mais luminosidade que outra lâmpada incandescente de 60 w. Consequentemente, precisamos conhecer a potência de cada aparelho. Para calcular a potência por aparelhos elétricos que apresentam cargas puramente resistivas, e que estejam ligados à rede de corrente alternada, utiliza-se a fórmula fundamental: P=E.I Como exemplo: Vamos calcular a potência de um circuito elétrico cuja corrente e tensão nós já conhecemos. Aplicando a fórmula fundamental P = E . I Acompanhe os calculos: I = 0,2 A A P=E.I P = 9 . 0,2 P = 1,8W G ~ V E = 9V 40 Agora calcule a potência do circuito, conhecendo-se: Corrente e resistência. I = 0,2 A A Aplicando a fórmula: P=E.I G ~ R = 45Ω V Não temos o valor de E mas sabemos que: E=R.I Substituimos E na fórmula fundamental assim: P=E.I P=R.I.I P=R.I 2 Portanto temos: P=R.I 2 2 P = 45 . (0,2) P = 45 . (0,04) P = 1,8 W Veja agora outra situação Você tem: Tensão e Resistência: Vamos calcular o valor da potência? A P=E.I G ~ Aplicando a fórmula: V R = 45Ω Não temos o valor de I mas sabemos que: I=E R E=9V 41 Substituimos o I na Formula fundamental assim: P=E.I P=E.E R Portanto temos: P=E R 2 P = 92 45 Para calcular a potência consumida no caso de carga resistiva ligada à rede de corrente alternada, é possível o uso da mesma fórmula P = E . I, aplicada para o calculo de potência em corrente contínua. P = 81 45 P = 1,8 W PLANTA BAIXA A planta baixa é o projeto da instalação elétrica, apresentado de forma simbólica, e que é chamado de “esquema”. Desta forma, podemos dizer que os simbolos elétricos, formando um ou mais circuitos, recebe o nome de Esquema Elétrico. Ele pode ser de dois tipos: Unifilar e Multifilar. ESQUEMA UNIFILAR É a representação gráfica dos elementos da instalação, ou seja, tomadas, interruptores e pontos de luz em forma de simbolos sobre um traço mais forte que simboliza o percurso com as respectivas indicações dos condutores. 42 Exemplo de Esquema Unifilar: 43 ESQUEMA MULTIFILAR É representação gráfica de todos os elementos de uma instalação, organizado de forma que possamos prever seu funcionamento racional. Toda a informação sobre a localização de elementos da instalação elétrica, deveser consultada a legenda da planta baixa. Em relação as diversas alturas para a colocação das tomadas, devemos consultar a NBR 5410, ela nos diz que: Tomada alta - acima de 2 metros do piso acabado; Tomada média - de 1,10 à 1,50 m do piso acabado; e Tomada baixa - de 0,30 do piso acabado. As tomadas na mesma prumada do interruptor devem seguir o mesmo padrão, isto é, precisam estar afastadas do piso acabamdo em 15 cm. O interruptor deve estar posicionado no sentido oposto ao da abertura da porta, ou seja, deve estar no mesmo lado da maçaneta. O interruptor defe estar fixado entre 1,10 á 1,50 m do piso acabado. Entretando precisa ter a distância de 15 cm do batente da porta. 44 PROCEDIMENTOS PARAR LOCAR ELEMENTOS E TRAÇAR PERCURSOS DA INSTALAÇÃO A primeira coisa a ser feita é reproduzirmos no piso a planta paixa, executando os seguintes procedimentos: 1) Marcar com giz, no piso, todos os pontos de luz e demais dispositivos da planta baixa. Nesse procedimento, tomamos como ponto de referência as portas, janelas, vértice de duas paredes e tudo que puder facilitar o trabalho. 2) Transferir para o teto as marcas do piso. Usamos o prumo de centro e fazemos com o giz no teto as mesmas marcações do piso estando sempre atento quanto a segurança da escada. 3) Traçar os percursos verticais. Nesse momento, encosta-se o prumo na parede, de modo que fixe sobre a marca do piso, a seguir marca-se com um giz dois pontos, ou seja, o mais alto e o mais baixo, Fazemos a linha de bater passar sobre os pontos ja marcados puxando suavemente a linha para depois soltála. 4) Marcar as alturas nas paredes. Mede-se as alturas previstas usando o metro articulado ou uma trena, com giz marca-se as alturas nas paredes. As normas de segurança devem ser sempre obedecidas por isso é necessário consultar frequentemente a NBR-5410 e a NR-10. 45 5) Traçar os percursos horizontais. Alinha-se a régua na parede com a marca das alturas. Nivela-se a régua com o nível apoiado na borda superior. A seguir retira-se o nível e traça-se com um lápis ou giz o percurso horizontal da instalação. 6) Marcar os pontos de luz no teto. Esse ponto deve ser marcado na região onde o teto se alinha com o pecurso sem esquecer que as linhas verticais já estão traçadas. Traçase o percurso com uma linha de bater, passando pelo ponto de luz marcado no teto até a intersessão do teto com a parede. 7) Marcar os pontos de fixação nas paredes. Mede-se com o metro articulado as posições dos elementos de fixãção ao longo do percurso. É necessário consultar a NBR-5410 a respeito de distância e altura das peças a serem fixadas. Em planta baixa, as lâmpadas podem ser representadas por pontos de luz independentes do tipo de lâmpada. Por sua vez, os condutores são representados por traços inclinados que formam um ângulo de 90º com os traços que representam os eletrodutos, o traço mais forte que representa o eletroduto é igual a 3/4 enquanto que o condutor é igual a 2,5mm. SISTEMA DE SOBREPOR 46 As ranhuras devem ter dimensões tais que os cabos possam se alojar facilmene; Nas mudanças de direção os ângulos das ranhuras devem ser arredondados; Uma ranhura só deverá ter cabos de um mesmo circuito os quais devem ser isolados; Os cabos devem ser contínuos, as emendas e derivações devem ser colocadas dentro de caixas; e As molduras, rodapés e alizares nãs devem apresentar qualquer descontinuidade ao longo do comprimento que possa comprometer a proteção mecânica dos cabos. Atendendo as recomendações citadas é encontrado o sistema X de sobrepor. Constituido por dutos ou canaletas em P.V.C de pequenas dimensões que são aplicadas às paredes, junto aos rodapés, alizares e molduras. São fixados por pregos próprios ou buchas e opcionalmente cola. 47 O sistema X é composto de diversos acessórios para sobrepor, eis alguns deles: CANALETAS - Com tampa articulada - Com tampa separada CAIXAS Hoje em dia, com a tecnologia, existe uma grande variedade de caixas para sistema X. Vamos mostrar alguns exemplos: Derivações de embutir simples ou dupla. MATA-JUNTAS, JUNTAS, COTOVELOS, TÊS E DERIVAÇÕES 48 INSTALAÇÃO DAS CANALETAS E ACESSÓRIOS Para cortar a canaleta, é necessária uma serra manual. Quando você segurar a serra na posição correta de serrar, observe se os dentes da lâmina estão voltados pra frente. A canaleta deve ser apoiada em uma bancada, mesa, etc de modo a permitir o livre movimento do arco. Apoie a lâmina sobre a marca feita na canaleta, de modo a formar m ângulo de 90º em relação a mesma. Movimente o arco para a frente com ligeira pressão para baixo, a partir daí faça o movimento de vaivém. Utilize toda a extensão da lâmina, para melhor aproveitamento da mesma. Corte as canaletas com as suas respectivas tampas no mamanho necessário utilizando um arco de serra. MARTELO Pode ser utilizado o martelo tipo pena para fixaçao das canaletas através de pregos. Embora seja fácil encontrar outros tipos de martelos, tais como: martelo de bola e martelo de unha. Os martelos são adquiridos por indicação de seu pelo, exemplo: martelo tipo pena 250 gramas. É uma ferramenta de impácto constituida de um bloco de aço, preso a um cabo de madeira. As partes com as quais se dão golpes são temperadas. 49 BUCHA Peça fabricada em plástico ou nylon com corpo cilindrico escamado externamente, para dificultar a sua saida do furo de fixação. É apresentada em vários tamanhos e identifica-se pela letra S e pelos números páres, as mais utilizadas são de S4 a S10. Serve para fixar peças às superfícies de alvenaria ou de concreto. EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO DO SISTEMA DE SOBREPOR 50 INSTALAÇÃO DE LÂMPADA, INTERRUPTOR SIMPLES E TOMADA Observe o desenho e veja como é feita uma instalação de lâmpada incandescente comandada por interruptor simples. 51 INTERRUPTOR SIMPLES EM SISTEMA DE SOBREPOR DESCRIÇÃO 1- corpo termoplástico 2- alavanca ou tecla 3- bornes 4- mecanismo e placa formam um conjunto monobloco. 5- fechar ou abrir o circuito elétrico 6- para 10 A e 250 V Corpo de termoplástico, possuindo uma alavanca ou tecla que fecha ou abre o circuito elétrico e bornes de ligação dos fios. Serve para fechao ou abrir o circuito elétrico. RECEPTÁCULO RETO NORMAL DESCRIÇÃO 1- base de baquelita ou porcelana 2- rosca metálica 3- bornes 4- tipo leve - diâmetro da base 5 ou 6 cm. 5- ponto de conexão entre a lâmpada e os condutores. Base de baquelita ou porcelana, com rosca metálica onde são ataraxados a lâmpada e os bornes e onde são ligados os fios condutores. Serve como ponto de conexão entre a lâmpada e os condutores 52 LÂMPADAS INCANDESCENTES DESCRIÇÃO 1- bulbo de vidro 2- base metálica de rosca “Edson” 3- filamento de tungstênio 4- especificação de tensão e potência 5- transforma a energia elétrica em luz Composta de bulbo de vidro e base metálica, filamentos de tingstênio, Serve para transformar eletgia elétrica em luz. No bulbo estão indicadas a potência e a tensão de funcionamento. LÂMPADA DE TESTE DESCRIÇÃO 1- corpo de plástico com lâmpada de neon 2- dois fios condutores terminais 3- dois terminais 4- serve para verificar a existência de tensão em circuitos elétricos É um instrumento simples para teste, composto de corpo de plástico com lâmpada de gás neon, dois fios condutuores, dois terminais. Serve para verificar a existência de tensão em circuitos elétricos. PROCEDIMENTO DE UTILIZAÇÃO: 1- Procure um ponto desencapado do condutor, numa rede 2- Coloque um dos dois terminais da lâmpada de teste no ponto desencapado e o outro num ponto metálico em contato com a terra. 53 APRENDA AGORA A INTERPRETAR O DIAGRAMA UNIFILAR DE LÂMPADA INCANDESCENTE COMANDADA POR UM INTERRUPTOR SIMPLES a 60W a O diagrama unifilar é representado por meio de símbolos gráficos dos componentes da instalação situados na planta baixa. Os elementos que aparecem são interruptor simples, eletrodutos e condutores. Este diagrama permite verificar a disposição de elementos de um circuito. Neste caso observa-se que há um interruptor simples proximo à porta, comandando um ponto de luz ligaddo por condutores. SÍMBOLOS DO ELETRODUTO ABNT USUAL 0 Vejamos como interpretar o diagrama funcional ou Multifilar de lâmpada incandescente, comandada por interruptor simples. F N Condutor Neutro Condutor Fase Aparelho consumidor lâmpada Retorno ou Volta (fase) Dispositivo de Manobra Interruptor 54 Observe o diagrama multifilar anterior. É a representação do circuito elétrico por meio de símbolos gráficos, permitindo analisar o seu funcionamento. Liga-se sempre o condutor fase ao interruptor simples fazendo, assim, a perfeita interrupção do circuito, pois com o interruptor desligado podese trocar a lâmpada sem risco, já que o condutor fase é o que dá choque. SÍMBOLOS DE LIGAÇÃO ELÉTRICA Ligação Ausência de Ligação , Os pontos que aparecem no diagrama representam um contato ou ligação elétrica. A ausência destes pontos significa que não há ligação elétrica. TOMADA É um dispositivo composto de uma haste, que vai ligada à rede elétrica e um plugue conectado ao aparelho consumidor. É fabricada em porcelana, baquelita ou plástico e tem dois ou três pinos redondos ou chatos ou combinados, sendo nesse caso chamada universal. Encontram-se tomadas para 250V e 6A, 10A, 15A e tomadas de 20 ou SOA, para usos especiais. Nas indústrias usa-se tomadas tripolares . As tomadas são usadas para ligação temporária dos aparelhos consumidores, à rede de energia elétrica. 55 DESCRIÇÃO: 1- Tomada: dispositivo de ligação temporária de aparelhos de consumo à rede de energia elétrica. 2- Base ou fêmea, chamada simplesmente de “tomada”. É a parte fixa, que vai ligada à rede. 3- Pino ou macho, também denominado “plugue”. Parte móvel que normamente fica na extremidade livre dos cabos de ligação de aparelhos elétricos móveis ou portáteis. COMO USAR OS PLUGUES ao desligar qualquer aparelho da tomada, deve-se puxar pelo plugue e nunca pelo fio. Os aparelhos que dispõem de interruptor próprio devem estar desligados, para depois, se encaixar ou desencaixar o plugue da tomada. Para executar qualquer trabalho de instalação elétrica é necessário que você saiba interpretar, muito bem, símbolos e diagramas elétricos e os siga rigorosamente - pois o sucesso do trabalho depende muito dessas interpretações. Você, agora, vai estudar como interpretar os diagramas Unifilar e Multifilar, de um circuito com tomada. Veja os símbolos de tomada : MULTIFILAR ABNT UNIFILAR USUAL ABNT 56 USUAL As tomadas são ligadas diretamente à rede, sendo um borne no condutor fase ( F ) e outro no condutor neutro ( n ), conforme o esquema Multifilar seguinte. No esquema Multifilar os condutores são individualmente traçados: Fase E Neutro Em linha nos sentidos horizontais e/ou verticais. F N F N No esquema unifilar sequinte, os condutores do circuito são apenas indicados por símbolos. Fase e Neutro P 57 ELETRODUTOS São tubos de meta! ou plástico , rígido ou flexível, utilizados com a finalidade de conter e proteger os condutores elétricos, contra a umidade, ácidos, gases ou choques mecânicos. ELETRODUTOS METÁLICOS (TUBOS) São tubos de aço, com ou sem costura longitudinal, pintados interna e externamente com esmalte de cor preta. Fabricados em diferentes diâmetros e espessuras de parede, servindo para conter e proteger os condutores. São adquiridos em varas de 3 metros e dotados de rosca externa nas extremidades. Há eletrodutos rígidos metálicos e plásticos, sendo os primeiros os mais utilizados. Os de parede grossa chama-se "elementos pesados" e os de parede fina, "eletrodutos leves". 