DISCIPLINA: ELG - ELETROTÉCNICA GERAL SEM: 2008/2 TURMAS A/B

1. DISCIPLINA: ELG - ELETROTÉCNICA GERALSEM: 2008/2 TURMAS A/B • GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA • PRINCÍPIOS DE CORRENTE E TENSÃO ALTERNADA • CIRCUITOS TRIFÁSICOS • INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS1ª AVALIAÇÃO-PROVA TEÓRICA1º TRABALHO EM GRUPO

2. DISCIPLINA: ELG - ELETROTÉCNICA GERALSEM: 2008/2 TURMAS A/B PRINCÍPIOS DE CORRENTE E TENSÃO ALTERNADA

3. CONCEITOS BÁSICOS DOS FUNDAMENTOS DA ELETRICIDADE ENERGIA POTENCIAL ACUMULADA ENERGIA CINÉTICA (movimento)

4. CONCEITOS BÁSICOS DOS FUNDAMENTOS DA ELETRICIDADE • Quando há o movimento de rotação de um alternador (gerador de tensão alternada) , transforma este movimento em Energia Elétrica.

5. CORRENTE ELÉTRICA • O que é corrente elétrica? • Definição: É o deslocamento de cargas dentro de um condutor quando existe diferença de potencial elétrico entre suas extremidades.

6. CORRENTE ELÉTRICA • É o fluxo de cargas que atravessa a seção reta de um condutor, na unidade de tempo. • Se o fluxo for constante, denominou-se ampère a relação: • 1 ampère = 1 coulomb • segundo • ou generalizando: i = dq/dt

7. TENSÃO ELÉTRICA • A diferença de potencial de 1 volt (V) entre dois pontos ocorre quando ocorre um trabalho de 1 joule (J) para deslocar uma carga de 1 coulomb (C) entre estes dois pontos. • Para se formar 1 coulomb são necessários 6,28 x 1018 elétrons. 1 volt = 1 joule coulomb

8. TENSÃO ELÉTRICA • Para haver corrente elétrica, é preciso que haja diferença de potencial (d.d.p.)e um condutor em circuito fechado . • Se o circuito estiver aberto, teremos d.d.p. mas não corrente. • Analogamente, numa instalação hidráulica para haver circulação de água, deve haver uma diferença de pressão, tubulação, um interruptor e um caminho de retorno.

9. RESISTÊNCIA ELÉTRICA • Chama-se resistência ôhmica a oposição interna à circulação das cargas devido às forças que mantém os elétrons livres, agregados ao núcleo do material. • Corpos bons condutores => menor resistência. • Ex.: platina, prata, cobre e alumínio. • Corpos maus condutores =>maior resistência. • Ex.: porcelana, vidro, madeira.

10. RESISTÊNCIA ELÉTRICA • A resistência R (ôhmica), medida em ohm (Ω), depende: • Tipo de material - resistividade(ρ); • Comprimento (l); • Seção (A); • Temperatura.

11. RESISTÊNCIA ELÉTRICA • Onde: R = Resistência em ohms (Ω); ρ = Resistividade do material em Ω.mm2/m; l = Comprimento em metros; A = Área da seção reta em mm2 R = ρ x l / A

12. RESISTÊNCIA ELÉTRICA • A resistência varia com a temperatura de acordo com a expressão: • Onde: Rt = Resistência na temperatura t em Ω; R0 = Resistência a zero graus em Ω; α = Coeficiente de temperatura em 1/ºC; t2 e t1 = Temperaturas final e inicial em ºC. Rt = R0[1 + α (t2 – t1)]

13. CONDUTÂNCIA (G) • Onde: G = Condutância (siemens); R = Resistência em ohms (Ω); G = 1 / R

14. RESISTÊNCIA ELÉTRICA • DADOS IMPORTANTES: • Resistividade: • Cobre => ρ = 0,0178Ω x mm2 /m a 15 ºC • Alumínio => ρ = 0,0280Ω x mm2 /m a 15 ºC • Coeficiente de temperatura: • Cobre => α = 0,0039/ºC a 0ºC 0,0040/ºC a 20ºC

15. EXERCÍCIOS 1) A Resistência de um condutor de cobre a 0ºC é de 30Ω. Qual a sua resistência a 20ºC?

16. EXERCÍCIOS • A Resistência de um condutor de cobre a 0ºC é de 30Ω. Qual a sua resistência a 20ºC? solução: R20 = R0 [1 + α (t2 – t1)] R20 = 30 [1 + 0,004 x 20) = 32,4Ω

17. EXERCÍCIOS • Qual a resistência de um fio de alumínio de 1 km de extensão e de seção de 2,5 mm2 a 15 ºC ? solução:

18. CONCEITOS BÁSICOS DOS FUNDAMENTOS DA ELETRICIDADE => EXERCÍCIOS • Qual a resistência de um fio de alumínio de 1 km de extensão e de seção de 2,5 mm2 a 15 ºC ? solução: R = ρ x l / A R = 0,028 ohms.mm2/m x 1000m/2,5mm2 R = 11,2Ω

19. CONCEITOS BÁSICOS DOS FUNDAMENTOS DA ELETRICIDADE => EXERCÍCIOS • Qual a resistência de um fio de cobre de 1 km de extensão e de seção de 2,5 mm2 a 15 ºC ? solução:

20. CONCEITOS BÁSICOS DOS FUNDAMENTOS DA ELETRICIDADE => EXERCÍCIOS • Qual a resistência de um fio de cobre de 1 km de extensão e de seção de 2,5 mm2 a 15 ºC ? solução: R = ρ x l / A R = 0,0178Ω.mm2/m x 1000m/2,5mm2 R = 7,12Ω

