Man 1997 Eletrificacao Rural

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA RURAIS LABORATÓRIO DE ELETRIFICAÇÃO RURALMANUAL DE ELETRIFICAÇÃO RURAL (4o EDIÇÃO REVISTA E COMPLEMENTADA) PROFESSOR: JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA DISCIPLINA: ELETRIFICAÇÃO RURAL CÓDIGO: AT 005 CURSO: AGRONOMIA CURITIBA - PR JULHO/97 MANUAL DE ELETRIFICAÇÃO RURAL (4o EDIÇÃO REVISTA E COMPLEMENTADA) JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA ENGENHEIRO AGRÍCOLA (UFLA) MESTRE EM AGRONOMIA (ESALQ/USP) PROFESSOR ASSISTENTE (DETR/SCA/UFPR) CURITIBA ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETT DE SOUZA - DETR/SCA/UFPR Ficha catalográfica preparada pela Seção de Livros da Divisão de Biblioteca e Documentação - SCA/UFPR Souza, Jorge Luiz Moretti de Manual de Eletrificação Rural. / Jorge Luiz Moretti de Souza, -- Curitiba : DETR/SCA/UFPR, 1997. 109 p. Manual Didático - DETR/SCA/UFPR Bibliografia 1. Eletrificação Rural ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETT DE SOUZA - DETR/SCA/UFPR A Disciplina Eletrificação Rural está voltada a área de engenharia rural. sem a preocupação de escrever e desenhar excessivamente. Dimensionamento de circuitos elétricos estáticos e dinâmicos. como objetivo geral. e exercer em toda plenitude. em instalações de baixa tensão. ministrada no Departamento de Engenharia e Tecnologia Rurais situado no Setor de Ciências Agrárias da UFPR. cerca elétrica. estão presentes os conteúdos essenciais para que os alunos possam acompanhar as aulas de Eletrificação Rural. O programa da disciplina compõem-se das seguintes unidades: Revisão de eletrologia e eletrotécnica. mediante suficientes informações teóricas e capacitação prática.APRESENTAÇÃO Esta publicação foi escrita visando contribuir e implementar os recursos didáticos disponíveis à Disciplina Eletrificação Rural. • Planejar e projetar instalações elétricas de baixa tensão para as mais diversas situações que possam surgir no meio rural. outros). Circuitos elétricos e leis fundamentais. Jorge Luiz Moretti de Souza Professor DETR/SCA/UFPR Curitiba. os alunos estarão capacitados a: • Identificar e resolver problemas de eletrologia e eletrotécnica. Cada unidade foi escrita e comentada baseando-se em consultas bibliográficas à livros. Os temas abordados dentro do manual foram dispostos de forma que possibilite. como objetivos específicos. que o aluno seja capaz de: desenvolver as atividades de Eletrificação Rural com idoneidade e disposição de melhoramento permanente. ligações de lâmpadas elétricas. • Representar. Planejamento da eletrificação rural. Geração. A linguagem utilizada procura ser simples e é voltada ao melhor entendimento dos alunos. No decorrer das unidades. Práticas (ligações e comandos elétricos de motores. Os temas principais foram tratados em unidades. dimensionar e corrigir alguns problemas que possam surgir nos circuitos elétricos estáticos e dinâmicos. • Realizar a instalação de motores e outros equipamentos elétricos. trabalhos técnicos e científicos. normas técnicas. Potência e energia elétrica. as atribuições que a legislação lhe permite. transmissão e distribuição da energia elétrica. 20 Novembro de 1997 ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETT DE SOUZA . Em seu interior.DETR/SCA/UFPR . Projeto das instalações elétricas rurais. .... UNIDADE 5. transmissão e distribuição da energia elétrica ...................................DETR/SCA/UFPR .................... UNIDADE 3.. UNIDADE 2.................. Revisão de eletrologia e eletrotécnica .............. Circuitos elétricos e leis fundamentais ................... 1 11 19 32 47 69 88 93 ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETT DE SOUZA ............. Geração........ Potência e energia elétrica .................. Projeto das instalações elétricas rurais ... Práticas .... UNIDADE 7......................................................................................................... UNIDADE 4.................................................. Dimensionamento de circuitos elétricos estáticos e dinâmicos .....SUMÁRIO Página UNIDADE 1.................................................. UNIDADE 8.. UNIDADE 6........ Planejamento da eletrificação rural ....... ou seja. sem carga. a qual conserva as mesmas características da substância. mediante um estímulo apropriado (atrito. obtendo-se nesta divisão partículas denominadas átomos. denominamos de elétrons livres. Ex. ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . vidro e madeira.elementos de carga negativa.: platina. uma força atuar sobre os elétrons das órbitas mais afastadas do núcleo. o número de elétrons em órbita é igual ao número de prótons no núcleo. existe uma força atrativa. cobre e alumínio. Verificou-se que entre o núcleo e o elétron em órbita. Átomo (Rutheford-Bohr) Cada átomo compõe-se de um núcleo onde existem os prótons com carga positiva. A menor porção da divisibilidade de uma substância é a molécula.DETR/SCA/UFPR . Dividindo-se a molécula. Átomo de Ruthford-Bohr Num átomo em equilíbrio. 1. prata. estes podem facilmente se desprender da mesma e entrar em órbitas de outros átomos próximos.: porcelana. (-) • + + + • (-) • (-) Figura 1. A estes elétrons que podem facilmente ser desprendidos de suas órbitas. força esta tanto menor quanto maior a distância entre eles. Se uma causa externa.1. • “Corpos maus condutores”: aqueles em que os elétrons estão tão rigidamente solidários aos núcleos que somente com grandes dificuldades podem ser retirados por um estímulo exterior. em torno do núcleo gravitam os elétrons . COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA Todas as substâncias são combinações de um pequeno número de elementos e os elementos são todos compostos dos mesmos constituintes. Ex.1. contato ou campo magnético). e os nêutrons. Assim chegou-se à seguinte conclusão: • “Corpos bons condutores”: aqueles em que os elétrons mais externos.UNIDADE 1. ela perderá as características da substância. REVISÃO DE ELETROLOGIA E ELETROTÉCNICA • OBJETIVO: Conceituar tópicos importantes da eletrologia e eletrotécnica e resolver problemas correlatos. podem ser retirados dos átomos com maior facilidade. Substâncias ⇒ Molécula ⇒ Átomos 1. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . No gerador.. para se formar 1 coulomb são necessários 6. experimentalmente estabeleceu-se uma unidade para medir a carga elétrica. de origem mecânica provoca uma diferença de potencial nos seus terminais. Carga elétrica Conforme foi exposto.Manual de Eletrificação Rural 2 1. • Um corpo está eletrizado negativamente (ânion) quando está com excesso de cargas elétricas negativas.V). a esta unidade denominou-se “coulomb”.m. elétrons. dq = carga deslocada (em coulombs . em homenagem a Volta. pois os prótons não podem ser retirados do núcleo.m. [V] e =  dq onde: e = força eletromotriz (em volts . a energia elétrica do gerador transforma-se em energia química na bateria. constituindo a bateria um gerador de f. Dizemos então.2. (energia não elétrica transformando-se em energia elétrica).25 x 1018 elétrons. dw = energia aplicada (em joules .1.e.6 x 10 -19 coulombs. a f. ou seja. que um corpo está eletrizado quando estiver com excesso ou falta de elétrons. Numa bateria. aproximando-se cargas de mesmas polaridades verifica-se que há uma força de repulsão entre elas (LEI DE DUFAY: cargas de sinais iguais se repelem e cargas de sinais contrários se atraem). Por convenção estabeleceu-se que a carga do elétron seria negativa e a do próton positiva. o descobridor da pilha elétrica. Fontes de força eletromotriz A eletricidade é a ação de elétrons que foram extraídos das órbitas dos átomos.. o elétron e o próton são cargas elementares e componentes do átomo. Pode ser definida como a energia não elétrica transformada em energia elétrica ou vice-versa. ou seja.. 2. FORÇA ELETROMOTRIZ (f. Aproximando-se cargas de polaridades opostas.. uma bateria submetida à carga de um gerador de corrente contínua. cargas de polaridade opostas. ou seja.e. 2.m.e. A relação joule/coulomb foi denominada volt. dw .J). porque há mais elementos positivos no núcleo do que elétrons em órbita. Como a carga de 1 elétron é igual a 1. a energia química de seus componentes transforma-se em energia elétrica. No caso oposto. Assim. portanto: • Quando um elétron é retirado de um átomo. verifica-se uma força atrativa entre elas.C). dizemos que esse átomo ficou eletrizado positivamente (cátion). É necessário que alguma forma de energia seja fornecida ao átomo para que isto se processe. por unidade de carga. A disposição dos átomos de um corpo possibilita a retirada dos elétrons por meios diversos.) O conceito de força eletromotriz é muito importante para o entendimento de certos fenômenos elétricos.DETR/SCA/UFPR . Ex. Ex. c) Campo magnético ao redor de um condutor: Experimentalmente. como pode ser visto abaixo. pode ser comprovado que ao redor de um condutor transportando corrente constante tem origem um campo magnético. O vetor “H” representa a resultante das linha de força dos campos dos dois condutores.m. o minério de ferro Fe3O4 (magnetita). 2. Alguns materiais encontrados livres na natureza. cujo sentido pode ser determinado conforme a regra da mão direita: se o dedo polegar apontar para o sentido da corrente.: par termelétrico. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .): a) Ação química: Utilizado para a produção de corrente contínua e de emprego em pequenas potências. Como é fácil de entender. Campo magnético produzido por um solenóide.2. possuem essa propriedade.Manual de Eletrificação Rural 3 Essa energia é fornecida por um dispositivo chamado fonte de força eletromotriz. são ímãs naturais. como por exemplo. Há três processos principais para a geração da força eletromotriz (f. b) Campo magnético: É o espaço ao redor do ímã onde verificam-se os fenômenos de atração e repulsão.: baterias e pilhas. S N Figura 1. d) Outros processos de geração: Pressão. H condutor (corrente saindo) condutor (corrente entrando) Figura 1. Uma agulha imantada sob a ação de um campo magnético de um ímã orienta-se segundo a direção tangente a uma linha de força do campo.e. os campos dos diversos condutores se somam e o conjunto comporta-se como se fosse um verdadeiro ímã. luz. Campo magnético de dois condutores paralelos. Ex. seus campos magnéticos se somam. e) Campo magnético de um solenóide: Solenóide é uma bobina de dois condutores isolados em torno de um núcleo de ferro laminado. Noções de magnetismo e campo magnético a) Magnetismo: É a propriedade que certos materiais têm de atrair pedaços de ferro. b) Ação térmica: Utilizado para fins específicos. c) Indução eletromagnética: Empregado na produção comercial de energia elétrica oriunda das grandes centrais hidro ou termelétricas que abastecem todos os consumidores de energia elétrica. fricção.: alternadores industriais. os demais dedos indicam o sentido do campo. como instrumentos de medida da temperatura de fornos. d) Campo magnético de dois condutores paralelos: Se dois condutores elétricos transportando corrente circulando em sentido contrário são colocados próximos.DETR/SCA/UFPR .1.3.2. de acordo com a Lei de Dufay. até que haja o equilíbrio. neste condutor terá origem um f. Inversamente.5. sendo um positivamente e o outro negativamente.) Como foi visto anteriormente. onde encontramos dois corpos eletrizados. É fato provado experimentalmente que quanto maior a intensidade do campo e maior a velocidade com que as linhas de indução são cortadas pelo condutor. DIFERENÇA DE POTENCIAL (d. − na figura “c”.m.DETR/SCA/UFPR . maior será a f. notamos o deslocamento de cargas elétricas de um corpo para o outro. g) Indução eletromagnética: Vimos que um condutor percorrido por uma corrente elétrica dentro de um campo magnético tende a se deslocar sob a ação de uma força “F” que se origina da reação entre os dois campos. dizemos que existe entre os mesmos uma diferença de potencial (d. Para entendermos melhor. consideramos os campos isolados: − em “a” vemos o campo magnético do ímã. os corpos são constituídos por átomos e portanto podem tomar um determinado sinal (positivo ou negativo) dependendo da quantidade de elétrons e prótons do mesmo. como se as linhas do campo do ímã se comportassem como um elástico empurrando-o nesta direção.p. induzida.d. Ligando-se os dois corpos através de um fio condutor. induzida. ++++++ -------fio condutor Figura 1. se aplicarmos a mesma força “F” no mesmo condutor dentro do campo. 3.p. cidades e movimenta a vida moderna. na direção indicada por “F”. Considerando a figura abaixo. F N (a) S (b) N (c) S Figura 1.). Deslocamento das cargas elétricas entre dois corpos Se houver esta transferência de cargas elétricas de um corpo para o outro. Neste princípio simples baseia-se a produção da energia elétrica em larga escala que ilumina o meio rural.e. o condutor sob a ação do campo tende a ser lançado para cima. − em “b” a corrente do condutor saindo do plano da figura e o campo formado pela corrente ao redor do condutor.Manual de Eletrificação Rural 4 f) Força do campo magnético: Todas as máquinas elétricas rotativas são baseadas nas ações de dois campos magnéticos colocados em posições convenientes.d.e. Vamos imaginar um condutor sendo percorrido por uma corrente dentro de um campo magnético de um ímã. Força (F) sobre um condutor que transporta corrente dentro de um campo magnético.m. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .4. Dizemos que o motor é um gerador de força contra-eletromotriz.d.m. notamos que o movimento de cargas elétricas em seu interior fica ordenado. Em outras palavras. muito embora o conceito entre d.e. dt = intervalo de tempo considerado em segundos (s).d. A diferença de potencial entre dois pontos de um campo eletrostático é de 1 volt. 4. uma série de movimentos desordenados. no interior de um condutor qualquer. temos um número enorme de elétrons que são denominados de nuvem eletrônica. No momento em que proporcionamos uma diferença de potencial elétrico nos extremos do condutor. a condição de existência de uma d.Manual de Eletrificação Rural 5 Portanto. provoca uma força eletromotriz (energia mecânica). a d.p.DETR/SCA/UFPR . 4. ou seja. um pólo fica com excesso de cargas de certa polaridade e no outro pólo há deficiência de cargas. mas que possuam mais cargas que o outro. Tal deslocamento procura restabelecer o equilíbrio desfeito pela ação de um campo elétrico ou outros meios (reação química. o gerador provoca uma diferença de potencial (d.. ou seja. joule 1 volt =  coulomb Então.p.d.m. a diferença de potencial é medida em volts da mesma maneira que a f. Estes executam no interior do condutor.) entre os seus terminais. Um gerador elétrico é uma máquina que funciona como se fosse uma bomba. corrente Figura 1. Condutor de secção “S” percorrido por uma corrente “I” dq I =  dt onde: I = intensidade de corrente elétrica em ampères (A).1.d.). a f.e..m.p.p. de origem química provoca a d. atrito.d.e. movimentam-se em qualquer sentido.. num certo intervalo de tempo. entre os terminais (+) e (-). luz. CORRENTE ELÉTRICA Normalmente. e f. etc. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .. quando o trabalho realizado contra as forças elétricas ao se deslocar uma carga entre esses dois pontos é de 1 joule por coulomb. A esse movimento ordenado de elétrons numa direção damos o nome de corrente elétrica. Na bateria fornecendo carga.6. criando energia potencial. Esta energia potencial acumula cargas em um pólo. No motor. [A] . entre dois corpos é que os mesmos estejam eletrizados com cargas de sinais contrários ou de igual sinal. Intensidade de corrente elétrica Intensidade de corrente elétrica é a razão entre a quantidade de cargas elétricas que passam por uma determinada secção transversal. dq = quantidade de carga elétrica. dada em Coulomb (C).p. sejam diferentes.. Esse fenômeno se aplica na fabricação de lâmpadas fluorescentes e tubos de imagem dos televisores.2. assim que atravessa certos materiais fluorescentes. Tal conjunto apresenta todas as propriedades de um imã natural.1. como é o caso do filamento das lâmpadas incandescentes. as chaves eletromagnéticas. ao seu redor. conseguimos um aumento de temperatura bastante significativo. motores.1. veremos três deles de fundamental importância: 4. e uma corrente alternada resulta de uma tensão alternada. Tipos básicos de corrente ou tensão Há dois tipos básicos de corrente ou tensão elétrica de aplicação generalizada: corrente ou tensão contínua e corrente ou tensão alternada. 4. em elementos de aquecimento para auto-fornos. observamos que o conjunto transformar-se-á em um ímã toda vez que fizermos passar uma corrente elétrica por esse solenoide. 4. geradores e transformadores são exemplos de utilização do efeito magnético. o fazemos.2. Efeitos da corrente elétrica Quando provocamos o aparecimento de uma corrente elétrica.3. na maioria das vezes. Os guindastes magnéticos.DETR/SCA/UFPR . com a vantagem de que quando interrompermos a corrente as propriedades magnéticas cessarão. Este efeito é utilizado ainda.Manual de Eletrificação Rural 6 coulomb 1 ampère =  segundo 4. A esse fenômeno dá-se o nome especial de efeito Joule.2. A presença do material condutor magnético no interior do solenoide tem a função de aumentar a potência do imã. que chega a 3000 o C. 4. a fim de nos utilizarmos de um de seus efeitos.3. vemos representado no eixo horizontal os tempos e no eixo vertical a amplitude das voltagens. ela emite uma energia radiante geralmente invisível e que transforma-se em luz visível. 4. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Fazendo-se um solenóide e colocando-se em seu interior um material que seja condutor magnético. Conforme o material. Efeito magnético A corrente elétrica ao atravessar qualquer condutor proporciona. Dentre os vários efeitos. Uma corrente contínua resulta de uma tensão contínua.2.2. Efeito luminoso Toda vez que uma corrente elétrica atravessa certos tipos de gases rarefeitos. Efeito térmico Certos materiais têm a propriedade de se aquecer quando percorridos por uma corrente elétrica. Conforme está mostrado na figura abaixo. um campo magnético cuja intensidade depende diretamente da intensidade da corrente. Corrente ou tensão contínua Tensão contínua é aquela que não varia ao longo do tempo.3. ou seja. Comportamento da tensão alternada ao longo do tempo Este conjunto de valores positivos e negativos constitui o que chamamos de um ciclo. seguindo uma lei definida. 