58 ELETRODUTOS RÍGIDOS PLÁSTICOS (TUBOS) São tubos de plástico, sem costura longitudinal. Fabricados com diferentes diâmetros, servindo para conter e proteger os condutores. São adquiridos em varas de 3 metros e dotados de rosca externa na extremidade. LUVA Peça de metal ou plástico, dotada de rosca interna, servindo para emendar eletrodutos. SERRA MANUAL Compõe-se de arco e lâmina de serra. O arco é dividido em dois semiarcos. O da frente é ranhurado para ajustar o arco do comprimento da lâmina de serra e tem na extremidade uma alça. O detrás compõe-se de uma bainha com um pino que encaixa nas ranhuras do outro. A extremidade oposta se divide em um cabo ou punho e também termina numa alça. 59 . Encaixam-se nas alças os esticadores, que têm um pino onde se prende a lâmina de serra na posição desejada. Urna porca borboleta dá a tensão necessária para que a lâmina fique esticada. A lâmina de serra é fabricada em aço temperado de duas qualidades: em carbono" e em " aço rápido ", sendo esta última de maior qualidade. A lâmina de serra é normalizada quanto ao comprimento, em 8, 10 e 12 polegadas e, quanto ao número de dentes por polegada, em 18, 24 e 32 dentes. A lâmina de 32 dentes é a mais usada pelo eletricista. CORTA-TUBOS Ferramenta que contém: roletes, que são pontos de apoio que diminuem o atrito no giro da ferramenta em volta do eletroduto; navalha, que é a parte que corta o eletroduto; cabo móvel com parafuso de ajuste e um corpo, onde são montados essas partes. Esta ferramenta serve para cortar, rapidamente, os eletrodutos da paredes relativamente finas. 60 FERRAMENTAS DE ROSCAR USADAS PELO ELETRICISTA TARRACHA SIMPLES COM CATRACA Ferramenta usada para abrir rosca externa em eletrodutos metálicos rígidos. Tem cossinete intercambiável, que é trocado de acordo com o tubo a ser roscado; um guia, que auxilia o direcionamento do cossinete, evitando que o início da rosca se danifique; um braço, que vem enroscado ao corpo da tarraxa onde se aplica a força; a trava da catraca, que permite a movimentação completa do corpo sem movimentação completa do braço e o corpo, que é onde se monta as peças. 1-Prepare a tarraxa, afrouxando os parafusos de fixação. Coloque no corpo da mesma o gia e o cossinete adequados ao diâmetro do eletroduto e aperte os parafusos. 2- Prenda na morsa o eletroduto. 3- Inicie a rosca. 3.1- Encaixe o guia da tarraxa na ponta do eletroduto e gire-a no sentido horário, pressionando-a até sentir que "pegou". 3.2- Lubrifique o local da rosca. 4- Termine a rosca. 4.1- Gire a tarraxa 16 de volta no sentido horário, recuando-a até sentir que "quebrou o cavaco". 4.2- Repita os movimentos, avançando sempre além da posição anterior, até que o tamanho da rosca seja igual à metade do comprimento da luva. 5- Retire a tarraxa, puxando a trava da Catraca. Gire-a meia volta, soltando-a do encaixe. Em seguida, gire o braço da tarraxa em sentido anti-horário, até que ela se desprenda do eletroduto. 61 TARAXA PARA PVC Ferramenta usada para abrir rosca externa em eletrodutos de P.V.C. ( plástico ). Tem um cossinete intercambiável, que é trocado de acordo com o tubo a ser roscado e um guia, que auxilia no direcionamento do cossinete. 1)Prepare a tarraxa, afrouxando os parafusos de fixação. Coloque no corpo damesma o guia e o cossinete adequados ao diâmetro do eletroduto e aperte os parafusos. 2)Prenda na morsa o eletroduto. 3) Inicie a rosca. 3.1- Encaixe o guia da tarraxa na ponta do eletroduto e gire-a no sentido horário, pressionando-a até sentir que "pegou". 4)Termine a rosca 4.1- Gire a tarraxa 14 volta no sentido horário, regando-a até sentir que "quebrou o cavaco". 4.2- Repita os movimentos, avançando sempre além da posição anterior, até que o tamanho da rosca seja igual à metade do comprimento da luva. 5) Retire a tarraxa lentamente, girando-a em sentido anti-horário. 62 MORSA DE BANCADA PARA TUBOS Ferramenta de aperto, constituída por uma mandíbula fixa e outra movel, guarnecidas por apenas mordentes de aço. Um parafuso, acionado por um braço, produz o aperto necessário do tubo entre as mandíbulas, para a realização dos trabalhos de cortar ou roscar. A mandíbula move! é articulável e possuem, além do mordente, uma trava que permite abrir a mesma para fixação do tubo. O parafuso acionado por um manipulo movimenta o mordente superior contra o mordente inferior, prendendo o tubo. DESCRIÇÕES Corpo Manipulo Parafuso de aperto Trava Articulação Mordente Mandíbula fixa Mandíbula movel Prender tubos para o trabalho de corte e rosqueamento. MORSA DE CORRENTE Ferramenta de aperto, constituída de uma parte fixa com mordente e outra móvel, com corrente articulada que auxilia a fixação do tubo. Esta corrente é presa por uma trava. Serve, também, para prender tubos para o trabalho de corte e roscamento. COMO SELECIONAR O ELETRODUTO RÍGIDO PLÁSTICO QUANTO AO DIÂMETRO NOMINAL: é um número expresso em milímetros e em polegadas, que identifica ou dá nome ao eletroduto. As características principais dos eletrodutos são fornecidas por uma tabela em correspondência com o diâmetro nominal. 63 Ex.: um eletroduto rígido plástico de P.V.C, com 16 mm de diâmetro nominal terá referência de rosca 3/8 de polegada; o diâmetro externo de 16,7 mm; a espessura da parede 2,0 rnm e peso aproximado por 0,140 Kg/m, tratando-se de eletrodutos classe A (Pesado). Caso o eletroduto seja de classe B ( leve ), há uma ligeira redução na espessura da parede e no peso aproximado por metro. COMO SELECIONAR A LUVA Existem luvas em dimensões que satisfaçam aos padrões dos eletrodutos para os diversos diâmetros nominais de eletrodutos, as luvas têm os seguintes comprimentos o diâmetro nominal da rosca, expresso em polegadas ou milímetros, e o comprimento da luva, em milímetros. As características principais das luvas são fornecidas por uma tabela em correspondência com o diâmetro nominal. Ex.: uma luva metálica de % de polegada terá 19,05 de diâmetro interno, o seu comprimento terá 38 mm. CURVAS Existem, ainda, outras situações comuns na atividade do eletricista, em que é necessário curvar o eletroduto, tais como: para desviar de vigas, pilares, etc. este é portanto, um trabalho muito comum na sua futura atividade profissional. Você sabe, geralmente, no trabalho do eletricista há necessidade de desviar o percurso da instalação para transpor obstáculos. Quando isto ocorre na instalação em que se utiliza eletroduto, o eletricista pode aplicar uma curva padrão, comumeníe encontrada no comércio com 90°. 64 As curvas padrão oferecem a vantagem de não reduzir o diâmetro interno do eletroduto. Esta redução do diâmetro interno do eletroduto dificulta a passagem dos condutores (enfiação). Mas, nem sempre as curvas prontas são encontradas no comércio e, quando encontradas, algumas vezes não atendem à natureza do serviço. Se isto acontecer, o eletricista deve curvar o eletroduto. Vejamos as ferramentas e dispositivos que são utilizados para curvar eletrodutos rígidos metálicos e eletrodutos rígidos de plástico. VIRA TUBOS O Vira-Tubos mais utilizado pelo eletricista para curvar eletrodutos, é a ferramenta que resulta da adaptação de uma peça de encanamento hidráulico ( T ), com um pedaço de tubo galvanizado, de aproximadamente um metro de comprimento. 65 nem sempre o eletricista dispõe do vira-tubos, apropriado. É comurn entre os profissionais a utilização de certos artifícios para curvar eletrodutos, tais como: LAMPARINAS Para curvar eletroduto rígido de plástico, você utiliza uma fonte de calor brando, como por exemplo uma lamparina. DESCRIÇÕES 1- recipiente com alcool 2- bico metálico 3- pavio 4- serve para produzir calor brando MAÇARICO À GÁS DESCRIÇÕES 1- queimado 2- suporte multiplo de duplo comando 3- registro tradicional 4- gatilho 66 Maçarico, é um equipamento onde se obtém a chama necessária para os trabalhos de curvamento em eletroduto de P.V.C. Existem vários tipos de maçaricos, a saber: a gás, a gasolina, a querosene, oxiacetilênico,etc. O gás liquefeito do petróleo é um hidrocarboneto leve ( butano ou propano comercial ) normalmente gasoso, extraído do gás natural ou dos gases de refinaria. Os gases, quando comprimido acima de certa pressão, vai conforme o gás, se liquefazem. Após a descompressão, voltam ao estado gasoso. Por esse motivo o gás do petróleo é vendido comercialmente em bujões de 1.3, 5 e 13 Kg; em cilindros de 45 Kg, e em carrapetas de 90 e 120 Km, no estado líquido, sob forte pressão, sendo descomprimido à medida que é usado. SOPRADOR TERMICO Generalidades: O Soprador térmico oferece uma grande gama de aplicações, tais como: raspar a fundo, sem nenhuma dificuldade, pinturas de tintas a óleo, sintéticas, etc. aquecer plásticos para moldar ou soldar; secar superfícies úmidas; efetuar solda estanho em chapas ou tubos; aquecer tubulações de água gelada. O Soprador térmico é sempre uma grande vantagem onde o calor facilite ou acelere o desenvolvimento do trabalho, sem a presença de chama aberta. Instruções de Segurança e acíonamento A tensão da rede deve ser a mesma indicada na placa de características do produto. Conectar o plug à tomada somente com o interruptor desligado. Antes de efetuar qualquer tipo de trabalho desconectar o plug da tomada. cabo elétrico, o plug e a tomada deverão estar em perfeitas condições: caso estejam danificados devem ser substituídos imediatamente. 67 Nunca dirigir o jato de ar quente a pessoas ou animais ou utilizá-los como secador de cabelo. Não utilizar o aparelho próximo de gases ou materiais inflamáveis. Não mergulhar o aparelho em líquido de qualquer espécie. Logo após o uso, antes de apoiá-lo sobre alguma superfície, verifique se o tubo de saída de ar não está muito quente de forma a causar algum dano. Antes de terminar o trabalho procure um lugar seguro onde colocar o aparelho por exemplo: suporte com gancho. Para uso estacionário, colocar o aparelho de pé sobre uma mesa/bancada. Não tocar o tubo aquecido. Ao trabalhar sobre uma escada, procurar sempre uma posição segura e uma distância suficiente da superfície e tratar. O jato de ar quente deverá sair livremente do tubo. Não tapar a entrada ou a saída de ar. Antes de guardar o aparelho, uma vez concluído o serviço, ele deverá estar totalmente frio. O soprador térmico não é um brinquedo, ele deverá ser guardado fora do alcance de crianças. MANUTENÇÃO As entradas e saídas de ar deverão estar sempre limpas e desobstruídas. Substitua imediatamente as peças danificadas . utilizar somente peças de reposição originais. Além da fonte de calor, para curvar eletroduto rígido de plástico, você utiliza areia ou mola. MOLA Para impedir a redução do diâmetro interno do eletroduto rígido de plástico ( P.V.C.), durante o seu curvamento, você deverá observar os seguintes procedimentos: 1- selecionar a mola correspondente ao diâmetro do eletroduto que será curvado. 2- colocar a mola sobre o eletroduto, de maneira que coincida com o trecho que será curvado e segurar a guia da mola com as mãos, fazendo topo, isto é, até atingir a extremidade do eletroduto, com os dedos polegar e indicar. 68 3- Introduzir a mola no eletroduto, empurrando-a , até que os dedos voltem a fazer topo com a entrada do eletroduto, que servia como referência. 4- Depois de curvar o eletroduto, retire a mola. PARA UTILIZAR AREIA Encher o eletroduto com areia seca, vedando as extremidades. Depois de curvar o eletroduto, retirar a areia. PARA UTILIZAR LAMPARINA manterá lamparina afastada de produtos inflamáveis. Acender o pavio com fósforo. Deslocar o eletroduto sobre a chama, para a direita e para a esquerda, girando-a até amolecer o plástico, para curvá-lo. COMO UTILIZAR O MAÇARICO Você irá trabalhar com material de fácil combustão, ou seja, que facilita ou alimenta a queima. Todo cuidado é pouco. verifique se o maçarico está em perfeita condições de uso, assim como, a mangueira. Não utilize isqueiro, use fósforo de segurança. A mangueira deve Ter tamanho adequado, de modo a permitir uma certa distância do bujão, de onde está sendo utilizado o maçarico. A mangueira não deve ficar enrolada. Para verificação de escapamento de gás, utilize espuma de sabão e nunca o fogo. No final, evite a concentração do gás na mangueira, para isto, desligue inicialmente a torneira do bujão, até que a chama se extingua totalmente. 69 INSTALAÇÃO DE LÂMPADAS INCANDESCENTES COMANDADAS POR IN TERRUPTOR DE DUAS SEÇÕES INTERRUPTOR DE DUAS SEÇÕES É um dispositivo de manobra. É fabricado em material termoplástico, para suportar intensidade de 10 amperes, sob tensão de 250 volts. É uma peça composta de: corpo de termoplástico, com furos para fixação, contatos de prata, demais componentes de função elétrica em liga de cobre, em dois bornes, serão ligados os fios de retorno ou volta em um terceiro será ligado o fio fase que fará "ponte" com o quarto e duas teclas ou alavancas que acionam os contatos. Vejamos os diagramas Multifilar e Unifilar que você utilizará para entender o circuito elétrico. O diagrama é a representação de uma instalação elétrica, ou parte dela, por meio de símbolos gráficos. O diagrama multifilar, representado na figura ao lado, serve de orientação ao profissional para fazer ligações mostrando como o circuito funciona. Ele não determina a posiçOlão física dos elementos (interruptor, ponto de luz, linha ou rede) e sim, o funcionamento. 