Eletricista predial e residencial

A eletrostática é a área que estuda a eletricidade estática. Esta por sua vez, referiu-se as cargas armazenadas em um corpo, ou seja, a sua energia potencial.

Por outro lado, a eletrodinâmica estuda a eletricidade dinâmica que se refere ao movimento dos elétrons livres de um átomo para outro.

Para haver movimento dos elétrons livres de um corpo, é necessário aplicar nesse corpo uma tensão elétrica.

Essa tensão resulta na formação de um pólo com excesso de elétrons denominados pólos negativos e de outro com falta de elétrons denominados pólo positivo. Essa tensão é formada por uma fonte geradora de eletricidade.

A existência de tensão é fundamental para o funcionamento de todos os aparelhos elétricos. As formas geradoras são os meios pelos quais se pode fornecer a tensão necessária ao funcionamento desses consumidores.

Estas fontes geram energia elétrica de varias formas.

Por ação térmica;

Por ação dos ventos;

Por ação mecânica;

Por ação química;

Por ação magnética;

Na hidroelétrica que usa a água represada a certa altura, quando abrir as comportas, a força das águas fará com que gire uma turbina que por sua vez gerará uma tensão elétrica através da indução eletromagnética.

Se observarmos, veremos que estamos cercados de circuitos elétricos e equipamentos eletro-eletrônicos, em nossa casa, no trabalho, diversão, ou seja, são produtos que sem eles nossa vida sofreria uma grande transformação, ou até mesmo um caos. Todos esses equipamentos trazem a integridade das três grandezas fundamentais para o estudo da eletricidade, são elas a Tensão, a Corrente e a Resistência elétrica.

Recorremos à estrutura básica do átomo para início de nossa análise e estudos. O átomo e formado por um núcleo onde estão às cargas positiva (prótons) e as carga neutras (nêutrons); em órbita nas camadas orbitais se localizam os elétrons com carga negativa. Serão estes elétrons responsáveis pela corrente Elétrica que estudaremos.

A intensidade da corrente elétrica em um circuito é diretamente proporcional à tensão elétrica e inversamente proporcional à resistência elétrica. A lei de ohm relaciona matematicamente as três grandezas elétricas. Veja as equações abaixo:

Triangulo do Rei:

Quando uma corrente elétrica circula através de resistores, especificamente, e nos condutores, em geral, esses sempre se aquecem. Neles ocorre conversão de energia elétrica em energia térmica. Essa energia térmica produzida, via de regra, é transferida para fora do corpo do resistor sob a forma de calor.

Podemos dizer, a potência elétrica é a grandeza que mede a rapidez em transformar a corrente elétrica do circuito em energia (trabalho).

A lâmpada é um transdutor de saída, convertendo energia elétrica em energia térmica e posteriormente em calor (parcela inútil e indesejável) e luz (parcela útil).

A maior ou menor quantidade de energia elétrica convertida em térmica num componente depende apenas de dois fatores: a resistência ôhmica do componente e a intensidade de corrente elétrica que o atravessam. Esses dois fatores são fundamentais para se conhecer a rapidez com que a energia elétrica converte-se em térmica.

Em outras palavras, a Potência Elétrica é o trabalho elétrico realizado por um determinado consumidor na unidade de tempo. Sua unidade de medida padrão é o Watt (W).

O Valor da Potência elétrica influencia na quantidade de corrente elétrica que percorre um circuito elétrico. Desta forma podemos utilizar a equação abaixo para encontrar o valor da corrente.

É a potência elétrica consumida por um tempo (kWh). No Sistema Internacional de medidas, a unidade de energia elétrica é o Joule (J). A conta de consumo de eletricidade da sua residência vem nesta unidade, portanto J= kWh (Quilo Watt Hora).

Os Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à passagem de corrente elétrica, através de seu material. A essa oposição damos o nome de resistência elétrica, que possui como unidade o ohm. Entretanto é possível também reduzir e dividir a tensão elétrica.

Os resistores fixos são comumente especificados por três parâmetros:

• O valor nominal da resistência elétrica;

• A tolerância, ou seja, a máxima variação em porcentagem do valor nominal;

• Máxima potência elétrica dissipada.

Exemplo: Tomemos um resistor de 1k . +/- 5% - O,33W, isso significa que possui um valor nominal de 1000 ohms ., uma tolerância sobre esse valor de mais ou menos 5% e pode dissipar uma potência de no máximo 0,33 watts. Dentre os tipos de resistores fixos, destacamos os de:

• Fio

• Filme de carbono

• Filme metálico.

Resistor de filme de Carbono:

Consiste em um cilindro de porcelana recoberto por um filme (película) de carbono. O valor da resistência é obtido mediante a formação de um sulco, transformando a película em uma fita helicoidal.

Esse valor pode variar conforme a espessura do filme ou a largura da fita. Como revestimento, encontramos uma resina protetora sobre a qual será impresso um código de cores, identificando seu valor nominal e tolerância.

Os resistores de filme de carbono são destinados ao uso geral e suas dimensões físicas determinam a máxima potência que pode dissipar.

