Aula 1 de Eletrotécnica Geral

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Eletrotécnica Geral 
UNIDADE 1: Circuitos de corrente contínua e de corrente 
alternada senoidal 
1 - Revisão de circuitos elétricos de corrente contínua, trabalho, 
potência e Leis de Kirchhoff. 
 
2 - Métodos de análises e teoremas para circuitos de corrente 
contínua. 
 
3 - Circuitos elétricos de potência em corrente alternada (CA) 
monofásicos: definição de impedância; corrente elétrica; potência 
real; reativa e aparente; fator de potência; correção do fator de 
potência. 
 
4 - Circuitos elétricos de potência em CA trifásicos equilibrados. 
MEDIDAS ELÉTRICAS 
UNIDADE 2: Motores, geradores e transformadores 
elétricos. 
1 - Revisão de eletromagnetismo e circuitos magnéticos. 
 
2 - Acoplamento magnético e transformadores elétricos. 
 
3 - Conversão eletro-mecânica de energia. 
 
4 - Motor de indução, motor de corrente contínua, máquina 
síncrona: construção, curvas características, seleção e 
instalação. 
MEDIDAS ELÉTRICAS 
UNIDADE 3: Dispositivos elétricos de comandos e de 
proteção. 
. 
1 - Chave de partida soft starters e inversores de frequência. 
 
2 - Dispositivos de comando e proteção de circuitos. 
 
3 - Dimensionamentos e proteção de circuitos de motores e 
interruptor de corrente de fuga. 
 
4 - Tipos de relés (partida, tempo, máxima e mínima). 
MEDIDAS ELÉTRICAS 
UNIDADE: Projetos contra descargas atmosféricas 
1 - O para-raios, sua atuação e classificação. 
 
2 - Resistência de terra e eletricidade atmosférica. 
 
3 - NBR 5419 – Proteção de estruturas contra descargas 
atmosféricas. 
 
4 - Elaboração de um anteprojeto de um sistema de proteção 
contra descargas atmosféricas. 
 
Circuito elétrico 
É formado quando se tem um “caminho” fechado por 
onde circula uma corrente elétrica. Para que seja possível 
esta circulação são necessários uma fonte de tensão, 
uma resistência e um caminho fechado, que é formado 
por condutores. 
A fonte de tensão é representada por uma bateria, a 
resistência por uma lâmpada e o caminho fechado por fios 
condutores. Na presença de um interruptor, haverá circulação 
de corrente somente quando o interruptor estiver fechado, ou 
seja, seus contatos estiverem fechados. 
Note que a corrente elétrica percorre todos os condutores do 
circuito; se em algum ponto o condutor partir a corrente será 
interrompida. 
A figura 2.1 é representada em eletricidade conforme a figura 
2.2. 
Seccionadores: responsáveis por controlar/ 
bloquear o fluxo da corrente (Ex. Interruptor); 
Proteção: garante a segurança da instalação e/ 
ou usuários. Quando ocorre um evento não 
permitido no sistema ele desliga 
automaticamente o circuito (Ex. Disjuntor, 
fusíveis, etc.) 
Lei de Ohm 
A Lei de Ohm é a lei básica da eletricidade e 
eletrônica, fundamental para o estudo e compreensão 
dos circuitos elétricos. 
Nos meados de 1800, Georg Simon Ohm pesquisou a 
relação entre a tensão existente sobre um simples 
circuito elétrico e a corrente através do circuito. 
Ele descobriu que, em circuito onde a resistência não 
variava com a temperatura, à medida que aumentava 
a tensão, a corrente aumentava na proporção direta. 
A constante de proporcionalidade é conhecida como 
“resistência elétrica”. 
 
Esta relação pode ser escrita como: 
V = R. I (Lei de Ohm) 
 