70 N B A B A F Visualize o circuito com muita atenção: Neste diagrama temos três lâmpadas com as marcações A e B e o interruptor de duas seções A e B. Quando acionamos a alavanca correspondente à seção A, acender-seá a lâmpada com a marcação A. Quando acionamos a alavanca correspondente à seção B, acender-seá a lâmpada com a marcação B. A B SIMBOLO DE INTERRUPTOR DE DUAS SEÇÕES: ABNT A A B B USUAL S2 Este diagrama apresenta as partes principais de um sistema elétrico e identifica o número de condutores. Observe que o trajeto dos condutores é representado por um único traço, daí o nome de diagrama Unifilar. Este diagrama apresenta a posição física dos elementos. Prosseguindo o nosso estudo, você vai observar a sequência dos passos com os seus subpassos, para saber como instalar três lâmpadas incandescentes, com interruptor de duas seções. 1° Passo: MARQUE A LOCALIZAÇÃO DOS ELEMENTOS E O PERCURSO DA INSTALAÇÃO 2° Passo: SERRAR, CURVAR E ABRIR ROSCA NOS ELETRODUTOS. 3° Passo: FIXE OS ELETRODUTOS Siga o percurso marcado 4° Passo: FIXE AS CAIXAS Sobre o ponto marcado Com parafusos e chaves de fenda adequados 71 5° Passo: INTRODUZA OS CONDUTORES NO ELETRODUTO Consulte o desenho 6° Passo: CONECTE OS CONDUTORES NOS BORNES DO INTERRUPTOR As pontas de conexões devem ter tamanhos adequados Utilize chave de fenda adequada 7° Passo: CONECTE OS CONDUTORES NOS BORNES DOS RECEPTÁCULOS As pontas de conexões devem ter tamanhos adequados Utilize chave de fenda adequada Olhal, com ponta no sentido de apertas do parafuso O Neutro é conectado em apenas um borne de cada receptáculo N B A Conecte um retomo no outro borne de dois receptáculos (externos) N B A B F A Conecte o segundo retorno no borne do receptáculo (central) N B A B A 72 F 8° Passo: FAÇA AS LIGAÇÕES À REDE DE ALIMENTAÇÃO Certifique-se de que a rede esteja desligada SISTEMA TREE-WAY E FOUR-WAY SIMBOLOS ABNT A USUAL Sw3 Já podemos então utilizar esta representação gráfica nos diagramas do circuito, em que existe um comando paralelo para lâmpada incandescente. DIAGRAMA UNIFILAR DE LÂMPADA INCANDESCENTE COMANDADA POR INTERRUPTOR PARALELO 127V 73 Na representação gráfica acima, são encontrados os seguintes elementos da instalação: Interruptores paralelos: Lâmpada: Os dois condutores: Três condutores: E o eletrodudo: DIAGRAMA MULTIFILAR DE LÂMPADA INCANDESCENTE, COMANDADA POR INTERRUPTOR PARALELO F N A A’ B B’ O diagrama Multifilar, apresentado acima, permite analisar o funcionamento do circuito de acordo com as posições dos contatos móveis. Observe que, quando os contatos estão nas posições AA’ ou BB' , a lâmpada está acesa. Porém, se os contatos estão nas posições AB' ou BA' , a lâmpada está apagada. 74 MAGNETISMO Magnetismo é o ramo da Física que estuda os materiais magnéticos, ou seja, que estuda materiais capazes de atrair ou repelir outros. A primeira referência conhecida sobre uma substância capaz de atrair outras é a de Tales de Mileto. Segundo ele os habitantes de Magnésia, uma região da Grécia, conheciam um material com tal propriedade. Mas esse fenômeno nunca despertou um grande interesse, até o século XIII, quando a bússola passou a ser usada. Algumas pessoas tentaram explicar o magnetismo durante essa época, mas só no século XIX, quando Oersted iniciou o Eletromagnetismo e Maxwell formulou leis que descreviam esses fenômenos, que um estudo mais completo se iniciou. Atualmente, estudar isoladamente o magnetismo e o eletromagnetismo não faz muito sentido. Materiais magnéticos são amplamente utilizados em motores, transformadores, dínamos, bobinas, etc, ou seja, em equipamentos elétricos e o próprio magnetismo é explicado em termos do movimento dos elétrons. O magnetismo está intimamente ligado ao movimento dos elétrons nos átomos, pois uma carga em movimento gera um campo magnético. O número e a maneira como os elétrons estão organizados nos átomos constituintes dos diversos materiais é que vai explicar o comportamento das substâncias quando sobre influência de um campo magnético de uma segunda substância (leia sobre a Teoria dos Spins). A maneira para determinar se um material é magnético ou não é colocálo sobre a influência de um campo magnético (campo criado pelo movimento de cargas elétricas). Se aparecerem forças ou torques, se trata de uma substância magnética. Isso é verdadeiro para todas as substâncias, mas em algumas o efeito é bem mais evidenciado, e essas são chamadas de magnéticas. 75 MAGNETISMO NATURAL - IMÃS Alguns materiais encontrados na natureza apresentam propriedades magnéticas naturais. Esses materiais são denominados de imãs naturais. Como exemplo de imã natural, pode-se citar a magnética. IMÃS ARTIFICIAIS Os imãs artificiais são barras de materiais ferrosos que o homem magnetiza por processos artificiais. Os imãs artificiais são muito empregados porque podem ser fabricados com os mais diversos formatos, de forma a atender as necessidades práticas. Os imãs artificiais em geral têm propriedades magnéticas mais intensas que os naturais. POLOS MAGNÉTICOS DE UM ImÃ Externamente, as forças de atração magnética de um imã se manifestam com maior intensidade nas suas extremidades. Por isso, as extremidades do imã são denominadas de pólos magnéticos. Cada um dos pólos apresenta propriedade magnéticas especificas, sendo denominadas de pólo sul e pólo norte 76 Uma vez que as forças magnéticas dos imãs são mais concentradas nos pólos, é possível concluir que a intensidade dessas propriedades decresce para o centro do imã. Na região centra! do imã, estabelece-se um linha onde as forcas de aíração magnética do pólo sul e do pólo norte são iguais e se anulam. Essa linha é denominada de linha neutra. A linha neutra é, portanto, a linha divisória entre os pólos do imã. ORIGEM DO MAGNETISMO O magnetismo origina-se na organização atómica dos materiais. Cada molécula de um material é um pequeno imã natural, denominadode imã molecular ou domínio. Quando, durante a formação de um material, as moléculas se orientam em sentidos diversos, os efeitos magnéticos dos imãs moleculares se anulam no todo do material, resultando em um material sem magnetismo natural. Se, durante a formação do material, as moléculas assumem uma orientação única (ou predominante), os efeitos magnéticos de cada imã molecular se somam dando origem a um imã com propriedades magnéticas naturais. Na fabricação de imãs artificiais, as moléculas desordenadas de Um material sofrem um processo de orientação a partir de forças externas. INSEPARABILIDADE DOS POLOS Os imãs têm uma propriedade característica: por mais que se divida um imã em partes menores, as partes sempre terão um pólo norte e um pólo sul. S N S S N S N N S N S S N N Esta propriedade é denomidada inseparabilidade dos polos. 77 INTERAÇÃO ENTRE IMÃS Quando os pólos magnéticos de dois imãs estão próximos, as forças magnéticas dos dois imãs reagem entre si de forma singular: se dois pólos magnéticos diferentes forem aproximados (norte_de um com sul de outro), haverá uma atração entre os dois Se dois oólos magnéticos iguais forem aproximados (norte de um próximo ao norte do outro), haverá uma repulsão entre os dois. CAMPO MAGNÉTICO - LINHAS DE FORÇA O espaço ao redor do imã em que existe atuação das forças magnéticas é chamado de campo magnético. Os efeitos de atração ou repulsão entre dois imãs sobre os materiais ferrosos se devem à existência desse campo magnético. Como artificio para estudar esse campo magnético, admite-se a existência de linhas de força magnética ao redor do imã. Essas linhas são invisíveis, mas podem ser visualizadas com o auxílio de um recurso. Colocando-se um imã em baixo de uma lâmina, as limalhas se orientam conforme as linhas de força magnética. O formato característico das limalhas sobre o vidro, denominado de espectro magnético, è representado na ilustração a seguir. Essa experiência mostra também uma maior concentração de limalhas na região dos pólos do imã devido à maior intensidade de magnetismo nas regiões polares, pois aí se concentram as linhas de força ORIENTAÇÃO DAS LINHAS DE FORÇA Com o objetivo de padronizar os estudos relativos ao magnetismo e a linhas de forças, por convenção estabeleceu-se que as linhas de força de um campo magnético se dirigem do pólo norte em direção ao polo sul. 78 CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME Campo magnético uniforme é aquele em que o vetor de indução magnética B tem o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido em todos os pontos do meio, homogéneo por hipótese. No campo magnético uniforme, as linhas de indução são retas paralelas igualmente espaçadas. O campo magnético na região destacada na ilustração ao lado, por exemplo, é aproximadamente uniforme. Essa convenção se aplica às linhas de força externas ao imã. FLUXO DA INDUÇÃO MAGNÉTICA Fluxo da indução magnética é a quantidade total de linhas de um imã que constituem o campo magnético e é representado graficamente pela letra grega O (lê-se "fi"). 79 O fluxo da indução magnética é uma grandeza e, como tal, pode ser medido. No SI (sistema Internacional de Medidas), sua unidade de medida é o weber (wb). No sistema CGS de medidas, sua unidade é o maxwell (Mx). Para transformar weber em maxwell, usa-se a seguinte relação: 8 1mx=10- wb DENSIDADE DE FLUXO OU INDUÇÃO MAGNÉTICA Densidade de fluxo ou indução magnética é o número de linhas por centímetro quadrado de seção do campo magnético em llinhas/cm2. A densidade de fluxo ou indução magnética é representada graficamente pela letra maiúscula B e sai unidade de medida no sistema SI é o tesla (T) e no CGS é o Gauss(G). Para transformar gauss em teslas, usa-se a seguinte relação: 4 1G=10- T. Conhecendo-se o valor da superfície (seção transversal A) em que estão concentradas as linhas de força e a densidade do fluxo magnético B, pode-se enunciar a fórmula do fluxo cê indução magnética como o produto da densidade do fluxo B pela seção transversal A. Assim, matematicamente temos: Ø = B x A Onde: Ø é o fluxo de indução magnética em mx B é a densidade de fluxo magnético em G A é a seção transversal em centímetros quadrados Exemplo de cálculo Calcular o fluxo de indução magnética onde a densidade de fluxo é 600G, concentradas as linhas de força e a densidade do fluxo magnético B, pode-se enunciar a fórmula do fluxo de indução magnética como produto da densidade do fluxo B pela seção transversal ª 80 Exemplo de cálculo Calcular o fluxo de indução magnética onde a densidade de fluxo é 600G, concentrada em uma seção de 6cm2. Aplicando-se a fórmula Ø = B x A, temos: Ø = 6000 x 6 0 = SGOOOmx 8 Transformando-se mx em wb: 36000mx x 10 - wb = 0,00036wb Se, para calcular o fluxo de indução magnética temos a fórmula Ø = B x A, para calcular a densidade do fluxo (B) temos: B=Ø A Exemplo de cálculo Calcular a densidade de fluxo em um seção de 6 cm2, sabendo-se que o fluxo magnético é de 36000mx (ou linhas). B = Ø = 36000 A G = 6000G Transformando gauss em tesla, temos: 6000G = 6000 x 10 - = 0.6T 4 IMANTAÇÃO OU MAGNETIZAÇÃO Imantação ou magnetização é o processo pelo qual os imãs atómico (ou dipolos magnéticos) de um material são alinhados. Isso é obtido pela ação de um campo magnético externo. E possível classificar os materiais de acordo com a intensidade com que eles se imantam, isto é o modo como ordenam seus imãs atómicos sob a ação de um campo magnético. Assim, esses materiais podem ser classificados em: PARAMAGNÉTICOS DIAMAGNÉTICOS FERROMAGNÉTICOS 81 Materiais paramagnéticos Quando se coloca um material no interior de uma bobina (ou indutor), verifica-se experimentalmente que há um aumento da oposição a qualquer variação na passagem da corrente através dessa mesma bobina. Materiais come ferro, o aço, o cobalto, o níquel, a platina, o estanho, o cromo e suas respectivas ligas, quando colocados no interior de uma bobina causam esse fenómeno que é chamado de indução. Esses materiais são denominados de paramagnéticos. Os materiais paramagnéticos são caracterizados por possuírem átomos que têm um campo magnético permanente. Assim sendo, quando se aplica um campo magnético a esses materiais, o campo magnético orbital e o campo magnético (devido às órbitas de seus átomos) são maiores do que os campos magnéticos devido à indução eletromagnética. A densidade do fluxo magnético B (ou número de linhas de força) no interior do indutor é maior do que quando há ar ou vácuo no seu interior. B > B0 Materiais diamagnéticos O ouro, a prata o cobre, o zinco, o antimônio, o chumbo, o bismuto, a água, o mercúrio, ao serem introduzidos no interior de um indutor, provocam a diminuição de sua indutância. são aqueles que são repelidos pelos ímans. O campo magnético gerado pelo imã faz com que o movimento dos elétrons se altere, como se uma corrente elétrica estivesse passando pelo material, e assim gerando um outro campo magnético. Esse campo se alinha em direção oposta ao do imã, e isso causa a repulsão. A densidade do fluxo magnético B no interior é menor do que se não existisse o núcleo, ou seja, é menor do que quando há vácuo ou ar em seu interior (Bo). B < B0 82 MATERIAIS FERROMAGNÉTICOS Dentre os materiais paramagnéticos, o ferro, o aço, o cobalto, o níquel, e suas ligas constituem uma classe especial. Os ferromagnéticos mantêm os spins de seus elétrons alinhados da mesma maneira, mesmo que sejam retiradas da influência do campo magnético. Esse alinhamento produz um outro campo e por isso materiais ferromagnéticos são usados para produzir magnetos permanentes. Os materiais ferromagnéticos, por serem um caso particular dentre os materiais paramagnéticos, apresentam a densidade do fluxo magnéticos B, presente no interior do indutor, maior do que quando há ar ou vácuo no seu interior (Bo). Embora os materiais ferromagnéticos possuam Imantação mesmo na ausência de um campo externo (o que os caracteriza como imãs permanentes), a manutenção de suas propriedades magnéticas depende muito de sua temperatura. Quando aumenta a temperatura, as propriedades magnéticas se tornam menos intensas. ELETROMAGNETISMO Eletromagnetismo é um fenómeno magnético provocado pela circulação de uma corrente eletrica. O termo eletromagnetismo aplicase a todo fenómeno magnético que tenha origem em uma corrente eletrica. CAMPO MAGNÉTICO EM UM CONDUTOR A circulação de corrente eletrica em um condutor origina um campo magnético ao seu redor. Quando um condutor é percorrido por urna corrente eletrica, ocorre uma orientação no movimento das partículas no seu interior. Essa orientação do movimento das partículas no seu interior. Essa orientação do movimento das partículas tem um efeito semelhante ao da orientação dos imãs moleculares. Como consequência dessa orientação, surge um campo magnético ao redor do condutor. 