Eletrotécnica-1 -

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ELETROTÉCNICA I
FRANK D. PETRUZELLA
ELETRO- 
TÉCNICA I
Este é um livro prático para estudantes em um 
primeiro curso de eletricidade. Tendo trabalhado 
tanto no mercado quanto como instrutor em sala de 
aula, Frank Petruzella fornece uma abordagem única 
dos fundamentos da eletricidade, com uma riqueza 
de aplicações e de procedimentos que os aprendizes 
utilizarão em seu trabalho no dia a dia.
O texto começa abordando tópicos essenciais, com 
ênfase na segurança e nas ferramentas do campo da 
eletricidade. Em seguida, são abordados os componentes 
básicos, como resistores e relés, e a teoria elementar 
da eletricidade e do magnetismo. A obra também 
traz inúmeras ilustrações e exemplos diretamente 
relacionados ao trabalho prático.
A riqueza de conteúdos faz deste um livro indispensável 
para os cursos do eixo Controle e Processos Industriais, 
previstos pelo Ministério da Educação, no Programa 
Nacional de Acesso ao Ensino Técnico e Emprego. 
FRANK D.
PETRUZELLA
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ELETRICIDADE
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Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052
P498e Petruzella, Frank D.
 Eletrotécnica I [recurso eletrônico] / Frank D. Petruzella ; 
 tradução: Rafael Silva Alípio ; revisão técnica: Antonio 
 Pertence Júnior. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : 
 AMGH, 2014. 
 Editado também como livro impresso em 2014.
 ISBN 978-85-8055-287-4
 1. Engenharia elétrica. 2. Eletrotécnica. I. Título.
CDU 621
O autor
Frank D. Petruzella tem uma extensa prática no campo de eletrotécnica, bem como muitos anos de experiência 
de ensino e de publicação de livros na área. Antes de se dedicar exclusivamente ao ensino, ele atuou como aprendiz 
e eletricista de instalação e manutenção. Mestre em Ciências pela Niagara University e Bacharel em Ciências pela 
State University of New York College-Buffalo, tem formação também em Eletrotécnica e Eletrônica pelo Erie County 
Technical Institute.
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Sistemas de sinal de baixa tensão
O significado do termo “baixa tensão” depende do contexto em que ele é usado. Em geral, os cir-
cuitos elétricos de sinal de baixa tensão encontrados em uma casa operam a partir de transforma-
dores abaixadores, cuja tensão primária é 127 V e a tensão secundária máxima é de cerca de 30 V. 
Esse nível de tensão mais baixo reduz o perigo de choque elétrico. Os sistemas de sinal de baixa 
tensão são empregados em campainhas, fechaduras de porta e sistema de segurança.
A instalação de circuitos de sinal de baixa tensão é, em muitos aspectos, mais barata e mais 
simples do que a fiação de um circuito elétrico comum. A alimentação é fornecida por um 
transformador aprovado para essa finalidade. Os transformadores aprovados têm embutida 
uma proteção contra sobrecorrente e são propositadamente limitados a valores muito bai-
xos de potência. Por essa razão, esses circuitos são às vezes chamados circuitos limitadores de 
energia. Admite-se que um curto-circuito nesse tipo de circuito não iniciará um incêndio ou 
constituirá qualquer outra ameaça à vida ou à propriedade.
Um transformador de campainha permanentemente conectado à alimentação de 127 VCA é 
usado para abaixar a tensão (Figura 16-1). As tensões padrão no secundário de um transfor-
mador de campainha são 6–10 VCA e 12–18 VCA. Eles são geralmente construídos de modo a 
serem instalados em um orifício de uma caixa de tomada metálica padrão, com os terminais 
primários de 127 V localizados dentro da caixa.
Fios de menor diâmetro são aprovados para uso em circuitos de sinal de baixa tensão. Por 
causa dos baixos níveis de corrente, um condutor de cobre de 0,75 mm2 com isolação ter-
moplástica é geralmente utilizado. Os condutores podem ser colocados em um revestimento 
(jaqueta) que forma um cabo (Figura 16-2) ou torcidos em conjunto sem um revestimento 
global. Os cabos para circuitos de campainha vêm comumente em cabos de dois, três, quatro 
e cinco condutores. Cada condutor é codificado por cores para a sua identificação e para faci-
litar a montagem e a manutenção do circuito. Os cabos são suportados por grampos especiais 
isolados, uma vez que o uso de grampos de metal pode danificar os condutores. É uma boa 
prática passar a fiação da campainha separada dos circuitos de potência e de iluminação para 
evitar a transferência acidental de tensão para o circuito de sinal. Além disso, essa fiação deve 
ser mantida longe de tubos de água quente, dutos de ar quente e outras fontes de calor que 
possam danificar a sua isolação.