Onde 
V - tensão elétrica em volts (V) 
R - resistência elétrica em ohms () 
I - corrente elétrica em ampères (A) 
Esboçando um gráfico da tensão em função da corrente, 
observa-se uma relação linear, onde o coeficiente angular 
é o valor da resistência. 
Resistências lineares e não lineares 
As resistências que acompanham a lei de Ohm para qualquer 
valor de tensão são chamadas resistências lineares ou 
resistências ôhmicas; ou seja, o valor da resistência é sempre 
constante, independente da tensão. 
As resistências que não acompanham a lei de Ohm são 
chamadas resistências não lineares. São resistências cujo 
valor varia em função da tensão aplicada em seus terminais. A 
curva a seguir exemplifica uma relação tensão x corrente para 
uma resistência não linear comparada com uma resistência 
linear. 
(Gráf. 2) 
Potência elétrica e energia 
É a capacidade de realização de trabalho por unidade de 
tempo, ou seja, a transformação da energia elétrica em 
outro tipo de energia, como energia calorífica (forno), 
energia mecânica (motor), energia luminosa (lâmpada) 
etc. 
Em um resistor, quanto maior a tensão elétrica aplicada, 
mais o resistor tende a se aquecer, pois pela Lei de Ohm 
será maior a corrente que circulará por ele. 
A potência é proporcional à tensão e corrente aplicada a 
um resistor; logo, pode-se escrever que: 
 
Potência = tensão . corrente 
A unidade da potência é joules por segundo ou watts. 
Na forma matemática, tem-se: 
 
P = V . I 
 
Onde 
 
P - potência em watts (W) 
 
V - tensão elétrica em volts (V) 
 
I - corrente elétrica em ampère (A) 
A partir da Lei de Ohm podemos escrever: 
 
• a potência em função da resistência e corrente: 
 
P = R . I² 
 
• a potência em função da resistência e tensão 
 
P = V² 
 R 
sendo a unidade da resistência dada em ohms ( Ω ). 
A potência elétrica determina a energia dissipada por um 
resistor em um determinado tempo. Para se calcular a 
energia gasta durante este intervalo de tempo basta 
multiplicar a potência dissipada durante este tempo pelo 
intervalo de tempo. 
Energia = potência . tempo 
Onde 
• energia - é dada em joule; 
• potência - é dada em watts; 
• tempo - em segundos. 
Como esta unidade de energia é muito pequena, a 
unidade mais utilizada na prática é o quilowatt - hora 
(kWh); note que a unidade de potência é dada em 
quilowatt e o tempo em hora. 
Resistor elétrico 
Energia cinética transformada em Energia térmica pela 
vibração dos átomos [ Efeito Joule ]; 
Dispositivos resistivos: lâmpadas incandescentes, 
chuveiro, ferro elétrico, etc... 
O componente que realiza essa transformação é o 
resistor, que possui a capacidade de se opor ao fluxo de 
elétrons. 
Resistor Elétrico 
 
Aplicações: 
 
Estabelecer valor adequado de tensão do circuito 
 
Limitar a corrente 
 
Constituir-se numa carga 
Resistor Elétrico 
 
Possui único valor de resistência em condições normais 
 
Tipos principais: 
 
• Fio enrolado 
• Filme de carbono 
• Fio metálico 
• SMD 
Resistores de fio enrolado 
•Componentes robustos que suportam altas temperaturas; 
• Corpo de porcelana/cerâmica como base enrolado por um 
fio (ex: níquel-cromo) + camada externa de proteção; 
• Valores nominais: ordem de kΩ; 
• Suportam alta potência (até 1000 kW) e possuem alta 
tolerância (10% a 20%). 
•Corpo de porcelana recoberta com filme de carbono + 
revestimento de resina com código de cores impresso; 
• Faixa de valores até 10 MΩ; 
• Dimensões físicas determinam a potência (até 3W); 
Tolerância média (5% a 10%). 
•Corpo de porcelana recoberta com liga metálica (níquel-
cromo) + revestimento de resina com código de cores 
impresso; 
• Melhor dissipação de calor (potência maior que filme de 
carbono – até 7W); 
• Valores mais precisos (tolerância 1% a 2%). 
•Utilizados em placas eletrônicas; 
 
•Potência até 16W e tolerância de 0,1% a 5%; 
 
• Terminais de solda acoplados no próprio corpo; 
 
• Identificação nos componentes ou na placa do circuito; 
Resistores Variáveis 
 
Resistências podem ser modificadas 
 
• Potenciômetros 
• Reostato (maiores potências)Leis de Kirchhoff 
 
Com o conhecimento da lei de OHM e das condições que 
caracterizam o movimento da cargas elétricas em circuitos 
fechados, Kirchhoff estabeleceu leis que facilitaram a 
problemas, simples ou complexos, os quais recebem o 
nome de Leis de Kirchhoff. 
Leis de Kirchhoff 
Assim para encontrar as grandezas elétricas de um circuito 
utilizamos as leis de Kirchhoff que permite calcular os valores 
de corrente e tensão de um circuito. 
 
