Eletrotécnica Básica - Resumão

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ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 1
TEMA 1 – SISTEMAS DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 
1.1 Definição de sistema elétrico 
Segundo Cotrim (2010), circuito elétrico é um conjunto de corpos e componentes que fornecem e tornam possível a circulação de corrente elétrica. Um sistema elétrico é um circuito, ou conjunto de circuitos elétricos, que se relacionam entre si para determinada finalidade e são formados por componentes elétricos. 
Uma instalação elétrica, no entanto, já inclui diversos componentes elétricos que não necessariamente conduzem corrente elétrica, mas que fazem parte de toda estrutura, como caixas de passagem, estruturas de suporte, entre outros. Portanto, uma instalação elétrica é um sistema elétrico físico composto por conjuntos elétricos coordenados entre si para um fim específico. 
1.2 Circuitos CC e CA 
Existem dois tipos de instalações: corrente contínua e corrente alternada. Basicamente, a corrente contínua utiliza fontes de energia provenientes de baterias, pilhas, fontes retificadoras, entre outras. Já em corrente alternada (energia comumente utilizada nas residências e nas cargas de alta potência), a energia é proveniente de fontes de geração, como usinas hidroelétricas, geradores ou fontes alternativas. 
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1.3 Norma NBR 5410 
A norma NBR 5410, baseada na norma internacional IEC 60364, contém diversos conceitos, normativas e recomendações que são aplicadas às instalações elétricas no Brasil. As instalações com tensão nominal inferior a 1.000 V em corrente alternada (CA) ou 1.500 V em corrente contínua (CC) são denominadas instalações de baixa tensão. Já as instalações que possuem tensão nominal em CA entre 1.000 V e 36.000 V são classificadas como instalações elétricas em média tensão. Por fim, as instalações com tensão nominal acima de 36.000 V são chamadas de instalações em alta tensão. A norma ainda classifica instalações com tensão inferior a 50 V em CA ou 120 V em CC como instalações em extra baixa tensão. 
TEMA 1 – SISTEMAS DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 
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1.4 Componentes das instalações 
Componente de uma instalação elétrica é um termo que pode ser aplicado para vários itens de uma instalação elétrica, como materiais, acessórios, dispositivos, instrumentos de medição de energia, equipamentos de geração de energia, equipamentos de transmissão de energia, máquinas e até mesmo partes de um conjunto de uma instalação. 
Em uma instalação elétrica podem ser observados, por exemplo, os seguintes equipamentos: 
 equipamentos relacionados à fonte de energia elétrica da instalação, como transformadores Figura 4. 
 dispositivos de comando e manobra, como chaves seccionadoras, disjuntores e fusíveis (Figura 5); 
 equipamentos de utilização ou produção, classificados como industriais e não industrias, como tornos, compressores e fornos industriais 
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Os equipamentos elétricos ainda podem ser classificados, quanto à instalação, em: 
 fixos: são projetados e instalados em um local, de forma permanente, para cumprir seu papel, tais como aparelhos de ar condicionado, quadros elétricos e um poste de energia; 
 estacionários: equipamentos que, quando em funcionamento, normalmente não são movimentados, como geladeiras, fogões e computadores, porém, fora de funcionamento, podem ser transportados para outros locais; 
 portáteis: equipamentos que podem facilmente ser movimentados para o uso, como eletrodomésticos, ou aparelhos de medição de energia, como amperímetros; 
 manuais: aparelhos e equipamentos portáteis para transporte manual e utilização, como furadeiras e amperímetro alicate. 
TEMA 1 – SISTEMAS DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 
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TEMA 2 – FONTES DE ENERGIA CA 
2.1 Fontes hidroelétricas 
Diversas fontes são utilizadas para geração de energia em corrente alternada. No Brasil, a mais comum são as usinas hidroelétricas, que utilizam o movimento das águas para geração de energia, por meio de grandes geradores e turbinas instaladas em seu interior. O Brasil conta com diversas usinas hidroelétricas geradoras de energia, como Itaipu e Salto Segredo. 
2.2 Fontes nucleares 
As fontes nucleares iniciaram sua pesquisa no Brasil na década de 50 e corresponde a mais ou menos 3% da matriz energética brasileira. A mais conhecida é Angra dos Reis, constituída de Angra 1, Angra 2 e Angra 3. 
2.3 Fontes geotérmicas 
Fonte de energia obtida a partir do calor proveniente do interior da terra. Seu nome é a combinação de duas palavras gregas, sendo que "geo" (em grego, ge) significa "terra" e a terminação "térmica" vem do grego termokratía, que significa "temperatura". 
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TEMA 3 – CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 
3.1 Componentes de um circuito CA 
Em uma instalação de corrente alternada, vários componentes estão envolvidos para o correto funcionamento das cargas. Alguns surgem também em função desta. Basicamente, em uma instalação residencial, comercial ou industrial tem-se como componentes: 
 resistência elétrica: medida em ohms (Ω); 
 tensão: medida em volts (V); 
 correntes: medida em ampere (A); 
 potência ativa: medida em watts (W); 
 potência reativa: medida em volt ampere reativo (var); 
 potência aparente: medida em volt ampere (VA); 
 energia: medida em quilowatt hora (kWh); 
 fator de potência: adimensional. 
Há outras componentes, como indutância, capacitância e harmônicos, presentes em estudos mais complexos de energia elétrica. 
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3.2 Tipos de cargas em CA 
Existem, basicamente, três tipos de cargas nas instalações elétricas, utilizadas em motores, equipamentos e demais: 
 cargas resistivas; 
 cargas indutivas; 
 cargas capacitivas 
TEMA 3 – CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 
As cargas resistivas estão presentes em praticamente 100% dos equipamentos, pois todos contêm uma porcentagem de resistência à passagem de corrente elétrica. Os tipos mais comuns de cargas resistivas são os aplicados em circuitos eletrônicos, chamados resistores, ou as resistências elétricas utilizadas em chuveiros, 
Já as cargas indutivas caracterizam-se de enrolamentos ou bobinas de fios, enrolados ou não em meios magnéticos. Estão muito presentes em equipamentos como motores elétricos e transformadores (Figura 17). 
As cargas capacitivas estão muito presentes em circuitos eletrônicos, porém são muito utilizadas também na indústria para a correção do baixo fator de potência. 
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TEMA 4 – GERAÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA 
A energia elétrica que é fornecida em nossas residências passa por uma série de processos de transformação até estar no nível correto de distribuição. 
Inicialmente, a energia é gerada nas usinas, sejam hidroelétricas ou de outros tipos, conforme já explanado, e é elevada a níveis de tensões maiores para a distribuição geral no país, chegando aos grandes centros. 
Em corrente contínua, a diferença de potencial em volts (tensão) é retirada entre terminais “positivo” e “negativo” das fontes. Na corrente alternada, em um sistema trifásico, são produzidas, na fonte, três “fases”, denominadas de A, B e C ou, mais tecnicamente, R, S e T, e possuem defasagem de 120° entre elas, o que garante a utilização em várias aplicações. 
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TEMA 5 – SISTEMAS E MÉTODOS DE INSTALAÇÃO 
5.1 Sistemas de distribuição 
O sistema de distribuição de condutores em um circuito de alimentação, para uma carga estática, dependerá da grandeza e do seu tipo (Mamede Filho, 2010). Para circuitos de pequena potência, opta-se por sistemas monofásicos ou bifásicos, podendo ser a dois ou três fios. Aqui serão tratados os sistemas de distribuição para cargas de maior porte, que utilizam circuitos trifásicos. 
O primeiro deles pode ser considerado como trifásico a três condutores, tendo como saída do transformador uma ligação em triângulo (Figura 23) ou estrela (Figura 24).
Nestes sistemassão levados três condutores fases para a alimentação das cargas, não contemplando o condutor neutro ou de proteção. 
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TEMA 1 – INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E SISTEMAS 
1.1 Tensões elétricas 
Os sistemas elétricos são caracterizados por três valores de tensão (volts): 
 tensão eficaz; 
 tensão nominal; 
 máxima e mínima. 
Segundo Cotrim (2010), a tensão nominal é aquela que caracteriza a tensão, ou diferença de potencial do sistema. As tensões de máxima e mínima de um sistema são, respetivamente, o maior e o menor valor de tensão que podem ocorrer em condições normais de operação. 
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1.2 Instalação em baixa tensão 
As instalações em baixa tensão podem ser alimentadas de diversas formas, entre elas: 
 diretamente por uma rede de distribuição de baixa tensão, por meio de um ramal de ligação; exemplos típicos são as residências, edificações comerciais de pequeno porte ou industriais de pequeno porte; 
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 de uma rede de distribuição de média tensão, por meio de uma subestação ou de um transformador exclusivo, de propriedade da concessionária de energia; é o caso típico de instalações residenciais de uso coletivo e comerciais de grande porte; 
 de uma rede de distribuição de média tensão, por meio de uma subestação do próprio consumidor, como é o caso de grandes indústrias ou comércios de médio e grande porte; 
 por fonte autônoma, como é o caso de instalações de segurança ou de instalações situadas fora de zonas servidas por concessionárias. 
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TEMA 1 – INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E SISTEMAS 
1.3 Instalação em média tensão 
Uma instalação que é alimentada por média tensão, a partir da concessionária local, caracteriza-se por ter uma subestação própria, ou transformador próprio. A subestação é instalada dentro da edificação da unidade consumidora para rebaixar os níveis de tensões para uso interno nas instalações. Estão inclusas as grandes edificações, indústrias de forma geral. 
1.4 Circuito 
Um circuito de uma instalação elétrica é o conjunto de componentes da instalação alimentados por uma mesma origem e protegidos pelo mesmo dispositivo de proteção. Em uma instalação há dois tipos de circuito: 
 distribuição; 
 terminais. 
