ELETROTECNICA - CAPITULO 1

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ELETROTÉCNICA E IOTELETROTÉCNICA E IOT
ELEMENTOS DE PROJETOELEMENTOS DE PROJETO
Au to r ( a ) : M e . A r i s tó t e l e s R a m o n D i a s C o u to M o re n o
R ev i s o r : Pa u l o L a c e rd a
Tempo de leitura do conteúdo estimado em 1 hora e 8 minutos.
Introdução
Olá, estudante!
Um trabalho técnico é feito na forma de uma nota explicativa e inclui uma grande
quantidade de informações necessárias para a implementação de um projeto elétrico
(alimentação de energia e distribuição da �ação). Para ter êxito, é necessário,
primordialmente, ter as especi�cações técnicas dos itens utilizados. Para uma casa ou
apartamento privado, a tarefa técnica é criada pelo projetista, em conjunto com o cliente
ou com base em seus desejos. Antes de criar um projeto, as condições técnicas são
acordadas com o cliente.
Em termos de conteúdo, as condições técnicas para o projeto elétrico de um apartamento
ou de uma casa devem incluir todos os dados sobre o fornecimento de energia da
instalação, a distribuição dos grupos elétricos, os grupos de energia e os de iluminação e
outras informações necessárias para a execução.
O projeto elétrico ajudará, no futuro, a evitar problemas com o reparo da �ação elétrica e,
possivelmente, a manter os eletrodomésticos dos usuários em boas condições.
Agora que você já sabe o que vamos estudar, te convido a embarcar nesta jornada de
estudos, que contribuirá de forma ampla para a sua formação. Preparado(a)?!
Caro(a) estudante, podemos nos referir à carga elétrica do capacitor, à tensão na tomada,
à corrente que �ui pelos �os ou, por exemplo, à energia que o medidor de eletricidade do
apartamento registrou em um mês.
Naturalmente, um ramo da física como a eletricidade tem seus próprios parâmetros
básicos. Neste material, iremos listá-los e analisá-los.
Tensão Elétrica
A tensão elétrica V (Volts) é medida entre dois pontos do circuito. Para que uma tensão
alternada ou contínua estável comece a funcionar, deve estar presente em um circuito
elétrico ; é necessária uma fonte de corrente que possa manter essa tensão nas
extremidades do circuito. Essa fonte servirá como uma de EMF, força eletromotriz, que é a
propriedade de um dispositivo que tende a produzir corrente elétrica, que, assim como a
tensão, é medida em volts (MAMEDE FILHO, 2001, p. 81).
Se tal fonte estiver conectada a um circuito fechado , então, em primeiro lugar, a tensão
estará presente entre os terminais da fonte, ou seja, nas extremidades do circuito; em
segundo lugar, estará nas extremidades de todas as seções deste circuito, se for
convencionalmente dividido em partes.
Principais Grandezas
Estudante, todos os elementos e objetos que circundam uma pessoa são carregados de
corrente elétrica , a diferença está apenas na magnitude da voltagem – para algumas
coisas, esse indicador é mínimo e praticamente invisível; para outras, a presença de
corrente é mais pronunciada. Ao longo dos anos de pesquisa, os cientistas inventaram
muitos dispositivos capazes de gerar correntes elétricas de várias tensões e potências, de
pequenas a grandes usinas de energia que abastecem cidades inteiras.
Qualquer fonte de tensão , incluindo as baterias, tem dois pontos de contato elétrico
(MAMEDE FILHO, 2001, p. 81). Diferentes comprimentos indicam que se trata de uma
bateria e, adicionalmente, indicam a direção em que a tensão tentará empurrar os
portadores de carga ao longo do circuito. O fato de que as linhas horizontais no símbolo
da bateria parecem estar separadas (portanto, não podem servir como um caminho para
o �uxo de carga) não é um motivo de preocupação: na vida real, essas linhas representam
placas de metal imersas em um líquido ou em um semimaterial sólido, que não apenas
conduz cargas, mas também gera uma voltagem que as empurra, interagindo com as
placas. Veja a Figura 1.1:
Fonte: Robert Biedermann / 123RF.
Tensão elétrica
 Tensão elétrica é o trabalho necessário para entregar
uma carga por um campo elétrico do fornecedor ao
dispositivo consumível, com ou sem �os. Em termos
simples, é a quantidade de força gasta para entregar
uma certa carga de corrente ao longo de um condutor de
uma extremidade à outra. Sem tensão, não haverá
movimento de partículas carregadas, portanto, a corrente
não �uirá para o consumidor, o valor nominal no circuito
será zero.
A partir da imagem que você visualizou, as fundamentações discutidas neste estudo
fazem uma correlação melhor com o que até então havia sido apresentado? Pense sobre
isso.
O lado positivo da bateria é aquele que tenta empurrar os portadores de carga para fora
da bateria (lembre-se que, por convenção, pensamos que os portadores de carga estão
carregados positivamente, embora os elétrons sejam negativamente carregados). Da
mesma forma, o lado negativo é aquele que tenta atrair portadores de carga. Quando as
extremidades "+" e "-" da bateria não estão conectadas a nada, haverá tensão entre os
dois pontos , mas não haverá �uxo de cargas através da bateria, porque não há caminho
contínuo ao longo do qual os portadores de carga podem viajar.
Resistência
Sob a ação de uma tensão elétrica, a carga se move através da seção transversal
(diâmetro) do condutor, formando uma corrente, mas não se move livremente.
Figura 1.1 - Demonstração do circuito elétrico
Fonte: O que... (2021, on-line).
#PraCegoVer : a imagem apresenta o �uxo ordenado de elétrons acendendo uma lâmpada e a
bateria (célula) fornecendo tensão à rede. No centro, entre a lâmpada e a bateria, há o texto
“Energia Elétrica: O movimento de elétrons em um condutor”.
Vamos entender isso melhor?
Os elétrons em um condutor, movendo-se sob a ação de um campo elétrico, esbarram em
obstáculos – outros átomos –, causando resistência, assim como esbarram entre si.
Esses obstáculos causados pelos átomos fornecem uma espécie de resistência ,
desaceleram os elétrons e reduzem a corrente, em comparação com o valor que ela
poderia ter desenvolvido se não houvesse tais obstáculos. Esse tipo de resistência R está
sempre presente em condutores de cobre , por exemplo, (circuitos) reais.