83 As linhas de força do campo magnético criado pela corrente eletrica que passa por um condutor são circunferências concêntricas num plano perpendicular ao condutor. REGRA DA MÃO DIREITA Para o sentido convencional da corrente eletrica, sentido de deslocamento das linhas de fo"ca é dado pela regra da mão direita. Ou seja, envolvendo o condutor com os quatro dedos da mão direita de forma que o dedo polegar indique o sentido da corrente (convencional). O sentido das linhas de força será o mesmo dos dedos que envolvem o condutor. REGRA DO SACA-ROLHAS Pode-se também utilizar a regra do saca-rolhas como forma de definir o sentido das linhas de força. O sentido das linhas de força é dado pelo movimento do cabo de um saca-rolhas, cuja ponta avança no condutor no mesmo sentido da corrente (convencional). A intensidade do campo magnético ao redor do condutor depende da intensidade da corrente que nele flui. Ou seja, a intensidade do campo magnético ao redor de um condutor é diretamente proporcional à corrente que circula neste condutor. 84 CAMPO MAGNÉTICO EM UMA BOBINA Para obter campos magnéticos de maior intensidade a partir da corrente elétrica, basta enrolar o condutor em forma de espirais, constituindo uma bobina. A figura a seguir mostra uma bobina e seu respectivo símbolo. As bobinas permitem um acréscimo dos efeitos magnéticos gerados em cada uma das espirais. A figura a seguir mostra uma bobina constituída por várias espirais, ilustrando o efeito resultante da soma dos efeitos individuais. Os pólos magnéticos formados pelo campo magnético de uma bobina têm características semelhantes àquelas dos pólos de um imã natural. E a intensidade do campo magnético em uma bobina depende diretamente da intensidade da corrente e do número de espirais. 85 BOBINAS COM NÚCLEO - O núcleo é a parte central das bobinas. O número pode ser de ar e de material ferroso O núcleo é de ar quando nenhum material é colocado no interior da bobina. O núcleo é de material ferroso quando se coloca um material ferroso (ferro, aço...) no interior da bobina. Usa-se esse recurso para obter maior intensidade de campo magnético a partir de uma mesma bobina. Nesse caso, o conjunto bobina-núcleo de ferro é chamado eletroimã. A maior intensidade do campo magnético nos eletroimãs é devido ao fato de que os materiais ferrosos provocarn uma cgncentracãp das linhas de força. Quando uma bobina tem um núcleo de material ferroso seu símbolo expressa essa condição. BOBINA COM NÚCLEO DE FERRO BOBINA COM NÚCLEO DE FERRITE MAGNETISMO REMANENTE Quando se coloca um núcleo de ferro em uma bobina, em que circula uma corrente elétrica, o núcleo torna-se imantado, porque as suas moléculas se orientam conforme as linhas de força criadas pela bobina. Cessada a passagem da corrente, alguns imãs moleculares permanecem na posição de orientação anterior, fazendo com que o núcleo permaneça ligeiramente imantado. 86 Esta pequena Imantação é chamada magnetismo remanente ou residual. O magnetismo residual é importante, principalmente para os geradores de energia elétrica. Este tipo de imã chama-se imã temporário. SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO LUMINÁRIA FLUORESCENTE É um aparelho a de iluminação composto de: calha, receptáculo, difusor, starter, lâmpada fluorescente, reator e acessório de fixação. Serve para iluminar ambientes residenciais, escolares, hospitalares, comerciais e industriais. LUMINÁRIA Existem alguns tipos de luminárias fluorescentes como "standard", industrial e decorativo e podem ser embutidas, pendentes ou fixadas diretamente à superfície. 87 CALHAS PARA LÂMPADAS FLUORESCENTES É uma peça-dispositiva, composta de estrutura metálica (chapa de aço) esmaltada, com rasgos para receptáculo, furos para starter e fixação e furacão para reator. Possui modelos diferentes, como pró exemplo: com e sem aba, com e sem difusor, com uma ou mais lâmpadas, de comprimento variado. Pode ser embutida , pendente ou fixada diretamente à superfície. Serve para refletir e dirigir o fluxo luminoso para a área a ser iluminada. RECEPTÁCULO DE LÂMPADA FLUORESCENTE É uma peça composta de corpo de baquelita ou plástico; contatos, onde são introduzidos os pinos das lâmpadas e bornes para ligar os condutores. Pode ser conjugado com o suporte do starter, formando o receptáculo. Serve para sustentar a lâmpada ligando-a através de seus bornes, ao circuito. SUPORTE DO STARTER 88 É uma peça composta de corpo de baquelita ou plástico, contatos e bomes. O suporte do starter possui um furo para penetração do starter. Neste furo encontram-se dois contatos para os pinos do síarter, borne de ligação e contatos de interligação, com o receptáculo da lâmpada fluorescente de Cátodo Pré-Aquecido. Serve para sustentar o starter e ligá-lo, através de seus bornes, ao circuito. DIFUSOR É um acessório da luminária que abriga a lâmpada, evitando a luz direta e difundindo a iluminação de maneira uniforme Produz uma sensação de conforto e dá a iluminação um aspecto ornamental, fabricado em vidro, plástico ou acrílico STARTER um Dispositivo que atua interruptor automático, abrindo o circuito dos filamentos depois do tempo necessário para o seu aquecimento. O starter e o capacitor de Proteção estão colocados em caixa cilíndrica de alumínio, baquelita ou papelão, dotada de dois pinos que permitam introduzi-la no receptáculo do starter. O starter é composto de ampola de vidro com gás néon, em cujo interior encontra-se dois contatos, sendo um fixo e outro móvel. O contato móvel é bimetálico. Quando recebe calor sua ponta distende-se, encostando no fio e quando esfria, volta ao normal. 89 LAMPADAS FLUORESCENTES DE CÁTODO QUENTE (HO) É um aparelho de iluminação composto de: tubo cilíndrico, que contém gás argônico, hélio ou neônico e gotículas de mercúrio; parede interna recoberta de substância fluorescente. Nos extremos tem filamento de tungsténio. Base metálica que serve como suporte, envolvendo urna plaqueta isolante que sustenta os dois furos, os quais interligam o filamento da lâmpada com o receptáculo (circuito exterior). Podem variar de tamanho: grande ou pequeno. OS filamentos ou eletrodutos são dispositivos de aquecimento (filamento de tungsténio) revestidos de uma substância emissora (óxido de bário, a qual é capaz de aumentar a emissão de elétrons. As lâmpadas de descarga fluorescente servem para iluminar ambientes residenciais, comerciais, industriais, hospitalares e escolares. LÂMPADAS FLUORESCENTES DE CÁTODO FRIO É um aparelho de iluminação composto de: tubo cilíndrico de vidro e eletrodos de tungsténio. Possui um transformador para 440 V a partida instantânea. Não Possui interruptor térmico (starter) nem filamentos. Seus eletrodos são pequenos Tubos recobertos com óxido de bário. Existem Tubos com medidas variadas: 1,20m, 1,80m, 2,40m, de comprimento. Sua duração chega até 20.000 horas, aproximadamente. Serve para iluminar ambientes. LÂMPADAS FLUORESCENTES DE CÁTODO PrÉ- AQUECIDO (STANDARD) É um aparelho de iluminação composto de : tubo cilíndrico de vidro; parede interna recoberta com substância fluorescente; filamento de tungsténio; base metálica; pinos conectados ao filamento e suportes de filamento. Sua duração chega até 6000 horas, aproximadamente. 90 Serve para iluminar ambientes residenciais, comerciais, industriais, escolares e hospitalares. REATOR É um aparelho montado em caixa de chapa de ferro e imerso em massa isolante. Da caixa do reator saem os terminais, que são constituídos de condutores e se apresentam em cores diferentes, ou de base conectora, a fim de facilitar sua ligação aos outros elementos da instalação. Tem na caixa o esquema de ligação e características, tais como número de lâmpadas, tensão, potência, que devem ser obedecidas pelo instalador. É composto de: lâminas de ferro silício, soldadas e coladas; bobinas de fio de cobre, enchimento de poliéster, que bloqueia todos os elementos internos do reator, suprindo qualquer vibração, além de evitar problemas de vazamento, blocos terminais que facilitam e simplificam as instalações, evitando que os fios sejam danificados. Os reatores para lâmpadas fluorescentes de Cátodo frio e Cátodo quente diferem quanto ao tamanho, diagrama de ligação, tensão e potência. Porém, suas formas são idênticas. Ambos são dotados de: caixa em chapa de ferro, bobina, núcleo de chapa de ferro silício e ferro magnético. O reator serve para proporcionar as duas tensões necessárias ao funcionamento da lâmpada. INTERRUPTOR REATOR 91 SELEÇÃO DO REATOR 1- De acordo com o tipo de lâmpada. Há reatores próprios para cada tipo de lâmpada. Uma lâmpada fluorescente de cátodo pré-aquecido, assim como uma lâmpada fluorescente de cátodo quente ou de cátodo frio necessitam de reatores específicos. 2- De acordo com a quantidade e a potência da lâmpada. Essas informações aparecem na tampa do reator. Ex.: se você quer colocar numa instalação duas lâmpadas fluorescentes de cátodo pré-aquecido com 20 watts, selecionará um reator de duas lâmpadas fluorescentes de cátodo pré-aquecido para 20 watts. Observe as informações que aparecem nas tampas dos reatores. SELEÇÃO DO RECEPTÁCULO O receptáculo é selecionado de acordo com o tipo da lâmpada 1- Lâmpada fluorescente de Cátodo quente. A lâmpada de cátodo quente ( HO) possui filamento. Para este tipo de lâmpada é necessário um par de receptáculos diferentes. 2- Lâmpada fluorescente de Cátodo frio. As lâmpadas fluorescentes de Cátodo frio não tem filamentos. Para este tipo de lâmpada usa-se um par de receptáculos iguais. 3- Lâmpada fluorescente de cátodo pré-aquecido. A lâmpada fluorescente de cátodo pré-aquecido possui filamento. Para este tipo de lâmpada usa-se o receptáculo simples e um outro conjugado ao suporte do starter. 92 SELEÇÃO DAS LAMPADAS FLUORESCENTES As lâmpadas fluorescente são selecionadas de acordo com a quantidade de luz desejada para iluminar o ambiente, obedecendo as recomendações quanto ao nível de iluminamento ( ABNT ) e quando à distribuição da iluminação. 1. Lâmpada fluorescente de cátodo quente ( HO) Potência em Watts Comprimento 1,80 m 2,40 m 82 105 2. Lâmpada fluorescente de cátodo frio Potência em Watts Comprimento 1,20 m 1,80 m 2,40 m 26 38 46 3- Lâmpada fluorescente de cátodo pré-aquecido ( Standard) Potência Em wats código Dimensões Comprimento 15 diâmetro T-8 457 mm (18") 760 T-12 457 mm (18") 660 620 620 570 20 T-12 610 mm (24") 1030 1000 1000 910 30 40 T-8 T-12 916 mm (36") 121 9 mm (48") 1930 2600 1890 2500 1890 2500 1710 2300 20 Fluxo luminoso em lumens LUZ LUZ "Luz do dia branca B ran ca 730 730 680 fria Ex.: se você quer uma lâmpada de 15 watts, terá como dimensões: código T-8; comprimento 457 mm ( 18" ); diâmetro 25 mm ( 1" ) e, como fluxo luminoso, em lurnens. Luz branca: 760 lumens, Luz branca fria 730 lumens e luz do dia 680 lumens. Observação: de acordo com a finalidade do iluminamento do ambiente, poderão ser encolhidas luzes de tipos diferentes, que são indicadas no próprio bulbo da lâmpada, com a palavra inglesa correspondente. 93 As lâmpadas fluorescentes possuem vantagens e desvantagens quanto ao uso. Vantagens: farta iluminação, sem aquecimento do ambiente e menor consumo de eletricidade Desvantagens: empobrecimento de certas cores por ela iluminadas e o efeito estroboscópio, que consiste no efeito causado pela iluminação intermitente de um objeto em movimento, que impressiona a visão, produzindo uma imagem desse mesmo objeto como se ele estivesse parado ou apresentado sucessivas imagens que se movimentam lentamente, para a frente ou para trás, de acordo com a diferença da velocidade entre o objeto e a intermitência da luz. SELAÇÃO DO STARTER A lâmpada fluorescente de Cátodo Pré-Aquecido necessita de starter. 