O circuito de distribuição é o que alimenta um ou mais quadros de distribuição. Já um circuito terminal é aquela ligado diretamente a equipamentos de utilização ou a tomadas de corrente. 
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1.5 Quadros de distribuição 
Um quadro de distribuição é um equipamento elétrico que recebe energia elétrica de uma alimentação (em alguns casos mais de uma) e a distribui a um ou mais circuitos. Pode, também, desempenhar funções de proteção, seccionamento, controle e medição. 
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Uma instalação deve ser dividida em vários circuitos para: 
 limitar as consequências de uma falta, que provocará (por meio do dispositivo de proteção) apenas o seccionamento, ou desligamento, do circuito atingido, deixando apenas estas cargas sem energia; 
 facilitar as inspeções, os ensaios e a manutenção; 
 evitar os perigos que possam resultar da falha de um circuito único, por exemplo, no caso de circuitos de iluminação. 
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TEMA 2 – TRIÂNGULO DE POTÊNCIAS 
2.1 Potências 
Sendo assim, em instalações e circuitos elétricos, em virtude da natureza das cargas terem componentes indutivos e/ou capacitivos junto aos componentes resistivos, há três tipos de potências: 
 potência ativa P, cuja unidade é o W; 
 potência reativa Q, cuja unidade é o var; 
 potência aparente S, cuja unidade é o VA. 
A análise das três potências e a correlação entre elas é feita por meio do triângulo retângulo de potências, conforme Figura 4. 
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TEMA 3 – CORREÇÃO DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA 
3.1 Descrição 
Para uma instalação que apresente valor de fator de potência abaixo do recomendado pela ANEEL, é necessário que a correção dos valores seja efetuada por meio da inserção de fontes capacitivas, ou banco de capacitores, na instalação. Normalmente o baixo fator de potência está concentrado em indústrias devido ao alto uso de equipamentos que envolvem motores. Equipamentos antigos normalmente também estão relacionados a um baixo valor do fator de potência. 
A correção pode ser efetuada inserindo-se banco de capacitores junto ao equipamento que apresenta o baixo fator ou na instalação como um todo, após a medição do valor total do F.P. da instalação. Normalmente é feita a correção instalando-se bancos de capacitores próximos aos transformadores da instalação, junto à subestação de energia. Em alguns casos (indústrias de alta carga), os bancos podem ser instalados na média tensão. 
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3.2 Razões do baixo fator de potência 
Em uma indústria ou instalação, muitos podem ser os motivos relacionados ao baixo fator de potência. Os mais comuns são: 
 motores de indução e transformadores operando a vazio ou com pequena carga, não representativa; 
 lâmpadas de descarga, como vapor de mercúrio, vapor de sódio ou fluorescentes que necessitem de reatores para funcionamento, especialmente os reatores magnéticos antigos; 
 acoplamento de vários motores de pequeno porte em uma instalação, devido à dificuldade em dimensionamento destes às máquinas; 
 tensão acima da nominal, pois a potência reativa é proporcional, aproximadamente, ao quadrado da tensão nominal aplicada; nos motores de indução, a potência ativa depende, em grande parte, da carga mecânica conectada ao eixo do motor; desta forma, quanto maior a tensão aplicada aos motores, maior será a energia reativa consumida, diminuindo, assim, o valor do fator de potência; 
 equipamentos eletrônicos; 
 fornos a arco; 
 máquinas de solda a transformador. 
TEMA 3 – CORREÇÃO DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA 
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3.3 Exercícios de fixação 
Exercício resolvido: 
Para uma instalação qualquer, foram medidos os seguintes valores de potências da instalação: potência ativa: 3.500 kW; potência reativa: 2.200 kvar. Monte o triângulo de potências e indique se o fator de potência está dentro da 12 
resolução da Aneel. Caso esteja fora, indique o valor mínimo do capacitor que deverá ser inserido na instalação para a correção do valor. 
Resolução: 
Utilizando a fórmula: 
𝑆= √𝑃2+ 𝑄2  𝑆= √3.500^2+ 2.200^2  𝑆= 4.134,01 𝑘𝑉𝐴 
Para o cálculo do valor do fator de potência, basta dividir o valor da potência aparente obtida pela potência ativa, ou seja: 
𝐹𝑃= cos𝜑= 𝑃/𝑆  𝐹𝑃= 3.500/4.134,01  𝐹𝑃=0,8591 𝑜𝑢 84,66% 
TEMA 3 – CORREÇÃO DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA 
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TEMA 4 – CÁLCULOS INICIAIS DE UM CIRCUITO 
4.1 Leis de Ohm 
Em física, são vistos os conceitos de eletricidade e repassados pela primeira e pela segunda Lei de Ohm. Nos diversos circuitos elétricos, estes conceitos são replicados de forma a gerar subsídios necessários para cálculo de algumas variáveis presentes, como resistência dos condutores e circuitos, tensões, correntes e potência presente. 
Da primeira lei de Ohm, tem-se as seguintes expressões: 
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Da segunda lei de Ohm, tem-se as seguintes expressões: 
TEMA 4 – CÁLCULOS INICIAIS DE UM CIRCUITO 
“Segunda lei de Ohm: a resistência elétrica de um condutor homogêneo e de seção transversal constante é proporcional ao seu comprimento, inversamente proporcional à sua área transversal e depende da temperatura e do material de que é feito o condutor.” 
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TEMA 5 – CARGAS MONOFÁSICAS, BIFÁSICAS E TRIFÁSICAS EM CA c
5.1 Definições de carga 
Conforme já verificado anteriormente, a energia é produzida nas usinas de forma trifásica e transmitida às cidades para distribuição. Ao passar pelos últimos transformadores, a energia é disponibilizada de forma trifásica ao consumidor, acrescido do condutor neutro e de proteção (ou aterramento), em tensão deabastecimento direto residencial ou baixa tensão. 
Para um sistema em baixa tensão em 220/127 V, como é o caso da maioria dos níveis de tensão do estado do Paraná, por exemplo, compõem-se de até três condutores, um neutro e um aterramento que são entregues aos consumidores. Nos sistemas são ligadas as cargas monofásicas, bifásicas ou trifásicas. 
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TEMA 5 – CARGAS MONOFÁSICAS, BIFÁSICAS E TRIFÁSICAS EM CA 
5.4 Exercícios de fixação 
Exercício com carga monofásica: 
Em uma indústria, com sistema elétrico de 220/127V, tem-se um equipamento instalado monofásico, 127V. Sabe-se que o equipamento consome uma corrente de 25A e possui um F.P. = 95%. Calcule o valor da potência ativa liberada pelo equipamento: 
Resolução: 𝑃=𝑉 𝑥 𝑖 𝑥cos(𝜑); 𝑃=127 𝑥 25 𝑥 0,95; 𝑃=3.016,25 𝑊 𝑜𝑢 𝑃= 3,02 𝑘𝑊 
Exercício com carga bifásica: 
Em uma indústria, com sistema elétrico de 220/127V, tem-se um equipamento instalado bifásico, 220V. Sabe-se que o equipamento consome uma corrente de 28A e possui um F.P. = 95%. Calcule o valor da potência ativa liberada pelo equipamento: 
Resolução: 𝑃=𝑉 𝑥 𝑖 𝑥cos(𝜑); 𝑃=220 𝑥 28 𝑥 0,95; 𝑃=5.852 𝑊 𝑜𝑢 𝑃= 5,85 𝑘𝑊 
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TEMA 5 – CARGAS MONOFÁSICAS, BIFÁSICAS E TRIFÁSICAS EM CA 
Em uma indústria, com sistema elétrico de 220/127V, tem-se um equipamento instalado trifásico, 220V. Sabe-se que o equipamento consome uma corrente de 70A e possui um F.P. = 86%. Calcule o valor da potência ativa liberada pelo equipamento: 
Resolução: 𝑃=√3 𝑥 𝑉 𝑥 𝑖 𝑥cos(𝜑)
 𝑃=√3 𝑥 220 𝑥 70 𝑥 0,86 
𝑃=22.939,28 𝑜𝑢 𝑃=22,94 𝑘𝑊 
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TEMA 1 – TRANSFORMADORES: CONCEITO GERAL 
1.1 Definição de transformador 
Transformadores são equipamentos utilizados para rebaixar ou elevar o nível de tensão, ou voltagem, de uma rede. São constituídos, basicamente, de um entreferro, composto de chapas metálicas agrupadas entre si, bobinas de fiações de cobre, invólucro (em caso de transformadores isolados a óleo) e demais componentes, como terminais primários, secundários, termostatos, etc. 
Os transformadores são classificados como: 
 elevadores – quando a tensão de saída (nos terminais secundários) é maior que a de entrada (nos terminais primários); 
 rebaixadores – quando a tensão de saída (nos terminais secundários) é menor que a de entrada (nos terminais primários). 
Há, no mercado, três tipos de transformadores: monofásicos, bifásicos ou trifásicos 
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1.2 Princípio básico de funcionamento 
Um transformador tem a finalidade de rebaixar ou elevar os valores de tensão, mantendo a potência inalterada, descontando apenas as perdas existentes devido aos diversos efeitos do funcionamento do equipamento (aquecimento, efeito joule, perdas por histerese etc.) 
Segundo Cotrim (2010), a potência de um transformador é dada pelo valor da potência aparente, normalmente em kVA, valor este que serve de base para execução de um projeto ou dimensionamento de uma instalação. Essa potência define o valor da corrente nominal que circulará nos enrolamentos, de acordo com a tensão nominal, nas condições especificadas pelo fabricante. 
TEMA 1 – TRANSFORMADORES: CONCEITO GERAL 
Em um transformador, há dois enrolamentos: um chamado “primário” e outro denominado “secundário”, os quais têm a mesma potência nominal, porém não estão interligados eletricamente, apenas compartilham do mesmo meio físico, que são as chapas que formam o núcleo. 
