Eletrotecnica Básica Aula 1

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ELETROTÉCNICA BÁSICA 
AULA 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Fábio José Ricardo
 
 
CONVERSA INICIAL 
Esta aula tem por objetivo apresentar os conceitos básicos e iniciais a 
respeito de energia em corrente alternada CA, suas componentes principais, 
equipamentos e funcionalidades. Também serão apresentados temas que 
trazem um conteúdo básico sobre geração e transmissão de energia, níveis de 
energia gerados e transmitidos entre as diversas cidades com os tipos mais 
comuns de usinas geradoras de energia, convencionais ou alternativas (fontes 
renováveis). 
Serão apresentados, ainda, os tipos de sistemas de distribuição de 
energia e os métodos de instalação, recomendados pelas normas NBR 5410 e 
ABNT. 
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. 
No capítulo 1 da obra Instalações Elétricas, de Ademaro A. M. B. Cotrim, 
você encontra o quadro 1.1, que descreve algumas definições contidas na norma 
NBR 5456 a respeito de instalações elétricas e finalidades. 
Nas disciplinas de física, aprendemos conceitos sobre eletricidade e 
eletromagnetismo, muitas vezes destinados a circuitos de corrente contínua, 
mas que se aplicam também aos circuitos de corrente alternada, objetivo desta 
disciplina. 
 
 
3 
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. 
A Figura 1 exemplifica algumas fontes de energia em corrente contínua. 
Além de baterias, é possível obter a corrente contínua por meio de retificadores 
que convertem a corrente alternada para a corrente contínua Figura 2. 
Figura 1 – Fontes de energia CC 
 
Figura 2 – Fontes retificadoras 
 
 Já em corrente alternada, fonte de maior utilização nas instalações, seja 
residencial, comercial ou industrial, a energia é retirada principalmente de fontes 
hidroelétricas, conforme demonstrado na Figura 3. 
 
 
 
4 
Figura 3 – Usina hidroelétrica 
 
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. 
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, portanto, até mesmo um eletroduto com um conjunto 
de condutores isolados pode ser denominado componente de uma instalação 
elétrica (Cotrim, 2010). 
Equipamento elétrico já é uma unidade funcional que tem como finalidade 
exercer uma ou mais funções relacionadas com geração, transmissão, 
distribuição ou utilização de energia, como transformadores de energia, 
máquinas elétricas de uma linha de produção industrial, linhas de transmissão 
ou até mesmo geradores de energia. 
 
 
5 
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 (Figura 6); 
Figura 4 – Exemplo de transformador trifásico 
 
Figura 5 – Exemplo de disjuntores (mono, bi e trifásico, da esquerda para a 
direita) 
 
 
 
 
6 
Figura 6 – Exemplo de um torno industrial 
 
 
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. 
2 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. Estas utilizam 
 
 
7 
como conceito o acúmulo de água por meio de um grande reservatório, captando 
a água na parte bem inferior ou até mesmo intermediário, conforme Figura 7. 
Figura 7 – Esquema de uma usina hidroelétrica 
 
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. 
Figura 8 – Exemplo de usina elétrica nuclear 
 
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". Assim, o termo refere-se à busca de fontes de energia 
que residem no interior do nosso planeta, relacionados a fontes de calor Figura 9. 
 
 
 
8 
Figura 9 – Esquema de uma usina geotérmica 
 
2.4 Fontes provenientes de gás natural 
O gás natural é um combustível proveniente de matéria orgânica fóssil. 
É composto por uma mistura de hidrocarbonetos,predominando o metano. Esse 
gás é aproveitado para a produção de energia nas usinas de gás natural. Sua 
queima é mais limpa (libera menos dióxido de carbono), mais eficiente em 
relação a combustíveis fósseis, praticamente utilizado em seu estado natural e 
é versátil, podendo ser utilizado em residências, comércios, indústrias e 
automóveis Figura 10. 
Figura 10 – Esquema de retirada de gás natural 
 
 
 
9 
2.5 Fontes alternativas 
A matriz energética brasileira também é composta por uma parcela de 
energia produzida por meio de fontes alternativas e renováveis de energia, como 
eólica e solar. 
Os grandes parques de energia eólica concentram-se no nordeste e no 
sul do Brasil (RS). A Figura 11 traz um exemplo de torres de produção de energia 
eólica. 
Figura 11 – Exemplo de fonte eólica 
 
Outra fonte renovável e de franca expansão é a energia solar, utilizada 
por vários países e considerada uma das fontes mais renováveis e limpas. Esta 
energia originou-se com a utilização de placas de captação solar, conforme 
exemplo da Figura 12. 
Figura 12 – Exemplo de fonte com placa solar 
 
 
 
10 
Com o tempo, várias outras tecnologias foram sendo desenvolvidas e 
outros tipos de materiais estão sendo utilizados para a produção de energia por 
meio de fonte solar, como a captação com materiais orgânicos (Figura 13) ou 
esfera (Figura 14), que é 35% mais eficiente do que uma placa solar normal e 
também capta energia noturna proveniente da luz emitida pela lua. 
Figura 13 – Exemplo de fonte solar com materiais orgânicos 
 
Figura 14 – Exemplo de fonte solar com esfera de vidro 
 
Fonte: HypeScience, 2014. 
2.6 Fontes oceânicas 
Outra fonte natural e renovável e que não agride o meio ambiente são as 
fontes com energia das marés (ondas do mar), com a utilização de captores tanto 
submersos quanto sobre as ondas. O Brasil já instalou uma dessas usinas em 
Pecém, no litoral do Ceará, com capacidade de geração de 100 kW de energia, 
suficiente para abastecer 60 famílias da região (Figura 15). 
 