60 ciclos por segundo ou 60 hertz. Tensão (Volts) + 120 t1 .DETR/SCA/UFPR . depois inicia-se a diminuição até o valor zero. ω = radianos por segundo (velocidade angular).7. a) Período: é o tempo necessário à realização de um ciclo. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA ..2. em t3. em t4.. e anula-se. [s] ω onde: T = período (em segundos . 2π T =  . no tempo t1. Comportamento da tensão contínua de uma bateria ao longo do tempo A figura acima mostra a tensão de uma bateria de uma automóvel de 12 volts Como exemplo de fontes de corrente ou tensão contínua temos as pilhas. π = 3.8. Corrente ou tensão alternada Corrente alternada é uma corrente oscilatória que cresce de amplitude em relação ao tempo. depois aumenta no sentido negativo até 120 volts. e na corrente que dispomos em nossa casa ocorre 60 vezes em um segundo.Manual de Eletrificação Rural 7 Tensão (Volts) Ucontínua 12 Tempo (s) Figura 1. Na figura abaixo vemos um exemplo de corrente alternada. novamente..s). na qual a tensão varia desde zero até um valor máximo positivo de 120 volts.14 (radianos). no tempo t2.120 t2 t3 t4 Tempo (s) Figura 1. 4.3. baterias e dínamos. quem estabeleceu a lei que tem o seu nome e está inter-relacionada as grandezas d. depende do tipo de material.. I = intensidade de corrente elétrica (A). atrai um elétron do próximo átomo tornando-se carregado positivamente. corrente e resistência. 5. ... RESISTÊNCIA ELÉTRICA Chama-se resistência elétrica a oposição interna do material à circulação das cargas. b) Sentido eletrônico: Com a evolução do estudo da estrutura do átomo e a determinação do comportamento elétrico dos prótons e elétrons. [V] A resistência “R” de um condutor qualquer. ao perder um elétron torna-se carregado positivamente e. U=R. s-1] a) Sentido convencional: Foi o sentido de corrente. Isto se deve às forças que mantêm os elétrons livres agregados ao núcleo do material. antigamente arbitrado. deste modo.I onde: U = diferença de potencial (V).3.π . o pólo positivo que está com falta de elétrons atrai um elétron do átomo do condutor mais próximo de si. Este átomo. No sentido eletrônico. a corrente elétrica desloca-se do pólo negativo para o pólo positivo da fonte de f.: a freqüência e o período são inversos um do outro). os corpos maus condutores têm resistência elevada e os corpos bons condutores têm menor resistência. que era neutro. Por isso. como sendo a corrente que partindo do pólo positivo da fonte.d.. f 4.Manual de Eletrificação Rural 8 b) Freqüência (f): é o número de ciclos por segundo (obs. Sentido da corrente elétrica [rad . R = resistência elétrica ( Ω ). da secção transversal e da temperatura.p.e. 1 f =  T Substituindo a expressão da freqüência na expressão do período. Quando o condutor é ligado nos bornes da fonte. e assim sucessivamente.DETR/SCA/UFPR . assim como sua localização no átomo foi possível definir este sentido.m. desloca-se pelo condutor para o pólo negativo. Foi o cientista alemão Georg Simeon Ohm (1789-1854).. do comprimento. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . temos: [s-1] ω = 2 . 2.0038 0. α = coeficiente térmico ou de temperatura (oC-1)..1. A l =  L onde: l = resistividade do material ( Ω mm2/ m). ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .Manual de Eletrificação Rural 9 5. [ Ω mm2/ m] . Coeficiente térmico dos principais materiais condutores Material Prata Prata-liga Alumínio Cobre Chumbo Ferro Mercúrio Platina Tungstênio Zinco Níquel Cromo Constantan 5.0048 0.0040 0.1..20 oC )] onde: Rt = resistência na temperatura t ( Ω ). representa o aumento que cada “ohm” inicial de um determinado material sofre no aumento de um grau centígrado de temperatura.00092 0. Rt = R20 [1 + α (tf .00016 ≅ 0 .0060 0.DETR/SCA/UFPR Coeficiente Térmico a 20 oC ( oC -1) 0.0039 0. R . L = comprimento (m). O valor do coeficiente térmico pode ser positivo ou negativo.0042 0. R20 = resistência do material a 20oC ( Ω ). Tabela 1... [ Ω ] O coeficiente térmico ou coeficiente de temperatura.0032 0.0007 0. e que tenha um milímetro quadrado de secção transversal.0039 0.. Resistividade A resistividade de um determinado material qualquer é definida como sendo a resistência apresentada por um metro de condutor considerado.. tf = temperatura final (oC). sendo positivo quando a resistência aumenta com o aumento da temperatura e negativa em caso contrário. Resistência em função da temperatura A relação abaixo fornece o valor da resistência específica de um material qualquer para um dado aumento de temperatura em função do coeficiente térmico ( α ) e da resistividade ( l ) do material a 20 oC. R = resistência elétrica ( Ω ). A = área da secção transversal (mm2). .. para que sua resistência seja de 12 ohm? 8.21 0.Manual de Eletrificação Rural 10 A resistividade é uma grandeza com a finalidade de relacionar os diversos valores de resistência de cada material. 1991. H. 3. Defina o ampère (intensidade de corrente).. São Paulo: Editora Mestre Jou.6 mm de diâmetro deve ter. Qual é o valor da resistência de um fio de alumínio de 4 mm2 de secção.. Qual a resistência de um condutor que possui 1. WEBER. Tabela 1. 109p. Num condutor. Qual é a resistência elétrica apresentada por um condutor de cobre de 40 m de comprimento e que possui 2. sabendo que a intensidade de corrente elétrica é de 10 ampères? 4. O enrolamento de cobre de uma máquina possui a 20oC um valor de 80 ohm.06 0. 1980.03 0. Qual é o valor da resistência a 70oC. ed. BIBLIOGRAFIA ANZENHOFER. CREDER. 200 m de comprimento e que é constituído de cobre? 6. EXERCÍCIOS 1.0175 0. Resistividade dos principais materiais condutores Material Prata Prata-liga Cobre Alumínio Ferro Platina Zinco Chumbo Constantan Níquel-cromo 6.5 mm de raio. A. K. existem tabelas que nos fornecem os valores das resistividades para diversos materiais. determine a intensidade de corrente elétrica. 3.5 mm2 de secção transversal? 5. Resistividade ( Ω mm2/ m) 0.1 0.50 1. Quantos elétrons atravessam a secção transversal de um condutor por segundo. Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná. e tendo 30 metros de comprimento? 7. HEIM.016 0.DETR/SCA/UFPR . Curso de Eletrotécnica e eletricidade básica I. onde passa uma carga de 4 C num tempo de 2 segundos..127p. T. SCHULTHEISS. Em vista da resistividade ser sempre um valor pequeno e difícil de ser medido.30 0. W. 2. Instalações elétricas. Qual o comprimento que um fio de constantam de 1. Rio de Janeiro: Livros técnicos editora. Eletrotécnica para escolas profissionais.2.00 ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .13 0. . podem ser divididos ou classificados em três tipos. resolver problemas referentes à associação de resistores nos circuitos. ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . • Representação: .aço revestido com alumínio. conceituar as leis de Ohm e Kirchhoff. CIRCUITOS ELÉTRICOS Circuito elétrico é o caminho formado pelos condutores que fazem a ligação de uma carga qualquer a uma fonte de força eletromotriz (f. .Indutores: 1. + • Representação: . magneto.. seus componentes e dispositivos.Eletromagnética (ex. e também uma resistência.cobre: usado em baixa tensão e alta tensão. a) Fonte: Tem a função de suprir de energia elétrica o sistema.1. dínamo).Resistências: - ou Motores: M .Capacitores: . causadas por uma fonte. 1.). • Representação: c) Receptores: Têm a função de transformar a energia elétrica em outra forma de energia.DETR/SCA/UFPR . . para uma ligação possa ser considerada circuito. devemos ter uma tensão e uma corrente.estáticos: possuem resistências elétricas. alternador. • Tipos: .aço zincado: usados em alta tensão ( tensão > 1000 volts). transformadores. . Divisão dos circuitos elétricos Os circuitos elétricos.dinâmicos: motores elétricos.alumínio: usado para alta tensão e baixa tensão. G - b) Condutores: Têm a função de transportar a energia elétrica • Tipos: .e.m. • Tipos: . . baseandose no modo de deslocamento da corrente no circuito. Pelo conceito de circuito elétrico você deve ter notado que. reatores.Químicas (ex.UNIDADE 2. CIRCUITOS ELÉTRICOS E LEIS FUNDAMENTAIS • OBJETIVO: Identificar os tipos de circuitos elétricos. pilhas e baterias). . etc. . Ie R1 U12 - Ue + U23 U34 R3 R2 Figura 2.1. conseguiu-se uma expressão que nos fornece o valor da resistência equivalente de uma associação em paralelo..1.. Ie I1 + I2 R1 U1 R2 U2 I3 R3 U3 Ue Figura 2.1.. = Un c) Corrente equivalente (Ie): é igual à soma das correntes parciais Ie = I1 + I2 + I3 + ..... = In 1.1. + Rn b) Tensão equivalente (Ue): é igual à soma das tensões parciais Ue = U12 + U23 + U34 + ..... Circuito série ou dependente Este circuito elétrico oferece somente um caminho para a passagem da corrente elétrica entre a carga ou cargas e a fonte.. + Un c) Corrente equivalente (Ie): é a mesma em qualquer ponto do circuito Ie = I1 = I2 = I3 = . Circuito paralelo ou independente Também de experiências práticas..2.2.DETR/SCA/UFPR . Circuito série ou dependente a) Resistência equivalente (Re): é igual ao somatório das resistências parciais Re = R1 + R2 + R3 + .. +  Re R1 R2 R3 Rn b) Tensão equivalente (Ue): é a mesma em qualquer ponto do circuito Ue = U1 = U2 = U3 = .Manual de Eletrificação Rural 12 1. + In ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . conforme mostrado na figura. Circuito paralelo ou independente a) Resistência equivalente (Re): Observou-se experimentalmente que o inverso da resistência equivalente é igual à soma dos inversos das resistências componentes da associação considerada: 1 1 1 1 1  =  +  +  + .. Primeira lei de ohm Ohm enunciou esta lei partindo de experiências.Manual de Eletrificação Rural 13 1. ligando os pontos conseguidos através da medição. ou seja. 2. proporcionar uma simplificação do circuito. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Circuito misto b d Sua resolução depende de cada tipo de associação. à uma associação em série.3. quando quisermos determinar a resistência equivalente. ou o que é mais comum. o circuito em alguns pontos oferece somente um caminho para a passagem da corrente elétrica e em outros pontos. por Georg Simeon Ohm. Tensão versos corrente dentro de um condutor Observando estes resultados. Variava a tensão e para cada um dos valores media o respectivo valor da corrente. o circuito misto é mais encontrado. ele ligou-o a uma f. mais de um caminho. Ohm enunciou a lei que relaciona a tensão. Circuito misto É uma combinação das ligações série e paralela em um mesmo circuito.1.m variável. conforme vemos na figura abaixo. R3 R1 a c I1 + I3 I2 Ue R2 I4 R4 Figura 2. 2. esta resistência deve ser considerada nos cálculos. uma reta que passa pela origem. estas leis têm sido de primordial importância no estudo da eletricidade. Podemos como método de resolução. U (V) I (A) Figura 2.e. o que consiste em realizarmos algumas transformações até tornálo uma associação em paralelo. pois embora as cargas estejam ligadas em paralelo pelo fato dos fios terem resistência ôhmica. mais tarde.3.DETR/SCA/UFPR . recebeu a denominação de Primeira lei de Ohm. corrente e resistência e que. ele obteve.4. LEIS DE OHM Desde 1827.1. Tomando um condutor qualquer. Colocando os valores obtidos em um sistema de eixos cartesianos. Nas instalações elétricas usuais. quando foram enunciadas pela primeira vez. 1. a soma de todas as quedas de tensão é igual à soma das forças eletromotrizes aplicadas a essa malha.e. onde são levados a tornarem-se associações em série ou paralelo.” L .2... l = resistividade do material ( Ω mm2/ m).. ∑ 3. “A resistência apresentada por um determinado condutor é diretamente proporcional a sua resistividade e comprimento e inversamente proporcional à área de secção transversal do mesmo. 3. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA ..DETR/SCA/UFPR .” U . Primeira lei de kirchhoff Em um nó qualquer de uma rede elétrica. Segunda lei de kirchhoff Ientra = ∑ Isai Em uma malha.m. LEIS DE KIRCHHOFF As leis de Kirchhoff são de fundamental importância na resolução de redes elétricas ou associações como nos casos de circuitos mistos.[A] I =  R onde: I = intensidade de corrente elétrica (A)...I onde: ∑ ∑ U = somatório da f. aplicadas à malha considerada (V). R . R = resistência elétrica ( Ω ). L = comprimento (m).. ∑ U = ∑ R. da espessura..Manual de Eletrificação Rural 14 “O fluxo de corrente em um circuito elétrico é diretamente proporcional à tensão nele aplicada e inversamente proporcional à resistência elétrica do circuito considerado.2. que a resistência elétrica de um condutor filiforme (forma de fio) depende do comprimento. I = somatório das quedas de tensão na malha considerada (V). U = tensão aplicada (V). do tipo de material que o constitui e da temperatura. Segunda lei de ohm Ohm verificou. 2. também experimentalmente. a soma das correntes que nele chegam é igual a soma das correntes que saem desse nó. [ Ω ] R = l  A onde: R = resistência elétrica ( Ω ). 3. A = área da secção transversal (mm2). I + ∆U Como a Queda de tensão interna na fonte (∆U) = I . A tensão indicada no gerador representaremos por “e”. (V). mesmo que seja uma pilha.. possui uma resistência elétrica.p. e = R .m. Todo gerador elétrico ou fonte de f.e. Como o gerador possui uma resistência interna.d. Circuito para mostrar a diferença entre “f.d.2. como sendo a tensão produzida pelo gerador quando este estiver sem carga.m). r = resistência interna da fonte de f.e. haverá naturalmente a produção de uma queda de tensão.e. 4.p” 4. Pelo aparecimento da queda de tensão devido à resistência interna “r” (enrolamento ou líquido da bateria) a tensão nos terminais (U) sob condições de carga é reduzida do valor da queda de tensão.E. I + I . R = resistência elétrica ( Ω ). bateria). ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .Manual de Eletrificação Rural 15 4.m” e “d. E D.e. r = I (R + r) ou e=U+I. gera-se uma tensão original ou força eletromotriz (f. e que a diferença verificada entre elas é devida à queda de tensão que ocorre no interior do gerador.e. Queda de tensão na fonte geradora No interior de uma fonte geradora (máquina.p.m. pois todos os materiais utilizados na sua fabricação não são condutores perfeitos. Conceituamos f. I = intensidade de corrente elétrica (A).1.M.queda de tensão no circuito externo (V).p.m.. ∆U = queda de tensão interna na fonte geradora (V). ( Ω ). e depende da resistência do condutor (Rc). r . substituindo fica: e = R ..e. Queda de tensão nos condutores A queda de tensão nos condutores é indicada também por ∆U. onde ocorre a transformação de energia elétrica em térmica. Dessa forma. U = d.D.5.d.r [V] onde: e = f.e. quando ele for percorrido por uma corrente. dizemos que é a tensão que o gerador produzirá quando ligado em um circuito.DETR/SCA/UFPR . Já a d. .m.r + U R Figura 2. é sempre menor que a f. DIFERENÇA ENTRE F. I - e.P.m. Esta tensão é representada por U.d. podemos observar que a d. 4 mm2. Qual a corrente que flui em cada resistor parcial e qual o valor da corrente total? 14.m.8 ohm.8A. Qual a resistência equivalente? Qual a corrente resultante e a potência total dissipada? 10. Dois resistores de valor 16 ohm e 40 ohm são ligados em paralelo. Uma lâmpada para uma tensão de 12V e 2. quando neste resistor deve fluir uma corrente de 0. se cada lâmpada dissipa 5 watts? Qual a resistência equivalente? 9. Um consumidor absorve 6A e está afastado 80 metros da fonte de alimentação. O enrolamento de um motor de corrente contínua tem a 20oC uma resistência de 440 ohm. deve ser ligado a uma tensão de 220 V.4 A? 3. R2=10 ohm e R3=40 ohm? 8. temos uma tensão de 220V.6 A aplicando-se 220V? 4. ∆U = I . Num circuito paralelo de 220 volts.1 Ω.Manual de Eletrificação Rural 16 [V] onde: ∆U = queda de tensão interna na fonte geradora (V). ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Qual é o valor da resistência total destes resistores? 6.e. se a corrente resultante deve ser de 4A? 5. desejamos instalar três lâmpadas onde os filamentos têm a resistência de 20 ohms. Até que valor a tensão decrescerá. Qual o valor do resistor equivalente a 3 resistores ligados em paralelo.e. Qual a corrente que circula por um resistor de 40 ohm. Rc Considera-se como comprimento do condutor. o comprimento de ida e o de volta (distância dupla).DETR/SCA/UFPR . quando a temperatura se eleva a 145oC? 7. de valores R1=2 ohm. A queda de tensão nos condutores de alimentação é dada normalmente em porcentagem da tensão nos terminais e não deve superar aos valores prescritos na norma NBR 5410. sabendo que a resistência elétrica interna da fonte (r) é igual a 0. Um resistor de constantan de secção igual a 0. Na extremidade de um condutor de alimentação. Dois resistores ligados em paralelo R1= 8 Ω e R2=14 Ω dão origem a uma corrente total I= 4. quando se liga ao circuito um aquecedor que consome 5 ampères? 13. quando este está ligado a uma fonte de 220 V? 2. Rc = resistência apresentada no comprimento do condutor ( Ω ). Dois resistores de 12 Ω e 60 Ω estão em paralelo e com uma tensão de 120 V. determine o valor da fonte de força eletromotriz (f. I = intensidade de corrente elétrica (A).ab). Em um gerador a tensão nos terminais é U = 220 volts. Qual é o comprimento necessário. 5. a resistência interna é de 2 ohms e a intensidade de corrente elétrica é de 15 ampères.? 16. Responda: Como disporemos as lâmpadas? Qual a corrente circulante no circuito.m) e a diferença de potencial entre A e B (d. O condutor de alimentação é de cobre com uma seção de 4 mm2. quando neste circula uma corrente de 1. sendo a tensão de rede de 220V? 11. Qual a resistência de um condutor elétrico.p. Qual o valor do resistor a ser ligado antes da lâmpada? 12.d. Qual é a sua f. Qual a porcentagem da queda de tensão. Qual o valor das correntes parciais I1 e I2? 15.9A de consumo de corrente deve ser ligada a uma tensão de 220V. Supondo que tenhamos algumas lâmpadas de 8 volts para iluminação de uma árvore de natal e queiramos ligá-las numa tomada de 120 volts. cuja resistência é de 0. EXERCÍCIOS 1. Qual a variação que sofre a corrente que circula neste enrolamento. A que tensão deve ser ligado um resistor de 300 ohm. No circuito abaixo. interruptores e tomadas.DETR/SCA/UFPR . U = 110 V. HEIM. Uma bateria de lanterna com 4. 1991.. Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná. Rio de Janeiro: Livros técnicos editora.4 Ω.5 V e resistência interna de 0. 22. CREDER. 23.9 Ω é curtocircuitada. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Curso de Eletrotécnica e eletricidade básica I. K. 1 3 5 2 4 6 20. 1979. A resistência interna é de 0. Qual deve ser o valor da tensão nos bornes quando a bateria é solicitada com 6 ampères? 18. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico. 3. podemos instalar tomadas e interruptores? 24. Faça a ligação deste motor nas tensões de 110 e 220 V. T. L.127p. W. SCHULTHEISS. quando se considera desprezível a resistência do condutor curtocircuitado? 19. OBERG. Instalações elétricas. Diferencie circuito unifilar e circuito multifilar..105-106.4 A. p. São Paulo: Editora Mestre Jou. chuveiro. com base nas equações e características apresentadas para os dois tipos de circuitos..Manual de Eletrificação Rural 17 DADOS: R1 = 10 A R2 = 2 . geladeira e outros equipamentos que ligamos em nossas casa. ed. De acordo com a norma os fios fase. Diferencie comando simples de uma lâmpada mais uma tomada de comando paralelo de uma lâmpada. 21. 1980. uma tensão de 24 V. BIBLIOGRAFIA ANZENHOFER. H. A. sem carga. Uma bateria apresenta. 26. para que não ocorra risco de choques ou defeitos. 109p. são ligados em série ou paralelo? Explique sua resposta. Desenho arquitetônico. Para ligar um equipamento monofásico e um outro trifásico são necessários quais e quantos fios da rede? 22. ed. ferro elétrico. Onde. e que a bobina onde há ligação de um capacitor serve somente para dar partida ao motor. Lâmpadas. Sabendo que as bobinas de um motor monofásico possuem a seguintes características: I = 4. R1 R3 = R1 I3 = 3A I1 A B + - I2 R2 U2 I3 R3 U3 Ue R1 U1 Ie 17. Eletrotécnica para escolas profissionais. em hipótese alguma. Cite três cuidados que devemos ter na instalação de lâmpadas. Qual é a corrente que flui durante o curto circuito pela bateria. WEBER. neutro e retorno são representados de que maneira? 25. Manual de Eletrificação Rural 18 Fig. 2.6. Símbolos gráficos para projetos de instalações elétricas ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA - DETR/SCA/UFPR UNIDADE 3. POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA • OBJETIVO: Conceituar potência elétrica e mediante esta conceituação determinar consumo de energia elétrica e rendimento dos equipamentos elétricos. INTRODUÇÃO Sabemos que para executar qualquer movimento ou produzir calor, luz, radiação etc. precisamos despender energia. A energia aplicada por segundo em qualquer destas atividades chamamos potência. 1. POTÊNCIA Define-se potência como sendo o trabalho executado por unidade de tempo. A potência elétrica é obtida pelo produto da tensão pela corrente. Já vimos que: dw e =  dq Se referirmos ao tempo dt, temos: dw dq  = e .  dt dt Para fins práticos: P=U.I onde: P = potência eficaz, ativa ou real (W); U = tensão (V); I = intensidade de corrente elétrica (A); dw = energia aplica (J); dq = cargas deslocadas (c); e = força eletromotriz (V); dt = diferencial de tempo (s). ou dw = e . dq ou P=e.I ...[W] Obs.: joule coulomb joule P =  .  =  = Watt coulomb segundo segundo A potência é medida em Watts, então: Watt = volt . ampère Como a unidade Watt é, muitas vezes, pequena para exprimir os valores de um circuito, usamos o quilowatt (kW) ou o megawatt (MW): Obs. 1 KW = 1.000 watts 1 MW = 10 6 watts ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA - DETR/SCA/UFPR Manual de Eletrificação Rural 20 Como já foi verificado, a potência por definição é igual ao produto da tensão pela corrente. No entanto, tal afirmativa somente é verdadeira quando a tensão e a corrente encontram-se em fase, ou seja, apresentam para o mesmo intervalo de tempo valores máximos e mínimos. Para melhor explicar o que ocorre com a potência em circuitos onde a tensão e a corrente não encontram-se em fase, demonstraremos para diversas situações de circuitos, como ocorre o cálculo de seu valor: 1.1. Potência em circuito de corrente contínua Como a tensão e corrente para este tipo de circuito não são alternadas e encontramse em fase, a definição de potência, fica: tensão (V), corrente (A) tempo (s) Figura 3.1. Tensão e corrente contínua ao longo do tempo P=U.I 1.2. Potência em circuito resistivo de corrente alternada ...[W] Neste tipo de circuito a alternância da corrente e da tensão estão em fase, ou seja, não existe defasagem entre a tensão e a corrente, logo o valor do ângulo de defasagem é igual a zero e a definição da potência permanece a mesma. tensão (V), corrente (A) U I 90 o 270 o 360 o tempo (s) Figura 3.2. Tensão e corrente alternada ao longo do tempo em circuito resistivo P=U.I ...[W] ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA - DETR/SCA/UFPR Tensão e corrente alternada em circuito com predominância capacitiva ou indutiva P = U .4.3. Se em um circuito temos enrolamentos tais como motores. indutores e capacitores. I . não circulará corrente. Isto faz com que se defina: tensão e corrente estão em igualdade de fase.5. transformadores. também.[W] Devido à falta de algumas informações básicas que ainda não foram vistas. haverá o aparecimento de uma reatância indutiva. objetivam esclarecer melhor o que ocorre com as grandezas tensão e corrente em circuitos contendo resistências.U . Sendo o valor da tensão.5. Em corrente alternada. apenas vamos assumir a expressão da potência como: P= 3 . o mesmo estará acontecendo à corrente. corrente (A) U I 0 90 o 270 o 360 o tempo (s) ϕ = ângulo de defasagem entre a tensão e a corrente Figura 3. Potência em circuito de corrente alternada com predominância capacitiva ou indutiva Neste tipo de circuito os capacitores ou indutores (bobinas) presentes no circuito. num determinado instante igual a zero.. Cos ϕ .3.. Potência em circuito trifásico de corrente alternada . Fundamentos teóricos Em circuitos de corrente contínua somente opõe-se ao deslocamento das cargas elétricas a resistência ôhmica dos condutores. 1. proporcionam uma defasagem entre a corrente e a tensão. uma lâmpada incandescente). chamada impedância. resulta uma outra oposição ao deslocamento das cargas. então. Circuitos contendo somente resistências Ligando-se uma fonte de corrente alternada à um resistor ôhmico (por exemplo. a tensão variará senoidalmente da mesma forma como a tensão que a originou.DETR/SCA/UFPR . reatores. I .1. pelo fato de haver oscilação nos valores das grandezas elétricas (correntes e tensão).[W] 1.. Os casos colocados abaixo. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Quando a tensão alcança o seu valor máximo. neste instante.. ficando a expressão da potência definida da seguinte forma: tensão (V).Manual de Eletrificação Rural 21 1. Cos ϕ 1. b = representação senoidal da tensão e corrente alternada. a diferença de fase alcança 90o. corrente e tensão crescem e decrescem simultaneamente. em graus. pela ação da auto-indução.5. aparecerá uma diferença de fase entre a tensão e a corrente. transformador. 1. U I 0 90 o 180 o 270 o 360 o tempo (s) indutor (L) (a) (b) (c) onde: a = circuito contendo somente indutor. c = representação vetorial da tensão e corrente alternada. corrente (A) U I 0 90 o 270 o 360 o fonte tempo (s) UR. Circuito contendo somente carga indutiva ou bobina Quando uma carga indutiva (motor. o que significa que o circuito de corrente não apresenta resistência ôhmica. Essa diferença de fase é indicada como ângulo. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Figura 3. corrente (A) UL. .2. ϕ = + 90o. Diagrama de fases de um circuito contendo somente resistência ϕ=0 . . IR resistência (R) (a) onde: (b) (c) a = circuito contendo somente resistência. ou 1/4 de período em relação à tensão. o Quando a carga é ohmica.DETR/SCA/UFPR . c = representação vetorial da tensão e corrente alternada. Diagrama de fases de um circuito contendo somente carga indutiva No caso de resistência indutiva pura. Figura 3. tensão (V).5. devido ao fato de a corrente sofrer um atraso no seu deslocamento. fonte tensão (V). a corrente está atrasada de 90o. etc) é ligada a uma fonte de corrente alternada.4. I L . b = representação senoidal da tensão e corrente alternada.Manual de Eletrificação Rural 22 . Quando a carga é indutiva pura. capacitores e indutores Na prática é muito difícil ocorrer isoladamente a situação dos casos colocados acima. o capacitor alcança o valor da tensão de crista. . é sempre mais provável que ocorra uma combinação dos mesmos. num circuito de corrente alternada. Um modo de solucionar mais facilmente o problema. .DETR/SCA/UFPR . A soma pode ser determinada graficamente ou por cálculo. IC capacitor (C) (a) (b) onde: a = circuito contendo somente capacitor.Manual de Eletrificação Rural 23 1. Circuitos contendo resistores. capacitores e indutores num circuito único leva a resolução deste (determinação da tensão e corrente equivalente) à algumas complicações. Circuito contendo somente capacitor Uma carga capacitiva (capacitores) motiva. um defasamento entre tensão e corrente. Somente quando a tensão chega ao seu valor nulo.1.6. 