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TEMA 1 – TRANSFORMADORES: CONCEITO GERAL 
A relação entre o lado primário de um transformador e o secundário é dado pela fórmula:
Sendo, u=valores de tensão; N=número de espiras; i=valores de corrente; 1=valores do enrolamento primário; 2=valores do enrolamento secundário. 
Pela expressão, tem-se que a corrente que circula nos enrolamentos é inversamente proporcional ao valor da tensão, já o número de espiras é diretamente proporcional a ela. Dessa forma, um transformador rebaixador de tensão, como os instalados nas redes aéreas externas de energia, tem um número alto de espiras no enrolamento secundário, confeccionadas de fios mais finos, pois o valor da corrente que circulará nesse lado é pequeno em relação ao secundário. Já no enrolamento secundário, tem-se o inverso: número de espiras menores, efetuadas com fios de seção mais elevados, para suportar os altos valores de corrente elétrica. 
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TEMA 2 – AUTOTRANSFORMADORES E TRANSFORMADOR TRIFÁSICO 
2.1 Autotransformador 
É um tipo de transformador produzido com apenas um enrolamento. Ao contrário dos demais transformadores, não tem lado primário ou secundário, e sim apenas um enrolamento em que são retiradas derivações para compor tensões menores em relação à tensão de entrada. A Figura 7 exemplifica um autotransformador, também chamado de auto trafo. 
Esses equipamentos, normalmente, são produzidos para a utilização em partida de motores trifásicos, recebendo o nome de partida compensada, em que são reduzidas as tensões de entrada, a fim de que o motor não eleve tanto sua corrente na partida. 
Devido às limitações de uso, o autotransformador está sendo substituído por outros tipos de equipamentos, a partida de motores já pode ser efetuada, com maior eficiência e segurança, por meio de dispositivos eletrônicos como soft starter ou variadores de frequência. Outra grande desvantagem do autotransformador é que apresenta um aquecimento muito elevado da bobina durante o uso, por isso, o número de partidas por minuto é limitado. 
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2.2 Transformador trifásico 
Um transformador trifásico caracteriza-se por ter três conjuntos internos de bobinas primárias e três conjuntos de bobinas secundárias, ou seja, é capaz de rebaixar ou elevar o nível de tensão de entrada, de forma trifásica, fornecendo à saída a capacidade de alimentação trifásica à carga, com as fases defasadas de 120º entre si, conforme as tensões de entrada. 
O núcleo de um transformador trifásico é confeccionado com um formato de três colunas, onde são acondicionadas as bobinas dos enrolamentos primários e secundários, normalmente por primeiro as bobinas, pois suportarão maior corrente (as seções dos condutores utilizados são maiores e a possibilidade de queima é menor). Sobre as primeiras bobinas, são acondicionadas as demais, normalmente as que suportam o nível menor de corrente, pois são feitas de seções de cobre menores e com maior possibilidade de queima, facilitando, assim, a manutenção e a troca da bobina. 
TEMA 2 – AUTOTRANSFORMADORES E TRANSFORMADOR TRIFÁSICO 
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TEMA 3 – LIGAÇÕES DE UM TRANSFORMADOR TRIFÁSICO 
Conforme já citado, não existem ligações elétricas entre as bobinas de um enrolamento primário com as de um enrolamento secundário de um transformador. As bobinas primárias, porém, precisam ser conectadas entre si para que o transformador possa ser alimentado corretamente à rede elétrica. Da mesma forma, as secundárias também são conectadas eletricamente entre si para que possam fornecer os níveis de tensão adequados às cargas. 
Existem vários meios de ligações possíveis e todos dependerão do nível de tensão de entrada, dos valores de tensão de saída que são necessários serem retirados, bem como a existência, ou necessidade, do condutor neutro. Os tipos de ligações formam os sistemas de energia explorados pelas normas ABNT, NBR5410 (triângulo a 3 condutores, estrela a 3 condutores etc.). 
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3.1 Ligação triângulo 
Nessa ligação, as bobinas são interligadas entre si, formando um triângulo, conectando o final de uma bobina com o início da outra, e assim sucessivamente (Figura 10). As características básicas é que a tensão de entrada (VL) será a mesma de cada bobina (VF), enquanto a corrente de entrada (iL) será √3 x maior que a corrente que passará na bobina (i2); a divisão de corrente, nessa proporcionalidade, ocorrerá devido ao comportamento trifásico das bobinas. Pelacomposição de forças e análise de vetores, levando-se em conta a defasagem de 120º entre as correntes, é possível chegar à expressão iL = √3 x iF. As correntes e as tensões recebem as letras complementares “L” e “F” por se tratarem de correntes de tensões de “linha” (linha de entrada ou saída) e tensões ou correntes de “fase” (nas bobinas do transformador). 
TEMA 3 – LIGAÇÕES DE UM TRANSFORMADOR TRIFÁSICO 
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TEMA 3 – LIGAÇÕES DE UM TRANSFORMADOR TRIFÁSICO 
3.2 Ligação estrela 
Nessa ligação, as bobinas são interligadas entre si, formando um “Y”, ou ligação “estrela”, como é mais conhecida. Conecta-se o final de cada bonina, alimentando a outra extremidade de cada uma (Figura 11). As características básicas é que agora a tensão de entrada (VL) será √3 x maior que a tensão na bobina (VF), enquanto a corrente de entrada (iL) será igual à corrente que passará na bobina (i2). Nesse sistema, é possível retirar o condutor “neutro”, proveniente da ligação comum das bobinas. 
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3.3 Ligação triângulo série 
Essa ligação comporta-se basicamente como a ligação triângulo, porém cada bobina, de cada fase, é dividida em mais bobinas, e estas ligadas em série entre si, conforme demonstra a Figura 12. Dessa forma, é possível fabricar transformadores que possam se adaptar a diversas tensões de entrada e/ou proporcionar mais opções de tensões de saída. A tensão total de fase ainda permanece a mesma, porém o nível de tensão de cada bobina dependerá da configuração destas. 
TEMA 3 – LIGAÇÕES DE UM TRANSFORMADOR TRIFÁSICO 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 3
TEMA 3 – LIGAÇÕES DE UM TRANSFORMADOR TRIFÁSICO 
3.4 Ligação estrela série 
Essa ligação comporta-se basicamente como a ligação estrela, porém cada bobina, de cada fase, é dividida em mais bobinas, e estas ligadas em série entre si, conforme demonstra a Figura 13. Esses transformadores também fornecem ou se adaptam à ligação de tensões diferentes. A tensão total de fase ainda permanece a mesma, porém o nível de tensão de cada bobina agora dependerá da configuração destas. 
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TEMA 4 – COMPORTAMENTO DA LIGAÇÃO TRIÂNGULO 
4.1 Conceito inicial 
A ligação triângulo, trifásica, é a mais usual e aplicada aos transformadores rebaixadores de energia, principalmente os que são utilizados na rede externa aérea das concessionárias e subestações diversas das empresas, indústrias etc. É aplicada mais às bobinas primárias, pois a rede de média tensão não possui neutro. Vejamos como se comporta essa ligação nas questões de tensões, potências e correntes. 
Para entender o surgimento da questão “√3”, que constitui os cálculos para descobrimento de tensões e/ou correntes de fase (tanto na ligação “triângulo” quanto na ligação “estrela”), consideramos inicialmente o conceito de que as tensões, em um circuito trifásico, estão defasadas de 120º entre si, como também, por consequência, as correntes, formando um diagrama de fasores entre elas. 
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4.2 Exercícios de fixação 
Exercício resolvido: 
Um transformador trifásico tem suas bobinas ligadas em sistema de triângulo. Sabe-se que a corrente de fase, que circula em cada bobina, tem o valor de 45A. Esse transformador está alimentado pela rede da concessionária, em um sistema trifásico, com tensões nominais de linha de 13,8 kV. Calcule as componentes do sistema sabendo que o fator de potência desse transformador está no valor de 0,95. 
TEMA 4 – COMPORTAMENTO DA LIGAÇÃO TRIÂNGULO 
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TEMA 5 – COMPORTAMENTO DA LIGAÇÃO ESTRELA 
5.1 Conceito inicial 
A ligação estrela, trifásica, é a mais usual e aplicada também aos transformadores rebaixadores de energia, propiciando a retirada do condutor neutro da ligação. É aplicada mais às bobinas de baixa tensão. 
A composição do surgimento da questão “√3”, que constitui os cálculos para descobrimento de tensões e/ou correntes de fase (tanto na ligação “triângulo” quanto na ligação “estrela”), segue o mesmo conceito demonstrado na ligação triângulo, porém, nesse caso, as correntes não se alteram, e sim os valores de tensões. A análise é feita da mesma forma, porém tomando-se os valores de tensões de fase nesse caso. 
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5.2 Exercícios de fixação 
Exercício resolvido: 
Um transformador trifásico possui suas bobinas do secundário ligadas a um sistema de estrela (“Y”). Sabe-se que a corrente de fase, que circula em cada bobina, tem o valor de 545 A. A tensão de saída, que alimenta a carga (VL), é de 380 V. Calcule as componentes do sistema sabendo que o fator de potência desse transformador está no valor de 0,95. 
TEMA 5 – COMPORTAMENTO DA LIGAÇÃO ESTRELA 
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TEMA 1 – CÁLCULOS DE VARIÁVEIS 
1.1 Cargas monofásicas 
Em uma instalação, são encontrados vários tipos de cargas elétricas. As mais simples, presentes no interior das residências, são as cargas monofásicas, que necessitam de um condutor fase e um condutor neutro para funcionar. Praticamente todas as cargas elétricas de uma residência (tomadas, iluminação, eletrodomésticos etc.) têm essa característica. São cargas que não têm alta potência e podem ser alimentadas apenas por um condutor fase (R, S ou T) e um condutor neutro. 
