Energia Termos Técnicos

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PAF/2003 
Energia Elétrica 
 
Energia é a propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho. Pode ter várias 
formas: potencial, mecânica, química, eletromagnética, elétrica, calorífica etc. Estas várias 
formas de energia podem ser transformadas umas nas outras. Energia elétrica - ou eletricidade 
- é como se designa os fenômenos em que estão envolvidas cargas elétricas. 
A energia elétrica pode ser gerada através de fontes renováveis de energia (a força das águas e 
dos ventos, o sol e a bio massa), ou não renováveis (combustíveis fósseis e nucleares). No 
Brasil, onde é grande o número de rios, a opção hidráulica é mais utilizada e apenas uma 
pequena parte é gerada a partir de combustíveis fósseis, em usinas termelétricas. 
As partes principais de uma usina hidrelétrica são: a barragem, que tem por função barrar o 
fluxo da água do rio, represando-a; as comportas e o vertedouro, que controlam o nível de 
água da represa, evitando transbordamentos; e a casa de máquinas, onde estão instalados os 
geradores acoplados às turbinas. Para transformar a força das águas em energia elétrica, a 
água represada passa por dutos forçados, gira a turbina que, por estar interligada ao eixo do 
gerador, faz com que este entre em movimento, gerando a eletricidade. 
No caso de uma usina termelétrica, temos uma combinação diferente: a fornalha, onde é 
queimado o combustível; a caldeira, onde é produzido o vapor. O jato de vapor extraído da 
caldeira gira a turbina que, por estar interligada ao eixo do gerador faz com que este entre em 
movimento, gerando a eletricidade. 
Após gerada, a energia elétrica é conduzida por cabos até a subestação elevadora, onde 
transformadores elevam o valor da tensão elétrica (voltagem). Assim, nesse nível de tensão, a 
eletricidade pode percorrer longas distâncias pelas linhas de transmissão, sustentadas por 
torres, até chegar nas proximidades de onde será consumida. 
Antes disso, porém, a energia elétrica precisa ser reduzida na através de transformadores. Em 
seguida, ela percorre as linhas de distribuição, que podem ser subterrâneas ou, como é mais 
comum, aéreas. Finalmente, a energia elétrica é transformada novamente para os padrões de 
consumo local e chega às residências e outros estabelecimentos. Onde a concessionária de 
energia é responsável pela entrega da eletricidade até a conexão dos fios de sua rede com as 
instalações do cliente, geralmente no poste particular. 
O consumo de energia elétrica depende da potência do aparelho utilizado e do tempo de 
utilização. Os aparelhos elétricos possuem diferentes potências, consumindo mais ou 
menos energia. Essa potência é expressa em watts (W) e deverá estar mencionada na placa de 
identificação afixada no próprio aparelho. É o medidor de energia elétrica (relógio de luz) que 
registra o consumo de eletricidade. Mensalmente a concessionária de energia realiza a leitura 
do consumo, para que seja emitida a fatura (conta) de energia elétrica. O consumo do mês é 
calculado com base na diferença entre a leitura obtida no mês em curso e a do mês anterior. 
 
 
Qualidade da Energia Elétrica 
 
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A Qualidade da Energia tem sido alvo de muito interesse e discussão nos últimos 
anos. Cada vez mais as Industriais tem descoberto que sua capacidade de 
produção é influênciada por uma grande variedade de contaminações na corrente 
e na tensão elétrica onde de acordo com a IEEE 1159 temos 4 categorias a 
considerar: Transientes , variações de curta duração , variações de 
longa duração e distorção da forma de onda, sendo: 
Transientes 
São fenomenos que variam de nanosegundos a 3 milisegundos, sendo que estes 
fenomenos podem ser os chamados impulsos(curta duração) os quais não 
provocam alteração na forma de onda ou os oscilatórios que provocam alguma 
alteração na forma de onda. 
Distorção harmônica 
é um tipo específico de energia , que é normalmente associada com a crescente 
quantidade de acionamentos estáticos, fontes chaveadas e outros dispositivos 
eletrônicos nas plantas industriais e que acabam por provocar alterações na 
Frequência fundamental (60Hz). 
 O que são harmônicas? 
Tecnicamente, uma harmônica é a componente de uma onda periódica cuja 
frequência é um múltiplo inteiro da frequência fundamental (no caso da energia 
elétrica, de 60 Hz). A melhor maneira de explicar isto é com a ilustração abaixo. 
 