21. CONCEITOS BÁSICOS DOS FUNDAMENTOS DA ELETRICIDADE => LEI DE OHM • Georg Simeon Ohm (1789 – 1854) estabeleceu uma relação entre as grandezas d.d.p., corrente e resistência: onde: V = d.d.p. em Volts (V) R = resistência em ohms (Ω) I = intensidade de corrente em ampères (A) V = R x I

22. LEI DE OHM

23. CIRCUITO SÉRIE RS = R1 + R2 + R3 + .... etc.

24. CIRCUITO SÉRIE EX.: CALCULAR A CORRENTE DO CIRCUITO E A QUEDA DE TENSÃO EM CADA RESISTOR

25. CIRCUITO SÉRIE I = Vs/Rs = 12/7,5kΩ = 0.0016A A corrente 1,6mA está em TODOS os resistores.

26. CIRCUITO SÉRIE

27. CIRCUITO ABERTO • CIRCUITO ABERTO • O resistor torna-se um circuito aberto devido a construção defeituosa ou ao superaquecimento do resistor. Nos casos graves, ele pode queimar e abrir, e esse defeito pode ser localizado com o voltímetro em um multímetro, porque o valor será a fonte de voltagem de 12 volts.

28. CIRCUITO ABERTO R = ∞

29. CIRCUITO ABERTO • CIRCUITO ABERTO • Outro circuito aberto típico é o fio partido ou dessoldado. O voltímetro indicará também aqui o valor da fonte de voltagem quando conectado através de circuito aberto.

30. CIRCUITO ABERTO

31. CURTO CIRCUITO • CURTO CIRCUITO • Um resistor também pode entrar em curto circuito, ou ter um curto à sua volta. A lei • de Ohm indica que a queda de voltagem em curto circuito com 0Ω de resistência é de 0 • volt. • V = I x R = I x 0 = 0 V

32. CURTO CIRCUITO R = 0

33. LEI DA VOLTAGEM DE KIRCHHOFF Aumento da Voltagem = Soma das Quedas de Voltagem (gerador) (resistor)

34. LEI DA VOLTAGEM DE KIRCHHOFF Vs fonte = V1 + V2 + V3 + V4 Vs = 12V; V1 = 1,6V; V2 = 2,4V; V3 = 3,2V; V4 = 4,8V 12 = 1,6 + 2,4 + 3,2 + 4,8 12V = 12V

35. LEI DA VOLTAGEM DE KIRCHHOFF A soma das quedas de voltagem em qualquer circuito fechado é igual a zero.

36. LEI DA VOLTAGEM DE KIRCHHOFF As polaridades de voltagem nos resistores de acordo com a direção da corrente convencional:

37. LEI DA VOLTAGEM DE KIRCHHOFF Os valores de voltagem são positivos o sinal de polaridade (+) é encontrado primeiro, e negativo se o sinal (-) vier primeiro.

38. LEI DA VOLTAGEM DE KIRCHHOFF A soma das quedas de voltagem em qualquer circuito fechado é igual a zero. -Vs fonte + V1 + V2 + V3 + V4 = 0 -12 +1,6 + 2,4 + 3,2 + 4,8 = 0 0V = 0V

39. DIVISORES DE VOLTAGEM I = Vin/Rs I = V1/R1 I = V2/R2 I = V3/R3 Vin/Rs = V1/R1

40. DIVISORES DE VOLTAGEM • Se Vin = V1 => V1 = R1 Vin Rs R1 Rs Vout

41. DIVISORES DE VOLTAGEM Vout Ex.: Calcular a tensão Vout

42. DIVISORES DE VOLTAGEM Vout Vout = R3/Rs x Vin Vout = 2k/6k x 12V = 4V

43. MÚLTIPLAS VOLTAGEM DE TENSÃO Convenção: a corrente se desloca da esquerda para a direita. Se essa direção estiver errada, o valor da corrente obtido pela LVK terá valor NEGATIVO.

44. MÚLTIPLAS VOLTAGEM DE TENSÃO O valor de voltagem é positivo se o sinal de polaridade (+) é encontrado primeiro, e negativo se o sinal (-) vier primeiro.

45. MÚLTIPLAS VOLTAGEM DE TENSÃO VA + V1 + V2 – VB + V3 = 0 24 + 150 I + 68 I – 6 + 330 I = 0 => 18 = - 548 I => I = - 0,0328A I = - 32,8 A

46. MÚLTIPLAS VOLTAGEM DE TENSÃO - VA + V3 + VB + V2 + V1 = 0 -24 + 330I + 6 + 68I + 150I = 0 => -18 = - 548 I => I = + 0,0328A I = + 32,8 A

47. CIRCUITO PARALELO Os dois resistores conectados em paralelo equivalem a um único resistor que está conectado no CIRCUITO EQUIVALENTE .

48. CIRCUITO PARALELO Esse resistor equivalente, chamado Rp é calculado com a seguinte fórmula: 1/Rp = 1/R1 + 1/R2 Rp = R1 x R2 / (R1 + R2)

49. CIRCUITO PARALELO Ex.: Calcular o valor de Rp:

50. CIRCUITO PARALELO Rp = R1 x R2 / (R1 + R2) Rp = (2.200 x 3.300) / 2.200 + 3.300 = 1320 ou 1,32Ω O valor de Rp é SEMPRE menor do que o menor resistor no circuito paralelo.