1.4. corrente (A) U I 0 90 o 180 o 270 o 360 o tempo (s) UC. b = representação senoidal da tensão e corrente alternada.5. a corrente está adiantada em relação à tensão de 90o ou 1/4 de período.5. A combinação de resistores. fonte tensão (V).3. no sentido contrário ao defasamento de carga indutiva. ϕ = -90o 1.4. indutivas e capacitivas levando-se em consideração o defasamento angular resultante. Figura 3. indutores ou capacitores. contendo resistência. fica: ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . consiste em somarmos geometricamente os valores individuais das cargas ôhmicas. c = representação vetorial da tensão e corrente alternada. Cargas mistas em circuito série Mediante o circuito série abaixo. Diagrama de fases de um circuito contendo somente capacitor (c) No caso de carga capacitiva pura. Deve-se observar sempre que bobinas e capacitores têm defasamentos angulares de sentidos contrários. principalmente quando tentamos resolvê-lo por funções seno e cosseno. onde aparecem circuitos contendo somente resistores.5. indutor e capacitor a resolução da associação de forma vetorial. A reatância indutiva atua. montando-se as mesmas sobre um núcleo de ferro. portando.. uma tensão de auto-indução que atua no sentido contrário da tensão de alimentação. . Consumidores sem indução são chamados de “cargas resistivas” (lâmpadas incandescentes. A reatância indutiva depende da freqüência da corrente alternada e da indutância da bobina e pode ser calculada conforme a expressão abaixo: onde: XL = reatância indutiva (Ω). No circuito de corrente. Ue UR RR UC XC Figura 3.7. Entretanto. Um consumidor ligado nesse circuito de corrente (por exemplo. enrolamentos de motores. se o capacitor é ligado a uma fonte de corrente alternada. L = indutância (henrys . Todas as cargas de corrente alternada. Esta existe porque a corrente alternada origina. C ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . transformadores). num vaivém. • Reatância indutiva (XL): Uma bobina oferece uma resistência maior à passagem da corrente alternada do que ofereceria à da corrente contínua.. permanentemente. ele sofre inversão de carga.Manual de Eletrificação Rural 24 Ie XL UL . sobre a resistência do circuito de corrente. Com exceção de um pequeno impulso de corrente de carga na sua ligação. O valor da reatância capacitiva pode ser aumentado bastante nas bobinas. Isto porque a resistência ôhmica “R” (resistência da matéria prima) é acrescida de mais um segundo valor de resistência. A capacitância de um capacitor alimentado por tensão alternada dá origem. ω = 2 . a assim chamada reatância indutiva (XL). XL = ω . resultante da resistência ôhmica e da reatância indutiva e capacitiva existentes no circuito. na bobina. aquecedores. f = velocidade angular (rad/s).[Ω] • Reatância capacitiva (XC): O capacitor não permite a passagem da corrente elétrica. que funcionam baseadas no princípio da indução. L . π . cada vez que a polaridade da corrente se inverte. O cálculo da reatância capacitiva depende da freqüência da corrente alternada e da capacitância do capacitor e pode ser calculada conforme a expressão abaixo: 1 XC =  . bobina e capacitor a) Determinação da impedância (Z): Impedância é o nome que se dá à oposição ao deslocamento das cargas elétricas.. uma Lâmpada incandescente) é continuamente atravessado pela corrente. são chamadas de “cargas indutivas” (bobinas.[Ω] ω . como uma força antieletromotriz. Circuito contendo resistência. Este efeito resistivo motivado pela capacitância de um capacitor é chamada de “reatância capacitiva (XC)”.. portanto. não flui corrente. a corrente de carga fica.H). a uma corrente “I”.DETR/SCA/UFPR . assim. influindo assim. etc). UL = Tensão no indutor (V). UC = Tensão no capacitor (V).9. XC XL ϕ2 R XL = Reatância indutiva (Ω). Figura 3. C = capacitância (farads .8.Manual de Eletrificação Rural onde: XC = reatância capacitiva (Ω). abaixo. Figura 3. XC = Reatância capacitiva (Ω). R= Resistência (Ω). Veja a demonstração na figura 3. ou seja: Z = XX + RR Z 2 = RR 2 + (XL .[Ω] b) Determinação da tensão equivalente (Ue) • Triângulo das tensões: Ue UC UL ϕ1 ϕ2 UR onde: Ue = Tensão equivalente (V). A reatância do capacitor atua no sentido inverso da reatância de uma bobina.XC) 2 ________________ Z = √ RR 2 + (XL . ou graficamente. pelo triângulos das impedâncias.XC) 2 .F).DETR/SCA/UFPR .. Caso o circuito possua resistência reatância indutiva e capacitiva. Triângulo das impedâncias Vetorialmente. • Triângulo das impedâncias: Como já foi dito acima. a impedância do circuito resulta de uma soma vetorial entre a resistência do resistor e as reatâncias do capacitor e do indutor. no circuito de corrente alternada. por meio de cálculo. Triângulo das tensões ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .. o valor da impedância. a resistência total de cargas indutivas alimentadas por corrente alternada é designada por “impedância (Z)”. Z ϕ1 onde: Z = Indutância (Ω). 25 Obs. é obtida com o auxílio do “Teorema de Pitágoras”. UR = Tensão no resistor (V).8. ... indutiva e capacitiva. . [kWA] Se multiplicarmos novamente os valores da tensão encontrados acima pela corrente (I). .. real ou absorvida (Pa) = UR .. Pa= Potência ativa (kW). I Potência reativa indutiva (Q L) = UL . a tensão equivalente do circuito resulta de uma soma vetorial das tensões resistiva.Manual de Eletrificação Rural 26 Vetorialmente. ϕ2 Pa QL = Potência reatância indutiva (kVAr). I Tensão no indutor (UL) = XL .DETR/SCA/UFPR ... [kW] ..QC) 2 .UC) 2 ... Figura 3.[V] Se multiplicarmos os valores da resistência. [V] [V] [V] [V] S QC QL ϕ1 onde: S = Potência aparente (kVA).. [kVA] ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .UC) 2 ________________ Ue = √ UR 2 + (UL ... Triângulo das potências ________________ S = √ Pa 2 + (QL . I Tensão no capacitor (UC) = XC .... [kVAr] . I c) Determinação da potência aparente (S) • Triângulo das potências . I . .10. I Potência aparente (S) = Ue ... Ue = UX + UR Ue 2 = UR 2 + (UL . I Potência reativa capacitiva (QC) = UC . obteremos: Potência ativa.. QC = Potência reatância capacitiva (kVAr). I Tensão equivalente (Ue) = Z . reatância e impedância do item acima pela corrente (I) que passa no circuito. [kVAr] .. obteremos: Tensão no resistor (UR) = R . Ao lado desta potência ativa. a) Potência aparente: é apenas um valor de cálculo. Sua finalidade é a de construir o circuito magnético nas bobinas e sua carga. ativa e reativa Como verificamos. o valor da potência aparente contém ainda. nem executa trabalho útil. Por isso. mas precisa ser determinada a partir da potência aparente e considerando um fator dado pelo seno do ângulo ϕ c) Potência reativa (Q): esta potência apesar de existir no circuito. não sendo propriamente consumida como energia ativa. seu valor é dado em volt-ampères reativos (VAr. a potência reativa varia duas vezes por período entre fonte de corrente e consumidor.5.Manual de Eletrificação Rural 27 1. Qualquer equipamento (motores. há dois tipos de potência em jogo num sistema: potência ativa e potência reativa. o valor da fator de potência vem indicado na placa de características. cuja soma vetorial dá a potência aparente. não sofre transformações.). a potência reativa (Q). I . kVAr). cos ϕ [W] O valor cos ϕ. ou seja. da ordem de 0.8. Potência aparente. motores síncronos superexcitados (capacitivos) e condensadores síncronos. I [VA] b) Potência ativa (Pa): é a potência elétrica que realmente se transformada em outras formas de energia elétrica e fora do circuito de corrente. motores de indução e motores síncronos subexcitados. Seu valor. A energia reativa é uma energia trocada entre o gerador e o receptor. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . sem necessitar energia intermediária na transformação.) que necessite de energia magnetizante como intermediária na utilização de energia ativa. acompanhando a freqüência. porque neste produto não foi levado em consideração o defasamento angular entre tensão e corrente. Como os campos crescem e decrescem. Cos ϕ é assim.8 partes de potência ativa. a relação entre a potência ativa (Pa) e a potência aparente (S): Potência ativa (Pa) Fator de potência (cos ϕ) =  Potência aparente (S) Nos motores. reatores. Potência ativa (Pa) = U . Esta é a potência indicada pelo wattímetro.5. etc. luminosa. • Como fornecedores de energia reativa podemos citar: capacitores. é um consumidor de energia ativa e reativa. O conceito físico pode ser explicado da seguinte maneira: qualquer equipamento que transforme a energia elétrica diretamente em outra forma de energia útil (térmica. reatores. indica quanto de potência ativa (Pa) está contido na potência aparente (S) calculada. e nos capacitores (= construção de um campo elétrico). chamado de fator de potência. atua ativamente. a potência aparente deste motor possui 0. Sua existência aumenta a carga dos geradores.DETR/SCA/UFPR . • Como consumidores de corrente ou potência reativa podemos citar: transformadores. porém não é a diferença numérica entre a potência ativa e a potência aparente. transformadores. Potência aparente (S) = U . etc. o seu valor a plena carga é normalmente. é um consumidor de energia ativa. t = intervalo de tempo (horas . somam a potência consumida ao longo do tempo.Manual de Eletrificação Rural 28 dos condutores e dos transformadores. A ação mútua dos campos magnéticos gerados pelas duas bobinas provoca o deslizamento de um ponteiro em uma escala graduada em watts proporcional ao produto volts x ampères. Obs. Como esta é uma unidade muito pequena. A energia elétrica é medida por instrumentos chamados quilo-watt-hora-metro. provocando a sua rotação. Como veremos mais adiante. freqüência e número de fios do circuito. pois sabemos que a potência é expressa em watts por meio das fórmulas conhecidas. esses instrumentos são interligados. O princípio de funcionamento do medidor de energia é o mesmo que o de um motor de indução. bifásicos (2 fases + neutro) ou trifásico (3 fases + neutro). Assim para que um instrumento possa medir a potência de um circuito elétrico. percentualmente.. [VAr] Potência reativa (Q) = U . monofásicos (fase + neutro). 