Supondo que a tensão de entrada (VL) tem valor de 127 V e que a corrente que circula nos condutores tem valor de 5 A, pode-se calcular a potência da carga pela expressão: 𝑃=𝑉 𝑥 𝐼 𝑥 cos (𝛷) (1) 
O valor do cos (𝛷) dependerá do fator de potência da carga, supondo que essa seja puramente resistiva, o valor do cos(𝛷)=1. Então, o cálculo ficará: 𝑃=127 𝑥 5 𝑥 1=635 W 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 4
1.2 Cargas bifásicas 
Um segundo tipo de carga são as bifásicas, cargas de potência um pouco mais elevada e que já necessitam ser alimentadas através de dois condutores fase (RS, ST, ou TS). São características de aparelhos de ar-condicionado, máquinas industriais ou até mesmo chuveiros elétricos de maior potência. 
Algumas cargas monofásicas podem ser ligadas em sistema bifásico, são os casos, por exemplo, de aparelhos produzidos especificamente para redes de 220 V, comum no estado de Santa Catarina e que, nesse caso, recebem da fonte de alimentação os condutores fase e neutro apenas. Já em estados cuja tensão é menor, como no Paraná, em que a tensão de 220 V é alcançada apenas com o uso de duas fases, esses mesmos equipamentos podem ser energizados utilizando duas fases, sem problemas.
TEMA 1 – CÁLCULOS DE VARIÁVEIS 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 4
A carga é ligada às extremidades de um circuito e recebe, nesse caso, dois condutores fase (R e S) para sua alimentação elétrica. Pelo condutor, tem-se a circulação de corrente elétrica (iL), que dependerá da potência da carga. 
Supondo que a tensão de entrada (VL) tem valor de 220 V e que a corrente que circula nos condutores tem valor de 3 A, pode-se calcular a potência da carga pela mesma expressão: 𝑃=𝑉 𝑥 𝐼 𝑥 cos (𝛷) (1) 
O valor do cos (𝛷) também dependerá do fator de potência da carga, supondo que esta seja puramente resistiva, o valor do cos(𝛷)=1, então o cálculo ficará: 
𝑃= 220 𝑥 3 𝑥 1=660 W 
TEMA 1 – CÁLCULOS DE VARIÁVEIS 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 4
1.3 Cargas trifásicas 
Alimentadas através de três condutores fase (RST), são comuns nas grandes instalações e indústrias, sendo utilizadas em equipamentos de maior potência. Esse tipo de carga é utilizado em aparelhos de ar-condicionado mais potentes, máquinas industriais e linhas de produção de indústrias. Em residências, torna-se um pouco mais difícil encontrar cargas trifásicas. 
TEMA 1 – CÁLCULOS DE VARIÁVEIS 
Supondo que a tensão de entrada (VL) tem valor de 220 V entre as fases e que a corrente que circula nos condutores tem valor de 30 A, pode-se calcular a potência da carga pela mesma expressão: 𝑃=√3 𝑥 𝑉 𝑥 𝐼 𝑥 cos (𝛷) (1) 
O valor do cos (𝛷𝛷) também dependerá do fator de potência da carga, supondo que esta carga tenha o valor de fator de potênciade 95%. Então, o cálculo ficará:
𝑃= √3 𝑥 220 𝑥 30 𝑥 0,95=10.860 W 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 4
TEMA 2 – DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES FASE 
2.1 Critérios gerais 
No dimensionamento de um circuito elétrico para uma carga, os condutores fase necessários (R, S e/ou T) devem ser dimensionados levando-se em conta os seguintes critérios: 
• primeiro – Capacidade de condução de corrente dos condutores; 
• segundo – Limites de queda de tensão (definidos nas normas ABNT); 
• terceiro – Capacidade de condução de corrente de curto-circuito por tempo limitado. 
O início do dimensionamento passa pela consideração dos dois primeiros critérios, ou seja, a capacidade de condução de corrente do cabo elétrico utilizado e os limites de queda de tensão, conforme normas ABNT, não ultrapassando os 7% da fonte principal até a carga. 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 4
São considerados dois parâmetros de curto-circuito: 
1. limitação da seção do condutor para uma demanda de curto-circuito; 
2. limitação do comprimento do circuito em função da corrente de curto-circuito fase e terra. 
TEMA 2 – DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES FASE 
Para regime de uso contínuo, os condutores também devem respeitar um limite máximo de temperatura. Por isso, a corrente que será transportada pelos condutores pode ser limitada dependendo do método de instalação e da temperatura do condutor. 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 4
TEMA 2 – DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES FASE 
2.2 Capacidade de condução de corrente elétrica 
Por meio da potência, ou corrente exigida pela carga, e conhecendo-se o método de instalação (infraestrutura em que serão instalados os cabos), bem como o sistema elétrico utilizado (mono, bi ou trifásico), é realizada a primeira escolha da seção do cabo elétrico que alimentará o circuito, lembrando que as correntes de carga podem ser calculadas pelos métodos demonstrados no tema 1 desta aula. 
Essa primeira etapa de dimensionamento dos condutores fase considera, normalmente, as tabelas de capacidade de condução de corrente elétrica de cabos elétricos, fornecidas pelos diversos fabricantes e/ou tabelas disponíveis nas diversas bibliografias. 
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2.3 Correção da corrente elétrica do condutor pela temperatura do serviço permanente 
Após realizar a escolha da seção dos cabos “fase”, pelo método da corrente de carga e pelo método de instalação, é necessário efetuar algumas análises quanto ao ambiente, a fim de verificar a necessidade ou não de ajuste do valor de corrente suportado pelo cabo. Isso significa que o cabo de 35 mm2, escolhido no exemplo anterior, pode sofrer a necessidade de ajustes no valor nominal de sua corrente (137 A) por conta de alguns fatores, sendo o primeiro deles a temperatura de serviço permanente do condutor. 
O cálculo é efetuado da seguinte maneira: 
TEMA 2 – DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES FASE 
Isso significa que o condutor do exemplo citado não ultrapassará a temperatura de regime permanente máximo do cabo, que é de 70ºC, podendo ser utilizado sem problemas. Caso o valor resulte acima de 70ºC, uma seção acima deverá ser escolhia e os cálculos refeitos. 
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TEMA 2 – DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES FASE 
2.4 Correção da corrente elétrica do condutor pela queda de tensão 
Outra verificação quanto à necessidade de correção da corrente elétrica do condutor está na questão da máxima queda de tensão que o circuito apresentará em virtude da distância da fonte até a carga. 
De acordo com o Quadro 1, a queda de tensão não poderá ultrapassar 7%, sendo este valor dividido, por norma, em 3% da fonte principal (transformadores) até o quadro de distribuição, e 4 do quadro de distribuição até cada ponto final de entrega de energia. 
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2.5 Exercícios de fixação 
Resolvido 
Dimensione a seção dos cabos de energia que compõem um circuito trifásico, com tensão nominal de 220 V, sabendo que a carga que ele alimenta consome uma corrente elétrica de 95 A da fonte. Considere que os cabos estão instalados no método “F”, em trifólio, que o fator de potência da carga é de 80% e que a distância entre o ponto de energia (quadro elétrico) e a carga é de 80 m. Também considere que a temperatura ambiente é de 30ºC e que o condutor pode trabalhar a, no máximo, 70ºC de temperatura interna. 
TEMA 2 – DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES FASE 
Resolução 
• Escolha do cabo pela capacidade de condução de corrente: 
In = 95 A. 
Cabo 25 mm2, capacidade nominal do cabo 110 A. 
• Correção do cabo pela temperatura de regime permanente: 
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TEMA 2 – DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES FASE 
Nesse caso, como a queda ultrapassou os 4% determinados por norma, é necessário trocar a bitola do cabo por uma de maior seção, até que a queda fique dentro dos 4%. Utilizando o cabo de seção 35 mm2, tem-se uma queda de 3,39%. Portanto, o cabo a ser utilizado, para os condutores fase, é de 35 mm2. 
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TEMA 3 – DIMENSIONAMENTO DO CONDUTOR NEUTRO 
Após o correto dimensionamento dos condutores “fase”, se o circuito é composto também de condutor neutro, deve-se efetuar o correto dimensionamento deste. O dimensionamento é realizado seguindo-se alguns critérios constantes nas normas ABNT NBR5410: 
• o condutor neutro não pode ser comum a mais de um circuito; 
• em circuitos monofásicos, a seção do condutor neutro deve ser igual à do condutor fase; 
• a seção do condutor neutro em circuitos com duas fases e neutro não deve ser inferior à dos condutores fase, podendo ser igual à dos condutores fase se a taxa de terceira harmônica e seus múltiplos não for superior a 33%;
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 4
• a seção do condutor neutro de um circuito trifásico não deve ser inferior à dos condutores fase quando a taxa de terceira harmônica e seus múltiplos não for superior a 15%, podendo ser igual ao condutor fase quando a referida taxa não for superior a 33%; 
• quando a seção dos condutores fase de um circuito trifásico com neutro for superior a 25 mm2, a seção do condutor neutro pode ser inferior à do condutor fase, com os limites conforme Tabela 4. 
• em um circuito trifásico com neutro ou um circuito com duas fases e um neutro com taxas de harmônicos superiores a 33%, a seção do condutor neutro não pode ser maior do que a seção dos cabos fase, devido ao valor da corrente que circula no condutor neutro. 
TEMA 3 – DIMENSIONAMENTO DO CONDUTOR NEUTRO 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 4
TEMA 3 – DIMENSIONAMENTO DO CONDUTOR NEUTRO 
Dessa forma, para o exemplo tratado no tema 2, em que os cabos “fase” foram dimensionados para seções de 35 mm2, cada cabo, a seção do cabo neutro nesse cabo será de 25 mm2, respeitando-se ainda os demais quesitos citados quanto às exigências das normas. 