 
Nesta figura, vemos duas curvas: uma onda senoidal normal, representando uma 
corrente de energia "limpa", e outra onda menor, representando uma harmônica. 
Esta segunda onda menor representa a harmônica de quinta ordem, o que significa 
que sua frequência é de 5 x 60 Hz, ou 300 Hz. 
 
Na segunda ilustração, vemos como ficaria a soma das duas curvas. Esta curva 
resultante mostra bem a distorção harmônica da curva de tensão, que deixa de ser 
perfeitamente senoidal na presença de harmônicas. 
 
 
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Harmônicas são um fenômeno contínuo, e não devem ser confundidas com 
fenômenos de curta duração que duram apenas alguns ciclos. Transientes, 
disturbações elétricas, picos de sobre-tensão e sub-tensão não são harmônicas. 
Estas perturbações no sistema podem normalmente ser eliminadas com a 
aplicação de filtros de linha (supressores de transientes). Entretanto, estes filtros de 
linha não reduzem ou eliminam correntes e tensões harmônicas. 
Nota: No século XIX, o matemático francês Joseph Forier demonstrou que toda 
função periódica pode ser decomposta em uma função constante e uma série 
(possivelmente infinita) de funções senoidais. O primeiro termo da série tem 
frequência igual à da função original, e é chamado commponente fundamental(1a 
Harmônica) , as demais têm frequências múltiplos inteiros da fundamental, 
recebendo o nome de 2a. harmônica , 3a harmônica, e assim sucessivamente, de 
acordo com o fator de multiplicidade. 
3.Quem causa as distorções harmônicas? 
Uma carga é dita linear quando responde de maneira proporcional à excitação da 
fonte externa, mantendo um comportamento senoidal em resposta ao estímulo 
também senoidal da alimentação da rede.Dessa forma, temos como principais 
causadores das harmônicas os inversores de frequência, variadores de velocidade, 
acionamentos tiristorizados, acionamentos em corrente contínua ou alternada, 
retificadores, "drives", conversores eletrônicos de potência, fornos de indução e a 
arco, "no-breaks" e máquinas de solda a arco dispositivos estes que atuam 
diretamente sobre a forma de onda da corrente de carga. 
A natureza e a magnitude das harmônicas geradas por cargas não-lineares 
dependem de cada carga especificamente, mas algumas generalizações podem ser 
feitas: 
 As harmônicas que causam problemas geralmente são as harmônicas 
ímpares. 
 A magnitude da corrente harmônica diminui com o aumento da frequência. 
 
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 4.Quais são as consequências de altos níveis de distorções harmônicas? 
Da mesma forma que a pressão alta pode causar sérios problemas ao corpo 
humano, altos níveis de harmônicas numa instalação elétrica podem causar 
problemas para as redes de distribuição das concessionárias, para a própria 
instalação, e para os equipamentos ali instalados. As consequências podem chegar 
até à parada total de equipamentos importantes de produção. 
Segue uma lista de consequências que as harmônicas podem causar em diversos 
tipos de equipamentos: 
 Capacitores: sobrecorrente , queima de fusíveis, e redução da vida útil. 
 Motores: aquecimento e consequente redução da vida útil, e impossibilidade 
de atingir potência máxima. 
 Fusíveis/Disjuntores: operação falsa/errônea, e componentes danificados. 
 Transformadores: aumento de perdas no ferro e no cobre, e redução de 
capacidade. 
 Medidores: medições errôneas e possibilidade de maiores contas. 
 Telefones: interferências.Erros nos medidores de energia. 
 Acionamentos/Fontes: operações errôneas devido a múltiplas passagens 
por zero, e falha na comutação de circuitos. 
Distorções harmônicas causam muitos prejuízos a plantas industriais. De maior 
importância, são a perda de produtividade, e de vendas devido a paradas de 
produção cusadas por inesperadas falhas em motores, acionamentos, fontes ou 
simplesmente "repicar" de disjuntores. 
5.O que os capacitores para correção de fator de potência tem a ver com as 
harmônicas? 
Em uma planta industrial que contenha capacitores para correção de fator de 
potência, as distorções harmônicas podem ser amplificadas em função da interação 
entre os capacitores e o transformador de serviço. Este fenômeno é comumente 
chamada de ressonância harmônica ou ressonância paralela. 
Muitos dizem, erroneamente, que os causadores das harmônicas são os 
capacitores. Na verdade, capacitores não geram harmônicas, e sim agravam os 
problemas potenciais das harmônicas. Eles são os equipamentos mais sensíveis às 
harmônicas, e os que mais sofrem na presença delas. Talvez por esta razão, 
problemas de harmônicas frequentemente não são conhecidos até que são 
aplicados capacitores para correção de fator de potência. 
 