Estudante, esse valor de R é chamado de resistência elétrica , que é a capacidade de um
circuito elétrico de se opor à corrente elétrica. A resistência elétrica é medida em ohms.
Um ohm é igual à resistência elétrica de uma seção de um circuito elétrico entre as
extremidades, das quais uma corrente elétrica constante de 1 ampere �ui com uma
tensão, nas extremidades, de 1 volt (CREDER, 1995, p. 50).
Quanto maior a resistência que caracteriza um determinado condutor, menor será a
corrente na mesma tensão nas suas extremidades. Essa dependência é chamada de lei
de Ohm para uma seção de um circuito elétrico : a quantidade de corrente em uma seção
de um circuito é diretamente proporcional à tensão nas extremidades desta seção e é
inversamente proporcional à resistência elétrica desta seção de um circuito. De acordo a
Equação (1),
REFLITA
A resistência elétrica especí�ca (resistividade especí�ca) é
uma grandeza física que caracteriza a capacidade de um
material impedir a passagem de corrente elétrica, expressa
em Ohm x metro. A maioria das �ações utilizadas nas
residências é de cobre, já parou para imaginar o motivo?
Re�ita sobre isso e tire suas conclusões sobre o uso
difundido do cobre.
V = R x I                                                                            (1)
onde:
V = tensão;
R  = resistência;
I = corrente elétrica.
Falando sobre o circuito elétrico, tensão, resistência e corrente, não se pode deixar de
completar o tópico das grandezas elétricas básicas com uma história sobre energia
elétrica.
Na verdade, o trabalho é feito por um campo elétrico com uma carga elétrica que se move
nesse campo. A quantidade de trabalho realizado depende da diferença potencial que a
carga superou e da magnitude dessa carga. Quanto mais rápido for o trabalho, maior será
a potência do processo.
No caso da corrente, costumamos falar da potência da fonte, bem como da potência do
consumidor (circuito). A potência está de�nidana equação (2).
P = V x I                                                                (2)
Onde:
P = potência elétrica (W);
V = tensão (V);
I = corrente elétrica (A).
A energia elétrica gasta em trabalhos úteis é medida em Watts . Para qualquer tipo de
energia, não apenas para energia elétrica, 1 watt é de�nido como a potência na qual 1
joule de trabalho é feito em 1 segundo de tempo.
Corrente Elétrica
Caro(a) estudante, o movimento direcional de partículas carregadas é chamado de
corrente elétrica. Portanto, durante o tempo em que a carga de um elétron é transferida
para outro, uma corrente �ui pelo condutor que os conecta.
Para a existência de uma corrente elétrica em um circuito, as duas condições a seguir
devem ser atendidas:
Note, estudante, que ambas as condições serão satisfeitas se, por exemplo, você pegar
um condutor de metal e criar um campo elétrico nele. Os elétrons livres são portadores de
corrente principalmente em materiais ferromagnéticos. Sob a ação de um campo elétrico,
o movimento dos elétrons livres em um metal assumirá um caráter ordenado (direcional),
o que signi�cará o aparecimento de uma corrente elétrica no condutor.
Para que a corrente exista em um circuito elétrico, é necessário ter uma fonte de corrente
para “empurrar” os elétrons.
Ação de Corrente
Estudante, como uma fonte elétrica, uma corrente constante pode ser mantida no
condutor . Seria errado, entretanto, imaginar essa corrente como o movimento de elétrons
em linha reta.
É impossível ver elétrons em movimento em um condutor. Então, como uma corrente
elétrica pode ser detectada? Isso é revelado pelas ações que realiza:
quando a corrente �ui, o condutor aquece (efeito térmico da corrente). É nisso que
se baseia a ação de aparelhos de aquecimento elétrico, como caldeiras elétricas,
fogões elétricos, ferros de engomar, ferros de soldar etc.;
a passagem da corrente por soluções de sais, ácidos e álcalis é acompanhada pela
liberação de substâncias nos condutores metálicos que �cam imersos na solução
(ação química da corrente). Por exemplo, ao passar uma corrente por uma solução
de sulfato de cobre, o cobre puro pode ser isolado. Mais informações sobre isso
serão discutidas no ensino médio;
 Partículas Força
Força
Alguma força deve atuar sobre essas partículas, forçando-as a se moverem em uma
determinada direção.
o condutor pelo qual a corrente �ui adquire propriedades magnéticas e, como ímãs
comuns, começa a atrair objetos de ferro para si (ação magnética da corrente);
ao passar pelo corpo do animal, a corrente causa contrações musculares (efeito
�siológico). Nos primeiros estágios do estudo da eletricidade, essa era a única
ação conhecida pelos cientistas. Portanto, as primeiras "medições" da corrente
foram baseadas nos próprios sentimentos dos experimentadores, que a passaram
por eles próprios.
Aquecimento dos cabos
A segurança de equipamentos e dispositivos elétricos é in�uenciada por muitos fatores,
como o nível de tensão que chega a eles. Cada um deles deve ser levado em
consideração ao realizar trabalhos elétricos. O funcionamento dos aparelhos elétricos
pode ser afetado pelo aquecimento dos �os elétricos . Qualquer �o tem propriedade de
aquecimento, e isso ocorre ao conectar consumidores de eletricidade, ao organizar a
�ação, ao escolher um cabo e o valor admissível da carga conectada.
O �uxo ordenado de elétrons faz com que os �os esquentem. Também é conhecimento
do curso de física escolar (COTRIM, 2009, p. 20) que corrente é o movimento ordenado de
partículas carregadas (elétrons), que são acionadas por um campo elétrico, ao longo de
um condutor. Mas, como em qualquer metal, a estrutura de elétrons está conectada
internamente por ligações moleculares elevadas ; os elétrons precisam superá-las com
esforço durante seu movimento. Nesse caso, uma grande quantidade de calor é liberada e
a energia liberada é convertida em calor. Essa geração de calor ocorre quando os dois
objetos são friccionados. Passando ao longo do condutor, os elétrons se "esfregam" nos
átomos que compõem a estrutura do cristal, o que causa a liberação de calor (COTRIM,
2009, p. 25) .