 
 
11 
Figura 15 – Usina marés de Pecém 
 
Fonte: O Globo, 2012. 
3 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. 
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. 
 
 
12 
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, aquecedores e demais (Figura 16). 
Figura 16 – Cargas resistivas - resistores e resistências 
 
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. 
Figura 17 – Cargas indutivas 
 
Equipamentos com cargas indutivas, especialmente os mais antigos, 
necessitam de energia reativa indutiva para transformar a energia elétrica em 
 
 
13 
mecânica e demais, e essa energia está relacionada ao fator de potência da 
instalação que possui limites definidos pelas concessionárias e pela Agência 
Nacional de Energia Elétrica (Aneel), tópico que será tratado mais adiante na 
disciplina. Para essa correção são utilizados bancos de capacitores (Figura 18). 
Figura 18 – Capacitores 
 
Em uma instalação, os equipamentos, máquinas e demais componentes 
podem possuir normalmente duas ou até as três composições das cargas 
descritas, porém, enfatizando uma delas, como é o caso de motores elétricos e 
transformadores, que possuem valores de resistência (devido à utilização de 
condutores de cobre), mas são cargas representativamente indutivas (Figura 
19): 
Figura 19 – Exemplo de cargas indutivas 
 
 
4 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. 
 
 
14 
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. 
A Figura 20 demonstra um esquema de geração e distribuição de energia 
dentro de uma cidade, estado ou até mesmo país. 
Figura 20 – Exemplo de geração e distribuição de energia 
 
A energia é gerada nas fontes, por meio das turbinas e geradores, 
elevadas a níveis de alta tensão e distribuídas para as cidades e estados pelas 
linhas de transmissão. Os pontos em que ocorre a elevação do valor de tensão 
são chamadas de subestações elevadoras de energia. 
 Assim que a energia é transmitida e chega aos grandes centros ou até 
mesmo indústrias (pontos desejados de alimentação de cargas), são instaladas 
outras subestações, neste ponto denominadas rebaixadoras de energia, que 
possuem a função de novamente rebaixar o valor de tensão a níveis comerciais 
para a distribuição. 
A título de informação, os níveis de tensão mais usados em todo o mundo, 
em particular no Brasil, estão discriminados a seguir. Lembrando que se referem 
aos valores de tensão de linha no caso trifásico: 
 
 
15 
• transmissão: 230 kV, 440 kV, 500 kV, 600 kV (cc), 750 kV; 
• subtransmissão: 69 kV, 138 kV; 
• distribuição primária: 11,9 kV, 13,8 kV, 23 kV, 34,5 kV; 
• distribuição secundária: 115 V, 127 V, 220 V; 
• sistemas industriais: 220 V, 380 V, 440 V, 2,3 kV, 4,16 kV e 6,6 kV. 
 
A Figura 21 demonstra um diagrama simplificado de geração e 
distribuição de energia, desde as diversas fontes até o consumidor final. 
Figura 21 – Diagrama simplificado de geração e distribuição 
 
 
A maior parte da geração, transmissão e utilização em alta potência da 
energia elétrica envolve sistemas polifásicos, ou seja, sistemas nos quais são 
disponíveis diversas fontes de mesma amplitude com uma diferença de fase 
entre elas. Por possuir vantagens econômicas e operacionais, o sistema trifásico 
é o mais difundido. Uma fonte trifásica é constituída de três fontes de tensões 
iguais defasadas 120° uma da outra. A Figura 22 apresenta o esquema de um 
gerador trifásico com as tensões produzidas. 
 
 
 
16 
Figura 22 – Exemplo de geração de energia trifásica com defasagem de 120° 
 
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. 
Os transformadores, rebaixadores ou elevadores de tensão mantêm 
sempre essa defasagem entre as três fases, mesmo após a transformação do 
nível de tensão. Assim, com ligações específicas, que serão apresentadas mais 
adiante nessa disciplina, tem-se o surgimento do ponto de referência chamado 
de “neutro”, que faz com que seja possível o surgimento de outros níveis ainda 
de tensão. Comumente, um sistema trifásico, em baixa tensão, pode ser 
apresentado em níveis como: 220/127V, 380/220V, 440/254V, 660/380V, entre 
outros. 
O primeiro nível de tensão descrito (220/127V) é o mais comum, utilizado 
no interior de residências e pequenos comércios. Os demais possuem utilização 
maior dentro da indústria e grandes pontos comerciais, como shopping centers. 
5 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, 
 
 
17 
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 sistemas são levados três condutores fases para a alimentação 
das cargas, não contemplando o condutor neutro ou de proteção. 
Figura 23 – Sistema trifásico a três condutores em triângulo 
 
Fonte: Mamede Filho, 2010. 
Figura 24 – Sistema trifásico a três condutores em estrela 
 
Fonte: Mamede Filho, 2010. 
 