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6.Nível de Pertubações 
Os níveis de pertubações podem ser escalonados da seguinte forma: 
- Nível de emissão: é o nível de pertubação provocado por uma carga ou 
consumidor 
- Nível de compatibilidade : é o máximo nível de disturbio aceitável em um 
determinado ponto da instalação. 
- Nível de imunidade : é o nível de suportabilidade de um dispositivo ou 
equipamento. 
- Nível de susceptibilidade: é o nivel a partir do qual um dispositivo ou 
equipamento apresenta mau funcionamento 
Compatibilidade para sistemas e dispositivos definidos pela IEC-1000 
Ordem harmônica Sistemas e 
dispositivos 
sensíveis 
Redes públicas e 
industriais 
Cargas não-lineáres 
2 2 2 3 
3 3 5 6 
4 1 1 1,5 
5 3 6 8 
6 0,5 0,5 1 
7 3 5 7 
8 0,5 0,5 1 
9 15 1,5 2,5 
10 0,5 0,5 1 
11 3 3,5 5 
12 0,2 0,2 1 
13 3 3 4,5 
DHT 5 8 10 
 
 
 
 
7 .O QUE SE MEDE? 
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8.ONDE SE PODE MEDIR? 
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9.Como as harmônicas podem ser eliminadas? 
Normalmente, a solução mais confiável e acessível é feita com o uso de filtros de 
harmônicas. Um filtro de harmônicas é essencialmente um capacitor para correção 
de fator de potência combinado em série com um reator (indutor). 
Os filtros de harmônicas fabricados são quase sempre sintonizados abaixo da 
quinta harmônica. Devendo-se estudar cada caso especificamente para se 
assegurar que estes produtos são adequados a cada aplicação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Glossário 
 
Analisador de energia 
Instrumento utilizado para medição e analise de grandezas elétricas como tensão , corrente , 
potência ativa, reativa e aparente, energia ativa , reativa e aparente, fator de potência , etc 
 
Multimetro 
Instrumento utilizado para a medição de grandezas elétricas como Tensão (V) , corrente (A), 
Resistência (Ω) podendo também possuir medidas opcionais como capacitância, frequência, 
temperatura , etc. 
Podem ser analógicos (ponteiro/galvanômetro/taut-band) ou digitais (display) 
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Alicates amperímetros 
São multimetros que possibilitam a leitura de correntes sem a necessidade de se interromper 
o circuito, elevando a leitura por meio de uma garra que envolve o condutor por onde passa a 
corrente 
 
Alicates Wattímetros 
Instrumento utilizado para medições de consumo em motores e maquinas. 
 
Osciloscópios 
É um instrumento utilizado para visualização do comportamento de um sinal ao longo do 
tempo. 
Analógicos: indicado para baixas frequências 
Digitais: indicado para altas frequências e onde se faz necessário o armazenamento de 
formas de ondas 
 
Gerador de Áudio / Funções 
Geram sinais ou informações aos circuitos eletrônicos 
 
Frequêncimetros 
Instrumento utilizado para medir frequências de sinais 
 
Fontes de alimentação 
Equipamento utilizado para fornecer energia a circuitos ou equipamentos. 
 
Décadas 
Componente eletrônico que varia o seu valor por décadas de unidades ( resistiva/capacitiva) 
 
Ponte LCR 
Instrumento utilizado para medir valores de componentes : Indutor , capacitor e resistor 
 
Capacímetro 
Instrumento utilizado para medição de capacitância 
 
 
Anemômetro 
Instrumento utilizado para medição de velocidade de descolcamento de ar 
 
Decibelímetro 
Instrumento utilizado para medição de intensidade de ruído em um ambiente 
 
Termo-higrômetro 
Instrumento utilizado para medição de umidade relativa e temperatura de ambientes. 
 
Tacômetros 
Instrumento utilizado para medições de velocidade de rotação 
 
Luxímetro 
Instrumento utilizado para medição de intensidade de luz em ambientes. 
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Terrômetros 
Instrumentos utilizados para medição de resistência de aterramento 
 
Megômetro 
Instrumento utilizado para medição de resistência de isolamento 
 
Testador de rigidez dielétrica HI-POT 
Instrumento utilizado para medição de corrente de fuga em maquinas. 
 
Fasímetro 
Instrumento utilizado para verificação de fase aberta e sequência de fases em instalações 
 
Sequêncimetro 
Instrumento utilizado para verificação de fase aberta , sequência de fase e teste de direção de 
motores 
 
Separador de linha 
Este instrumento facilita a medida de corrente em eletrodométicos ou equipamentos cujo 
cabo de alimentação seja selado 
 
Programadores de EPROM 
Equipamento utilizado para gravação de programas em memórias do tipo EPROM , 
Dispositivos Lógicos Programáveis e microcontroladores. 
 