1- De acordo com a potência da lâmpada Há dois tipos de starter: um para lâmpadas de 15 e 20 watts e outro para 30 e 40 watts SIMBOLOS CORRESPONDENTES A LUMINÁRIAS FLUORESCENTES Unifilar Multifilar ABNT USUAL ABNT USUAL Lâmpada Fluorescente Luminária com 3 Lâmpadas 3 x 40W 3 Reator S Starter 94 Funcionamento do circuito com lâmpada fluorescente de Cátodo PréAquecido 1ª FASE fechando o interruptor b1, forma-se um arco entre os contatos do interruptor térmico (starter) e o circuito se completa, conforme as setas: STARTER LÂMPADA b1 REATOR N F 2ª FASE o calor do arco no starter (1 ) faz a lâmina curva-se e encostar no contato fixo. Uma elevada corrente circula pelos filamentos, aquecendo-se e o mercúrio se vaporiza. STARTER LÂMPADA b1 REATOR N 95 F 3ª FASE O starter ( 1 ) esfria e abre o circuito, provocando uma tensão mais alta, originária do reator ( tensão de ruptura ). Essa tensão vai determinar a ignição da lâmpada. Uma corrente, então flui através do gás, auxiliada pelo vapor de mercúrio. Devido ao choque dos elétrons com os átomos do gás ocorre a emissão de raios ultravioleta, que são invisíveis. Porém, ao atravessarem a camada fluorescente das paredes do tubo de vidro, produzem luz visível. STARTER b1 REATOR N F DIAGRAMAS DE LÂMPADAS FLUORESCENTES O diagrama de lâmpadas fluorescentes e incandescentes diferem apenas nos símbolos. Quanto à utilização, pode-se substituir uma pela outra sem alterar a instalação. Apenas, quando se tratar da lâmpada fluorescente, é necessária a montagem e ligação dos componentes na calha (reator, receptáculo, lâmpada, etc.). Observe o diagrama Multifilar. F N 96 No diagrama Multifilar apresentado anteriormente, vemos que o condutor fase é ligado ao interruptor. O condutor neutro é ligado ao reator e, desta, sai um condutor que é ligado a um dos pinos da lâmpada. O condutor retorno interliga um outro pino da lâmpada do interruptor. O starter é ligado aos outros dois pinos da lâmpada. Vejamos o diagrama a seguir, que vem desenhado na parte superior da caixa do reator para duas lâmpadas fluorescentes de Cátodo frio. LÂMPADA DE 46W LÂMPADA DE 46W Condutores do Reator Rede 1 2 3 REATOR 120V 4 Condutores do Reator O diagrama nos mostra um reator com quatro bornes numerados de 1 a 4. Observe que o número 1 está ligado ao receptáculo de uma das lâmpadas. O número 4 está ligado ao receptáculo da outra lâmpada. O número 2 está ligado ao receptáculo das duas lâmpadas, no extremo oposto ao número 1 a 4 e, ao mesmo tempo, ligado à rede. O número 3 será ligado à rede. LUMINÁRIA são constituídas pelos aparelhos cc lâmpadas. Os aparelhos os protegem, orientam ou concentram o facho luminoso. Difundem a luz, reduzem o brilho e ofuscamento ou proporcionam um bom efeito decorativo. Em geral, corpo e pescoço são de alumínio fundido. Existe luminária à prova de tempo, gases, vapores e pó, para iluminação industrial e externa. 97 A maioria são adotadas de aro para a fixação de um globo de vidro prismático boro silicato ( difusor). Para a fixação de luminária é utilizado braço em aço cromo, galvanizado a fogo de 1m e 1,50m. LÂMPADA DE VAPOR DE MERCÚRIO FUNCIONAMENTO Os eletrodos auxiliares e o gás argônio estabelecem um arco de ignição preliminar que vaporiza o mercúrio. Forma-se em seguida o arco luminoso definitivo entre os eletrodos principais. O bulbo com revestimento interno de uma camada fluorescente, transforma a radiação ultravioleta em luz avermelhada que melhora a reprodução das cores e distribui uniformemente a luz do tubo por toda a superfície do bulbo, evitando ofuscamento à visão. Após a ligação, a lâmpada leva cerca de três a cinco minutos para atingir a totalidade do fluxo luminoso nominal. Depois de apagada, a lâmpada acenderá somente após três a cinco minutos de resfriamento. Também utilizam o princípio da descarga através do vapor de mercúrio. Estas lâmpadas não nossuem STARTER a narticia é dada nor meio dês um rfisistor LÂMPADA DE LUZ MISTA De bulbo de vidro ( ovóide ). Reúne em uma só lâmpada vantagens da lâmpada incandescente, fluorescente e vapor de mercúrio. Não necessita do reatar. Durabilidade cerca de seis vezes ma que a incandescente. Fluxo luminoso éde20a35 % ma que a incandescente. Utilizada para iluminação de locais trabalho, exposição, lojas e iluminac externa, entre outros. 98 FUNCIONAMENTO A luz do filamento emite luz incandescente, a luz do tubo de descarga a vapor de mercúrio emite intensa luz azulada. A radiação invisível ( ultravioleta ), em contato com a camada fluorescente do tubo, transforma-se em luz avermelhada. Como resultado, consegue-se uma luz semelhante à luz do dia. REATORES Tem por finalidade provocar aumento da tensão durante a ignição limitar a corrente. Tem na caixa o esquema de ligaçã características. Alguns podem trazer internamente, ignitor e um capacitar de compensação para melhorar o fator de potência. INGNITORES Dispositivos de partida para lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão. Costumam vir imbutidos no reator. RECEPTÁCULOS Roscas E-27 para lâmpadas de até 300W - 250V. Roscas E-40 para lâmpadas de descarga até 500W - 600V e para incandescentes de até 1500W. INTERRUPTORES Dispositivo que tem a finalidade de fechar e abrir o circuito elétrico. Quando houver corrente reativa, (reatores), a capacidade em ampéres do interruptor deverá ser de, no mínimo, o dobro. 99 RELÉ FOTOELÉTRICO Aparelho destinado a variar a resistência, através da incidência do feixe luminoso dirigido ao elemento foto sensível. Denominado também de fotoresistor. Tem a finalidade de controlar lâmpada(s), acendendo-a (s) ao anoitecer e apagando-a (s) ao amanhecer. Em geral são para 11 0v - 500w e 220v -1000w. MINUTERIAS As rninuterias nada mais são do que um interruptor temporizado, que funcionam sob o comando de um a vários botões, de rninuterias, localizados nas dependências de um prédio. normalmente escadas e arredores, onde se localizam as lâmpadas de iluminação. Têm por objetivo. economizar energia elétrica, evitando que permaneçam iluminadas as citadas dependências, Quando não houver trânsito de pessoas. Quando alguém pressiona um dos botões, comanda a minuteria que acende as lâmpadas por um tempo determinado, 2 a 4 minutos, e após o tempo regulado, ela volta ao estado de repouso, Ficando pronta para novo acionamento. MINUTERIA ELETROMAGNÉTICA - Interruptor temporizado, com caixa de baquelita e ou plástico: furos de fixação; eletroimã composto de bobina e núcleo; Mecanismo de relógio composto de trem de engrenagens, massa do pêndulo e Mola, alavanca de náilon; contatos; auxiliar normalmente fechado (NF) e de carga normalmente aberto (NA); bornes de conexão numerados de 1 a 6 e tampa removível, fixada com porca ou parafuso. 100 A minuteria eletromagnética devido ao seu tamanho e preços altos, é usada, tipicamente para comandar ao mesmo tempo, a luz das áreas de circulação de todos os andares de um edifício de apartamento, por isso é denominada "minuteria geral". Normalmente é instalada no quadro de distribuição geral do prédio, e é acionada à distância pelos botões de minuteria, (pulsadores) que se encontram nas áreas de circulação de todos os andares. Tem capacidade nominal para comutar cargas de qualquer natureza, até 10A. Existem outros tipos de minuterias, cujos temporizadores são baseados em diferentes princípios, tais como: término, pneumático e motorizado. Entretando, devido as limitações técnicas de cada uma, são raramente usadas. Um tipo mais moderno e versátil é a minuteria eletrônica que devido ao seu pequeno tamanho pode ser usada indicidualmente, isto é, uma em cada andar do prédio, o que ocasiona maior econimia de enervia e diminui a frequência de substituição de lâmpadas queimadas. COMO LIGAR A MINUTERIA ELETROMAGNÉTICA M M M 127V Os elementos que aparecem neste diagrama unifilar são: botões de campainha, interruptor de minuteria, eletrodutos e lâmpadas. 101 Volta da lâmpada Vamos ver no diagrama multifilar ou funcional como funciona o interruptor de minuteria. Volta da bordo F N Minuteria Magnética FUNCIONAMENTO A chava seletora, como o próprio nome já diz, celeciona o circuito que deve funcionar. No caso da mesma se ligada num circuito de minuteria, ela seleciona o circuito “direto” ou “minuteria”, de modo que na posição “minuteria” ficarão controladas por esta. Ocasionalmente, se a chave seletora ficar desligada de qualquer contato, nenhum circuito irá funcionar. COMO LIGAR A MINUTERIA ELETRÔNICA INDIVIDUAL A minuteria eletrônica é composta de um temporizador, baseado na constante de tempo de descarga de um capacitador atravez de um resistor, que substitui do mecanismo do relógio da minuteria. Nas instalações antigas, é comum a troca e minuteria eletromagnética (geral) pela eletrônica (individual). Nesse caso desativa-se a minuteria geral. Ligando a chave inversora ao modo direto, e o condutor que vai aos potsadores deverá ser cortado de um andar para o outro. Nas instalações novas, o condutor não precisa ser instalado de um andar para o outro, sendo ligado somente da minuteria dos pulsadores secundários, caso existam, em cada andar. Se não existem pulsadores secundários o condutor da minuteria deverá ser isolado. 102 MINUTERIA MINUTERIA DE TOQUE 103 NOÇÕES DE ATERRAMENTO E PROTEÇÃO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS Segundo a ABNT, aterrar significa colocar instalações e equipamentos elétricos no mesmo potencial, de modo que a diferença de potencial entre a terra e o equipamento seja zero. Isso é feito para que, ao se operar máquinas e equipamentos elétricos, o operador não receba descargas elétricas do equipamento que ele está manuseando. Assim, o aterramento tem duas finalidades básicas: proteger o funcionamento das instalações elétricas e garantir a segurança do operador e do equipamento que está sendo usado. Além disse, um circuito é passível de uma ligação intensional ou acidental entre dois ou mais pontos que se encontram sob diferença de potencial. Quando isso acontece, dá-se um curto-circuito. Se parte da carga existente excee a plena carga, a consequência é uma sobrecarga. Tanto o circuito quanto a sobrecarga podem causar danos às instalações. Por esse motivo, é necessário dotar esses circuitos de dispositivos de proteção que interrompam a passagem da corrente e protejam os aparelhos ligados a esses circuitos. Assim, nesse capítulo são apresentadas as técnicas de aterramento e os materiais que são usados para esse fim, bem como os dispositivos de proteção dos circuitos elétricos. Esses conhecimentos são de fundamental importância para o eletricista de mantenção e devem ser estudados com bastante cuidado. O QUE DEVE SER ATERRADO A princípio, todo equipamento elétrico deve ser aterrado, inclusive as tomadas para máquinas portáteis. Veja a figura: 104 Outros equipamentos que devem ser aterrados são: Maquinas fixas; Computadores e outros equipamentos eletrônicos; Grades metálicas de proteção de equipamentos de alta tensão; Estruturas que sustentam ou servem e base para equipamentos elétricos; e Eletrodutos rígidos e flexíveis. Em equipamentos eletrônicos e impressoras gráficas, o aterramento elimina os efeitos da eletricidade estática. O aterramento para computadores deve ser exclusivo para esse tipo de equipamento. Na prática, é comum adotar-se o conceito de massa com referência ao material condutor onde está contido o elemento eletrizado e que está em contato com a terra. Assim, as bobinas de um motor, por exemplo, são os elementos eletrizados. A carcaça, a base de ferro do motor e a estrutura de ferro que fazem parte do conjunto constituem a massa formada de material condutor. ELETRODO DE TERRA O eletrodo de terra tem a função de propiciar bom contato elétrico entre a terra e o equipamento a ser aterrado. Ele é constituido por hastes de cobre ou tubos galvanizados fincados no solo. Deve ter no mínimo 1,50 metros de comprimento. 105 L1 L1 U=220V N N Cabos de Terra Eletrodos de Terra Se, por acidente, o secundário entrar em contato direto com o primário, haverá um curto-circuito através dos eletrodos de terra. Esse curtocircuito fará com que a tensão caia praticamente a zero. Por outro lado, a corrente de curto-circuito provocará a interrupção do circuito através de fusíveis. CORRENTE DE FUGA Corrente de fuga (ou de falta) é a corrente que flui de um condutor para outro e/ou para a terra no caso de urna falta no caso e no próprio local onde ocorreu a falta. Em quase todos os circuitos, por mais bem dimensionados que sejam, há sempre uma corrente de fuga natural para a terra. Essa corrente é da ordem de 5 a 10 mA enão causa prejuízos à instalação. A corrente de fuga é ilustrada no diagrama abaixo no qual a carcaça de uma máquina aterrada no pontol teve um contato acidental com um resistor. L1 L1 U=23 KV U=220V N N Contato do disjuntor com a massa 106 Como se pode ver, a corrente passa para a massa e retorna à fonte pela terra, partindo de um eletrodo para o outro. Se, no sistema, o neutro é aterrado, a corrente de falta (corrente de fuga) retornará pelo neutro como mostra o diagrama a seguir: L1 L1 U=23 KV U=220V N N Qualquer fuga de corrente, seja por meio de isolamento defeituoso, seja através do corpo de pessoas ou animais, pode causar incêndios ou acidentes, muitas vezes fatais. Se ela ultrapassar os 15mA, pode haver riscos para o circuito, dai a necessidade de se operar com os dispositivos de segurança. INTERRUPTOR DE CORRENTE DE FUGA O interruptor de corrente de fuga é um dispositivo que faz o desligamento de qualquer cárcuito que apresente uma corrente de fuga entre 15 e 30mA. Isso garante a segurança contra incêndios e apesar de se Ter a sensação de choque, não há risco de vida em caso de contato com o corpo humano. Veja ilustração a seguir. 