O processo pelo qual a energia elétrica é convertida em energia térmica , por um lado,
pode ser considerado uma propriedade valiosa, por outro lado, é um efeito extremamente
indesejável. Usando esse recurso de transformação de calor, uma grande variedade de
dispositivos e de equipamentos de aquecimento foram criados, desde chaleiras elétricas
domésticas comuns a fornos elétricos industriais. Esse mesmo efeito está no cerne de
cada luminária elétrica. Ao mesmo tempo, o aquecimento do �o pode levar a
consequências extremamente indesejáveis.
Estudante, quando o motor, o enrolamento do transformador e outros equipamentos
aquecem, a e�ciência de seu uso diminui. Se a temperatura permitida for excedida, o
equipamento pode ser dani�cado. Às vezes, a temperatura de aquecimento do cabo ou do
�o elétrico que conecta o consumidor à fonte de alimentação pode exceder todos os
padrões permitidos, então, as consequências são as mais imprevisíveis. Se uma
determinada temperatura do �o isolado for excedida, pode causar um incêndio no
isolamento.
Mesmo que não ocorra incêndio, o isolamento pode derreter, o que reduzirá seu
desempenho e poderá causar um curto-circuito. Em tal situação, a operação e�caz do
equipamento de proteção pode evitar um possível incêndio. Podemos dizer que o
aquecimento do cabo é um dos principais riscos de incêndio (COTRIM, 2009, p. 36).
O curto-circuito na �ação geralmente leva a incêndios , tanto em edifícios residenciais
quanto comerciais. Além disso, a exposição prolongada ao calor pode alterar as
propriedades mecânicas do metal . Mudanças na estrutura do metal podem causar
rompimento de �os em linhas de força, o que não só trará certos prejuízos �nanceiros,
mas também criará uma situação de risco à vida.
Cada �o ou cabo isolado possui um limite de temperatura de aquecimento permitido, cujo
valor está diretamente relacionado à propriedade do isolamento utilizado. Se o �o tiver
isolamento de borracha, a temperatura de aquecimento máxima permitida não deve ser
superior a 50-65 graus; os �os com isolamento de papel podem resistir ao aquecimento
de até 80 graus.
Em �os cujo isolamento é feito de materiais poliméricos modernos, esse número é muito
maior e o isolamento tolera facilmente o aquecimento de até 100 graus. Em cada marca
de cabo ou �o, a temperatura de aquecimento permissível é indicada diretamente pelo
fabricante.
Para evitar o superaquecimento do condutor e possíveis consequências negativas, é
necessário escolher o cabo correto para os diversos tipos de conexão, levando em
consideração cada fator que afeta o aquecimento do cabo elétrico e o grau de
aquecimento do próprio cabo.
A fórmula básica para converter energia elétrica em energia térmica segue a lei de Joule-
Lenz :
Q = I²*R*t, onde:
Q – calor (J ou cal);
i – corrente elétrica (A);
R – resistência elétrica (Ω);
t – intervalo de tempo (s).
Precisamos nos aprofundar mais nesse assunto, concorda? Vamos lá!
Quanto mais alta for a resistência e a carga, mais o �o elétrico se aquece . Além disso, a
quantidade de calor liberada é diretamente proporcional ao tempo que a corrente passa
pelo condutor. Se falamos sobre a taxa de aquecimento, então ela é in�uenciada pela
potência elétrica. Pode ser determinada pelo produto da tensão e da corrente (P = UI) e
mais facilmente descrita com as seguintes palavras: o �o vai esquentar mais
intensamente, se consumidores de alta potência, como grandes indústrias, estiverem
conectados a ele.
Com a ajuda de cálculos simples , você pode determinar os parâmetros dos quais
depende a taxa de aquecimento dos �os. A corrente nominal de todos os condutores
conectados, sem exceção, afeta a intensidade da corrente. A partir desse valor, você pode
desenvolver os cálculos. A resistência elétrica pode variar e seu valor depende da seção
transversal do cabo e das propriedades do metal condutor. Portanto, a seção transversal
do caboé selecionada de acordo com sua potência, de forma que a resistência elétrica do
�o possa ser monitorada e calculada para garantir que seu aquecimento não ultrapasse
os limites permitidos.
Estudante, a escolha correta da seção transversal do cabo elétrico, de acordo com sua
potência , pode garantir a operação segura e economia da rede elétrica. Se a seção
transversal do cabo exceder os parâmetros exigidos , podem surgir despesas
injusti�cadas durante o trabalho elétrico. Ao mesmo tempo, para escolher a seção
transversal do cabo, é necessário considerar que, no futuro, consumidores adicionais
poderão ser conectados a ele, portanto, a seção transversal do cabo deve ultrapassar um
pouco os cálculos permitidos.
Para determinar a seção transversal do cabo, é necessário calcular o valor da corrente
que será consumida na carga máxima. Para fazer isso, você precisa somar a potência
nominal de todos os consumidores e dividir o número resultante pela voltagem .
Conhecendo o valor da corrente, de acordo com as tabelas especiais que se encontram
nas regras de instalação elétrica, presentes em normas como a NBR 5410 (ABNT, 2008),
pode-se determinar a seção transversal de um �o ou cabo por potência. Além disso, uma
precisão su�ciente pode ser obtida calculando a relação entre a corrente e a seção
transversal do cabo. Para um �o de cobre, a intensidade de corrente permitida é de 10
amperes por 1 mm2; para um �o de alumínio, esse valor é de 8 amperes por 1 mm2. Ao
instalar a �ação oculta, um fator de correção de 0,8 é usado para esses valores.
Estudante, agora, responda à atividade a seguir, e avalie o seu aprendizado!
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
Em uma indústria de transformação, estão instalados 5 motores elétricos com um ramal
principal de cabos elétricos, seccionado em um quadro de distribuição dentro da fábrica.