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TEMA 4 – DIMENSIONAMENTO DO CONDUTOR DE PROTEÇÃO 
Após o dimensionamento dos condutores fase dos circuitos e neutro, para sistemas trifásicos que utilizem o cabo de proteção, este também é estabelecido seguindo-se alguns critérios constantes nas normas ABNT. Todas as partes metálicas, seja de infraestrutura, seja das cargas alimentadas, devem ser aterradas com o auxílio do condutor de proteção. 
Segundo a NBR 5410, um condutor de aterramento pode ser aplicado para vários circuitos de distribuição ou ramais alimentadores, quando os demais cabos estiverem acondicionados, ou instalados, em um mesmo meio de infraestrutura como uma mesma tubulação, porém sua seção (do cabo de proteção) deve ser projetada considerando o maior valor de corrente de curto-circuito com o maior tempo desse curto. 
Caso o cabo de proteção não esteja acondicionado no mesmo meio físico que os demais, sua seção poderá ser de no mínimo 2,5 mm2, se estiver protegido mecanicamente, ou de 4 mm2 se não possuir proteção mecânica (Mamede, 2010). 
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TEMA 5 – PROTEÇÕES PARA CIRCUITOS 
Conforme Mamede (2010), as proteções destinadas aos circuitos elétricos, sejam disjuntores, sejam outros dispositivos,servem para interromper as correntes de sobrecargas nos diversos condutores do ramal alimentador, a fim de evitar aquecimento, rompimento de isolação, aquecimento da isolação e conexões além dos limites previstos em normas e limites do dimensionamento. 
As proteções devem, obrigatoriamente, estar localizadas nos diversos pontos dos circuitos em que existam alterações nos valores de corrente que está circulando (decréscimo em relação à fonte), como em quadros elétricos ou até mesmo pela troca da seção do condutor, em que a seção seguinte é composta de condutores de menor bitola. O dispositivo pode ser instalado ao longo do trajeto, desde que não haja distância maior que 3 m da fonte. 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 4
TEMA 5 – PROTEÇÕES PARA CIRCUITOS 
5.1 Disjuntores 
Disjuntores são dispositivos destinados à proteção dos circuitos e também às operações de manobras. Esses dispositivos devem atuar interrompendo o circuito quando a corrente circulante é superior ao valor estabelecido para o funcionamento normal. 
Geralmente, os disjuntores atuam em: 
• proteção de sobrecargas; 
• proteção contra curto-circuito; 
• comando funcional; 
• seccionamento; 
• seccionamento de emergência; 
• proteção contra contatos indiretos; 
• proteção contra quedas e ausência de tensão.
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TEMA 5 – PROTEÇÕES PARA CIRCUITOS 
Os disjuntores podem ser fabricados em quatro tipos diferenciados sendo: 
1. Disjuntores térmicos 
Equipamentos que possuem somente capacidade de proteção pela corrente térmica de sobrecarga. 
2. Disjuntores magnéticos 
Equipamentos que possuem somente capacidade de proteção pela corrente de curto-circuito. 
3. Disjuntores termomagnéticos 
Equipamentos que possuem capacidade de proteção pela corrente térmica de sobrecarga e de curto-circuito. Na prática, esse é o tipo mais utilizado. 
4. Disjuntores termomagnéticos limitadores 
Equipamentos que possuem capacidade de proteção pela corrente térmica de sobrecarga e curto-circuito e também de um sistema especial capaz de interromper as elevadas correntes de curto-circuito antes que elas atinjam seu valor de pico. Esse sistema tem como princípio as forças dinâmicas provocadas pela corrente de defeito. 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 4
TEMA 5 – PROTEÇÕES PARA CIRCUITOS 
5.2 Fusíveis 
São dispositivos também destinados à proteção de circuitos para cargas estáticas, utilizados quando as características da carga não suportam o uso dos disjuntores citados. Esses dispositivos possuem a característica de se fundirem quando percorridos pela corrente superior ao qual foram projetados. 
Os fusíveis podem ser do tipo “diazed”, conforme Figura 5 ou NH, para correntes com valor elevado. 
Os fusíveis NH e diazed são dotados de características de limitação de corrente. Para correntes de curto-circuito elevadas, eles atuam com um tempo extremamente rápido, o que não permite que a corrente de impulso atinja seu valor máximo. 
Todos os fusíveis precisam oferecer segurança aos elementos e equipamentos instalados a jusante do ponto de instalação. 
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TEMA 1 – DISPOSITIVO DIFERENCIAL RESIDUAL – DR 
Os famosos DR (dispositivo residual) são utilizados nos pontos de proteção para que atuem e interrompam o circuito em presença de correntes diferenciais residuais. Um exemplo desse dispositivo está na Figura 1. 
Para a proteção de pessoas contra choques elétricos, os ramais alimentadores e circuitos devem estar protegidos também através dos DRs para 30mA. Quando se trata apenas de proteção para a propriedade ou itens materiais, o DR pode ser utilizado com configuração de 300mA. 
O princípio básico de funcionamento dos DRs está na questão de que os valores de corrente que circulam no condutor neutro devem ser nulas (ou zero). Desta forma, o dispositivo é composto de quatro polos, sendo três fases e um neutro, para que possa, através de minitransformadores internos, medir as correntes que circulam nos condutores. 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
De acordo com a NBR 5410:2004, qualquer que seja o esquema de aterramento, deve ser objeto de proteção complementar contatos diretos por dispositivos a correntes diferencial-residual de alta sensibilidade, isto é, com corrente residual inferior a 30mA. 
Ainda a aplicação dos DRs segue algumas premissas, como: 
• O uso do DR não dispensa, em qualquer hipótese, o uso do condutor de proteção no circuito; 
• O DR deve garantir o seccionamento de todos os condutores fase (protegidos) e o neutro (caso este esteja no circuito também); 
• O DR deve conter todos os condutores fase e neutro (caso seja presente); 
• No DR nunca deve passar o condutor de proteção ou aterramento; 
• Os DRs devem ser instalados de forma que não interrompam intempestivamente os circuitos, ou seja, vários DRs devem ser instalados aos circuitos para que, em caso de presença de correntes residuais, não haja interrupção total dos demais circuitos no mesmo quadro ou na mesma fonte de energia. 
TEMA 1 – DISPOSITIVO DIFERENCIAL RESIDUAL – DR 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
TEMA 1 – DISPOSITIVO DIFERENCIAL RESIDUAL – DR 
O uso dos DRs é obrigatório ainda nas seguintes situações: 
• Nos circuitos que alimentam pontos de utilização situados em locais contendo banheira ou chuveiro elétrico;
• Nos circuitos que alimentam pontos de tomadas localizados em ambientes externos em edificações; 
• Nos circuitos que, em áreas de habitação, alimentem pontos de tomada localizadas em cozinhas, copas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e demais dependências, com altura inferior a 2,5m; 
• Nos circuitos em que as tomadas estejam instaladas em áreas sujeitas a lavagens; 
• A proteção poderá ser usada individualmente nestes circuitos ou por grupo deles. 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
TEMA 2 – MOTORES ELÉTRICOS 
Um motor elétrico é um equipamento que transforma energia elétrica em energia mecânica através da potência transferida ao seu eixo. Os motores são divididos em dois tipos: 
1. Motores de corrente contínua. 
2. Motores de corrente alternada. 
São aplicados em diversos equipamentos, em eletrodomésticos, na indústria, no comércio ou nas residências. Podem ser alimentados através de energia em baixa tensão, com níveis conhecidos como 380V ou 220V, ou até mesmo em tensões maiores quando se tratar de aplicações de grande porte, como moedores industriais, silos de cimento, entre outros. 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
2.1 Motores de corrente contínua 
São motores acionados por uma fonte de corrente contínua. Para isso, é necessário que a indústria seja equipada com uma fonte de corrente contínua com capacidade para alimentação do equipamento, por isso esses tipos de motores são mais aplicados em situações em que necessite o ajuste fino de velocidade ou controle total da velocidade, não encontrado nos motores de corrente alternada. 
Esses motores se dividem em: 
• Motores CC em série: 
Este tipo de motor utiliza a corrente de carga para excitação das bobinas internas do motor; as bobinas de campo são ligadas em série com as bobinas do induzido da máquina. A grande desvantagem deste tipo de motor é que não é possível rodar a vazio, ou sem carga, pois, devido à característica de ligação, a velocidade tenderia a aumentar indefinidamente, causando danos ao motor. 
TEMA 2 – MOTORES ELÉTRICOS 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
• Motores CC em derivação: o Neste motor, as bobinas de campo estão ligadas diretamente à fonte de energia CC e também em paralelo às bobinas do induzido do equipamento. Com uma tensão constante da fonte, estes motores permanecem com velocidade constante, porém com um conjugado variável, atendendo às variações da carga. 
• Motores CC compostos: o Já neste motor CC, as bobinas de campo são divididas em duas partes, sendo uma ligada em séria e outra em paralelo com o induzido do motor. A grande vantagem deste tipo de motor é que desenvolve um elevado conjugado de partida e velocidade constante no acionamento de cargas, principalmente cargas variáveis. 
2.1 Motoresde corrente contínua 
TEMA 2 – MOTORES ELÉTRICOS 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
2.2 Motores de corrente alternada trifásicos 
São motores acionados por uma fonte de corrente alternada, especialmente os motores trifásicos que recebem as três fases, defasadas de 120º entre elas. A Figura 2 exemplifica as partes básicas de um motor trifásico. 
TEMA 2 – MOTORES ELÉTRICOS 
Os motores elétricos em corrente alternada são os mais aplicados, principalmente na indústria. Existem vários tipos de motores, dos quais podemos citar os síncronos e assíncronos, diferenciando-se nas questões construtivas das bobinas de campo, rotor, induzido, entre outras partes.
