Eletricidade básica Dimensionamento

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Federação das Indústrias do Estado da Bahia
Eletricidade Básica
Professor: Geandson Almeida
Grandezas Elementares
Carga e Corrente elétrica.
	movimento desordenado
Grandezas Elétricas
Carga elétrica é uma propriedade elétrica das partículas atômicas que compõem a matéria, medida em coulombs (C).
				
			Q = n x e (C)
		e -> carga elementar (1,6 . 10-19 )
Grandezas Elétricas
Corrente elétrica é o fluxo ordenado de carga (elétrons) por uma unidade de tempo. Medido em ampere.
	i = Q/Δt :.
	
	I – Amperes 
	Δt – segundos
	Q – Columbs
Grandezas Elétricas
Corrente Continua (CC) x Corrente Alternada (CA)
Grandezas Elétricas
Tensão
	Também chamada de diferença de potencial é a energia necessária para deslocar uma carga unitária através de um elemento, medida em volts (V).
Grandezas Elétricas
Potência elétrica
	É a velocidade com que se consome ou se absorve energia, 	medida em watts (W).
 P = U x I 
			
	P -> W
	U -> V
	I -> A
Grandezas Elétricas
Exercícios.
Um fio condutor é percorrido por uma corrente de 10 A. Calcule a carga que passa através de uma seção transversal em 1 minuto e 40 segundos 
Pela seção transversal de um fio condutor passou uma corrente de 4A durante 4s. Quantos elétrons atravessaram essa seção nesse intervalo de tempo?
Um motor elétrico é atravessado por 2x1020 elétrons em 4 s. Determine a intensidade da corrente elétrica que passa pelo motor.
Grandezas Elétricas
4.	No gráfico 1 (abaixo) tem-se a intensidade de corrente através de um 	condutor em função do tempo. Determine a carga que passa pela 	secção transversal do condutor entre os instantes 0 e 8 s.
	
Grandezas Elétricas
O motor de um torno é ligado a 380 V. A corrente medida é de I 14,47 A. Calcule a potência do motor.
A potência de um chuveiro é de 4000 W. Tensão necessária de 220 V. Calcule a corrente do chuveiro.
	
Grandezas Elétricas
 7. O que é corrente elétrica e qual a sua unidade de medida?
	A) Movimento desordenado de elétrons, medida em A
	B) Força que impulsiona os elétrons livres, medida em volts.
	C) Movimento ordenado de elétrons, medida em volts;
	D) Movimento ordenado de elétrons, medida em ampères
 8. O que é potência elétrica e como é medida?
	A) Capacidade de produzir trabalho, medida em ampères;
	B) Movimento ordenado de elétrons, medido em volts;
	C) A capacidade de produzir trabalho, medida em watts;
	D) O trabalho realizado por um aparelho elétrico, medido em Volts
	
Leis de Ohm
Lei de Ohm
A resistência (R) de uma material representa a sua capacidade de se opor ou resistir a passagem de fluxo de corrente elétrica 
Lei de Ohm
A primeira lei de Ohm estabelece que a resistência (R) de uma dado material de seção uniforme (A) é igual a o produto da resistividade elétrica (ρ) desse material pelo seu comprimento (L) dividido pela sua área de seção transversal. É medida em ohm (Ω) 
			