Resistor de fio:

Consiste basicamente em um tubo cerâmico, que servirá de suporte para enrolarmos um determinado comprimento de fio, de liga especial para obter-se o valor de resistência desejado. Os terminais desse fio são conectados às braçadeiras presas ao tubo.

Os resistores são identificados pelo código de cores por isso o uso de faixas coloridas pintadas em seu corpo. Os resistores de película de carbono apresentam quatro faixas coloridas impressas em seu corpo, sendo que a 1º e 2º faixas indicam o 1º e 2º algarismos, a 3º o número de zeros, que deverá ser acrescido à direita dos dois primeiros algarismos e a 4º faixa indica a sua tolerância.

O um circuito série constatam-se as seguintes propriedades:

a) Todos os componentes são percorridos por corrente de mesma intensidade;

b) A soma das tensões sobre todos os componentes deve ser igual à tensão total aplicada;

c) A resistência total da associação é igual à soma das resistências dos componentes individuais.

Em um circuito paralelo constatam-se as seguintes propriedades:

a) todos os componentes recebem um mesmo valor tensão elétricos;

b) a corrente total será dividida entre os componentes do circuito. Desta forma a soma das intensidades de corrente nos componentes individuais deve ser igual à intensidade de corrente total (IT).

c) a resistência total da associação é resultante do produto (multiplicação) das resistências dividido soma delas (CUIDADO: isso vale só é válido para 2 resistores em paralelo) veja o exemplo abaixo:

Fórmula para dois resistores:

O valor da resistência equivalente de uma associação de resistores em paralelo é sempre menor que o resistor de menor valor.

Fórmula para dois ou mais resistores:

Calcular a resistência equivalente da associação paralela dos resistores.

Solução :

Utilizada para Calcular a resistência equivalente de dois ou mais resistores de mesmo valor Ôhmico.

Exemplo: qual o valor da resistência equivalente de três resistores de 120 associados em paralelo.

Os capacitores têm a função de armazenar cargas elétricas, em forma de campo eletrostático.

O capacitor é um componente basicamente formado por duas placas metálicas, separadas por um isolante chamado de dielétrico. O material de que é feito o dielétrico (material isolante colocado para separar as placas uma da outra) é quem define o nome do capacitor. Ex: Dielétrico de mica= capacitor de mica; Dielétrico de plástico = capacitor de poliéster.

Como qualquer componente eletrônico, os capacitores apresentam características elétricas e mecânicas, através dos quais são especificados Abaixo veremos as mais importantes:

Capacitância (C) – É a propriedade (capacidade) dos capacitores armazenarem cargas elétricas. A unidade de capacitância é o FARAD, representada pela letra F e se define como a capacitância de reter uma carga de 1 coulomb (1C), quando é aplicada a tensão de 1 volt(1V).

Para as medidas usuais dos capacitores, utiliza-se geralmente o seu submúltiplo.

Quanto maior a área das placas maior a capacidade de armazenamento de carga.

Quanto menor à distância entre as placas, ou seja, quanto menor a espessura do dielétrico maior é a capacidade de armazenamento-Capacitância.

Quanto maior for a rigidez dielétrica do capacitor, maior será a capacitância.

A capacitância real de um capacitor deve ficar dentro dos limites de tolerância de fabricação, que pode ser tão baixa quanto 5% (capacitores de precisão) ou tão alta quanto 30%, como acontece com os capacitores eletrolíticos.

É a tensão máxima que pode ser aplicada ao capacitor sem que o mesmo seja danificado.

Não se deve submeter um capacitor a uma tensão acima da recomendada pelo fabricante. Sob pena de danificar e até furar o dielétrico e provocar fuga no capacitor. Em caso de substituição de componentes, a isolação do capacitor substituto poderá ser maior que a isolação do capacitor original, nunca poderá ser menor.

Os capacitores eletrolíticos são capacitores fixos cujo processo de fabricação permite a obtenção de altos valores de capacitância com pequeno volume. A figura abaixo permite uma comparação entre as dimensões de um capacitor eletrolítico e um não eletrolítico de mesmo valor.

O símbolo dos capacitores eletrolíticos expressa a polaridade das armaduras.

Existem ainda os capacitores múltiplos, que consistem em dois, três ou até mesmo quatro capacitores no mesmo invólucro, Em geral, nesses capacitores haverá um terminal comum a todos os capacitores.

Este tipo capacitor é geralmente utilizado para a partida, e controle de velocidade para motores de ventiladores de teto.

Como todo e qualquer componente ou dispositivo, os capacitores estão sujeitos a apresentarem falhas, que descreveremos a seguir.

Ocorre quando existe falha no dielétrico permitindo a circulação da corrente entre as placas.

O curto parcial é a condição em que, ao se medir a resistência ôhmica entre as placas do capacitor, encontramos um valor qualquer diferente de zero.

O curto total é a condição em que ao se medir a resistência ôhmica entre as placas do capacitor, encontramos o valor igual a zero. Neste caso teremos uma corrente muito alta entre as placas do capacitor.