Modo Relativo 
Quando essa função estiver habilitada, o valor mostrado no display será dado pela diferença 
entre o valor de referência armazenada anteriormente pelo usuário e a leitura atual. Exemplo: 
Se o valor da referência armazenado é de 24V e a leitura atual for 12.5V, então o display 
indicará - 11.5V. Se uma nova leitura for igual ao valor de referência, o display mostrará “0”. 
 
Average / AGV 
Esta função fornece a média aritmética das medidas feitas pelo aparelho, durante a medição. 
Para cada nova medida realizada, esse valor será atualizado automaticamente no display 
fornecendo a nova média aritmética. 
 
Auto Power Off 
Desliga o aparelho automaticamente após um intervalo de tempo (definido por cada 
aparelho) em que o mesmo não esteja sendo utilizado, evitando assim o consumo 
desnecessário da bateria. 
 
Autorange 
Esta função executa a mudança automática das faixas durante determinada medição sem 
necessidade de alteração manual. 
 
Data Hold / Hold 
Esta função “congela” a leitura no display no momento em que for ativada, ou seja, quando 
pressionada a tecla HOLD, indicando o mesmo valor até que seja desativada; para isso basta 
pressionar novamente a mesma tecla. 
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Storage 
Trata-se de uma função cujo objetivo é de armazenamento de dados na memória do aparelho.Recall 
É a função que executa a busca dos dados armazenados na memória do aparelho pela função 
Storage. 
 
Holster 
Capa protetora que envolve o aparelho contra eventuais impactos e danos físicos, sendo 
confeccionado em diversas cores. 
 
Peak Hold 
Esta função fornece o congelamento da leitura no momento em que a forma de onda 
apresentar um valor instantâneo máximo (pico). 
 
Teste Lógico 
Essa função indica se o valor DC do aparelho está em nível alto (1) ou nível baixo (0). 
 
Beep Guard 
Esta função alerta o usuário através de um sinal sonoro se o mesmo está realizando uma 
operação errada, como por exemplo se as pontas de prova estiverem conectadas aos borners 
de corrente sendo que o aparelho está selecionado na escala de tensão. 
 
Duty Cycle 
É o ciclo de trabalho de uma determinada onda expresso em percentual positivo (percentual 
da largura do pulso positivo da onda em relação ao período) ou negativo (percentual da 
largura do pulso negativo da onda em relação ao período). Por exemplo uma onda quadrada, 
cujo período é de 100ms e a largura do pulso positivo é de 40ms, o Duty Cycle seria de 40%. 
 
dBm 
Trata-se de uma unidade de potência que é expressa em escala logarítmica. 
Taxa de Harmônica 
É uma função que indica a quantidade de distorção harmônica que existe em uma onda. Este 
valor é dado em percentual, como por exemplo numa onda senoidal pura, a taxa de 
harmônica é de 0%. 
 
Temperatura T1, T2, Delta T 
T1 = Temperatura do Sensor 01 
T2 = Temperatura do Sensor 02 
DT = Diferença de temperatura entre os sensores T1 e T2 (T1 - T2). 
 
Dwell 
Esta função realiza a medida do ângulo de permanência do sistema de ignição do veículo. 
Este ângulo de permanência (Dwell Angle) corresponde ao ângulo de deslocamento do rotor 
do distribuidor, durante o período em que a bobina está sendo energizada. Nos veículos com 
platinado, corresponde ao período em que o mesmo permanece fechado. Como por exemplo, 
um carro que possui 4 cilindros, a volta completa do rotor do distribuidor seria 360° com 4 
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ciclos e cada cilindro corresponderia a 90° e 1 ciclo; caso o tempo em que a bobina é 
energizada corresponda a metade do ciclo, o ângulo Dwell seria de 45°. 
 
Auto Setup 
Através desta função os Osciloscópios procuram automaticamente a melhor configuração 
para exibir a forma de onda a qual é aplicada à sua entrada. 
 
Garra Indutiva 
Trata-se de uma garra com características indutivas para aplicação automotiva. Serve para 
coletar a frequência dos pulsos existentes num cabo de vela do motor do veículo, permitindo 
assim que os aparelhos convertam esta frequência para a função de RPM (Rotação Por 
Minuto). 
 