		
		R = ρ x L/A
		R -> Ω
		 ρ -> Ω.m
		A -> mm²
		L -> m
Lei de Ohm
			
	
Lei de Ohm
Segunda lei de Ohm estabelece que em um condutor ôhmico, à temperatura constante a intensidade de corrente elétrica (A) é proporcional à diferença de potencial (V) aplicada em seus terminais.
 R = U/I (Ω) .:	U = R x I
Lei de Ohm
Exemplo:
Sabendo que a intensidade da corrente que passa por um resistor de resistência 4 Ω é de 8 A, calcule a tensão entre os terminais desse resistor
Uma corrente de 54 A circula através de um resistor de 2,7 M conectado a uma fonte de tensão de “E” V. Qual o valor de E?
Um resistor de 2.200  provoca uma queda de tensão de 1,5 V. Qual o valor da corrente que circula pelo resistor?
A bobina de um relé possui uma resistência de 48  e deve conduzir uma corrente de 0,18 A no fechamento dos contatos. Qual tensão deve ser aplicada sobre o relé?
Uma serpentina de aquecimento, ligada a uma linha de 110 V, consome 5 A. Determine a resistência dessa serpentina.
	
Fundamentos de Eletricidade
Elementos Fundamentais dos Circuitos Elétricos
	
Elementos Fundamentais dos Circuitos Elétricos
Nos circuitos elétricos tem-se os seguintes elementos básicos abaixo, os quais são as representações matemáticas dos componentes elétricos reais.
Fontes de tensão
Elementos Fundamentais dos Circuitos Elétricos
Resistência elétrica.
Elementos Fundamentais dos Circuitos Elétricos
Corrente elétrica
	Obs.: Nos circuitos elétricos normalmente e indicado o sentido convencional da corrente elétrica, ou seja, do polo positivo para o polo negativo no caso de uma fonte CC, porem sabe-se que o sentido real da corrente elétrica e do polo negativo para o polo positivo de uma fonte CC.
Elementos Fundamentais dos Circuitos Elétricos
Circuitos elétricos resistivos simples.
Os circuitos elétricos resistivos simples são aqueles onde os componentes dos circuitos se restringem a fonte de tensão e resistência elétrica (resistores).
Elementos Fundamentais dos Circuitos Elétricos
Exercício: Considerando um circuito elétrico resistivo simples, qual o valor da corrente elétrica solicitada por uma carga (Resistencia) de 24 Ω, quando esta está submetida a uma tensão de 12 V.
Solução: Representando matematicamente tem-se o circuito abaixo:
Elementos Fundamentais dos Circuitos Elétricos
Exemplos
Associação de resistores
Associação de resistores
Associação em serie 
Associação de resistores
Associação em paralelo
Associação de resistores
Associação Mista
A associação mista nada mais é do que um circuito que necessite dos dois métodos de associação para a sua simplificação ou seja a resistência equivalente (Req).
Associação de resistores
Exemplo
Circuitos com Associação de Resistores.
Associação de resistores
De agora em diante serão também objeto dos nossos estudos circuitos elétricos com associação de resistores em série, paralelo ou serie-paralelo (associação mista). Para encontrar os valores de corrente ou tensão do sistema devemos antes, encontrar o valor da resistência equivalente (Req) para então realizarmos a substituição de valores na nossa formula U=RxI. 
Associação de resistores
Exemplos
V=15V
R1=R2=R3=15
Associação de resistores
Exemplos
Associação de resistores
Exemplos
Associação de resistores
Exemplos
Associação de resistores
Exemplos
Potência Elétrica e Energia Elétrica.
Potência Elétrica
Como visto anteriormente, a potencia e uma grandeza obtida pela multiplicação da tensão pela corrente elétrica sendo também relacionada com potência instantânea. Assim tem-se a seguinte relação:
		P=UxI
		U=RxI
Associando as formulas temos:
		P=RxI²
		P=U²/R
Potência Elétrica
Assim podemos afirmar que a potência elétrica não está diretamente relacionada com o “tempo”, sendo assim uma unidade instantânea.
Energia Elétrica
A energia e uma grandeza obtida através da multiplicação da potencia pelo tempo. Portanto consumo de energia elétrica por um determinado período de tempo. E é expresso pela formula: 
	E = P x T
	