107 O interruptor de corrente de fuga possui um transformar de corrente, um disparador e um mecanismo liga-desliga. Ele funciona comparando uma corrente de entrada com uma corrente de saída. Se a diferença estiver entre 15 e 30mA, o disparador opera em 30ms. Ele deve ser ligado de modo que todos os condutores do circuito, inclusive o neutro passem pelo interruptor. Issopermite a comparação entre as correntes de entrada e de saída e o desligamento da alimentação do circuito. Há interruptores projetados para operar com corrente de fuga de 500mA, porém eles só protegem as instalações contra riscos de incêndio, não oferecendo segurança contra riscos pessoais. CONDUTOR PE O condutor PE é empregado exclusivamente para conduzir a corrente de fuga, enquanto que o condutor neutro conduz a corrente de trabalho. Nesse sistema o aterramento é feito ligando-se a carcaça dos equipamentos ao condutor PE. A norma prescreve que ele tenha cor verde com espiras amarelas. 108 SISTEMA DE ATERRAMENTO PARA REDES DE BAIXA TENSÃO Do ponto de vista do aterramento, os sistemas de distribuição de energia em baixa tensão são denominados conforme a NBR-5410, ou seja: Sistema TT; Sistema TN-S; Sistema TN-C; Sistema IT. Sistema TT Sistema TT é o sistema pelo qual o condutor PE serve exclusivamente para aterramento. As massas são ligadas ao cabo PE que está ligado à terra por um ou vários eletrodos de terra. Sistema TN-S Sistema TN-S é um sistema com condutor neutro e condutor terra distintos. 109 Sistma TN-C No sistema TN-C, o N e o PE formam o condutor com a função de neutro (N) e proteção (PE). Sistema IT No sistema IT somente a massa é aterrada não havendo nenhum ponto de alimentação diretamente aterrado. 110 CONDUTORES PARA ATERRAMENTO A seção dos condutores para ligação à terra é uma função da capacidade do circuito em amperes. Veja tabela a seguir. Seção do condutor de ligação à terra de um sistema de eletrodutos metálicos Capacidade do circuito (ampéres) 30 40 60 100 200 400 600 800 Bitola do condutor (mm²) 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 TERRAMITER OU TERRÔMETRO O instrumento usado para medir a resistencia da terra e chamado de terramiter ou terrometro. A condicao necessaria para a medicao e que a resistencia de terra de um aterramento e de no maximo 2 Ω. 111 MOTOR MONOFÁSICO É uma máquina de corrente alternada capaz de acionar máquinas em geral e bombas D'água a partir de uma rede elétrica monofásica. É composto, principalmente de um Estator com um enrolamento principal ou de trabalho e um auxiliar ou de partida. Um motor do tipo gaiola de esquilo, com eixo e rolamento que se encaixam nos mancais das tampas. Um sistema de partida ou de arranque qual é composto de mecanismo centrífugo: Interruptor e capacitar, que agem sobre o enrolamento auxiliar. Em algumas aplicações dos motores monofásicos, estes partem sem carga, e dependendo de sua fabricação pode ser dispensado o capacdtor, cuja função é aumentar o torque de partida, como exemplos temos os ventiladores e esmerilhadoras. As várias partes são montadas e ajustadas por quatro parafusos longos que prendem as tampas. Vamos prosseguir o estudo aprendendo mais alguma coisa sobre o motor monofásico de fase auxiliar. Pode-se encontrar motores de fase auxiliar com dois, quatro ou seis terminais de saída, que podem combinar-se para várias tensões de rede e para inversão da rotação por meio de chave reversora. Os motores de dois(2) terminais de saída são construídos para funcionar em uma tensão, apenas de 110 volts ou 220 volts e não permitem inversão de rotação. 1 2 L1 L2 112 Os motores de quatro(4) terminais são construídos em uma tensão apenas de 110 volts ou 220 volts, porém podem ter sua rotação invertida, de acordo com as instruções de placa de ligação. L1 L2 Os motores de seis(6) terminais são destinados a funcionar em duas tensões, 110 volts e 220 volts e permitem ainda inversão de rotação. Para 110V Para 220V Para inverter a rotação basta trocar os polos Você já sabe que os motores monofásicos de fase auxiliar podem ser de dois tipos: motores de partida sem capacitor e com capacitor. 113 Nos motores de partida sem capacitar, durante a partida, o enrolamento auxiliar fica ligado diretamente, em paralelo, com o enrolamento principal. Quando o motor atinge certa velocidade, cerca de 75% da velocidade normal, um interruptor automático desliga o enrolamento auxiliar, passando o motor a funcionar apenas com o enrolamento principal. Principal Auxiliar Interruptor automatico Os motores de partida com capacitar tem funcionamento igual ao acima descrito, tendo, apenas ligado em série com o enrolamento auxiliar, um capacitar. Principal Auxiliar A velocidade dos motores monofásicos depende do número de pólos e da frequência da rede de alimentação. 114 Os motores monofásicos de fase auxiliar são normalmente encontrados cora 2,4 e 6 pólos, para as frequências de 50 a 60 Hertz e aias velocidades são, aproximadamente, as seguintes: VELOCIDADE DE MOTORES Número de Polos 2 4 6 Velocidade aproximada em R.P.M. 30 HERTZ 60 HERTZ Em vazio* A plena Carga** Em vazio* A plena Carga** 3000 2920 3600 3500 1500 1435 1600 1730 1000 960 1200 1140 * Para a velocidade em vazio, foi tomada a velocidade de sincronismo. Embora, na prática, esta seja ligeiramente menor. ** A velocidade marcada na placa dos motores, refere-se aquela medida a plena carga. A tabela a seguir, fornece a corrente nas tensões de 110 V e 220 V para as diversas potências dos motores monofásicos. Potência em C. V. 1/5 1/4 1/3 1/2 3/4 1 1/5 2 Intensidade Média Absorvida em Amperes 110 V 220 V 3,5 1,75 3,8 1,9 4,6 2,3 6,5 3,3 8,5 4,3 11 5,5 15,2 7,6 20 10 Os motores Monofásicos de fase auxiliar, dotados de capacitor, possuem um torque (arranque) mais vigoroso. Normalmente, o capacitor é usado em motores que partem com carga considerável. 115 CHAVE BIPOLAR DE REVERSÃO MANUAL É um dispositivo de manobra para motores monofásicos de fase auxiliar que reverte a rotação nos dois sentidos horário e antHiorárLo. É composta de alavanca, que possui uma metálica cilíndrica, com rosca nas extremidades e peça esférica de baqulita ou ebonite, enroscada numa de suas extremidades. Eixo metálico, forrado com material isolante; dois (2) contatos metálicos móveis, em forma de L, seis (6) contatos metálicos focos; caixa metálica; barra de material isolante de ebonite ou fenolite e tampa metálica dotada de furos para fixação à caixa. CHAVE BIPOLAR BLINDADA COM FUZIVEIS CARTUCHO É um dispositivo composto de caixa metálica em chapa de ferro, com furos semi-estampados; tampa metálica com dobradiça; base de porcelana ou ardósia; facas de cobre; bornes de ligação; alavanca metálica, porta-fusíveis e orelhas para cadeado. As chaves bLpolares blindadas com fusíveis são utilizadas para proteger as instalações contra sobrecarga, principalmente dos circuitos dos motores. São fabricadas para diversas correntes, desde 30 até 600 amperes, para tensões nunca superiores a 600 volts. 116 BOX RETO É uma peça metálica, fabricada em alumínio fundido em forma tubular, tendo rosca numa das pontas e braçadeira com parafuso na outra. Composto de: rosca, braçadeira e parafuso. Serve para fixar o eletroduto metálico flexível à caixa, com bucha e arruela. ELETRODUTO METÁLICO FLEXÍVEL É formado por uma cinta de aço galvanizado/ enrolada em espirais meio sobrepostas. Encontra-se em rolos de 30 m e nos diâmetros equivalentes aos dos eletrodutos metálicos. Serve para instalação exposta e instalação de motores elétdcos, sujeitos a vibrações e regulagem de correia. ALICATE SACA FUSIVEL É uma ferramenta composta de duas partes articuladas através de um eixo, tendo nas extremidades, de um lado: mandíbulas maiores, para fusíveis grandes e ao outro lado: mandíbulas menores, para fusíveis pequenos. É fabricado em celeron ou outros m ateriais isolantes. Serve para retirar fusíveis. 117 FUNCIONAMENTO DA CHAVE DE REVERSÃO MANUAL As chaves de reversão utilizadas em motores monofásicos de fase auxiliar, todavia, devido ao pouco uso, estão desaparecendo do comércio, encontrando-se apenas nas instalações antigas. No entanto, o importante é selecionar uma chave que atenda as características do motor, proporcionando segurança de operação e que tenha três posições, conforme o esquema abaixo apresentado. Alavanca à esquerda Alavanca no centro Alavanca à direita Por a alavanca à esquerda, o eixo do motor gira numa determinada direção: Com a alavanca ao centro, o motor não se move e, com a alavanca à direita, o eixo irá em direção oposta. O diagrama básico da ligação dessas chaves com motores monofásicos de fase auxiliar é o seguinte. 5 1 E 2 D F N 4 3 6 118 Vejamos os diagramas assim representados de um motor de fase auxiliar com seis terminais. Para fazer a reversão em 110 v. ILUSTRAÇÃO 1 - A chave à esquerda, portanto o maior deve girar no sentido anti-horário. 5 1 E D F 2 N 4 3 6 ILUSTRAÇÃO 2 - A chave está à direita, portanto, o motor deverá girar no sentido horário. 5 1 E 2 D F N 4 3 6 Comparando os dois diagramas concluímos que na posição (d), os terminais 1,2 e 5 estão ligados no condutor fase e os terminais 3,4 e 6 estão ligados no neutro e na posição (e), os terminais 1,2 e 6 estão ligados no condutor fase e os terminais 3,4 e 5 estão ligados no condutor neutro. Assim, quando quiser comparar o funcionamento de chaves, utiliza-se um gráfico como este ou similar. 119 Para a invenção do sentido de rotação do motor monofásico em rede de 220 v as ligações à chave serão as seguintes: 5 1 E 2 D 220V 4 3 6 FUNCIONAMENTO DO DISPOSITIVO AUTOMÁTICO CENTRÍFUGO DE PARTIDA Quando o motor monofásico está parado, as molas fazem com que as massas centrífugas empurrem o carretel sobre os contatos, fechando o circuito do bobinado de arranque. O motor est em condições de arrancar. Quando o motor alcançar aproximadamente 15% de sua velocidade de funcionamento, a força centrífuga desloca as massas, arrastando o carretel e abrindo os contatos que desligam o bobinado de arranque. A partir daí o motor passa a funcionar somente com o bobinado principal. Ao desligar o motor, o dispositivo age de forma inversa, deixando o motor em condições de um novo arranque. MOTOBOMBA MOTOBOMBA COMANDADA POR CHAVE DE BOIA Veja a seguir, o diagrama unifilar do circuito com motobomba comandada por chave de boia. 120 DIAGRAMA MULTIFILAR DA MOTOBOMBA COMANDADA POR CHAVE DE BOIA M ~ 121 CHAVE BOIA DE CONTATOS DE MERCÚRIO Quando o reservatório superior alcançar o nível máximo, ambos os pesos ficarão mergulhados na água e, consequentemente, o peso dos mesmos será menor. O contrapeso será maior e a ampola se inclinará para trás, fazendo o mercúrio correr dos contatos, abrindo-os e desligando a bomba. A bomba só terá condições de funcionar se o reservatório inferior tiver água acima do nível mínimo. A função da chave de bóia do reservatório inferior é garantir essa condição. Portanto, se o nível baixar ao mínimo, a chave desliga, não permitindo que a bomba funcione. 122 CIRCUITO AUXILIAR B O circuito auxiliar comanda a chave para fechar (ligar o motor) ou abrir (desligar o motor). Sua alimentação é feita através de uma rede elétrica trifásica de 220 V ca. A C O comando pode ser: MANUAL (direto): A chave unipolar de reversão (a), está ligada para a direita (interligando o terminal l com o terminal 2 em série com o contato N F do relê térmico (d), alimentando a bobina de contador (e). Neste caso a motobomba é acionada em regime de emergência ou para limpe z a das caixas. AUTOMÁTICO: A chave de reversão (a), estáUgada para a esquerda (interligando o terminal l ao terminal 3, em série com as chaves de bóia (b e c) e como contato N F do relê térmico (d), alimentando a bobina do contato (e). MOTOR TRIFÁSICO Motor trifásico é uma máquina girante que se destina a transformar energia em energia mecânica. Compõe-se de uma carga que contém o estator corn seu rolamento, mancais e tampa dianteira e traseira, eixo, base ou pés, bloco de terminais ou bornes de ligação, plaqueta de identificação e características, rotor do tipo gaiola de esquilo, rolamento de esferas que s ajustam por meio de parafusos de fixação das tampas. É encontrado no comércio com 3,6,9 e 12 terminais, possibilitando sua combinação par ligação às redes trifásicas de 220 v - 380 v - 440v ou 760 v. Fabricando por potências diversas, sendo comuns os valores acima de 1 cv (cavalo vapor-unidade de medida de potência mecânica). Serve para acionar as bombas de água e outros tipos de máquinas. 123 Motores elétricos trifásicos são uma das máquinas mais simples para se obter movimento. São formados basicamente por duas partes. A parte fixa, chamada estator, contém bobinas dispostas radialmente com um núcleo de ferro. Esquema simplificado na Figura 01. Combinando-se corretamente as ligações destas com as 3 fases, o vetor do campo magnético gerado irá girar devido ao deslocamento da corrente entre as fases. A parte móvel, chamada rotor, tem o formato de um cilindro com uma armação de barras condutoras em um núcleo de ferro. As correntes induzidas formam um campo que irá acompanhar o campo girante do estator, produzindo o movimento de rotação. A simplicidade se deve à ausência de ligação elétrica ao rotor, não existindo, portanto, anéis e escovas como nos motores de corrente contínua. A rotação do campo girante, chamada rotação síncrona, é dada pela fórmula: ? = 60 f / p. Onde f é a freqüência e p o número de pares de pólos. O resultado é dado em rotações por minuto (rpm). O esquema da Figura se refere a um motor com 4 pólos, ou seja, p = 2. Se f = 60 Hz, então ? = 1800 rpm. Na prática a rotação é de 3 a 5% menor que a rotação síncrona devido ao efeito de deslizamento. A rotação de um motor trifásico pode ser facilmente invertida pela inversão da ligação de duas fases. Motores monofásicos usam o mesmo princípio de campo girante dos trifásicos. Desde que a fase é única, é usado um enrolamento auxiliar em série com um capacitor que provoca o deslocamento de fase e, assim, a rotação do campo. Entretanto o campo não é simétrico como nos trifásicos. Tem o formato de uma elipse, o que reduz bastante a eficiência. Por isso são usados apenas para pequenas potências. Desde que a freqüência da rede é fixa, pode-se concluir que não é possível ajustar a rotação de um motor trifásico. Entretanto, a evolução da tecnologia eletrônica, em especial dos semicondutores de potência, permitiu o desenvolvimento de equipamentos chamados inversores que convertem a corrente trifásica da rede em uma corrente trifásica de freqüência ajustável, permitindo o controle da rotação. 