 
18 
O segundo sistema é o trifásico a quatro fios, em que são levados para a 
carga três condutores fases e um condutor neutro, não contemplando o condutor 
de proteção, conforme Figura 25. 
Figura 25 – Sistema trifásico a três condutores em estrela com aterramento 
 
Fonte: Mamede Filho, 2010. 
E finalmente, o circuito de distribuição trifásico a cinco condutores, 
situação em que são levados os três condutores fase, acrescidos do condutor 
neutro e condutor de proteção, conforme Figura 26. 
Figura 26 – Sistema trifásico a três condutores em estrela com aterramento e 
neutro 
 
Fonte: Mamede Filho, 2010. 
5.2 Métodos de referência 
Na questão de meio de instalação, os circuitos precisam seguir alguns 
métodos de referência definidos na ABNT 5410 de 2004. Estes métodos estão 
 
 
19 
ligados ao modo como os condutores são acondicionados na infraestrutura, seja 
aérea (por meio de leitos de cabos ou eletrocalhas), seja no interior de 
tubulações ao ar livre ou enterradas. O Quadro 1 contém os métodos de 
instalação mais utilizados. 
Para instalações industriais, a maior parte dos alimentadores de cargas 
estáticas estão classificadas como método F e G, pois normalmente estão 
acondicionados em infraestrutura de eletrocalhas e/ou leitos de cabos ao ar livre. 
O Quadro 1 traz os métodos de referência que constam na NBR 5410 
para a utilização em instalações elétricas. 
Quadro 1 – Métodos de referência 
 
Fonte: Mamede Filho, 2010. 
Além dos métodos de referência, os tipos de linhas elétricas devem ser 
levados em consideração para o dimensionamento de condutores. A tabela de 
tipos de linhas, constante na obra Instalações Elétricas Industriais, de Ademaro 
A. M. B. Cotrim (capítulo 5, p. 174-180) contém os diversos tipos de linhas e de 
Ref. Descrição
A1
Condutores isolados em eletroduto seção circular embutido em parede 
termicamente isolante
A2
Cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede 
termicamente isolante
B1
Condutores isolados em eletroduto de seção circular sobre parede de 
madeira
B2 Cabo multipolar em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira
C Cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira
D Cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo
E Cabo multipolar ao ar livre
F
Cabos multipolares justapostos (na horizontal, vertical ou em trifólio) ao ar 
livre
G Cabos multipolares espaçados ao ar livre
 
 
20 
instalação de condutores, para que sejam levados em consideração no 
dimensionamento de circuitos. 
6 FINALIZANDO 
Nesta aula foram apresentados os conceitos iniciais e fundamentais sobre 
energia, enfatizando a corrente alternada utilizada em altas potências. Foram 
estudados os sistemas de instalações elétricas, componentes e equipamentos 
elétricos e suas finalidades. 
Foram apresentados alguns tipos de fontes de energia, em corrente 
alternada, dentro da matriz energética brasileira, constatando as principais 
fontes de geração, como usinas hidroelétricas, nuclear, geotérmicas e também 
algumas das fontes alternativas e renováveis que compõem a matriz, como 
fontes de energia solar, eólica e das marés. 
Foram estudados, também, os métodos de referência e sistemas de 
instalação principais em uma instalação elétrica, além das principais 
componentes de um circuito elétrico, como tensão, corrente e potências, 
componentes que serão utilizadas nos cálculos de circuitos e dimensionamentos 
a serem discutidos nas próximas aulas da disciplina. 
 
 
 
21 
7 REFERÊNCIAS 
ENERGIA solar pode ser revolucionada por essa esfera de vidro. HypeScience. 
Disponível em: <https://hypescience.com/esfera-de-vidro-energia-solar/>. 
Acesso em: 13 set. 2017. 
CREDER, HÉLIO, Instalações elétricas. 16. ed. LTC, 2016. 
COTRIM, A. A. M. B. Instalações elétricas. 5. ed. São Paulo: Pearson, 2010. 
MAMEDE FILHO, J. Instalações elétricas industriais. 8. ed. São Paulo: LTC, 
2010. 
PRIMEIRA usina de energia a partir de ondas já opera em Pecém. O Globo. 
Disponível em: <https://oglobo.globo.com/economia/primeira-usina-de-energia-
partir-de-ondas-ja-opera-em-pecem-6633938>. Acesso em: 13 set. 2017.