E => Consumo ou energia elétrica. (Wh)
P => Potencia consumida.(W)
T => Tempo e/ou período de utilização.(h x dias)
Energia Elétrica
Exemplo:
Dada as informações abaixo, determine a quantidade de energia elétrica consumida e o valor a ser pago pelo usuário que tem consumo distrito abaixo suponde que o mês tenha 30 dias e o valor do kWh seja de R$ 0,30:
	01 aparelho de ar-condicionado de 7500 BTU’s de 1000W por 30 min;
	01 chuveiro elétrico de 3500w por 30 min;
	08 lâmpadas de 60w utilizadas por 8h;
	02 Tv’s 30” de 200w utilizado por 3h;
	01 lavadora de roupas de 500w por 1h;
Energia Elétrica
Leis de Kirchhoff
Leis de Kirchhoff
Lei dos nós
 Em um nó, a soma das intensidades de corrente elétrica que 	chega é igual à soma das intensidades de corrente elétricas que 	saem.
Leis de Kirchhoff
Lei das malhas
 Percorrendo uma malha, num certo sentido partindode um 	mesmo ponto e chegando nesse mesmo ponto, a soma algébrica 	das quedas de tensão (ou elevação de tensão) dessa malha é 	nula.
Leis de Kirchhoff
Exemplo:
Fundamentos de Eletricidade
DEFINIÇÃO DE SISTEMA ELÉTRICO EM CA
Definição de Sistema Elétrico em CA
O sistema elétrico em CA (Corrente Alternada) é um sistema onde a fonte de tensão gera um sinal alternado.
Este sinal de tensão tem a forma de uma onda senoidal, conforme figura.
Fundamentos de Eletricidade
SISTEMA ELÉTRICO TRIFÁSICO
Sistema Elétrico Trifásico
Um sistema elétrico trifásico é constituído por três fases defasadas entre si em 120 graus conforme mostrado na figura a seguir.
Sistema Elétrico Trifásico
No setor industrial brasileiro, normalmente, a tensão entre duas fases distintas é 220 V, 380 ou 440 V alternada, dependendo da região. Assim, esta tensão é utilizada para acionar motores elétricos trifásicos.
Fundamentos de Eletricidade
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS
Instrumentos de Medidas Elétricas
Multímetro.
Instrumento utilizado principalmente para medição de tensão, corrente e resistência elétrica.
Instrumentos de Medidas Elétricas
2. Amperímetro.
Instrumento utilizado para medição de corrente elétrica.
Instrumentos de Medidas Elétricas
3. Voltímetro
Instrumento utilizado para medição de tensão elétrica.
Instrumentos de Medidas Elétricas
4. Terrômetro
Instrumento utilizado para medição de resistência de malha de aterramento e resistividade do solo.
Instrumentos de Medidas Elétricas
5. Medidor de Relação de Transformação
Instrumento utilizado para medição de relação de espiras em transformadores.
Instrumentos de Medidas Elétricas
6. Microhmimetro
Instrumento utilizado para medição de continuidade em circuitos elétricos. Pode ser utilizado para medir continuidade em sistemas de aterramento de maquinas e SPDA (Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas).
Instrumentos de Medidas Elétricas
7. Câmera Termográfica – Termovisor
Instrumento utilizado para medição da intensidade de radiação proveniente dos circuitos e equipamentos elétricos. Através desse equipamento e possível identificar pontos quentes nos circuitos elétricos.
Instrumentos de Medidas Elétricas
8. Megômetro
Instrumento utilizado para medir resistência de isolação, principalmente em buchas de transformadores.
Instrumentos de Medidas Elétricas
9. Alicate Amperímetro
Instrumento utilizado para medição de corrente elétrica em condutores (cabos).
Fundamentos de Eletricidade
ELEMENTOS E COMPONENTES DE UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Cabos
Os cabos são condutores onde ocorre o deslocamento da corrente elétrica. Os mesmos possuem uma determinada bitola (área da seção transversal) em função da capacidade de condução de corrente elétrica bem como também nível de isolação para a tensão elétrica os quais são submetidos.
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Disjuntores
São equipamentos utilizados para proteção dos condutores e circuitos elétricos com intuito de desligamento de um circuito quando ocorre uma sobrecarga ou curto circuito. Disjuntores Termomagnéticos: Atuam na proteção do circuito contra sobrecargas e curto circuitos. Disjuntores DR (Diferencial Residual): Atuam na proteção contra fuga de corrente elétrica dos circuitos protegendo os usuários contra possíveis choques elétricos.