124 CONEXÃO DE MOTORES TRIFÁSICOS 125 126 Quando for necessário inverter o sentido de rotação do motor trifásico, basta trocar duas fases entre si. BOMBA CENTRÍFUGA É o conjunto formado pelo acoplamento de um motor monofásico e um bomba centrífuga. O rotor girando em alta velocidade desloca a água pela ação da força centrífuga para o lado do recalque. Para que a bomba funcione, é necessário que a tubulação de sucção e o corpo da bomba estejam completamente cheios d'água. Quando a bomba está funcionando com a instalação hidráulica pronta, acontece uma vazão de água, provocada pela sucção do rotor ao puxar a água através da canalização, impulsionando-a para a outra caixa, geralmente a nível mais elevado. 127 DIAGRAMA DO CIRCUITO PRINCIPAL O circuito principal é o que alimenta a moíobomba a partir de uma rede trifásica. A chave de faca tripolar com porta-fusível, uma vez fechada, alimenta o circuito auxiliar e ao mesmo tempo os bornes 1,3,5 da chave magnética. Se o comando estiver atuando (por exemplo, as chaves de bóia estando fechadas) a bobina será energizada fechando os contatos 1 ao 2, 3 ao 4 e 5 ao 6. Portanto, os bornes de saída 2,4 e6 alimentarão um dos motores (A ou B), de acordo com a posição da chave reversora, cuja função é selecionar qual das bombas se que em funcionamento. Este sistema, que usa duas bombas, visa garantir o suprimento de água ao prédio, no caso de manutenção de uma delas. Pra que você interprete os diagramas unifilar ou funcional da motobomba trifásica, com chave magnética, prcisa conhecer seus símbolos. CHAVE MAGNÉTICA É um dispositivo de manobra automático, operando por eletroímãs que pode ser acionado à disância por chaves de bóia, botoeiras ou qualquer outro dispositivos de comando manual ou automático. Contituída de duas partes: Contator de potência com carcaça de baqualita, bobina, núcleo magnético fixo, núcleo magnético móvel. Contatos principais e bornes 1-3-5 de entrada, contatos principais e bornes 2-4-6 de saída, contatos auxiliares 13-14, normalmente abertos (NA) e contatos auxiliares 15-16 normalmente fechados (NF), contaío principal fixo, alojamento dos contatos fixos, mola de recuperação e placa base. Utilizado para o comando dos motores írifásicos, podendo também manobrar circuitos que, em geral, exigem grande potência. Relê térmico com carcaça de baquelita, bornes principais 2-4-6, bornes do disparador 21-22, borne da bobina, regulagem da corrente de disparo, terminais de conexão ao contato e haste de rearme. 128 Possui seu interior um elemento térmico para cada fase ligada aos bornes e um par de contatos normalmente fechados (NF) conectados aos bornes 21-22 ou 95-96, conforme a modalidade do relê. Utilizado para proteger os motores e outros aparelhos consumidores contra o aquecimento demasiado, produzido por sobrecarga. CONTATORES DE POTÊNCIA As bobinas dos contatores têm seus terminais identificados pelas letras (a) e (b). A B Quando existem dois enrolamentos, as letras são acompanhadas de algarismos: a1-b1 e a2-b2. A1 B1 A2 B2 129 Seus contatos são normalmente aberto (NA). Sendo que cada contato corresponde a dois bornes de ligação (um de entrada e outro de saída). Os bornes de entrada são identificados por algarismos ímpares: 1,3,5 e os bornes de saída, por algarismos pares imediatamente superiores 2,4,6 e são chamados contatos principais. Podem Ter além dos contatos principais, alguns contatos auxiliares, normalmente abertos (NA) e/ou normalmente fechados (NF). Os bomes correspondentes a esses contatos são identificados por números compostos de 2 algarismos: 13,14,21,22. A B 2 1 4 Bornes de apoio 3 6 Bornes de apoio 5 IDENTIFICAÇÃO DOS CONTATOS DOS CONTATORES DE POTÊNCIA Comandos Normalmente abertos (3) Comando Normalmente fechado (1) Ordem ou sequência dos contatos 1 3 14 2 1 22 3 3 24 Bornes de Entrada 130 Bornes de saída O número 13 signilica que o borne e de entrada (impar). P primeiro algarismo (1) significa que é o primeiro de uma ordem ou sequência de contatos e o segundo algarismo (3) significa que esse contato é normalmente aberto (NA). O número 21 significa que o borne é de entrada (ímpar). P primeiro algarismo (20) signigfica que é o segundo de uma ordem ou sequência de contatos e o segundo algarismo (i) significa que esse contato é normalmente fechado (NF). Sendo assim, podemos concluir que: O segundo algarismo sendo (3) significa sempre um contato NA. Sendo (1) significa sempre um contato NF. Os números terminados em par 14,22,34 etc. Significam sempre os bornes de saída e os ímpares 13,21,33 etc. sempre os bornes de entrada. A quantidade de contatos auxiliares é diferente para cada modelo de contato de potência. Existem contatores denominados auxiliares que são fabricados para comandar circuitos de pequenas correntes. Usando-se muito para comando múltiplo, que exijam várias funções simultâneas, pois dispõem de vários contatos NA eNF. Estes contatos têm seus bornes identificados pelas mesmas normas dos contatos auxiliares dos contatores depotência. A B 13 23 33 43 51 63 71 81 14 24 34 44 52 64 72 82 131 RELÉS TÉRMICOS Os elementos térmicos têm seus bornes numerados por algarismos, do mesmo modo que os contatores de potência. Os contatores auxiliares e dos relês Térmicos tem bornes identidicados por compostos. Podem ser em três modalidades: 1- De contatos Reversíveis, 95-96NF e 95-98NA 1 3 5 95 96 2 4 96 6 2- De contatos Independentes, 95-96NF e 97-98NA 1 2 3 4 5 6 132 95 97 96 98 3- De contato simples, 21-22NF 1 3 5 22 21 2 4 6 Os números dos contatos podem variar de acordo com o fabricante. FUNCIONAMENTO DA CHAVE MAGNÉTICA A chave magnética é composta de contator e relê térmico acoplados, sendo o contator operado por eletroimã ou seja, sua bobina ao ser energizada cria um campo magnético que atrai a parte móvel que se movimentam no mesmo sentido, fechando os contatos normalmente abertos (NA) e abrindo os contatos normalmente fechados (NF). E o relê térmico funciona quando ocorre uma sobrecarga no motor. Esta sobrecarga produz um aumento de temperatura nos bimestais que irão se deslocar, acionando o mecanismo de desarme, abrindo o contato normalmente fechado e cortando o circuito que estiver ligado a este contato. Para rearmar o relê basta apertar o botão ou a sua haste de rearme. 133 ESQUEMA MULTIFILAR Motor trifásico comandado por chave magnética de partida direta. R S T M 3 ~ CIRCUITO PRINCIPAL O circuito principal também é conhecido por circuito de força, pois através do mesmo, circuito de força, pois através do mesmo, circula a corrente absorvida pela carga. CIRCUITO DE COMANDO O circuito de comando serve para com a chave magnética. Por esta razão, também é chamado de circuito auxiliar. 134 ACIONAMENTO DE CONTATOR Quando a botoeira (b1) for pressionada, a bobina é energizada. Além dos três contatos principais, fecha-se também o contato auxiliar. No momento em que a botoeira deixar de ser pressionada, a bobina continuará energizada através do contato auxiliar que está em paralelo com a botoeira. Por esta razão, este contato auxiliar é chamado de contato de retenção. DESLIGAMENTO DO CONTATOR Para desligar o contator utiliza-se a boteríara abridora. Veja que a botoeira abridora (bo) está conectada em série com a bobina. Quando esta boieira for pressionada, interrompe-se a corrente da bobina e desliga-se o contator. RELÊ TÉRMICO -> O interruptor do relê térmico (e), também está conectado em série com a bobina. Havendo sobrecarga no motor, os elementos bimetálicos dês figa m o interruptor com relê térmico, o que provocará o desligamento do contator. RELÉ TÉRMICO São dispositivos usados para a proteção de circuitos elétricos e que atuam sempr pelo efeito térmico provocado pela corrente elétrica. Têm a mesma função dos fusíveis, com a vantagem de não se autodestruírem quando entram em operação. TIPOS DE RELÉ TÉRMICO 135 ELEMENTOS BÁSICOS DO RELÉ TÉRMICO Os relês térmicos têm como elemento básico o "bimetal". Esse elemento é constituído de duas lâminas finas (normalmente ferro e níquel), sobrepostas e soldas. 1-Terminal de entrada 2-Régua superior dó diferencial 3-Braço de alavanca do diferencial 4-Carne 5-Bilâmina de compensação térmica 6-Suporte do contato móvel 7-Contato móvel 8-Contato fixo 9-Alavanca de regulagem 10-Botão de rearme 11-Terminal de controle 12-Gancho de desligamento 13-Saída de força 14-Régua inferior do diferencial 15-Bimetal 136 FUNCIONAMENTO DO RELÉ TÉRMICO Quando dois metais de coeficientes de dilatação diferntes, são unidos em superposição e em forma de tiras, temos um par metálico (ou bimetal). Em virtude da diferença do coeficiente de dilatação térmica, um dos metais se alonga mais que o outro. Por estarem rigidamente unidos, o menor coeficiente de dilatação provoca um encurvamento do conjunto para o seu lado, afastando o conjunto de um ponto determinado. Esse movimento pode ser usado para dissipar um gatilho e abrir um circuito. O gatilho tem a função de cobertura e fechamento de contatos. Aplicações do Relê Térmico: Sobrecarga - na proteção de motores controle de temperatura ambiente, etc... CARACTERÍSTICAS DO RELÉ TÉRMICO Nos circuitos trifásicos o relê térmico possui três lâminas bimetálicas, que atuam conjuntamente, quando há carga equilibrada. O relê térmico com retenção possui dispositivo que trava as lâminas bimetálicas na posição desligada, após sua atuação. Para recolocá-las em funcionamento, é necessário soltar manualmente a trava,o que se consegue ao se apertar e soltar um botão. VANTAGENS DO EMPREGO DO RELÉ O relê térmico apresenta uma série de vantagens sobre o fusível: é de ação mais segura; permite a mudança de atuação dentro de certos limites; para colocá-lo novamente em ação, basta rearmá-lo. 137 REGULAR RELÉS TÉRMICOS Esta operação tem por objetivo a calibração de relês, com a finalidade de desempenharem bem sua função de proteger um motor contra sobrecargas. Processo de execução 1° Passo: consulte as intensidades do conjunto MOTOR-RELÉ. a- Leia a intensidade de corrente nominal na placa do motor, b- Leia a faixa de regulagem do relê. Verificar se a intensidade de corrente nominal do motor está compreendida dentro da faixa de regulagem do relê. 2° Passo: Ajuste o Relê para a intensidade nominal do motor. a- Gire o botão de regulagem do relê, fixando-o no valor da corrente de placa do motor. Precaução: Gire o botão suavemente para não avariar o mecanismo do relê. Observação: Certificar-se que a intensidade de corrente ajustada corresponde à corrente nominal do motor. 3° Passo: Teste o conjunto a- Energize o motor, Faixa de Regulagem b- Aplique carga ao motor, c- Meça a intensidade de corrente do motor 138 FUSÍVEIS São dispositivos usados para a proteção de circuitos elétricos, com o objetivo de limitar à corrente e proporcionar sua interrupção em casos de curto-circuito ou sobrecargas de longa duração. INSTALAÇÃO DE FUSÍVEIS Os fusíveis devem ser colocados no ponto inicial do circuito por proteger. Os locais devem ser arejados, evitando-se os ambientes confinados, para que a temperatura se conserve igual à do ambiente. Esses locais devem ser de fácil acesso, para facilitar a inspeção e manutenção. A instalação deve ser de tal modo, que permita seu manejo sem perigo de choque para o operador. 139 ESCOLHA DO FUSÍVEL A escolha do fusível é feita considerando-se a corrente nominal da rede, malha ou circuito que se pretenda proteger contra curto-circuito ou sobrecarga de longa duração. A má escolha das segurança do fusível pode provocar anomalias do circuito. DIMENSIONAMENTO Para se dimensionar um fusível, é necessário levar em consideração as seguintes grandezas elétricas: corrente nominal do circuito; Tensão nominal do circuito. DISJUNTOR É um diospositivo que, além de poder comandar, isto é, ligar e desligar, mesmo com carga, um circuito, desliga-o automaticamente, quando a corrente que circula ultrapassa um determinado valor. Os disjuntores podem ter 1,2,3 ou 4 pólos dependendo do número de condutores vivos (fases e neutro ) do circuito. Assim: Os disjuntores monopolares são utilizados apenas ern circuitos com 1fase e neutro (FN); Os disjuntores bipolares devem ser utilizados em circuitos com 2 fases (2F) ou em circuitos com 2 fases e neutro (2FN); eventualmente podem ser utilizados em circuitos com 1 fase e neutro (FN), seccionando também o neutro; Os disjuntores tripolares devem ser utilizados em circuitos com 3 fases (3F) ou em circuitos com 3 fases e neutro (3FN); eventualmente, podem ser utilizados em circuitos com 2 fases e neutro (2FN), seccionando também o neutro; Os disjuntores tetrapolares são utilizados apenas em circuitos com 3 fases e neutro (3FN), quando se prevê o seccionamento do neutro; 140 141 Mecacinmo de disparo que desliga automaticamente o disjuntor em caso de anormalidade no circuito; Relê bimetálico que aciona o mecanismo de disparo quando há sobrecarga de longa duração; Relê eletromagnético que aciona o mecanismo de diparo quando há um curto-circuito. VISTA DO FUNCIONAMENTO INTERNO DE UM DISJUNTOR 1-Atuator - utilizada para desligar ou resetar manualmente o disjuntor. Também indica o estado do disjuntor (Ligado/Desligado ou desarmado). A maioria dos disjuntores são projetados de forma que o disjuntor desarme mesmo que o atuador seja segurado ou travado na posição "liga". 