Quando ligaram os 5 motores durante 10 segundos, foi necessário desligar devido ao
superaquecimento dos cabos. Foi detectado 60 Joules de energia dissipada, durante 10
segundos, com corrente nominal de 30 amperes. Qual a resistência desse cabo durante
esse acionamento dos 5 motores?
a) 6,67mΩ;
b) 6,67Ω;
c) 7mΩ;
d) 6mΩ;
e) 5mΩ;
Prezado(a) estudante, nos quadros elétricos de edifícios residenciais, bem como no setor
privado, são utilizadas redes trifásicas e monofásicas . Inicialmente, a rede elétrica vem
da usina com três fases e, na maioria das vezes, a rede trifásica é conectada a edifícios
residenciais dependendo da potência e do consumo. Além disso, tem rami�cações em
fases separadas. Este método é usado para criar a transmissão mais e�ciente da corrente
elétrica da usina até o seu destino, bem como para reduzir as perdas no transporte
(MAMEDE FILHO, 2001, p. 256).
Ligação Estrela Triângulo
Todas as cargas em circuitos trifásicos são conectadas em um padrão estrela ou delta
(triângulo). Dependendo do tipo de consumidor de eletricidade e da tensão na rede
elétrica , a opção apropriada é selecionada. Se falamos de motores elétricos, então, a
possibilidade de seu funcionamento em uma rede especí�ca com características
nominais depende da escolha da opção de conexão do enrolamento. Veremos a diferença
entre uma estrela e um triângulo em um motor elétrico, o que eles afetam e qual é o
princípio de conectar os �os no bloco de terminais de um motor trifásico.
Estrutura Monofásica e
Trifásica
Fonte: mipan / 123RF.
Para entender por que esses circuitos usados para conectar os elementos de um circuito
trifásico são chamados assim, precisam ser ligeiramente modi�cados. A Figura 1.2
mostra um esquema estrela triângulo.
Conexão estrela e triângulo
Como já mencionado, os esquemas de conexão estrela e triângulo são característicos não apenas para o motor
elétrico, mas também para os enrolamentos do transformador, para os elementos de aquecimento (por exemplo,
elementos de aquecimento de caldeira elétrica) e para outras cargas.
Estudante, em uma “ estrela ”, a carga de cada uma das fases é interligada por um dos
terminais, chamado ponto neutro. No " triângulo ", cada um dos terminais de carga é
conectado a fases opostas.
Vamos considerar essa questão usando o exemplo da conexão dos enrolamentos de um
transformador trifásico ou de um motor trifásico. A Figura 1.3 mostra os enrolamentos.
Figura 1.2 - Esquema estrela triângulo
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer : a imagem apresenta uma �gura dos esquemas de ligação em estrela e em
triângulo, contendo impedâncias entre as fases. A ligação em estrela utiliza um cabo neutro;
diferentemente da ligação em triângulo, que não o utiliza. Esses dois tipos de ligação são
utilizados em partidas de motores elétricos, em que se deseja atenuar a corrente de partida.
Figura 1.3 - Enrolamentos
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer : a imagem apresenta as diferenças mais perceptíveis; na "estrela", os inícios dos
enrolamentos são conectados aos condutores de fase, e as extremidades são conectadas
entre si, na maioria dos casos, o �o neutro do gerador de alimentação ou do transformador é
conectado ao mesmo ponto de carregamento. Ou seja, no "triângulo", estão conectados o �nal
do enrolamento anterior e o início do próximo, e a fase de alimentação é conectada a este
ponto. Se o �m for confundido com o início, a máquina conectada não funcionará.
Qual é a diferença?
Se falarmos em conectar consumidores monofásicos , faremos uma breve análise
usando o exemplo de três aquecedores elétricos: na "estrela", se um deles queimar, os
dois restantes continuarão funcionando. Se dois em cada três queimarem, nenhum deles
funcionará, uma vez que estão conectados aos pares à tensão da linha.
No circuito triangular , mesmo se dois elementos de aquecimento estiverem queimados,
o terceiro continuará a funcionar. Não há �o neutro nele, simplesmente não há nenhum
lugar para conectá-lo.
Na " estrela ", está conectado a um ponto neutro, sendo necessário equalizar as correntes
de fase e sua simetria, no caso de cargas de fase diferentes (por exemplo, um elemento
de aquecimento está conectado em um dos ramais, e dois em paralelo nos outros).
Mas, se com tal conexão (com cargas diferentes em fases), zero queimar, então as
tensões não serão as mesmas (onde a carga irá diminuir mais, e onde será menor, ela
aumentará).
Corrente e Tensão de Linha e de Fase
Estudante, para começar, existem duas tensões diferentes no circuito estrela - linear
(entre �os fase - fase) e fase (entre fase e neutro). Ulinha (Ul) (medida entre duas fases) é
1,73 (raiz de 3) vezes maior que UFase (medida de uma fase em relação ao neutro). Nesse
caso, as correntes linear e de fase são iguais.
Sendo: Ulinha (tensão de linha), UFase (tensão de fase),
Ul = 1,73 * Ufase;
Il = Ifase.
Ou seja, as tensões linear e de fase estão relacionadas de forma que, com uma tensão
linear de 380 V, a tensão de fase é igual a 220 V.
SAIBA MAIS
Acesse o link do vídeo a seguir e veja uma aplicação do
esquema estrela triângulo, utilizado para diminuir a
corrente de partida dos motores elétricos. Esse método
auxilia em máquinas elétricas de grande porte, para que
não ocorram afundamentos de tensão.
ASS I S T I R
No "triângulo", Ulinear e Ufase são iguais e as correntes diferem em 1,73 vezes.
Uл = Uф
Il = 1,73 * Se
A proporção de correntes e tensões em uma estrela e um triângulo, em ambos os casos, é
considerada de acordo com as mesmas fórmulas:
total S = 3 * Sfase = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ul * I;
P ativo = √3 * Ul * I * cos ϕ ;
Q reativo = √3 * Ul * I * sin ϕ .
Ao conectar a mesma carga ao mesmo Ufase e U de linha, a potência dos dispositivos
conectados será diferente 3 vezes.
Vejamos o exemplo a seguir :
Digamos que haja um motor que opera em uma rede trifásica 380/ 220V, e seus
enrolamentos são projetados para serem conectados através de uma "estrela" a uma rede
elétrica com U-linear em 660 V. Então, quando conectado ao “triângulo”, a alimentação U-
linear deve ser 1,73 vezes menor, ou seja, 380 V, o que é adequado para conectar a nossa
rede.
Aquiestão os cálculos para mostrar quais serão as diferenças para o motor ao trocar os
enrolamentos de um circuito para outro.