Fios de
baixa tensão
Transformador
Fios de 127 V
Conexão do transformador
127 V
16 V
Símbolo do transformador
Caixa
Figura 16-1 Conexão de um transformador de campainha.
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Isolamento termoplástico 0,75 mm2
Figura 16-2 Cabo de campainha com dois fios.
Circuito de campainha
A campainha é um dispositivo de sinal muito popular nas residências de modo geral. Uma 
campainha de porta típica de dois tons permite identificar sinais de dois lugares. Ela é consti-
tuída por dois solenoides elétricos de 16 V e duas barras de tom (também chamadas barras de 
timbre). Um solenoide, como você deve lembrar, é um eletroímã que tem um núcleo móvel. 
Quando uma tensão é momentaneamente aplicada ao solenoide frontal (associado à porta 
da frente), o seu núcleo móvel se desloca e atinge ambas as barras de tom. Quando uma 
tensão é momentaneamente aplicada ao solenoide traseiro (associado à porta de trás), o seu 
núcleo móvel atinge apenas uma barra de tom. Assim, um tom duplo (ding-dong) é produ-
zido por um sinal do solenoide frontal e um tom único é produzido pelo solenoide traseiro 
(Figura 16-3).
O quadro de terminais da unidade de campainha tem geralmente três terminais de parafuso 
(Figura 16-4). O terminal marcado com “F” (frontal ou frontal) é conectado a um dos lados 
do solenoide frontal (porta da frente). O terminal marcado com “B” (back ou traseiro) é co-
nectado a um dos lados do solenoide traseiro (porta de trás). O terminal marcado com “T” é 
conectado a ambos os terminais restantes dos solenoides. Isso torna o terminal “T” comum 
a ambos os solenoides.
O esquemático completo e uma amostra do quadro de sequência numérica da fiação são apre-
sentados na Figura 16-5. Um transformador 127 V/16 V é usado como fonte de alimentação. 
O circuito esquemático pode ser lido facilmente para mostrar como o circuito funciona. Aper-
tando o botão (tipo pushbutton) apropriado, o circuito entre os solenoides frontal e traseiro 
Solenoide frontalBarra de tom
frontal e traseira
Barra apenas
de tom frontal
Solenoide traseiro Batente
Frontal
Traseiro
Figura 16-3 Campainha de porta de dois tons.
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será devidamente fechado. Botões são usados em vez de interruptores de modo que o circuito 
permanecerá ativo apenas quando o botão estiver pressionado. Uma campainha de dois tons 
indica que o sinal é da porta da frente. Uma campainha de um único tom indica que o sinal é 
da porta de trás.
Quando esse circuito é ligado em uma casa, talvez haja diferentes tipos de esquemas de fiação e 
de passagem dos cabos para o mesmo esquemático. Aquele desenhado na Figura 16-6 é proje-
tado para simular um circuitotípico de um layout residencial. O transformador fica comumente 
F T B
Símbolo da campainha
Quadro de terminais
F T B Unidade de campainha
Figura 16-4 Quadro de terminais da campainha.
Comum,
conectados
juntos
127 V
16 V 1, 3, 5
2, 8
4, 7
6, 9
Diagrama esquemático
BB
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1 2
7
8
965
F F
Sequência numérica da fiação
Figura 16-5 Diagrama esquemático do circuito de campainha de porta.
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localizado no porão da casa*, com o seu primário de 127 V permanentemente ligado ao sistema 
elétrico da casa. Três passagens de cabo são usadas. Um cabo único de dois condutores é instala-
do do transformador para cada uma das portas e um cabo de três condutores vai do transforma-
dor para a campainha. A campainha está localizada em um local central no primeiro andar (ou 
no único andar da residência). Observe que os componentes foram enumerados de acordo com 
a sequência de numeração adotada no esquema. Os botões e o transformador estão representa-
dos pictoricamente. O diagrama de ligação é completado pela conexão dos terminais de acordo 
com o quadro da sequência de numeração da ligação. Use o código de cores da isolação do fio 
para identificar de forma correta as extremidades dos fios do cabo. Um cabo de dois condutores 
geralmente contém um fio preto e um branco (ou azul). Um cabo de três condutores costuma 
ter fios preto, branco (ou azul) e vermelho**. Esse tipo de fiação de sinal normalmente não requer 
a utilização de caixas de luz (ou caixas de tomada).
