Eletrotécnica Aplicada à Soldagem

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Fontes de Soldagem ao Arco Elétrico - Prof Edson Urtado 1 
Eletrotécnica Aplicada à Soldagem 
 
 
1. Grandezas Elétricas 
 
1.1 Energia 
 
É uma grandeza que caracteriza um sistema físico. Unidade de medida 
é o Joule (δ); 
 
 
 
 
 
1.2 Eletricidade 
 
É uma forma de energia associada aos fenômenos causados por cargas 
elétricas em repouso (eletrostática) e em movimento (eletrodinâmica). 
 
 
1.2.1 Corrente Elétrica 
 
É a movimentação ordenada de elétrons. Unidade de medida Ampèr (I); 
 
 
1.2.2 Tensão Elétrica 
 
É a diferença de potencial entre dois pontos. Unidade de medida Volts 
(V); 
 
 
 
ENERGIA 
ELÉTRICA 
ENERGIA 
TÉRMICA 
ENERGIA 
LUMINOSA 
ENERGIA 
MECÂNICA 
ENERGIA 
QUÍMICA 
Termostato 
Resistência 
 Elétrica 
Lâmpada 
Sensor 
Fotoelétrico 
Pilha 
Eletrólise 
Dínamo 
Motor 
Elétrico 
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1.2.3 Potência Elétrica 
 
É a quantidade de energia elétrica desenvolvida por um dispositivo 
elétrico em um intervalo de tempo. Unidade de medida Watts (W); 
 
 
1.2.4 Resistência Elétrica 
 
É a oposição à passagem de corrente elétrica. Unidade de medida 
Ohms (Ω); 
 
 
 
2. Rede Elétrica Residencial e Industrial 
 
a) Residencial: 115V, 127V, 220V (monofásica, bifásica); 
 
b) Industrial: 220V, 380V, 440V (trifásica); 
 
c) “Soldagem”: 115V, 220V, 380V, 440V (mono e ou trifásico); 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Instalação elétrica de uma fonte de soldagem 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 - Instalação residencial e industrial: 
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3. Transformador 
 
É um dispositivo que trabalha com tensões elétricas, aumentando, 
reduzindo ou isolando, através do fenômeno de indução eletromagnética 
(transformação); A tensão induzida por uma espira (ou uma bobina) é 
proporcional a variação de fluxo magnético pelo tempo. O núcleo do 
transformador é o elemento facilitador da transferência de energia do 
enrolamento primário para o secundário. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Núcleo do transformador 
 
Relações no transformador: 
i) Vp / Vs = Np / Ns 
ii) Vp / Vs = Is / Ip 
 
 
 
4. Indutor 
 
Dispositivo elétrico que tem a capacidade de armazenar energia 
magnética por meio do fluxo magnético criado por uma corrente elétrica. 
Unidade de medida da Indutância é henry (H). Na soldagem, atua como 
estabilizador do arco; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Aplicação do indutor na soldagem 
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5. Capacitor 
 
É um dispositivo elétrico que tem a capacidade de armazenar cargas 
elétricas. Unidade de Capacitância é Farad (F). Na soldagem, atua como filtro 
na retificação da corrente elétrica. 
 
 
 
6. Retificadores 
 
São dispositivos elétricos utilizados para retificar e ou controlar a 
corrente elétrica em equipamentos elétricos e eletrônicos. São comumente 
construídos com uma pastilha de silício que conduz ou não a corrente elétrica 
em um circuito. Os mais utilizados nas fontes de soldagem são: diodo, tiristor 
(SCR) e transistor (IGBT). 
 
 
 
Figura 5 – Retificação da corrente AC/DC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6 – Aplicação do SCR na retificação e controle da corrente de soldagem 
 
 
 
 
 
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Figura 7 – Saída DC com capacitor 
 
 
 
7. Fontes de Energia para a Soldagem 
 
As fontes de energia para a soldagem são utilizadas para fornecer 
potência necessária para fundir dois materiais a serem soldados através da 
adição de materiais, estes conhecidos como consumíveis de soldagem. Tem a 
função de adequar-se à rede elétrica, isolar o operador da rede elétrica, 
controlar o arco elétrico, introduzir características necessárias à soldagem e 
otimizar a potência elétrica da rede e da soldagem. 
 
 
 
8. Diagrama em Blocos das Fontes de Energia para a Soldagem 
 
Com o diagrama em blocos é possível conhecer a forma de construção e 
controle da fonte de soldagem. 
 
 
8.1 Transformador 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8.2 Retificador Convencional 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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8.3 Retificador Eletrônico - SCR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8.4 Inversor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8.5 “Chopper” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8.6 Motogerador 
 
 
 
 
 
 
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9. Curva característica de controle 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10. Ciclo de trabalho de uma fonte de soldagem 
 
É a relação entre o tempo que a fonte está em carga (soldagem) e 
tempo que a fonte está sem carga. O tempo é medido no perído de 10 
Minutos, conforme norma NEMA. 
 
Notação: x @ y %, onde x é a corrente de soldagem e y é o percentual 
do ciclo de trabalho em relação aos 10 minutos. 
 
Para o cálculo do ciclo de trabalho da fonte de soldagem, podemos 
utilizar a fórmula abaixo: 
 
I12 x ft1 = I22 x ft2 
 
 
 
11. Dimensionamento das fontes de soldagem 
 
As fontes de soldagem são dimensionadas conforme o consumível de 
soldagem e o fator de operação do processo de soldagem. Os dados técnicos 
do consumível de soldagem são informados pelo fabricante do consumível e o 
fator de operação é dado conforme o processo de soldagem utilizado na 
operação de soldagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8 – Relação entre a bitola do consumível e a corrente de soldagem 
Fontes de Soldagem ao Arco Elétrico - Prof Edson Urtado 8 
Bibliografia 
 
Welding Handbook, Welding Process – AWS / volume 2, 8ª 
Edition, 1991. 
 
Soldagem: fundamentos e tecnologia – Marques, P.V., 
Modenesi, P.J., Bracarense, A.Q., Belo Horizonte: Editora 
UFMG, 2005. 
 
Soldagem: processos e metalurgia – Wainer, E., Brandi, S.D., 
Mello, F.D., 2ª Edição – São Paulo: Editora Edgar Blücher, 
1992. 
 
Consulta nos websites: 
www.hypertherm.com 
www.millerwelds.com 
www.lincolnelectric.com 
www.esab.com.br 
www.fronius.com 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Formulário 
 
U = R x I 
 
P = U x I 
 
Potência Aparente (kVA) 
Pa = V x I x 1,732 (trifásico) 
Pa = V x I (monofásico) 
 
Potência Ativa 
Pw = V x I x φ x 1,732 (trifásico) 
Pw = V x I x φ (monofásico) 
 
Potência de Solda (kW) 
Ps = Vs x Is 
 
Eficiência (%) 
η = Ps/Pw 
 
Rendimento (%) 
φ = Pw/Pa