4. MEDIDORES DE POTÊNCIA Os medidores de potência elétrica são conhecidos como wattímetros. de modo a ser percorrida pela corrente total. Os wattímetros podem medir corrente contínua ou corrente alternada. qual a parte da potência fornecida que é ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . [kWh] Se o tempo considerado for de uma hora. perdas de potência reativa. De modo semelhante ao wattímetro.h) . na prática usa-se a potência em quilowatts e a energia será em quilowatts . nestes elementos de circuitos..t onde: W = energia consumida ou trabalho elétrico (kWh). MEDIDORES DE ENERGIA OU TRABALHO ELÉTRICO Já sabemos que a energia é a potência dissipada ao longo do tempo. a bobina de potencial é ligada em paralelo com o circuito e a bobina de corrente em série com a carga. I . deve-se ler as instruções do fabricante e observar as características. será necessário o emprego de duas bobinas: uma de corrente e outra de potencial. como: tensão nominal. Solidário com o disco existe um eixo em conexão com uma rosca sem-fim. ou seja: W=P.: Ao se ligar um medidor de energia. os campos gerados pelas bobinas de corrente e de potência induzem correntes em um disco. sen ϕ 2. corrente nominal. ou seja. hora ou kWh. ou seja. ou seja. 3. P = potência consumida (W). a energia é expressa em watts x hora. Seu valor indica. RENDIMENTO ELÉTRICO Rendimento elétrico é definido como sendo a relação entre a potência entregue pelo equipamento (Pe = Pn) em watts pela potência absorvida pelo equipamento (valor eficaz ou real) em watts. que provoca a rotação dos registradores. e origina. existem três formas de potência em circuitos de corrente alternada.DETR/SCA/UFPR . mas só a potência ativa ou real. A ligação dos medidores deve obedecer às características particulares do circuito. os quais fornecerão a leitura. Qual a potência absorvida por um aquecedor. Qual é o valor da impedância para uma freqüência f = 60 Hz? 7. 60 Hz e corrente alternada? 9. 100 Pa [%] onde: η = rendimento elétrico (%). Qual a potência absorvida por um motor de 15 CV. Quando da ligação de uma carga. Qual a capacitância de uma capacitor. se o preço de kWh é de Cr$ 0. sendo sempre inferior a 100%.85? 6. Qual é a potência de uma máquina. Qual a indutância de uma bobina de choque que trabalha em 800 Hz e apresenta uma reatância de 2000 Ω? 8. O disco girante de um medidor de energia efetua 1500 rotações para cada kWh consumidos. Um capacitor de 16µF é ligado a uma rede de 220 V/60 Hz. em kW.12? 4. Um capacitor eliminador de interferências de uma furadeira elétrica tem 50. Qual a reatância de um capacitor de 1. Qual a corrente absorvida por uma bobina de reatância. Pe η =  . Obs. EXERCÍCIOS 1 CV = 736 Watts 1 HP = 746 Watts 1. • Qual o consumo de kWh para um período de 1 ½ horas? • Qual a potência consumida pela carga? 5. o disco efetuou 120 rotações no período de 4 minutos. quando ela está ligada: • em corrente contínua de 220 V? • em 220 V. Seu valor é freqüentemente indicado em porcentagem. Qual o valor da impedância da ligação em série representada? XL R XC 500 Ω 300 Ω 100 Ω ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .000 pF. que em 50 Hz tem uma reatância de 10 kΩ ? 12. cuja indutividade é de 1 henry e a resistência ôhmica de 100 ohms. sendo o seu rendimento de 0. quando a resistência deste é de 40 Ω e o mesmo está ligado em 220 V? 3. Qual a corrente que circula numa rede de 220 V/60Hz? 13. Uma bobina tem a indutância de L = 2 henrys.DETR/SCA/UFPR . 1015 F em 1000 Hz (ondas médias)? 11. Qual o valor da reatância capacitiva e qual a corrente que circula? 10. Quanto custa uma iluminação de 2 lâmpadas de 40 Watts durante 15 horas. quando esta fornece 15 ampères em 220 volts? 2. 5. Pa = potência absorvida pelo equipamento (W).Manual de Eletrificação Rural 29 transformada em potência útil. Pe = potência entregue pelo equipamento (W). A resistência ôhmica é de R = 400Ω. 18. Um transformador de potência nominal de 5 kVA fornece a plena carga 4 kW. = 0.8 (atrasado). rendimento de 85%. Calcular a energia elétrica paga no um do mês por uma casa com potência média utilizada de 2.37 kW).Manual de Eletrificação Rural 30 14. com o varmetro.95 (avançado). Supor o preço do kWh igual a Cr$ 0. então a conta a ser paga será de quanto? 20. onde a tensão é de 110 volts. Em uma instalação agro-industrial temos as cargas elétricas abaixo discriminadas e queremos achar o fator de potência da instalação: • 100 lâmpadas fluorescentes de 40 W. F1 F2 F3 Pn = 15 CV Un = 220 V motor trifásico 1800 rpm 3~ M 17. cujas medidas efetuadas são: 850 kW e 300 kVAr. Em uma instalação mediu-se a potência com um Wattímetro. Uma conta mensal seria de Cr$ 800. f. determine a potência absorvida (Pa) pelo motor. a corrente medida é de 10 ampères. cada uma com reator de 8 W e fator de potência de 90% (atrasado). f. Qual é o valor da potência reativa fornecida? 19. e achou-se 8 kW e. rendimento de 90%. Qual o fator de potência e a potência aparente? 21.00. 6kVAr. Qual é a energia consumida por este circuito ligado oito horas por mês (30 dias)? 16.p. = 0.DETR/SCA/UFPR . Num circuito resistivo. No sistema trifásico dado abaixo.000 watts ligada durante 300 horas. • 50 lâmpadas incandescentes.72 kW). perfazendo um total de 10 kW. porém o fator de potência médio mensal de uma propriedade foi de 60%. Qual o valor da impedância da ligação paralela representada? R XL XC : 20Ω 50Ω 100Ω 15.p. • um motor síncrono de 30 CV (22.20. 22. Qual o fator de potência de uma instalação. • 20 motores de indução de 5 CV (3. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . CREDER.B. Livros técnicos editora. 421 p. K. A.origem: NB3. COTTRIM.127p... Instalações elétricas de baixa tensão. ed.DETR/SCA/UFPR . Eletrotécnica para escolas profissionais. ed. São Paulo. HEIM. Instalações elétricas. 1980. Rio de Janeiro. 1991. WEBER. T. 1982. A. COBEI / mm Editora.A. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . 489 p.. Instalações elétricas. SCHULTHEISS. H. São Paulo: McGraw-hill do Brasil. São Paulo: Editora Mestre Jou.M. NBR 5410 . 3.Manual de Eletrificação Rural 31 BIBLIOGRAFIA ANZENHOFER. 2. W. distribui a energia também em alta tensão). A energia elétrica é um tipo especial de energia. T-2 = transformador abaixador (baixa a tensão recebida pela LT) DP = distribuição primária (dentro da zona urbana. sendo dado os principais tipos de estrutura e equipamentos.UNIDADE 4. SISTEMA ELÉTRICO Um sistema elétrico compreende os seguintes componentes: • produção. através da qual podemos obter os efeitos acima. Diagrama de um sistema elétrico G = gerador síncrono de energia (a turbina hidráulica ou a vapor). LT = linha de transmissão de energia elétrica (transporta a energia até ou próximo aos centros consumidores). radiação. T-3 e T-4 = transformador de distribuição (baixa as tensões para valores utilizáveis em instalações residenciais. transmitida e distribuída até o meio rural. agrícolas e industriais). comerciais. DS = distribuição secundária. ela é usada para transmitir e transformar a energia primária da fonte produtora que aciona os geradores em outros tipos de energia que usamos em nossas residências. É uma das formas mais convenientes de energia. etc. GERAÇÃO. Podemos dizer que a eletricidade é uma energia intermediária entre a fonte produtora e a aplicação final. • transmissão (subestação elevadora e subestação abaixadora).8 KV T-1 Transmissão LT (132 ou 230 KV) T-2 T-3 DS Consumidores 220/127 V Figura 4. temos à nossa disposição parte da energia acionadora das turbinas.DETR/SCA/UFPR . T-1 = transformador elevador de tensão (eleva a tensão gerada a valores muito altos). luz. trabalho mecânico. Distribuição DP (6 ou 13. porque através de um simples ligar de uma chave. TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA • OBJETIVO: Indicar e demonstrar como a energia elétrica é gerada. DIAGRAMA DE UM SISTEMA ELÉTRICO Produção G 13. 1. inteiramente silenciosa e não poluidora. INTRODUÇÃO Energia é tudo aquilo capaz de produzir calor. • distribuição.2 KV) T-4 DS 254/440 V ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .1. lenha.1.DETR/SCA/UFPR . • Todos os fluidos que se deslocam nas tubulações possuem energia cinética. por um processo qualquer. 