Os motores são divididos basicamente em duas partes: 
• Estator: formados por carcaça, núcleo de chapas e enrolamentos; basicamente é a parte visível e fixa do motor (Figura 4 – Exemplo de rotor de motor trifásico) 
• Rotor: constituído de eixo, núcleo de chapas, barras e anéis de curto-circuito (motor de gaiola) e enrolamentos (motor com rotor bobinado) (Figura 4). 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
Demais componentes que fazem parte de um motor: 
• Ventilador: dispositivo responsável pela retirada e ventilação do motor, quando em funcionamento; 
• Tampa defletora: instalada na parte traseira do motor, logo após o ventilador; 
• Terminais: dispositivos que servem para a alimentação dos terminais elétricos do motor;
• Rolamentos: dispositivos instalados no eixo do motor, para garantir a perfeita rotação; 
• Tampa: componente de fechamento lateral do motor; 
• Caixa de ligação: parte destinada ao acondicionado dos terminais do motor. 
TEMA 2 – MOTORES ELÉTRICOS 
O princípio básico de funcionamento dos motores trifásicos está na defasagem de 120º entre as fases. Quando as bobinas de campo são alimentadas por uma fonte externa, induzem um campo magnético sobre o rotor que tenderá a se alinhar com o campo produzido. Como este campo é girante, em decorrência da corrente alternada, o rotor acaba girando, constantemente, enquanto houver alimentação do motor. O sentido de giro dependerá da sequência positiva ou negativa das fases. 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
TEMA 2 – MOTORES ELÉTRICOS 
2.3 Motores de corrente alternada monofásicos 
Os motores monofásicos (ou bifásicos) são aplicados em situações em que não se exige grande potência em equipamentos, por isso são mais empregados em aparelhos eletrodomésticos ou máquinas de pequeno porte na indústria, geralmente que não exijam uma potência acima de 15 cv. 
Estes motores possuem dois conjuntos de bobinas internas, em vez de três, como são construídos os motores trifásicos. A partida inicial e a definição de giro destes motores são feitas através de um enrolamento colocado no estator, defasado de 90º em relação ao enrolamento principal. Este enrolamento normalmente também é ligado a um capacitor, para garantir a defasagem, e a um interruptor centrífugo que, após dar a partida, desliga o referido enrolamento, mantendo em alimentação apenas os enrolamentos principais. 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
TEMA 2 – MOTORES ELÉTRICOS 
2.4 Motores tipo universal 
Os motores denominados universais possuem a capacidade de funcionar tanto em corrente alternada como em corrente contínua, dependendo da ligação interna que é feita. Esses tipos de motores são comumente utilizados nos eletrodomésticos e em pequenos equipamentos.
2.5 Outros tipos de motores 
Outros tipos de motores ainda podem ser encontrados, dentre os quais citamos: 
• Motores assíncronos trifásicos com rotor em gaiola; 
• Motorfreio trifásico; 
• Motores de alto rendimento, etc. 
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TEMA 3 – CÁLCULO DE VARIÁVEIS EM MOTORES 
Os motores trifásicos, especialmente os que funcionam em corrente alternada, possuem os três tipos de potência já citadas em aulas anteriores: 
• Potência ativa (W): é a parcela de energia elétrica que realmente é transferida ou transformada em rotação no eixo do motor; 
• Potência reativa indutiva (var): potência destinada ao funcionamento do motor, relacionada ao efeito Joule e às diversas condições necessárias para a excitação do motor e seu funcionamento; a potência reativa está ligada ao fator de potência do motor; 
• Potência aparente (VA): conforme triângulo de potências, esta é a soma vetorial das duas outras potências do motor e dependerá do valor do fator de potência e de características construtivas deste. 
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TEMA 3 – CÁLCULO DE VARIÁVEIS EM MOTORES 
O motor ainda dependerá do seu rendimento, ou seja, fatores que estão ligados às perdas internas denominadas perdas Ôhmicas. Essas perdas estão relacionadas a: 
• Perdas por efeito Joule nas bobinas do estator; 
• Perdas por efeito Joule nas bobinas do rotor; 
• Perdas por efeito magnético no estator (perdas no ferro); 
• Perdas por efeito magnético do rotor; 
• Perdas por atrito, ocasionado nos mancais, rolamentos e demais partes móveis; 
• Perdas por ventilação. 
Por isso, antes da aplicação, a análise das características do motor faz-se necessária para verificar se ele fornecerá a potência necessária ao eixo, mantendo o torque mínimo exigido pela carga e pela velocidade.
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TEMA 3 – CÁLCULO DE VARIÁVEIS EM MOTORES 
3.1 Cálculo de corrente em um motor 
Para o cálculo da corrente de um motor, ou potência a ser transmitida, utiliza-se a fórmula de circuitos trifásicos, porém acrescentando agora a variável de rendimento (η). 
Sendo: 
𝑃 = potência do motor 
𝑉 = tensão de alimentação do motor 
𝑖 = corrente do motor 
𝜂 = rendimento do motor 
Vale ressaltar que a corrente calculada, através da fórmula descrita, refere-se à corrente nominal ou situação em que o motor está à plena carga, dentro das condições determinadas pelo fabricante. Esta corrente será a base para o dimensionamento dos dispositivos de proteção e partida do motor, bem como dispositivos auxiliares de funcionamento contínuo. 
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Exercício resolvido 1: 
Um motor trifásico de 10 cv é alimentado na tensão de 380V. Sabe-se que o fator de potência deste motor é de 88% e que o rendimento é de 92%. Calcule o valor da corrente elétrica que ele exige da fonte de alimentação. 
Resolução: 
TEMA 3 – CÁLCULO DE VARIÁVEIS EM MOTORES 
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TEMA 4 – PARTIDA DE MOTORES 
Ao contrário de cargas normais, tais como lâmpadas, tomadas e eletrodomésticos, para um correto funcionamento, os motores necessitam ser acionados, ou alimentados de energia, através de dispositivos especiais. 
Poucos motores são acionados diretamente com o uso de disjuntores ou chaves de comando. Na grande maioria das vezes, recebem a energia passando antes por sistemas de dispositivos especiais chamados de contatoras. A Figura 5 exemplifica este tipo de dispositivo. 
A quantidade de contatoras utilizadas para o acionamento ou a partida de um motor dependerá do sistema de partida utilizado, que também está ligado à potência nominal do motor e à tensão nominal de alimentação, bem como à utilização dele (aplicação).
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TEMA 4 – PARTIDA DE MOTORES 
Em vias de regra, a partida de um motor pode elevar em cerca de 10 vezes o valor da corrente nominal devido às características construtivas e, muitas vezes, ao motor estar sendo acionado sob condições de carga nominal. Isso reduz muito a sua vida útil e provoca danos à instalação. 
As concessionárias determinam que motores acima de 5 cv tenham sua partida indireta, ou seja, a tensão nominal de alimentação seja reduzida em um determinado tempo, durante a partida, e este receba o valor completo de tensão somente após um tempo percorrido. 
4.1 Partida direta 
Em geral, para motores de até 5 cv, a partida pode ser feita de forma direta, ou seja, alimentado o motor logo de início com o valor nominal de tensão de trabalho. A Figura 6 demonstra o esquema elétrico de uma partida direta para motores pequenos. 
Normalmente esses motores não possuem uma necessidade de torque inicial tão elevado e assim podem recebera energia diretamente da rede. 
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4.2 Partida indireta estrela/triângulo 
Para motores acima de 5 cv, a partida deve ser feita com o uso de dispositivos que entreguem uma tensão menor, em relação à nominal, aos terminais do motor. O sistema mais conhecido e utilizado na partida de motores nesta categoria, pela praticidade e pelo baixo custo, é a partida estrela/triângulo. 
Nesta partida, o motor (trifásico) recebe uma energia √3 vezes menor em relação à tensão nominal. Se a tensão da rede é, por exemplo, de 380V entre as fases, o motor será alimentado inicialmente em 220V por um período determinado. Desta forma, a corrente de partida não se eleva em relação a uma partida direta. 
TEMA 4 – PARTIDA DE MOTORES 
Uma desvantagem direta deste sistema é que, assim como a corrente de partida é diminuída, o torque inicial do motor também cai para 1/3 em relação à nominal, fazendo com que o motor perca potência inicial. Por isso, este tipo de partida é recomendada em situações em que a carga presa ao eixo não ultrapasse 1/3 da potência necessária nominal em situação de partida. 
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4.3 Partida indireta autotransformador 
Outra partida indireta de motores é o sistema de autotrafo, equipamento que garante a injeção de uma tensão menor em relação à nominal. A Figura 8 exemplifica esse tipo de partida. 
Nesse tipo de partida, um autotransformador é inserido no circuito de força e energizado com a tensão nominal da rede. Ele possui alguns “taps”, ou derivações intermediárias, que garantem a saída de uma tensão menor em relação à nominal para a partida do motor. Inicialmente, fecham-se as contatoras “k2”, “k3” e “k4” e, após determinado tempo, as contatoras “k2” e “k4” se abrem e a contatora “k1” se fecha, fornecendo a tensão nominal ao motor. 
TEMA 4 – PARTIDA DE MOTORES 
Esse sistema utiliza mais contatos auxiliares no diagrama de comando, bem como sinalizações. Possui a vantagem de escolha do nível de tensão, através dos taps selecionados no transformador, o que possibilita maior número de combinações de partida, dependendo da carga atribuída do eixo do motor.
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
TEMA 4 – PARTIDA DE MOTORES 
4.4 Partida indireta eletrônica 
Devido às limitações das partidas indiretas verificadas acima (estrela/triângulo e compensada), com o tempo surgiram equipamentos eletrônicos para a partida indireta dos motores de grande potência. 