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Disjuntores Termomagnéticos
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Disjuntores Residuais
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Disjuntores Potência
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Contatores
Equipamentos utilizados em conjunto com disjuntores para abertura do circuito controlando principalmente motores elétricos. O Contator e considerado uma chave de abertura e fechamento do circuito elétrico, onde o fechamento e obtido quando se energiza a bobina do contator com tensões normalmente de 24V ou 220V, dependendo do tipo de contator.
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Contatores
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Medidores de Energia
Equipamento utilizado para medição do consumo de energia elétrica em determinado circuito.
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Lâmpadas
Equipamentos utilizados para iluminação artificial de um determinado ambiente onde a luz natural não e suficiente para atender a necessidade do usuário. Atualmente, utiliza-se bastante lâmpadas fluorescentes e ha um crescimento na utilização de LEDs de alto brilho culminando em uma boa economia no consumo de energia elétrica, pois os LEDs possuem baixa potencia para o mesmo nível de iluminação quando compara-se o mesmo com lâmpadas fluorescentes ou incandescentes.
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Lâmpadas
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Canaletas e Eletrodutos
Equipamentos utilizados para armazenamentos e acomodação e proteção mecânica dos condutores elétricos.
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Canaletas e Eletrodutos
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Transformadores
Equipamentos utilizados para transformação da energia elétrica através de aumento ou redução da tensão elétrica. Neste equipamento a corrente elétrica e inversamente proporcional a tensão, ou seja, se o transformador elevar no secundário a tensão elétrica aplicada no primário do mesmo, então ira diminuir a corrente do secundário quando comparada a corrente elétrica do primário.
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Transformadores
Elementos e Componentes de uma Instalação Elétrica
Transformadores
Fundamentos de Eletricidade
ELEMENTOS FOTOVOLTAICOS
Elementos Fotovoltaicos
Painéis Fotovoltaicos
Elementos Fotovoltaicos
Inversores
Elementos Fotovoltaicos
Banco de baterias (sistemas off-grid)
Elementos Fotovoltaicos
Controlador de Carga (sistemas off-grid)
Fundamentos de Eletricidade
INSTALAÇÃO DE EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS
Instalação de Equipamentos Elétricos
Aterramento elétrico
	Sistema de aterramento elétrico e um dos pontos mais importantes quando 	se trata em segurança em instalações e serviços em eletricidade. O 	aterramento tem a finalidade de escoar as cargas elétricas excedentes para 	a terra, devido a sinistros nas instalações. O equipamento utilizado para 	medição de malha de aterramento e o termômetro, onde o mesmo calcula a 	resistência de malha de terra, com intuito de garantir que a resistência não 	seja muito elevada e que as cargas elétricas possam ser escoadas para a 	terra quando for necessário. Um sistema de aterramento bem 	dimensionado e funcionando corretamente e de extrema importância para 	os sistemas de proteção dos circuitos elétricos.
Instalação de Equipamentos Elétricos
Resistividade do solo
A resistividade do solo pode ser afetada de acordo com vários fatores como:
Tipo de Solo
Temperatura
Pressão
Compactação
Umidade
Instalação de Equipamentos Elétricos
Fatores que influenciam na resistência da haste.
Diâmetro da Haste - Quanto maior o diâmetro da haste menor será a resistência elétrica.
Hastes em Paralelo- Quanto mais hastes em paralelo menor será a resistência elétrica equivalente.
Comprimento da haste- Quanto maior o comprimento da haste menor será a resistência elétrica.
Tratamento Químico do solo- Através do tratamento químico do solo pode-se reduzir o valor da resistividade (ρ) do mesmo.
Fundamentos de Eletricidade
Dimensionamento de Condutores
Dimensionamento de Condutores
Seleção da bitola do cabo.
	