Indicador de Tensão Sem Contato (NCV) 
Esta função permite que uma tensão seja detectada sem contato, bastando aproximar o 
aparelho sem as pontas de prova conectadas de uma tomada; com isso, o aparelho através do 
LED que piscará ou da buzina que tocará indica que a tensão está muito alta, havendo assim 
risco ao operador de levar choques. 
 
Indicador de Baixa Distorção (CP) 
Durante a medida de tensão AC de frequência 60Hz, o LED Verde CP (Clean Power) 
acenderá se a tensão apresentar baixa distorção. Caso o indicador não acenda, deve-se 
investigar a causa desta distorção utilizando um instrumento mais especializado. 
 
Cos Fi (cos ø) 
O ângulo de defasagem da tensão em relação a corrente recebe o nome de Fi (ø). Essa 
defasagem é geralmente causada por cargas indutivas ou capacitivas. O cos ø também é 
chamado de Fator de Potência (PF). 
 
Norma EN61010 
Trata-se de uma Norma de Segurança, que especifica entre outras características a categoria 
de instalação dos equipamnetos de medição (CAT I, II, III, IV). 
 
Modo Máximo 
Esta função de registro de leitura máxima é usado para “gravar” o valor máximo medido de 
um sinal durante o intervalo de tempo em que a função ficou habilitada. Está disponível nas 
medidas de Tensão DC/AC, correntes AC, resistência e capacitância. Para utilizar esta 
função, selecione a faixa através da chave rotativa e pressione a tecla MAX, o qual aparecerá 
no display, em seguida aplicando-se um sinal de entrada a função começa a operar. Este 
valor máximo é mantido na memória digital por um longo tempo, e para sair desta função 
Máxima, pressione a tecla MAX novamente. 
 
 
Registrador Interno de 4 Dados 
São 4 posições localizadas na memória RAM do aparelho e servem para armazenar as 
leituras das medições efetuadas com o aparelho. Através deste recurso, os dados não 
precisam ser anotados (escritos) no momento da medição, porém esses dados são perdidos 
quando o aparelho é desligado. 
 
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Indicador de Alta Tensão - HIV 
Em qualquer faixa de tensão AC ou DC quando você conectar as pontas de prova a uma 
tensão maior do que aproximadamente 30V DC ou AC, a buzina tocará e o LED HI-V 
piscará. Neste caso, tome muito cuidado quanto a choques elétricos. 
 
Registrador Interno de 4000 Dados (Data Logger) 
Esta função permite que o aparelho grave automaticamente em sua memória interna até 4000 
leituras com intervalo de tempo entre os registros que é programado pelo usuário. 
 
MDA-10: ft/min - Knots 
São unidades de velocidade linear, assim como o Km/h, de modo que 1 ft/min (foot/min = 
pés/min) equivale a 0,018288Km/h e 1 Knot (milhas náuticas) equivale a 1,852 Km/h. 
 
Microfone de Eletreto ½” 
Trata-se de um microfone especial para captação de ruídos, cujo o diâmetro é de ½” (½ 
polegada). 
 
Categorias I, II, III, IV 
A categoria de um instrumento está relacionada com o nível de segurança que este oferece, 
principalmente quando se está trabalhando com potências elevadas. Assim, para uso 
industrial são recomendados os instrumentos de CAT III e CAT IV, que oferecem um nível 
maior de segurança. Já para aplicações em baixa potência, pode-se utilizar instrumentos de 
categorias inferiores como CAT I ou CAT II. 
Refresh Hold/Hold 
Esta função tem como finalidade congelar automaticamente a leitura sempre que a mesma 
atingir um valor instável. 
 
Ponderação A & C 
Os decibelímetros com ponderação A & C capturam ruídos ambientais nas faixa de 
frequência audível ao humano sendo que a Ponderação A é utilizada na coleta de medidas de 
níveis de som genéricos e a Ponderação C utilizada na verificação de componentes de ruídos 
de baixa frequência. 
 
True Rms 
As instalações elétricas, os equipamentos eletro-eletrônicos e mesmo os intrumentos de 
Medição sofrem com a influência de dispositivos que utilizam fontes chaveadas, motores 
E mesmo com os aparelhos de comunicação de ação rápida, isto porque os mesmos acabam 
por gerar picos de corrente e tensão e oscilações na frequência da rede (harmonicas). 
Dessa forma, a tecnologia desenvolveu instrumentos de medição com capacidade de medir 
 Correntamente a tensão, a corrente ou mesmo a potência de circuitos e aparelhos, estes 
instrumentos propiciam uma medida True Rms. 
 
Precisão 
É a exatidão das medidas feitas pelo instrumento, geralmente maior nos digitais que nos 
analógicos