Suponha que a corrente do estator , quando conectado a um triângulo em uma rede de
380 V, fosse 5 A, então, sua potência total é igual a:
S = 1,73 * 380 * 5 = 3287 VA.
Troque o motor elétrico para uma "estrela" e a potência diminuirá três vezes, pois a tensão
em cada enrolamento diminuiu 1,73 vezes (era 380 por enrolamento, agora é 220), e a
corrente também, 1,73 vezes: 1,73 * 1,73 = 3. Isso signi�ca que, levando em consideração
os valores reduzidos, calcularemos a potência total.
S = 1,73 * 380 * (5/3) = 1,73 * 380 * 1,67 = 1070 VA.
Como você pode ver, a energia caiu três vezes.
Mas, o que acontecerá se houver outro motor elétrico e ele funcionar em uma "estrela" em
uma rede de 380 V, em uma corrente de estator da mesma 5 A, respectivamente, e os
enrolamentos forem projetados para serem conectados a um "triângulo" 220 V (três
fases), mas, por algum motivo, eles se conectaram exatamente em um "triângulo" em 380
V?
Nesse caso, a potência aumentará três vezes, já que a tensão no enrolamento, ao
contrário, agora aumentou 1,73 vezes, e a corrente no mesmo valor.
S = 1,73 * 380 * 5 * (3) = 9861 VA.
Portanto, é necessário conectar o motor elétrico de acordo com o esquema de conexão
dos enrolamentos que corresponda à sua tensão nominal.
atividade
Atividade
Um sistema de distribuição de energia normalmente inclui uma instalação elétrica de
um edifício, conectada a uma rede de distribuição de energia de baixa tensão, que
consiste em uma subestação transformadora abaixadora (fonte de alimentação) e em
uma linha de transmissão aérea ou por cabo.
Estudante, analise os sistemas de distribuição de rede elétrica pontuando suas tensões
de acordo com os valores da concessionária e analise se o sistema é ligado em estrela
ou em triângulo.
F E E D B A C K
Caro(a) estudante, os instrumentos de medição elétrica são uma classe de dispositivos
usados para medir várias grandezas elétricas. O grupo de instrumentos de medição
elétrica inclui, além dos instrumentos propriamente ditos, outros de medição – medidas,
conversores e instalações complexas.
Utilização de Instrumentos de Medidas
Os instrumentos de medição elétrica são amplamente utilizados em energia,
comunicações, indústria, transporte, pesquisa cientí�ca, medicina, bem como na vida
cotidiana, para contabilizar a eletricidade consumida. Usando sensores especiais para
converter grandezas não elétricas em elétricas, os instrumentos de medição podem ser
usados para medir uma ampla variedade de grandezas físicas, o que expande ainda mais
o alcance de sua aplicação (CREDER, 1995, p. 175).
As características mais essenciais para a classi�cação de equipamentos de medição
elétrica são uma quantidade física mensurável ou reproduzível, por exemplo, com
aquecedores, motores, dentre outros; de acordo com isso, os dispositivos são divididos
em vários tipos. Veja o infográ�co a seguir.
Classi�cação de equipamentos deClassi�cação de equipamentos de
medição elétrica (dispositivos)medição elétrica (dispositivos)
Ensaio de Cargas
Monofásicas e
Trifásicas
#PraCegoVer : no centro do infográ�co, há o título “Classi�cação de equipamentos de medição
elétrica (dispositivos)” e uma imagem de um aparelho de medição elétrica nas cores laranja e
azul-escuro. Nesse aparelho, constam dois botões, um ao lado direito e um ao lado esquerdo;
no centro do aparelho, há um botão redondo contornado por uma linha tracejada; no canto
inferior esquerdo, há um botão e, ao lado, dois cabos, um na cor vermelha e outro na cor preta,
ambos com pontas pontiagudas. Abaixo da imagem, há botões horizontais divididos em duas
colunas. Ao clicar no primeiro botão, “Amperímetros”, é apresentado o texto: “servem para
medir a força da corrente elétrica”. Ao clicar no segundo botão, “Voltímetros”, é apresentado o
texto: “servem para medir a tensão elétrica”. Ao clicar no terceiro botão, “Ohmímetros”, é
apresentado o texto: “servem para medir a resistência elétrica”. Ao clicar no quarto botão,
“Multímetros (testadores, avômetros)”, é apresentado o texto: “dispositivos combinados”. Ao
clicar no quinto botão, “Medidores de frequência”, é apresentado o texto: “servem para medir a
frequência de oscilações de corrente elétrica”. Ao clicar no sexto botão, “Estoques de
resistência”, é apresentado o texto: “servem para reproduzir as resistências dadas”. Ao clicar no
sétimo botão, “Wattímetros e varímetros”, é apresentado o texto: “servem para medir a potência
Fonte: Anastasiia Nevestenko / 123RF.
Amperímetros
Voltímetros
Ohmímetros
Multímetros (testadores,
avômetros):
Medidores de frequência
Estoques de resistência
Wattímetros e varímetros
Medidores elétricos
da corrente elétrica” e, ao clicar no oitavo botão, “Medidores elétricos”, é apresentado o texto:
“servem para medir a eletricidade consumida e muitos outros tipos”.
Estudante, além disso, existem classi�cações baseadas em outros critérios:
magnetoelétrico com uma estrutura móvel - um torque é criado entre um ímã
permanente estacionário e uma estrutura móvel rotativa com um enrolamento,
através do qual a corrente �ui durante a medição. O torque da armação em tal
dispositivo é descrito pela lei de Ampère – a interação do campo magnético da
corrente no enrolamento da armação com o campo magnético de um ímã
permanente. A escala do dispositivo magnetoelétrico é uniforme. Um análogo de
tal sistema é o motor DC convencional com excitação de ímã permanente;
magnetoelétrico com um ímã em movimento - um torque é criado entre um
enrolamento estacionário com uma corrente e um ímã permanente em movimento.