2-Mecanismo atuator- une os contatos juntos ou independentes 3-Contatos - Permitem que a corrente flua quando o disjuntor está ligado e seja interrompida quando desligado. 4-Terminais 5-Trip bimetálico 6-Parafuso calibrador - permite que o fabricante ajuste precisamente a corrente de trip do dispositivo após montagem. 7-Solenóide 8-Extintor de arco 142 FUNCIONAMENTO O disjuntor inserido no circuito funciona como um interruptor. Como o relê bimetálico e o relê eletromagnético são ligados em série dentro do disjuntor, ao acionarmos a alavanca liga-desliga, fecha-se o circuito que é travado pelo mecanismo de disparo e a corrente pelos relês. Havendo uma sobrecarga de longa duração no circuito, o relê bimetálico atua sobre o mecanismo de diparo abrindo o circuito. Da mesma forma, se houver um curto-circuito, o relê eletromagnético é quem atua sobre o mecanismo de disparo abrindo o circuito Instantaneamente. TIPOS DE DISJUNTORES Quanto as suas características elétricas, os disjuntores podem ser de três tipos: Base roscada - Para correntes de 2,4,6,10,20 e 25A; Unipolar - Para tensão de 240v e correntes de 10,15,20,25,30,35,40 e 5 0 A e p a r a t e n s õ e s d e 11 0 / 2 2 0 v e c o r r e n t e s d e 6,10,15,20,25,30,40,50,60 e70A; Tripolar - Para tensões de 240 e 480v e correntes de 15,20,25,30,35,40,50,70,90 e 100a. Quanto a sua utilização, os disjuntores podem ser monofásicos, bifásicos e trifásicos. Eles possuem disparo livre, ou seja, se a alavanca for acionada para a posição ligada e houver um curto-circuito ou uma sobrecarga, o disjuntor desarma. O disjuntor deve ser colocado em série com o circuito que irá proteger. 143 TEMPO DE ATUAÇÃO O tempo de atuaçâo dos disjuntores é expresso por uma curva tempocorrente. INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA AMBIENTE O tempo de disparo da proteção térmica (ou contra sobrecrga) torna-se mais curto quando o disjuntor trabalha em temperatura ambiente elevada. Isso ocorre normalmente dentro do quadro de distribuição. Por isso, é necessário reduzir a corrente nominal do disjuntor, de acordo coma s especificações do fabricante. INFLUÊNCIA DOS PICOS DE CORRENTE Alguns circuitos ao serem ligados, absorvem um pico de corrente. Esse é o caso, por exemplo, das lâmpadas fluorescentes (= 12 . IN), dos motores (= 8 . IN), lâmpadas de descarga em gases, fontes de CC. Nesses circuitos, o disjuntor pode disparar em função do pico de corrente. Para evitar esse problema, deve-se reduzir a corrente nominal a partir do fator indicado pelo fabricante. FATOR DE DEMANDA Numa instalação elétrica, dificilmente são utilizados ao mesmo tempo todos os pontos de luz ou tomadas. Essa possibilidade de não simultaneidade das cargas é expressa pelo Fator de Demanda. Este determina qual porcentagem da instalação normalmente é usada ao mesmo tempo. Aplicando-se o Fator de Demanda no momento da seleção da fiação e dos elementos de proteção, a instalação fica bem protegida e com custo inferior. 144 O Fator de Demanda para pequenas instalações é de 100%, ou um valor bem próximo desse. Para isntalações maiores, este fator é menor, pois à medida que se aumenta a quantidade de tomadas e pontos de lu, a possibilidade de uso simultâneo diminui. fator de demanda pode variar de país para país, considerando fatores como número de pessoas por família, quantidade de eletrodomésticos por família, e assim por diante. DISPOSITIVOS A CORRETE DE FUGA Os dispositivos DR, isto é, os dispositivos a corrente diferencial, residual, são dispositivos que desligando o circuito, quando essa corrente ultrapassa um valor pre fixado. A corrente diferencial-residual é produzida por fuga ou por falta para a terranum circuito e pode ser entendida como a corrente medida por um amperímetro alicate, extremamente sensível, envolvendo todos os condutores vivos do circuito (fase e enutro, se existir). Os dispositivos DR são destinados à proteção de pessoas contra choques elétricos. A curter-Hammer possui dois tipos de dispositivos DR: Interruptor DR- São dispositivos que só protegem contra choques (podem ligar e desligar circuitos manualmente, como um interruptor comum); Disjuntores DR- Consistem num disjuntor comum com um "módulo DR" acoplado, que protege contra choques e contra sobrecarga. 3) Os interruptores DR podem ter 2 ou 4 pólos e sua utilização depende do número de condutores vivos (fases e neutro) do circuito. Assim: Os DR's bipolares podem ser usados em circuitos com 1 fase e netro (FN) e com 2 fases (2F); Os Dr's tetrapolares podem ser usados em circuitos com 1 fase e neutro (FN), 2 fases (2F), 2 fases e neutro (2FN), 3 fases (3F) e 3 fases e neutro (3FN). 145 4) Os dispositivos DR são caracterizados por diversos valores nominais, entre os quais citamos: Tensão Nominal -> Valor de tensão ao qual são referidas certas características de funcionamento, como é o caso da "capacidade de interrupção"; para os DR's bi, tri e tetrapolares é a tensão entre fases; Corrente Nominal -> Interruptor DR - maior valor de corrente que pode circular continuamente pelo dispositivo, sem provocar seu desligamento automático, nem danificar seus componentes internos; Corrente Diferencial-Residual Nominal de Atuação -> Corrente diferencial- residual que provoca a atuação do dispositivo; os DR's cuja corrente diferencial- residual nominal de atuação é inferior ou igual a 30 mA são de alta sensibilidade e aqueles cuja corrente de atuação é superior 30 mA são de baixa sensilidade. 5) Em unidade residências é obrigatória a proteção contra choques elétricos, com dispositivos DR de alta sensibilidade para: Circuitos terminais que alimentem pontos de luz e tomadas em banheiro (excluídos os circuitos que alimentam pontos de luz situados a uma altura igual ou superior a 2.5m); Circuitos terminais que alimentem tomadas em cozinhas, copas, copas-cozinhas,lavanderias, áreas de serviço, garagens, varandas e locais similares; Circuitos terminais que alimentam tomadas em áreas externas ou tomadas em áreas internas que possam alimentar equipamentos no exterior. Essa proteção pode ser proporcionada por um único dispositivo DR de alta sensibilidade (geralmente 30 mA), instalado em série com o disjuntor geral ou como chave geral no quadro de distribuição. 146 PROJETO DE UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA 147 Relação do material necessário à execução do projeto. O projeto de instalação elétrica é orientado pela nerma NBR 5410/1990 da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) que estabelece as condições para que a instalação elétrica seja segura. PONTO 148 Uma tomada no mínimo em subsolos, garagens e sótãos; Nos demais cómodos com área superior a 6m2, no mínimo uma tornada; Em cómodos com área superior a 6m2, no mínimo uma tomada a cada 5m, ou fração de perímetro, espaçadas tão uniformemente quanto possível; As tomadas de uso específico devem ser instaladas a, no máximo, 1,5m do local previsto para a instalação do equipamento a ser alimentado. As seguintes potências devem ser atribuídas às tomadas de corrente: A potência nominal do equipamento a ser alimentado é atribuída às tomadas de uso específico; Para as tomadas de uso geral em banheiros, cozinha, copas, áreas de serviço, lavanderias, etc, atribui-se a potência de, no mínimo 600VA por tomada até três tomadas e 10OVA por tomada excedente; Para as tomadas dos demais cómodos, no mínimo 100VA por tomada. Observação Essas orientações fazem parte da norma 5410 citada anteriormente. PLANTA BAIXA Para iniciar o projeto de instalação deterrrina-se, a partir da planta baixa, a localização da caixa de distribuição, dos pontos de iluminação e das tomadas e £ posição dos eletrodutos de acordo com a norma da ABNT.Como exemplo, usaremos a planta baixa mostrada a seguir. Assim, para os quartos 1e 2 (A=10,5m2 e P=13rn), a carga de iluminação será de 160VA e o número de tomadas será de 3 com 100VA cada, pois o perímetro (13) dividido por 5 (5 metros lineares indicados pela norma ABNT, já citada) é igual a 2,6. Para o quarto 3, com área de 9rcf e perímetro de 12m, a carga de iluminação será Je 100VA e o número de tomadas será de 2 ;om l00VA cada. 149 Para os outros cómodos, teremos: Sala (A=16m2 e P=16m) - carga de iluminação: 220VA; número de tomadas: 3 com l00VAcada; Quarto de empregada (A=5m2 e P=9m) - Carga de iluminação: 100VA; número de tomadas: 3 com 600VA cada; Cozinha (A=7,5m2 e P=11m) - Carga de iluminação: 100VA;número de tomadas: 3 com 600VA cada; Lavanderia (A=3,5m2 e P=4,5m) - Carga de iluminação:100VA; número de tomadas: 1 com 600VA; Banheiro social (A=6m2 e P=10m) - Carga de iluminação:100VA; número de tomadas: 1 com 600VA Banheiro externo (A=2m2 e P=3m) - Carga de iluminação:100VA; número de tomadas: 1 com 600VA; Área de circulação (A=3m2 e P=4m) - Carga de iluminação:100VA; número e tomadas: 1 com 100VA. Além das tomadas de uso geral, devem ser previstas algumas de uso específico que solicitam cargas maiores: Cozinha - 1 tomada para torneira elétrica: 2800W Banherio social - 1 tomada para chuveiro: 4000W Banheiro externo - 1 tomada para chuveiro: 4000W DIVISÃO EM CIRCUITOS A instalação, seja ela residencial ou industrial, deve ser dividida em circuitos menores chamados circuitos terminais. Os circuitos terminais devem ser projetados para correntes de, no máximo 15A. Os circuitosde chuveiros, torneiras, aquecedore, etc. projetados para correntes maiores. Podem ser As cargas com corrente nominal superior a 10A devem ter tomadas de energia idependentes. 150 Nas instalações alimentadas com duas ou três fases, as cargas devem ser distribuídas entre as fases de modo que se obtenha o maior equilíbrio possível. Cada circuito terminal deve ter um fio neutro independente. Os circuitos de distribuição para motores, solda elétrica, aquecimento e equipamentos industriais diversos devem ser separados dos circuitos de iluminação. Ó circuito alimentador, no entanto, pode ser comum. Ele deve ser calculado para a carga computada, levando-se em consideração o fator de demanda. Os circuitos de distribuição dvem Ter capacidade nominal para 15, 20 e SOA Neles usam-se condutores de 1,5, 2,5 e 4 mm2, respectivamente. Essas capacidades são determinadas pelos dispositivos de proteção (fusíveis e disjuntores ). TIPOS DE CIRCUITOS DE DISTRIBUIÇÃO Nas pequenas instalações, ou quando o número de pontos de carga é reduzido, empregam-se os seguintes tipos de circuitos de distribuição: Circuitos ramificados, para instalações de iluminação ou alimentação de pequenos motores. Circuitos radiais, para instalações de força de pequeno número de motores de grande potência. Nas grandes instalações, ou quando é conveniente o agrupamento das cargas em caixas secundárias de distribuição, emprega-se o sistema RADIAL POR GRUPO. Nele, os ramais em disposição radial ou ramificada, alimentam-se nas caixas secundárias de distribuição que, por sua vez, são ligadas ao circuito alimentado pela caixa geral de alimentação. 151 REGRAS A SEREM OBSERVADAS NA INSTALAÇÕES De modo geral, as seguintes regras devem ser obsevadas: Deve existir uma caixa geral de distribuição de força e uma caixa geral de distribuição de fuz. Quando o circuito alimentador for o mesmo para luz e força, as instalações internas devem ser separadas antes da chave geral. Para cada ramal que deriva de uma caixa de distribuição, deve existir um dispositivo de manobra e outro de proteção contra sobrecarga, além dos sistemas gerais de manobra e proteção do circuito de distribuição. No sistema ramificado de distribuição de força, no qual um circuito de distribuição alimenta diversos motores, logo após a derivação de cada aparelho deve ser colocada uma chave separadora e dispositivos de proteção. Adistância máxima entre o dispositivo e a derivação deve ser de 15 metros. Os condutores devem ser isolados para 600V. As emendas e derivações devem ser soldadas ou feitas com conectores e isoladas. Os condutores de seção igual ou maior que 2,5mm2 só podem ser ligados a bornes através de terminais. DIAGRAMA DE DISTRIBUIÇÃO Após feito o quadro de carga, faz-se o diagrama de distribuição. Este reúne todos os circuitos em paralelo, suas respectivas cargas, a bitola do fio da rede de cada circuito e o valor da corrente do elemento de proteção. 152 DIMENSIONAMENTO DA REDE DE ENTRADA A fiação da rede de entrada e o elemento de proteção devem ser dimensionados de acordo com o fator de demanda provável dos tipos de consumidores da instalação. DEMANDAS PARA TOMADAS DE ILUMINAÇÃO A demanda prevista da instalação de tomadas e de iluminação é calculada somando-se todos os valores atribuídos aos consumidores e usando um dos fatores de demanda da tabela a seguir. 153 CARGA INSTALADA (kw) FATOR DE DEMANDA 0

Conhecendo A Eletricidade

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