Um dos primeiros dispositivos inseridos no mercado foi o softstarter de acionamento, equipamento eletrônico de maior custo, porém que proporciona a partida do motor em rampa, ou seja, equalizando a tensão de entrada de acordo com a necessidade da carga, tempo necessário para chegar à velocidade nominal, entre outros aspectos. Esse dispositivo reduz sensivelmente a corrente de partida e prolonga a vida útil do motor. O seu desligamento também pode ser efetuado em rampa, e os tempos, bem como níveis de início de tensão e término, podem ser determinados no dispositivo. Outra vantagem é que um mesmo dispositivo pode ser aplicado para partidas de vários motores em sequência, como também para o desligamento. 
ELETROTÉCNICA BÁSICA – AULA 5
TEMA 4 – PARTIDA DE MOTORES 
Uma grande desvantagem do softstarter é que ele permite somente a partida ou desligamento em rampa, não sendo possível alterar o nível de rotação do motor. Uma vez determinados os parâmetros, o motor partirá em rampa até atingir os valores determinados. 
Para aplicações em que se deseja o controle de velocidade, o dispositivo de variador de frequência na partida indireta de motores é mais recomendado. Este trata-se de um segundo dispositivo eletrônico que surgiu no mercado e que, além do controle de tensão inicial e final do motor, permite o controle do nível de frequência, possibilitando assim o controle de velocidade do equipamento. 
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TEMA 5 – PROTEÇÃO DE MOTORES 
Assim como qualquer circuito elétrico, os motores necessitam ser protegidos contra situações adversas da rede. Para equipamentos que não utilizam motores, as proteções são realizadas através de disjuntores e dispositivos similares. No caso de motores, principalmente devido à corrente de partida acima da nominal, a proteção não deve ser recomendada através de disjuntores, apesar da existência de alguns modelos próprios. 
5.1 FUSÍVEIS 
A proteção mais usual para circuitos de força e comando é através dos fusíveis, tanto diazed quanto NH, dependendo da aplicação e da corrente nominal. Os fusíveis atuam com uma curva de retardo, permitindo assim a incidência da corrente de partida acima da nominal, por um determinado tempo (imposto pela curva de atuação do fusível). Uma vez acionado, o fusível interrompe a fase em que está ligado. A grande desvantagem desse sistema de proteção é que a interrupção se dá unitariamente, permitindo que o motor ainda receba as demais fases, podendo sobrecarregá-lo. 
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TEMA 5 – PROTEÇÃO DE MOTORES 
5.2 Relés bimetálicos 
A Figura 13 mostra um exemplo de relé de proteção do tipo bimetálico, instalado logo abaixo das contatoras tripolares. 
Esse tipo de dispositivo normalmente é instalado em uma das contatoras do sistema de partida dos motores, geralmente na que permanecerá em condições contínuas de operação. O dispositivo trabalha dentro de uma fixa de corrente predeterminada pelo fabricante, garantindo que o motor opere, dentro da situação normal de operação, dentro da corrente nominal. Em qualquer alteração de corrente, acima da faixa determinada, o relé vai atuar desligando o sistema através de um sinal enviado ao sistema de comando. 
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TEMA 5 – PROTEÇÃO DE MOTORES 
5.3 Relés falta de fase 
Outro dispositivo muito aplicado na proteção de motores é o relé de proteção contra falta de fase, que garante, em situações de falha em uma das três fases, ocasionada pela rede, pela queima de um fusível ou outros incidentes, que o sistema seja totalmente desligado. Esse equipamento garante que o motor não opere com duas fases apenas, provocando aquecimento pela alta corrente que estará presente. a
5.4 Outros tipos de proteções 
Além dos citados acima, outros tipos de relés de proteção e dispositivos podem ser inseridos para proteção dos motores, tais como: 
• Relés de frequência; 
• Relés de sobretensão; 
• Relés de corrente; 
• Relés de proteção de arco voltaico, entre outros.
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TEMA 1 – NOÇÕES DE LUMINOTÉCNICA 
Um projeto de luminotécnica deve garantir pelo menos: 
• Nível de iluminamento suficiente para cada atividade específica; 
• Distribuição espacial da luz sobre o ambiente; 
• Escolha da cor da luz e seu respectivo rendimento; 
• Tipo de execução de paredes e pisos; 
• Iluminação de acesso. 
Alguns conceitos considerados em um sistema de luminotécnica: 
• Luz: fonte de radiação que emite ondas eletromagnéticas em diferentes comprimentos; 
• Iluminância: limite da razão do fluxo luminoso recebido pela superfície em torno de um ponto considerado para a área da superfície quando esta tende para zero; 
• Fluxo luminoso: potência da radiação emitida por uma fonte luminosa em todas as direções do espaço;
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TEMA 1 – NOÇÕES DE LUMINOTÉCNICA 
Alguns conceitos considerados em um sistema de luminotécnica: 
• Eficiência luminosa: relação entre o fluxo luminoso emitido por uma fonte luminosa e a potência em watts consumida por esta; 
• Intensidade luminosa: limite da relação entre o fluxo luminoso em um ângulo sólido em torno de uma direção dada e o valor desse ângulo sólido, quando este ângulo tende a zero; 
• Luminância: relação entre a intensidade luminosa com a qual irradia em uma direção determinada, uma superfície contendo um ponto dado e a área aparente desta superfície para uma direção considerada; 
• Refletância: relação entre o fluxo luminoso refletido por uma dada superfície e o fluxo luminoso incidente sobre ela. 
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TEMA 1 – NOÇÕES DE LUMINOTÉCNICAEm termos gerais, um projeto de iluminação dependerá das características das lâmpadas que estão sendo utilizadas e também das luminárias, já que estas são responsáveis pela condução do nível de iluminação das lâmpadas até o plano de trabalho. O nível de iluminamento médio de ambientes de trabalho (EM), normalmente calculado ao plano de trabalho variando de 0,75 a 1 metro, pode ser calculado por: 
Sendo: 
𝐸m – nível de iluminamento médio (lx) 
ɸ𝑇 – fluxo luminoso total emitido pelas lâmpadas (lm) 
𝑆 – área do plano de trabalho (m2) 
𝜂 - fator de utilização 
𝑑 – fator de depreciação 
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No cálculo de um ambiente, deve ser seguido o seguinte roteiro: 
• Escolha adequada da luminária e da lâmpada para o ambiente desejado; 
• Determinação do iluminamento (E) utilizado, conforme Tabela 1;
• Cálculo do fator 𝑘𝑘; 
• Determinação do fator de utilização conforme Tabela 2 (ou valores fornecidos pelo fabricante da luminária); 
• Determinação do fator de depreciação (𝑑𝑑), conforme Tabela 2, ou valores fornecidos pelo fabricante; 
• Cálculo do fluxo total ɸ𝑇𝑇; 
• Determinação do número de luminárias 𝑁𝑁; 
• Distribuição das luminárias dentro do espaço; 
TEMA 1 – NOÇÕES DE LUMINOTÉCNICA 
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TEMA 1 – NOÇÕES DE LUMINOTÉCNICA 
Exemplo de cálculo: 
Iluminação de um escritório com 18 metros de comprimento, 8 metros de largura e 3 metros de altura (pé direito), com luminárias Philips TCS 029, com duas lâmpadas fluorescentes de 32W, branca confort. 
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TEMA 1 – NOÇÕES DE LUMINOTÉCNICA 
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TEMA 2 – SISTEMA DE TARIFAÇÃO HORO SAZONAL VERDE 
No Brasil, a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) determina e rege as questões sobre os sistemas de tarifação das unidades atendidas em todos os níveis de tensão. A classificação é dada através de grupos de tarifação, sendo o mais comum iniciando como grupo “B” de baixa tensão, normalmente residências e pequenos comércios. 
Para os consumidores atendidos em média e alta tensão, a classificação passa a ser dada pelo grupo iniciando pela letra “A”, complementando de acordo com o nível de tensão de fornecimento: 
• A2a (88 a 138 kV) 
• A3 (69 kV) 
• A3a (30 a 44 kV) 
• A4 (2,3 a 25 kV) 
• AS Subterrâneo 
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TEMA 2 – SISTEMA DE TARIFAÇÃO HORO SAZONAL VERDE 
Para o faturamento, três importantes grupos de faturamento são considerados: 
• Convencional: com demanda máxima de 150 kW; 
• Horo-sazonal verde; 
• Horo-sazonal azul. 
Neste tema, vamos nos ater aos dois últimos grupos que perfazem a grande maioria das indústrias e grandes centros consumidores.
2.1 Horário de ponta 
A ANEEL determina uma janela de cinco horas consecutivas, das 17h às 22h, considerando dias úteis, como horário de ponta. Neste horário, as tarifas são diferenciadas (dependendo da bandeira de faturamento verde ou azul). As concessionárias locais devem, por determinação da ANEEL, escolher um intervalo de 3 horas, dentro da faixa determinada pela ANEEL, para horário de ponta. Os demais horários são determinados como horário fora de ponta. 
Nos finais de semana, feriados nacionais e alguns feriados locais, por determinação da concessionária local, o horário de ponta não é atribuído, ficando este considerado como horário fora de ponta. 
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2.2 Demanda 
Demanda significa o valor de pico máximo, dentro do horário de ponta ou fora de ponta, a que a unidade está sujeita devido às duas cargas, em um determinado período (normalmente mensal). 
O valor de demanda pode ser aplicado unicamente, como na tarifa verde, ou em valores distintos para ponta e fora de ponta, como na tarifa azul. 
Normalmente a unidade de demanda é dada por kW. 
A unidade consumidora, normalmente, escolhe o sistema de tarifação que melhor se adeque a sua necessidade efetuando um contrato de demanda com a concessionária. 