Esse sistema é análogo ao sistema magnetoelétrico de estrutura móvel, mas
possui classe de precisão inferior - 4.0 e inferior; é menos comum e é utilizado
principalmente para dispositivos indicadores de veículos, devido à sua resistência
a in�uências mecânicas externas – vibrações e choques. O análogo desse sistema
é um motor CC de corrente reversa com excitação de ímã permanente;
Nota: Dispositivos magnetoelétricos, por seu princípio de operação, medem o valor
médio da corrente, e a direção de de�exão da �echa depende da direção média da
corrente no quadro, portanto, só podem ser usados para medir correntes com uma
constante componente, e exigem conformidade com a polaridade da conexão.
Dispositivos magnetoelétricos são inadequados para medição direta de corrente
alternada, uma vez que, quando uma corrente alternada é fornecida a tal
dispositivo, a seta irá tremer perto de zero com a frequência da corrente alternada.
eletromagnético - um torque é criado entre um enrolamento estacionário com uma
corrente e um núcleo ferromagnético móvel feito de um material ferromagnético
magnético macio. O princípio de funcionamento de dispositivos desse tipo é a
interação da corrente com um corpo ferromagnético . Uma característica de tais
dispositivos é a dependência quadrática do torque da corrente no enrolamento,
além disso, tais sistemas podem ser usados para medir correntes diretas e
alternadas. Esses instrumentos têm uma escala desigual. Um análogo de tal
sistema é um motor a jato operando de acordo com a lei da conservação do
momento;
eletrodinâmica - o torque é criado entre dois enrolamentos com corrente: móvel e
estacionário. O torque é proporcional ao produto das correntes nos enrolamentos.
A força eletrodinâmica é baseada na interação dos campos magnéticos dos
enrolamentos (lei de Ampère). Não há análogos de tal sistema em motores devido
aos baixos torques. O sistema ferrodinâmico é semelhante ao eletrodinâmico, mas,
para aumentar o torque, um núcleo feito de material ferromagnético é fornecido no
projeto. O análogo de tal sistema é um motor DC de design normal. Os sistemas
eletrodinâmicos e ferrodinâmicos são usados em voltímetros e em amperímetros,
mas, mais frequentemente em wattímetros e varímetros;
indução - o torque é criado por um campo magnético móvel ou rotativo de
enrolamentos estacionários (para criar umcampo móvel, as correntes nos
enrolamentos devem ser defasadas) e correntes de Foucault induzido em um disco
rotativo não ferromagnético (geralmente alumínio). Em um sistema de indução, a
quantidade medida pode ser a velocidade de rotação do disco e o número total de
suas revoluções, que é calculado e exibido por um contador mecânico. Nesse
caso, o momento de amortecimento de frenagem é criado pela interação do
campo magnético do ímã permanente com a mola magnética das correntes
induzidas no disco. Às vezes, a indicação do sistema de indução é feita por uma
seta – nesse caso, o torque de frenagem é gerado pela mola . O torque, em um
sistema de indução, é igual ao produto dos �uxos magnéticos nos núcleos dos
enrolamentos e também depende do ângulo de deslocamento entre as fases de
suas correntes. Um análogo desse sistema é um motor de indução em gaiola de
esquilo. Esse sistema de medição de indução é mais frequentemente usado em
metros de energia elétrica consumida;
eletrostática - o torque é criado entre os eletrodos móveis e os estacionários,
devido à interação de cargas elétricas. O torque surge de acordo com a lei de
Coulomb;
radiométrico - o sistema difere dos anteriores no princípio de criar um torque de
frenagem - usando um enrolamento especial. O sistema radiométrico é subdividido
de acordo com o princípio da criação de um torque: radiômetro magnetoelétrico;
radiômetro eletromagnético; radiômetro eletrodinâmico; radiômetro ferrodinâmico.
Uma característica dos radiômetros é a posição indiferente da seta na escala até
que o dispositivo seja conectado, uma vez que o sistema móvel não possui molas;
vibração - sistema que utiliza um princípio de medição diferente, não baseado na
igualdade do momento de rotação e de retorno. Dispositivos de vibração usam o
fenômeno da ressonância eletromecânica. O dispositivo contém vários
comprimentos diferentes de línguas elásticas com diferentes frequências de
ressonância mecânica de um material ferromagnético, excitado pelo campo
magnético de um enrolamento. Quando a corrente alternada é aplicada ao
enrolamento, as palhetas vibram com diferentes amplitudes. A amplitude de
oscilação da palheta com a frequência de ressonância natural mais próxima da
frequência da corrente de excitação é máxima, isso indica a frequência
aproximada da corrente no enrolamento. Esse princípio de medição é usado em
medidores de frequência de energia;
térmico - uma corrente elétrica �uindo por um condutor causa aquecimento e
alongamento pela expansão térmica do material, que é registrada pelo mecanismo
de medição. Devido à inércia térmica do elemento aquecido, mudanças rápidas na
corrente são calculadas. Exemplos de utilização: automotivos calibres para medir
o nível em um tanque de combustível; temperatura do líquido de arrefecimento em
um motor de combustão interna; automotivos manômetros mostrando a pressão
de óleo do motor de lubri�cação do sistema.
Continuando nossos estudos sobre o tema, os conceitos trabalhados e os sentidos
obtidos a partir do infográ�co e das classi�cações naturalmente auxiliarão ainda mais em
seu aprendizado.
Estudante, como elementos adicionais dos dispositivos, amortecedores de vibração do
sistema móvel do princípio de funcionamento hidráulico, pneumático e eletromagnético
são usados para acalmar rapidamente a �echa em uma posição estável em relação à
escala.
Como os instrumentos eletromagnéticos criam um pequeno campo interno durante a
medição, os campos magnéticos externos podem in�uenciar fortemente suas leituras.
Para isso, são utilizados os chamados dispositivos com dois enrolamentos estacionários
e dois núcleos , conectados de forma que seus momentos mecânicos somem-se. Um
campo magnético externo enfraquece o campo de um enrolamento e aumenta o campo
de outro, e o torque total permanece praticamente constante.
Um elemento adicional são os conversores termoelétricos , por exemplo, termopares,
usados para medir não o valor da corrente que �ui através do condutor, mas seu
equivalente térmico. Conectar um dispositivo magnetoelétrico a tal conversor pode medir
correntes alternadas de uma frequência su�cientemente alta com grande precisão (sem o
conversor, as leituras do dispositivo magnetoelétrico serão zero). Os conversores
termoelétricos também podem ser usados para o isolamento galvânico da parte de
medição do dispositivo do circuito no qual a corrente é medida.