Um capacitor se encontra aberto quando ao medirmos sua resistência ôhmica o valor encontrado é igual a ∞ (infinito).Este defeito poderá ocorrer devido ao desligamento de um dos terminais da placa correspondente.

Um capacitor apresenta este estado de deficiência quando ao ser medido em um capacímetro a sua capacitância apresenta um valor diferente daquele que vem de fábrica.

Descarregue o capacitor, tocando um terminal no outro, escolha uma escala mais próxima acima do seu valor (independente dele ser comum ou eletrolítico) e coloque nos terminais do capacimetro (ou nas ponteiras do mesmo se ele tiver). A leitura deverá ser próxima do valor indicado no corpo.

Se a leitura for menor, o capacitor deve ser trocado. Veja na seguinte ilustração:

No caso dos capacitores eletrolíticos, podemos colocá-los no capacímetro em qualquer posição, conforme pode ser visto na afigura acima.

O capacitor em corrente contínua comporta-se como uma chave aberta. Permitindo a passagem da corrente elétrica apenas no momento da ligação, que é o período que ele está carregando.

Processo de Carregamento e Descarregamento do Capacitor

O capacitor em corrente alternada comporta-se como uma chave fechada permitindo a passagem da corrente elétrica constantemente, devido a inversão de polaridade o capacitor se carrega num semiciclo e descarrega-se no semiciclo seguinte. Esse processo de carga e descarga do capacitor em CA é realizado com uma resistência do capacitor a inversão de polaridade a essa resistência dá-se o nome de reatância capacitiva.

Os transformadores são componentes capazes de aumentar ou diminuir uma tensão e uma corrente através do eletromagnetismo que flui por suas espiras quando energizadas.O transformador é um dispositivo que permite elevar ou abaixar os valores de tensão ou corrente em um circuito de CA.

A aplicação de uma corrente variável com o tempo em uma das bobinas gera um fluxo magnético que, por sua vez, induz uma tensão na outra conforme lei de Faraday.

A bobina que recebe a corrente é denominada bobina ou enrolamento primário. Na bobina ou enrolamento secundário, está presente a tensão induzida.

Transformadores práticos costumam ter apenas um enrolamento primário, mas podem ter mais de um secundário.

Quando aplicamos uma tensão alternada na bobina de entrada, denominada “primário”, induzirá uma tensão no secundário, cujo valor dependerá da relação entre o número de espiras das duas bobinas e do valor da tensão aplicada ao Primário. Assim, se a bobina de saída tiver o dobro do número de espiras da entrada, a tensão de saída será dobrada, Da mesma forma, se tiver metade do número de espiras, a tensão será reduzida à metade.

Quanto à relação de transformação os transformadores podem ser classificados em três grupos:

Denomina-se transformador elevador todo o transformador com uma relação de transformação maior que 1 (NS > NP). Devido ao fato de que o número de espiras do secundário é maior que do primário a tensão do secundário será maior que a do primário ( NS>NP ,logo VS>VP).

É todo o transformador com relação de transformação menor que 1 (NS

Denomina-se de isolador o transformador que tem uma relação de transformação 1 (NS = NP). Como o número de espiras do primário e secundário é igual, a tensão no secundário é igual a tensão no primário(NS=NP logo VS=VP)

Este tipo de transformador é utilizado para isolar eletricamente um aparelho da rede elétrica. Os transformadores isoladores são muito utilizados em laboratórios de eletrônica para que a tensão presente nas bancadas seja eletricamente isolada da rede,sendo também utilizado nos chamados módulo isolador com o intuito de operar o computador sem a utilização do aterramento.

Estes transformadores poderão operar com tensão em 110/220v e dependendo do tipo, podem também fornecer dois ou mais valores de tensão no secundário.

Os relés são componentes eletromecânicos capazes de controlar circuitos externos de grandes correntes a partir de pequenas correntes ou tensões, ou seja, acionando um relé com uma pilha podemos controlar um motor que esteja ligado em 110 ou 220 volts, por exemplo.

As figuras abaixo ilustram alguns modelos de relés:

O funcionamento dos relés é bem simples: quando uma corrente circula pela bobina, esta cria um campo magnético que atrai um ou uma série de contatos, fechando ou abrindo circuitos. Ao cessar a corrente da bobina o campo magnético também cessa, fazendo com que os contatos voltem para a posição original.

Os relés podem ter diversas configurações quanto aos seus contatos: podem ter contatos NA, NF ou ambos, neste caso com um contato comum ou central (C). Os contatos NA (normalmente aberto) são os que estão abertos enquanto a bobina não está energizada e que fecham, quando a bobina recebe corrente. Os NF (normalmente fechado) abrem-se quando a bobina recebe corrente, ao contrário dos NA.

O contato central ou C é o comum, ou seja, quando o contato NA fecha é com o C que se estabelece à condução e o contrário com o NF.

Devem ser observadas as limitações dos relés quanto a tensão nominal da bobina à corrente máxima dos contatos e tensão máxima admitida entre os terminais. Se não forem observados estes fatores a vida útil do relé estará comprometida, ou até a do circuito controlado.