TEMA 2 – SISTEMA DE TARIFAÇÃO HORO SAZONAL VERDE 
Esse valor de demanda é faturado pelo valor máximo mensal, ou seja, mesmo que o pico máximo do período não atinja o valor de contrato, este é faturado na íntegra. No caso de ultrapassagem, é cobrado o valor a mais em relação ao contrato, com o limite de 5% acima do contratado. Caso o valor medido ultrapasse 5% em relação ao valor contratado, a concessionária realiza a cobrança do valor de contrato, dentro das tarifas-padrões e toda a exceção, ou ultrapassagem, acrescidos de multa. 
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TEMA 2 – SISTEMA DE TARIFAÇÃO HORO SAZONAL VERDE 
2.3 Energia 
Energia significa a energia em kWh gastos em um determinado período, normalmente mensal. A energia é dividida em ponta e fora de ponta, independente do sistema de medição (verde ou azul).
São aplicadas tarifas chamadas de “TUSD”, que significa taxa de uso do sistema de distribuição, e TE, significando taxa de energia. 
Ainda por determinação da ANEEL, desde 2015, devido às diversas crises energéticas e à matriz energética do Brasil, são aplicadas bandeiras de energia “amarela”, “vermelha 1” e “vermelha 2”. A bandeira é determinada pela ANEEL e considera a relação entre o consumo e a produção de energia do país referente ao mês anterior ao decorrente. 
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TEMA 2 – SISTEMA DE TARIFAÇÃO HORO SAZONAL VERDE 
2.4 Sistema horo-sazonal verde 
No sistema horo-sazonal verde, tem-se a contratação de um único valor de demanda mensal, independente do horário de ponta ou fora de ponta e a incidência de valores distintos de faturamento para energia na ponta e fora de ponta. 
Nesse sistema, é permitido participação apenas dos consumidores dos grupos A3a, A4 e subterrâneo. 
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2.5 Exercício resolvido 
Uma unidade, atendida em tensão de 15 kV, possui uma demanda contratada de 200 kW. A demanda medida, no período considerado, foi de 185 kW. Sabe-se que a energia medida na ponta, no período, foi de 7.770 kWh, e, fora de ponta, de 85.470 kWh. Calcule o importe da conta no período, desconsiderando os impostos federais e estaduais. Desconsidere as bandeiras de multas amarela ou vermelha. 
TEMA 2 – SISTEMA DE TARIFAÇÃO HORO SAZONAL VERDE 
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TEMA 3 – SISTEMA DE TARIFAÇÃO HORO SAZONAL AZUL 
No sistema horo-sazonal azul, tem-se a contratação de um valor de demanda mensal para o horário de ponta e um para o horário fora de ponta e também a incidência de valores distintos de faturamento para energia na ponta e fora de ponta. Neste sistema é permitido participação dos demais grupos. 
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TEMA 3 – SISTEMA DE TARIFAÇÃO HORO SAZONAL AZUL 
3.1 Exercício resolvido 
Uma unidade, atendida em tensão de 15 kV, possui uma demanda contratada na ponta de 200 kW e fora de ponta de 250 kW. A demanda medida, no período considerado, foi de 185 kW na ponta e 255 fora de ponta. Sabe-se que a energia medida na ponta, no período, foi de 7.770 kWh, e, fora de ponta, de 85.470 kWh. Calcule o importe da conta no período, desconsiderando os impostos federais e estaduais. Desconsidere as bandeiras de multas amarela ou vermelha. 
Resolução: 
Importe de demanda na ponta: 𝐼.𝐷.𝑃.=200 𝑥 31,71= 6.342,00 (1) 
Importe de demanda fora da ponta: 𝐼.𝐷𝐹𝐹.𝑃.=255 𝑥 14,17= 3.613,35 (2) 
Importe de energia na ponta: 𝐼.𝐷.=7.770 𝑥 (0,03953+0,36491)= 3.142,50 (3) 
Importe de energia fora da ponta: 
𝐼.𝐷.=85.470 𝑥 (0,03953+0,23881)= 23.789,72 (4) 
Importe total da conta (1+2+3+4): 𝐼T= 36.887,57 
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TEMA 4 – CIRCUITOS DE SEGURANÇA E RESERVA 
Segundo Cotrim (2010), de um modo geral, toda instalação está sujeita a ter problemas em sua alimentação elétrica de energia. Variações de tensão, frequência ou mesmo interrupções de energia podem ocorrer, por problemas no sistema da concessionária que alimenta o local ou internos. 
O sistema da concessionária é sujeito a ser afetado por ocasião de descargas atmosféricas, vendavais, acidentes, entre outros. 
Já nos prédios de grande altura,alta densidade de ocupação (como lojas de departamentos e supermercados ou até mesmo cinemas), na falta de energia elétrica, certos serviços essenciais podem ser interrompidos, como iluminação de rotas de fuga ou até mesmo a alimentação dos sistemas de combate de incêndio. 
Um dos exemplos mais tradicionais de instalação de segurança são as luminárias de emergência instaladas ao longo da infraestrutura interna da edificação e, em alguns casos, na parte externa também. A Figura 3 demonstra um exemplo de luminária de emergência. 
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Na interrupção e comutação automática, as alimentações podem ser classificadas em: 
• Sem interrupção: quando a alimentação pode ser garantida de modo contínuo, nas condições específicas durante o período de transição, por exemplo, no que diz respeito às variações de tensão e frequência.
TEMA 4 – CIRCUITOS DE SEGURANÇA E RESERVA 
• Com interrupção muito breve: quando a alimentação fica indisponível em até 0,15 segundos. 
• Com interrupção breve: quando a alimentação fica indisponível em, no máximo, 0,5 segundos. 
• Com interrupção média: quando a alimentação fica indisponível em, no máximo, 15 segundos. 
• Com interrupção longa: quando o tempo de comutação é superior a 15 segundos. 
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TEMA 5 – PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS 
Descargas atmosféricas podem atingir a edificação de duas formas: 
• Diretamente; 
• Indiretamente. 
Para que o sistema elétrico e a infraestrutura não sofram avarias em prováveis descargas, é necessário que sistemas de proteção sejam adotados. No primeiro caso, descargas diretas, a proteção é realizada através da construção de sistemas de captação e aterramento, na própria edificação, do lado externo do prédio. 
Já no segundo caso, as descargas, ou sobretensões, são originadas de descargas ou distúrbios que ocorrem longe da edificação e percorrem as redes elétricas aéreas até entrarem pela instalação elétrica do prédio. Neste caso, são instalados protetores nos quadros elétricos e em alguns pontos da instalação interna para proteção dos equipamentos e da infraestrutura. 
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TEMA 5 – PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS 
5.1 Malha de aterramento 
A forma mais comum de proteção de um prédio ou edificação é a instalação de um sistema de captação composto, normalmente, por: 
• Malha superior: Consiste em uma malha de cabos de cobre ou alumínio, instalados na parte superior do prédio, acima do telhado, contendo captores (pequenas lanças que de aproximadamente 20 cm). A captação também pode ser realizada através da instalação de captores tipo Fran klin, calculados de acordo com a região de cobertura ou a capacidade de proteção de cada um, sendo um dos fatores a altura do prédio e a área da cobertura. 
• Descidas: A segunda etapa consiste em calcular e instalar o número de descidas adequadas para que a descarga atmosférica seja canalizada para a malha de aterramento. Essas descidas também seguem as questões de área de projeção que os mastros ou captores devem proteger. 
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TEMA 5 – PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS 
• Malha de aterramento: Por fim, é realizado o cálculo da malha de aterramento subterrâneo, que receberá os cabos de descida instalados e canalizará toda a descarga que ocorrer para a terra. 
Esta malha passa por cálculos rígidos para correto dimensionamento dos cabos quanto a tipo e seções, quantidade de hastes de aterramento, caixas de inspeções e distâncias da malha. 
As conexões efetuadas nos cabos, principalmente os que ficam enterrados, são todas do tipo exotérmicas para que os cabos se fundam e não soltem com o tempo, bem como enferrujem, rompendo as ligações. 
A todo este conjunto (malha superior, descidas e malha inferior), dá-se o nome de gaiola de Franklin. Esse é um dos sistemas mais eficazes de proteção da edificação contra descargas atmosféricas diretas. 
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TEMA 5 – PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS 
5.2 Sobretensões 
Relacionado às descargas indiretas, as sobretensões podem ocorrer quilômetros longe da edificação, caminhar pelas redes externas aéreas da concessionária e atingir a rede elétrica interna da edificação. 
As sobretensões nos circuitos podem ter origem, primeiro, da manobra rápida de equipamentos, tais como chaves seccionadoras, e, em segundo lugar, através de descargas atmosféricas que incidem nas redes externas e acabam adentrando as instalações. 
O primeiro dispositivo de proteção será instalado no ramal da concessionária (em média tensão) e até mesmo no interior da subestação, que são os para-raios de média tensão. Estes equipamentos farão o filtro inicial de sobretensões provenientes de surtos provocados por tempestades e descargas atmosféricas. 
Na sequência, outros protetores podem e devem ser instalados para continuar a proteger os circuitos contra as sobretensões de origem atmosférica. Esses dispositivos são chamados de DPS, ou dispositivo protetor de surto.
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TEMA 5 – PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS 
Segundo as normas NBR e IEC, existem os seguintes tipos de DPS: 
• Nível I: DPS instalado no início do circuito, que deve suportar o primeiro nível de corrente da descarga atmosférica. Normalmente localizado em subestações e entradas de energia em média tensão. 
• Nível II: atuará na sequência, protegendo o circuito contra as correntes subsequentes referente a uma descarga atmosférica e as condições indiretas nas instalações ou contra os surtos induzidos. 
• Nível III: dispositivos mais sensíveis, normalmente dotados de ajuste de tensão, utilizado em níveis internos de proteção. 
Esses dispositivos (DPSs) devem ser todos interligados à malha de aterramento subterrânea, por intermédio dos cabos de aterramento interligados à barra de equipotencial da subestação.