Para medir correntes alternadas usando dispositivos magnetoelétricos, também são
usados circuitos reti�cadores (os chamados "sistemas detectores"), principalmente em
multímetros de ponteiro e alicate amperímetro. Nesse caso, o dispositivo mostrará o valor
exato do valor efetivo apenas com uma forma senoidal do sinal medido, se a escala do
dispositivo for calibrada em valores efetivos, com uma forma não senoidal do sinal,
podem ocorrer erros signi�cativos nas leituras do dispositivo.
A utilização de dispositivos no projeto de um dispositivo para conversão termoelétrica, de
reti�cadores e de ampli�cadores é geralmente indicada por símbolos especiais aplicados
à escala do dispositivo, complementando o símbolo principal do tipo de sistema de
medição.
Utilização de Cargas Monofásicas e Trifásicas
Caro(a) estudante, dependendo do método de leitura , os instrumentos elétricos de
medição são divididos em: instrumentos de avaliação direta e de comparação.
Dispositivos de avaliação direta , ou demonstração, permitem que você leia o valor
medido diretamente na escala. Isso inclui amperímetros, voltímetros, watímetros etc.
A parte principal de cada um desses dispositivos é um mecanismo de medição . Quando
a grandeza elétrica medida (corrente, tensão, potência etc.) atua no mecanismo de
medição do dispositivo, um sinal correspondente é enviado ao dispositivo de leitura, pelo
qual o valor da grandeza medida é determinado.
De acordo com a concepção do dispositivo de leitura, os dispositivos indicadores são
divididos em: dispositivos com um ponteiro mecânico (ponteiro); com um ponteiro de luz
(espelho); com um dispositivo de escrita (autogravação) e dispositivos eletrônicos com
um ponteiro ou com ponteiro digital. Nos medidores com mostrador, o mecanismo de
medição gira a �echa em determinado ângulo, que registra o valor medido (a escala do
dispositivo é graduada nas unidades apropriadas: amperes, volts, watts etc.).
Uma das principais cargas trifásicas é do motor elétrico trifásico, que estruturalmente é
destinado ao fornecimento de energia a partir de uma rede trifásica de corrente alternada.
É uma máquina de corrente alternada que consiste em um estator de motor elétrico com
três enrolamentos, cujos campos magnéticos são deslocados no espaço em 120° e,
quando uma tensão trifásica é aplicada, formam um campo magnético giratório no
circuito magnético da máquina e de um rotor – de vários designs –, girando estritamente
na velocidade do campo do estator (motor síncrono) ou ligeiramente mais lento (motor
assíncrono).
Seguindo nossos estudos, abordaremos, agora, os critérios para elaboração de projetos
elétricos, com base na NBR 5410 (ABNT, 2008).
As redes elétricas das edi�cações utilizadas para organizar a produção são monitoradas
com especial atenção, pois as violações das regras de projeto, nesse caso, podem levar a
graves perdas �nanceiras.
Do ponto de vista das regras da NBR 5410 , que norteia a instalação elétrica de baixa
tensão, a �ação de novos apartamentos e residências particulares é uma instalação
elétrica, cuja conexão é realizada somente após ser veri�cada por um técnico. Realizar tal
inspeção é impossível sem um projeto elétrico acordado (ABNT, 2008).
Um caso separado, para o qual a documentação do projeto também é necessária, é a
transição para a fonte de alimentação trifásica . Apesar do processo mais complicado de
obtenção de uma licença nas concessionárias de energia elétrica, tal operação é realizada
com bastante frequência, uma vez que é mais lucrativo comprar muitos eletrodomésticos
em versão trifásica (caldeiras elétricas, potentes sistemas de ar condicionadoe
ventilação, bombas de piscina etc.).
Sistema de Iluminação
Os sistemas de iluminação arti�cial são determinados pela forma como as luminárias são
colocadas. De acordo com os métodos de colocação das luminárias nas instalações,
distinguem-se os sistemas de iluminação geral e combinada.
O sistema de iluminação geral é projetado para iluminar toda a sala e as superfícies de
trabalho. A iluminação geral pode ser uniforme e localizada. As luminárias gerais estão
Critérios para
Elaboração de Projetos
Elétricos NBR 5410
localizadas na parte superior da sala e são �xadas nas fundações do edifício diretamente
no teto, em treliças, em paredes, em colunas ou em equipamentos de produção
tecnológica, em cabos etc.
Sistema de iluminação geral
Iluminação uniforme
Com ela, a iluminação uniforme é criada em toda a área da sala . A iluminação
com colocação uniforme de luminárias é utilizada em instalações industriais, nas
quais os equipamentos tecnológicos estão distribuídos uniformemente em toda a
área com as mesmas condições visuais, e em instalações públicas ou
administrativas.
Iluminação localizada
 A iluminação geral localizada é fornecida em salas em que o trabalho é realizado
em diferentes áreas que requerem iluminação diferente , ou quando os locais de
trabalho na sala estão concentrados em grupos e é necessário criar certas
direções do �uxo luminoso.
Iluminação localizada
As vantagens da iluminação localizada em relação à geral uniforme estão na
redução da potência das instalações de iluminação , na capacidade de criar a
direção necessária do �uxo luminoso, para evitar sombras do equipamento de
produção e dos próprios trabalhadores nos locais de trabalho.
Iluminação local
 Além do sistema de iluminação geral, pode ser utilizada iluminação local nas
instalações. Ela é fornecida (máquinas, layouts, mesas, ladrilhos de marcação etc.)
e projetada para aumentar a iluminação dos locais de trabalho .
A iluminação de segurança refere-se ao sistema criado para continuar
funcionando, em caso de desligamento de emergência da luz de trabalho. Esse
tipo é fornecido nos casos em que o desligamento da iluminação de trabalho e a
interrupção associada do equipamento, bem como a manutenção de máquinas,
podem causar:
•   explosão, incêndio, envenenamento de pessoas;
•   interrupção de longo prazo do processo tecnológico;
•  perturbação do funcionamento de instalações críticas, tais como: centrais
elétricas; centrais de transmissão e comunicação de rádio e televisão; salas de
controle; instalações de bombagem para abastecimento de água; esgotos e
aquecimento, nas quais é inadmissível parar as obras etc.