Para entender as leis de Kirchhoff precisamos conhecer 
alguns conceitos de malhas, nós e ramos. 
Malha, Nó e Ramo 
Nós essenciais: é um ponto de derivação elétrica de 3 ou 
mais condutores ( ponto onde a corrente se divide) 
Malha, Nó e Ramo 
Ramo: é uma ligação de um nó principal a outro. 
No exemplo abaixo podemos observar que entre os dois nós 
das extremidades temos três ramos realizando a ligação entre 
eles. 
Nó 1 
Nó 2 
Malha, Nó e Ramo 
Malha: contorno fechado do circuito constituído de, pelo 
menos, dois ramos. 
 A D C 
 E 
 B F 
Malha 01 - CABEC 
Malha 02 - ADFBA 
Primeira Lei de Kirchhoff (LKC) ou Lei dos nós 
A soma das correntes elétricas que entram em um 
determinado nó é igual a soma das correntes que 
saem dele. 
Ou seja, a soma das correntes em um nó é nula. 
Segunda Lei de Kirchhoff (LKT) ou Lei das malhas 
Percorrendo uma malha em determinado sentido, a 
soma das tensões que têm o mesmo sentido do 
percurso é igual à soma das tensões que têm sentido 
contrário. 
A soma algébrica (levando em consideração o sinal) 
das tensões em uma malha percorrida em determinado 
sentido é nula. 
Segunda Lei de Kirchhoff (LKT) ou Lei das malhas 
Métodos de solucionar circuitos 
Método das tensões dos nós (utilização da 1ª Lei de 
Kirchhoff - LKC – ou Lei dos nós). 
 
Método das correntes de malha (utilização da 2ª Lei de 
Kirchhoff – LKT – ou Lei das malhas). 
Método das correntes nos nós 
Passo a passo: 
I = (VN ) – (VN ) ± E 
 Req. no ramo 
(VN ) = Tensão do nó onde a corrente sai; 
 
(VN ) = Tensão do nó onde a corrente Chega; 
 
+E = Quando a tensão favorece a corrente; 
 
-E = Quando a tensão desfavorece a corrente; 
 
Req = Resistência equivalente no ramo considerado 
 
 
 
Método das tensões dos nós 
Exercícios LKC 
 
1) Calcule as tensões e correntes utilizando o Método 
das tensões dos nós. 
Nó A 
I1= VA - VB – 20 
 5 
Nó B 
i1 i2 
i3 
I2= VA - VB – 10 
 10 
 
I3= VA - VB 
 20 
Exercício 
I1= VA - 20 
 5 
i1 i2 
i3 
I2= VA – 10 
 10 
 
I3= VA 
 20 
Se Σ 𝐼 = 0 
Podemos escrever que I1 + I2 + I3 = 0 VA – 20 + VA – 10 + VA = 0 
 5 10 20 
 
 
 
VA – 20 + VA – 10 + VA = 0 
 5 10 20 
 
 mmc =20 
 
4VA – 80 + 2VA – 20 + VA = 0 
 
7VA = 80 + 20 
 
7VA = 100 
 
VA = 14,3V 
 
 I1 = 14,3 – 20 = -1,14A 
 5 
I2 = 14,3 – 10 = 0,43A 
 10 
I3 = 14,3 = 0,71A 
 20 
Exercício 
i1 i2 
i3 
Exercício (LKT) 
 
i2 i1 
 A C D 
 E B F 
Malha 01 - CABEC 
Malha 02 - ADFBA 
Malha 01: 20 – 5i1 – 20i1 + 20i2 = 0 
Malha 02: -10 – 10i2 – 20i2 + 20i1 = 0 
Exercício 
Malha 01: 20 – 5i1 – 20i1 + 20i2 = 0 Malha 02: -10 – 10i2 – 20i2 + 20i1 = 0 
 
- 5i1 - 20i1 + 20i2 = 20 
- 25i1 + 20i2 = 20 
 
-10i2 – 20i2 + 20i1 = -10 
-30i2 + 20i1 = -10 
 
 
- 25i1 + 20i2 = 20 (-3) 
- 30i2 + 20i1 = -10 (2) 
- 60i2 + 75i1 = - 60 
-60i2 + 40i1 = -20 
 115i = - 50 
115i1 = - 50 
I1 = - 0,43 
- 25 (0,43) + 20i2 = 20 
- 10,75 + 20i2 = 20 
 20i2 = 30,75 i2 = 30,75/20 i2 = 1,53A