Circuito de porta eletrônica
O circuito de porta eletrônica é usado em alguns edifícios de apartamentos para permitir que 
cada apartamento destrave a entrada principal por controle remoto. Uma trava de porta ele-
trônica típica (Figura 16-7) é constituída de um eletroímã com uma armadura que serve como 
* N. de T.: Nas residências no Brasil, em que não é tão usual a existência de porões, como é o caso das residências ame-
ricanas, o citado transformador pode estar situado em algum outro ponto da residência, às vezes dentro do próprio 
sistema da campainha.
** N. de T.: Observe que a cor dos fios em nada altera as ligações elétricas apresentadas na Figura 16-6.
Campainha
Campainha
frontal
2/C
0,75 mm2
2/C
0,75 mm2
3/C
0,75 mm2
Campainha traseira
Transformador
Código de cor da isolação
 B – Preto
W – Branco
R – Vermelho
B
B
B
(7) (8) (9)
F T
B B
B
B
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Figura 16-6 Diagrama de fiação típico de um circuito de campainha.
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uma placa de trava de liberação. Quando uma corrente flui através do eletroímã, ele atrai a 
trava de liberação e permite que a porta seja aberta.
O esquemático com um exemplo de quadro de sequência numérica da fiação para um circuito 
simples de porta eletrônica de dois apartamentos é mostrado na Figura 16-8. O fluxo de cor-
rente para o eletroímã da porta eletrônica é controlado por dois botões de pressão conectados 
em paralelo. Esses botões (A1 e B1) estão localizados em seus respectivos apartamentos (João 
e Pedro). Ao pressionar o botão de qualquer um dos apartamentos, o circuito para o eletroímã 
da porta eletrônica é fechado. O fluxo de corrente para a campainha localizada no Apartamen-
to A (João) é controlado pelo botão de pressão A2, que está localizado na entrada (térreo). De 
Eletroímã
Placa da trava
de liberação
Trava da porta
Figura 16-7 Trava da porta eletrônica.
Quadro de sequência
numérica de fiação Porta eletrônica
1, 11, 7, 9
2, 4, 6, 14, 16
12, 3, 5
8, 13
10, 15
9
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10
12
13
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120 V
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 (João)
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2
 (João)
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 (Pedro)
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 (Pedro)
A (João)
B (Pedro)
Figura 16-8 Circuito esquemático de porta eletrônica de dois apartamentos.
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modo similar, a corrente para a campainha localizada no Apartamento B (Pedro) é controlada 
pelo botão B2, que está também localizado na entrada do edifício.
Utilizado em conjunto com um sistema de intercomunicação, os visitantes se identificam a 
partir do hall de entrada (ou na parte externa do edifício, em alguns casos) e a porta é des-
bloqueada a partir do apartamento que está sendo chamado. Um esquema de ligações típico 
para os circuitos é mostrado na Figura 16-9.
As portas eletrônicas fazem parte dos sistemas de acesso via cartão eletrônico (Figura 16-10). 
Ao contrário das chaves utilizadas em uma trava mecânica, cartões de controle de acesso são 
empregados. Cada cartão de acesso de plástico contém informações codificadas. Quando um 
cartão é apresentado a um leitor, uma pesquisa de tabela (table lookup) é realizada por um con-
trolador baseado em microprocessador para determinar se o cartão está autorizado. Se o cartão 
estiver autorizado, o microprocessador emite um sinal para abrir a porta. Quando um cartão 
tiver que ser substituído ou for perdido ou roubado, o seu número é simplesmente excluído 
Apartamento A
(João)
A2 (João)
A1 B1
3 4 5 6
16 15
8 7 9 10
11
12
B
B
R
R
R
R
B
B
B
B
B
BW W
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W
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B2 (Pedro)
Hall de entrada
Apartamento B
(Pedro)
Porta eletrônica
Figura 16-9 Esquema de ligação de porta eletrônica de dois apartamentos.
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	Sistemas de sinal de baixa tensão
	Circuito de campainha
	Circuito de porta eletrônica