Iluminação de segurança de emergência
 Deve criar, nas superfícies de trabalho em instalações industriais e nos territórios
de empresas que requerem manutenção quando a iluminação de trabalho está
desligada , a iluminação mais baixa de 5% do padrão para iluminação de trabalho
de iluminação geral, mas não inferior a 2 no interior dos edifícios, e não inferior a 1
lux para os territórios das empresas. Ao mesmo tempo, criar a menor iluminação
dentro de edifícios de mais de 30 lux com lâmpadas de descarga e mais de 10 lux
com lâmpadas incandescentes é permitido apenas se houver justi�cativas
adequadas.
Estudante, a NBR 5410:2014 (ABNT, 2008, p.153) descreve os seguintes critérios de
iluminação:
a) as cargas de iluminação devem ser determinadas como resultado da
aplicação da NBR 5413;
 b) para os aparelhos �xos de iluminação a descarga, a potência nominal a ser
considerada deverá incluir a potência das lâmpadas, as perdas e o fator de
potência dos equipamentos auxiliares;
 c) em cada cômodo ou dependência de unidades residenciais e nas
acomodações de hotéis, motéis e similares, deve ser previsto pelo menos um
ponto de luz �xo no teto, com potência mínima de 100 VA (volt ampere),
comandado por interruptor de parede;
d) em unidades residenciais, como alternativa para a determinação das cargas de
iluminação, pode ser adotado o seguinte critério:
NOTA NOTA - Nas acomodações de hotéis,- Nas acomodações de hotéis,
motéis e similares pode-se substituirmotéis e similares pode-se substituir
o ponto de luz �xo no teto poro ponto de luz �xo no teto por
tomada de corrente, com potênciatomada de corrente, com potência
mínima de 100 VA, comandada pormínima de 100 VA, comandada por
interruptor de parede (ABNT, 2008).interruptor de parede (ABNT, 2008).
em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m², deve ser prevista
uma carga mínima de 100 VA;
em cômodos ou dependências com área superior a 6 m², deve ser prevista uma
carga mínima de 100 VA para os primeiros 6 m², acrescida de 60 VA para cada
aumento de 4 m² inteiros.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
Uma residência do programa Minha Casa Minha Vida possui 5 cômodos, uma sala com
12 m², dois quartos de 10 m², uma cozinha de 8 m² e um banheiro de 6 m². Diante das
dimensões dos cômodos, qual será a potência em VA de iluminação necessária para
iluminar a casa, de forma que os projetistas dos bancos consigam aprovar?
a) 500 VA.
b) 420 VA.
c) 510 VA.
d) 620 VA.
e) 650 VA.
Material
Complementar
F I L M E
A batalha das correntes.
Ano : 2017.
Comentário : o vídeo mostra o desenvolvimento da corrente elétrica
por Thomas Edison, que desenvolvia a corrente contínua, e por
Nikolas Tesla, que desenvolvia a corrente alternada. Ao �nal do
vídeo, você poderá concluir qual é mais utilizada hoje em dia.
TRA I LER
L I V R O
Instalações elétricas.
Editora : Gen.
Autor : Hélio Creder.
ISBN : 978-85-216-3072-2.
Comentário : leitura do Capítulo 2, para mostrar os conceitos
necessários para o projeto de instalações elétricas e o que se deve
ser analisado durante a execução e a elaboração de projetos.
Conclusão
Caro(a) estudante, hoje em dia, é quase impossível imaginar qualquer ramo da indústria sem o
uso da eletricidade. Uma instalação elétrica é um grupo de equipamentos elétricos
interconectados e localizados no mesmo território ou na mesma área. Uma instalação elétrica
pode legitimamente ser considerada vários tipos de equipamentos e ferramentas, linhas e
máquinas, que possibilitam os seguintes tipos de operações: geração, transmissão e
distribuição. Com a participação de diversos tipos de equipamentos e de ferramentas elétricas,
um tipo de energia elétrica é convertido em outro. Seu funcionamento é impossível sem a
participação da energia elétrica, que é fornecida pelo funcionamento dos equipamentos de
manobra.
Portanto, a necessidade de criação de um projeto para redes elétricas deve levar em
consideração muitos fatores, em particular, aqueles que podem causar perdas aumentadas ou
podem afetar a con�abilidade da rede como um todo. O projeto de redes elétricas deve ser
con�ado por especialistas do campo. Então, deve-se considerar corrente, tensão e resistência
dos circuitos para se fazer um projeto elétrico com precisão.
Um abraço.
Referências
A BATALHA das Correntes | Trailer Legendado. [ S. l.:
s. n .], 2019. 1 vídeo (2 min 29 s). Publicado pelo
canal Ingresso.com. Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?v=tuqp1D8N7Hg .
Acesso em: 7 maio 2021.
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS
TÉCNICAS. NBR 5410/2004 :  instalações elétricas
de baixa tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2008. Versão
corrigida.
https://www.youtube.com/watch?v=tuqp1D8N7Hg
COTRIM, A. A. M. B. Instalações elétricas . 5. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2009.
CREDER, H. Instalações elétricas . 13. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1995.
MACINTYRE, A. J.; NISKIER, J. Instalações elétricas . 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
MAMEDE FILHO, J. Instalações elétricas industriais . 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001.
O QUE é tensão elétrica numa bateria. STA : Sistemas e Tecnologia Aplicada, c2021. Disponível
em: https://www.sta-eletronica.com.br/artigos/baterias-em-geral/informacoes-basicas/o-que-e-
tensao-eletrica-numa-bateria . Acesso em: 7 maio 2021.
PARTIDA estrela triangulo: comandos elétricos estrela triângulo. [ S. l.: s. n .], 2018. 1 vídeo(20
min 28 s). Publicado pelo canal Sala da Elétrica com Everton Moraes. Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?v=jJPSqkliswk . Acesso em: 7 maio 2021.
https://www.sta-eletronica.com.br/artigos/baterias-em-geral/informacoes-basicas/o-que-e-tensao-eletrica-numa-bateria
https://www.sta-eletronica.com.br/artigos/baterias-em-geral/informacoes-basicas/o-que-e-tensao-eletrica-numa-bateria
https://www.youtube.com/watch?v=jJPSqkliswk