	Definimos a corrente que o circuito deve ter através da formula da potência:
		P=V.I
Dimensionamento de Condutores
Método de instalação.Devemos verificar o método de instalação que o condutor se encontra para que o mesmo seja dimensionado de forma adequada, conforme tabela 33 da NBR 5410.
Dimensionamento de Condutores
Dimensionamento de Condutores
	
	Devemos então verificar a capacidade de condução adequada para o cabo que devemos selecionar para o circuito, através da tabela 36 da NBR 5410:
Dimensionamento de Condutores
Dimensionamento de Condutores
Fator de correção de temperatura (FCT)
	
	É determinado em função da isolação do condutor, da temperatura ambiente ou da temperatura do solo de acordo com a maneira de instalar previamente determinada. Tabela 36 da NBR 5410
Dimensionamento de Condutores
Dimensionamento de Condutores
Fator de correção por agrupamento (FCA)
	Esse parâmetro define quantos circuitos ou cabos multipolares estão em um mesmo eletroduto. Quanto maior o número de circuitos, menor será a capacidade de condução de corrente do condutor
Dimensionamento de Condutores
Dimensionamento de Condutores
Fator de correção de corrente (FCC)
	
	Após coletarmos o FCT e o FCA devemos multiplicar os dois fatores de correção para obtermos o fator de correção de corrente, FCC:
		FCC = FCT x FCA
	Dai então podemos obter a corrente corrigida do meu condutor.
	Icc = Ic x FCC
Dimensionamento do Disjuntor 
	Para selecionarmos o disjuntor adequado para o circuito devemos observar a seguinte condição. A corrente demandada pelo circuito deve ser menor que a corrente do disjuntor e esta deve ser menor que a corrente do condutor
				Icir Imaxocpr
	Para fins práticos, se houver três ou mais circuitos em paralelo, é necessário que cada string tenha um fusível. O fusível deve ser especifico para sistemas fotovoltaicos em CC do tipo gPV.
Fusíveis
Fusível gPV:
Fusíveis
Fusíveis
Fusíveis
Fusíveis
Fusível para cada arranjo.
A corrente do meu fusível deve ser maior do que a corrente de curto-circuito do modulo acrescida de 50% (Isc x 1,5) e menor que a 2,4 vezes a corrente de curto-circuito
	1,5 x Isc VFVMAX
ICH >Iarranjo
 NP/NC
Para o nosso exemplo VFVMAX = 380V, Iarranjo = 27A 
Assim escolhemos uma chave seccionadora (uma por entrada MPPT do inversor) com as seguintes características:
		Uch = 500Vcc (Valor disponível de mercado)
		Ich = 27ª (Valor disponível de mercado)
		NP/NC = 2 polos /2 contatos
Chave Seccionadora
Fundamentos de Sistemas Fotovoltaicos
Quadro de Proteção CA
Quadro de Proteção CA
Componentes de um quadro de proteção CA
Disjuntor Termomagnético CA.
DPS CA
Quadro de Proteção CA
Disjuntor Termomagnético
Disjuntor Termomagnético
	O disjuntor termomagnético tem a função de proteção do condutor do circuito que vai da saída CA do meu inversor de tensão fotovoltaico para o meu quadro geral. Proteção contra sobre corrente e curto-circuito
Para a seleção do meu disjuntor temos:
A corrente máxima da saída do meu inversor deve ser menor do que a corrente nominal do disjuntor.
A corrente nominal do meu disjuntor deve ser menor que a corrente corrigida do meu conduto
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