1. a água possui uma enorme energia potencial. carvão mineral.1. nós represamos a água de um rio que normalmente desceria pela montanha abaixo.3.). estimado em mais de 150 milhões de KW. Sistemas hidroelétricos São sistemas que transformam a energia de velocidade e energia de posição contida em um manancial em energia elétrica.) ou combustível nuclear (urânio enriquecido). Uma vez represada. • Composição do sistema: ENERGIA DE POSIÇÃO TURBINA GERADOR ENERGIA ELÉTRICA PAINEL DE COMANDO Figura 4.2. transformam a energia potencial em energia calorífica. etc. descerá ladeira abaixo.1. do lado esquerdo temos tubulações que vão conduzir a água desde a barragem até as turbinas. podendo causar acidentes. para não haver variação da freqüência da rede. Geração A geração industrial de energia elétrica pode ser realizada por meio do uso da energia potencial da água (geração hidroelétrica) ou utilizando a energia potencial dos combustíveis (geração termoelétrica). bagaço de cana. No Brasil. transforma-se em energia cinética capaz de lançar a flecha a grande distância. energia de movimento. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . que poderemos usar facilmente. Conforme a figura 4. Outros exemplos de energia potencial: • Uma grande pedra em uma montanha possui energia potencial. carvão. ou seja. Esta água em movimento encontra as palhetas das turbinas dando origem a um movimento de rotação. pois o nosso país possui um rico potencial hidráulico. • Um arco lançador de flechas: quando tangemos a corda acumula-se energia potencial e. etc. se esta pedra for descalçada. Esta queda da água faz com que a energia potencial acumulada transforme-se em energia cinética. • Os combustíveis (petróleo. etc. se largamos. uma vez acesos. combustíveis não fosseis (madeira. Esta diferença de nível é a energia potencial. As termoelétricas existentes no Brasil utilizam combustíveis fósseis (petróleo. cerca de 90% da energia gerada é através de hidroelétricas. Para que os fluidos possam se deslocar nas tubulações é preciso que haja diferença de nível entre o reservatório e o ponto de utilização. Composição de um sistema hidroelétrico a) Cálculo da potência elétrica No caso de uma barragem. por causa da força da gravidade.Manual de Eletrificação Rural 33 1.) possuem em suas moléculas energia potencial que. que precisa ser muito bem controlado.. sem considerar os rendimentos (η) do gerador elétrico. m / s Q. adaptando-se as condições do problema hidráulico.Manual de Eletrificação Rural 34 Assim podemos enunciar o princípio de conservação de energia: “A energia potencial transforma-se em energia cinética e vice-versa”. hw = nível dinâmico (m). metros ⇒  Segundo s kg . m Potência = Vazão . H = altura de queda d’água (m). na qual fica instalada a turbina (no caso. ho hw onde: ho = nível em repouso (m). H hb hu Figura 4.3. altura ⇒  . hb = desnível total (m). do tipo PELTON).H Potência (CV) =  ⇒  75 75 Litros ⇒  Segundo A potência obtida pela fórmula acima é teórica e corresponde a potência total disponível. Trabalho Força . da turbina e da linha de transmissão da energia elétrica até os pontos de consumo. Corte longitudinal de uma barragem onde vemos as tubulações e a casa de máquinas.DETR/SCA/UFPR . Para calcular a potência elétrica de uma queda d’água considera-se a definição de potência em mecânica. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Espaço Potência =  ⇒  Tempo Tempo Força  = Vazão Tempo Como 1 Litro d’água = 1 kg Litros kg . hu = altura de perdas na usina (m). e este da carga. Francis-caixa aberta. e podem ser do tipo: Fureyron. a potência indicada é a aparente. frequenciâmento. H . em geral vertical.CV).Manual de Eletrificação Rural 35 A tabela abaixo mostra o rendimentos apresentados por alguns equipamentos Tabela 4.roda d’água com admissão por cima . Então a geração necessita de uma turbina (hidráulica ou térmica) e de um gerador síncrono.. c) Painel de controle O painel de controle pode ser embutido ou isolado.gerador elétrico: quanto maior a potência do gerador maior será o rendimento elétrico Rendimento (η) (%) 60 45 30 70 80 90 geralmente superior a 90 Introduzindo o rendimento (η) na equação da potência. • Turbina banki (fluxo transversal): tem ampla faixa de utilização. Os geradores podem ser de corrente contínua ou alternada. . Rendimento elétrico de alguns equipamentos Equipamento . [CV] b) Turbinas As turbinas são produzidas para atender situações diversas de aproveitamento hidroelétrico. η = rendimento hidráulico (em geral entre 50 a 90%).000 . d) Geradores Os geradores industriais de eletricidade necessitam de energia mecânica (energia cinética) para fazerem girar os rotores das turbinas.linha de transmissão . fica: 1. amperímetro. H = altura de queda d’água (m).DETR/SCA/UFPR . e traz geralmente para o controle e gerenciamento do sistema um voltímetro.1. Kaplan. Banki. No caso dos geradores de corrente alternada (alternadores). vazões de 10 l/s e quedas superiores a 100 m. os rotores dos geradores de eletricidade. Q .roda d’água com admissão lateral . no mesmo eixo. montados no mesmo eixo. em quilovolts-ampères (kVA). • Tipo pelton: utilizadas em aproveitamento de altas quedas d’água e pequenas vazões. nos quais estão acoplados. η PT =  75 onde: PT = potência da turbina (cavalo vapor . Pelton.roda d’água com admissão por baixo .turbina francis . • Turbinas de reação tipo kaplan (tubular): são recomendadas para aproveitamento de vazão relativamente alta e queda d’água disponível na faixa de 2 a 18 m. disjuntor. • Turbinas de reação tipo francis: utilizadas para quedas abaixo de 10 m (tipo caixa aberta especial). terminal de saída e regulador eletrônico. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .roda pelton . Q = vazão da água (m3/s). Francis especial. pois a potência ativa depende do fator de potência.. Componentes básicos de um gerador de corrente alternada ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .Manual de Eletrificação Rural 36 A indústria nacional tem fabricado geradores de baixa tensão com potência de até 2. submetido à ação de um campo magnético. produz apenas uma fase.0. dizemos que estão defasadas de 120o.0 W2 U2 V1 Figura 4. pois para uma mesma potência.1. Esquema de um gerador trifásico Se quisermos representar em um gráfico as três ondas de um circuito trifásico. Corrente (I) V2 N W1 1.6. Os pequenos geradores ou alternadores geram apenas uma fase.5 0 FASE 1 FASE 2 FASE 3 S .5 . Fase Gerador I Monofásico Carga Neutro Figura 4.6. e os de alta tensão a partir de 500 kVA.5. os circuitos trifásicos são mais econômicos. Fase 1 Gerador trifásico Neutro Fase 2 Fase 3 Figura 4. Esquema de um gerador monofásico Os grandes geradores são quase sempre trifásicos.0 0. cuja soma é igual a zero. As três fases geradas pelos enrolamentos do gerador atingem os máximos e mínimos em tempos diferentes.DETR/SCA/UFPR .000 kVA.4. Um gerador monofásico possui apenas um enrolamento que. U1 Tensão (V). o retorno faz-se pelo outro condutor (neutro).. com três vetores defasados de 120o. procederemos como na figura 4. à semelhança do sistema hidráulico. são os mais baratos. é praticamente inviável. Os sistemas termoelétricos. transformam a energia térmica contida em um combustível em energia elétrica. I 2 Observações: • É por isso que nas redes elétricas que abastecem as cidades ou grandes cargas. duas ou três fases mais neutro.1. sem neutro. Os sistemas termoelétricos. • Os alternadores com maior velocidade.DETR/SCA/UFPR . • Composição do sistema: COMBUSTÍVEL MOTOR OU TURBINA GERADOR ENERGIA ELÉTRICA PAINEL DE COMANDO Figura 4. Diagrama vetorial V1. Sistemas termoelétricos Considerando a atual condição de nossas fazendas. Os alternadores são produzidos em velocidades chamadas de sincronismo decorrentes da freqüência da rede e do seu número de pólos. o número de fases depende da carga do prédio. Composição de um sistema termoelétrico ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .Manual de Eletrificação Rural 37 Já vimos que as grandezas tensão (ou voltagem) e corrente (amperagem) são representadas por vetores que traduzem as suas variações ao longo do tempo. Nos circuitos de iluminação comuns podemos usar uma. um gerador de corrente elétrica e um painel de comando. • Na instalação da geração hidráulica há sempre a necessidade de cuidar-se da rotação da turbina e do gerador. o aproveitamento da energia térmica através dos sistemas termoelétricos (própria fazenda) adquire fundamental importância. para motores ou outra máquinas. vemos três fios-fase e um fio-terra ou neutro. devendo ser escolhidos sempre que possível. muitas delas situadas em regiões onde a eletrificação rural. I 3 Figura 4.A energia elétrica gerada na própria fazenda pode ser utilizada para circuitos de iluminação e força motriz. I 1 120o 120o 120o W1.8. usam-se as três fases. U1.2. Nos circuitos de força.7. através de cooperativas (ou por outros órgãos). são compostos basicamente por um motor à combustão. também chamados grupos geradores. portanto com menor número de pólos. 1. multiplicando-se a potência (P) pelo tempo (t) de funcionamento: W=P.t onde: W = energia elétrica (kWh). máquina a vapor tipo turbina. . Ex. Os motores à combustão podem ser classificados em dois grandes grupos: . serraria.. tipo alternativo. .a não existência de redes elétricas no local.motores de combustão interna: o combustível vem misturado ao fluido ativo que movimenta o sistema. W = energia elétrica produzida no sistema (kWh). irrigação. tendo-se ainda o cuidado de prever a possibilidade do sistema vir a ser futuramente energizado por rede elétrica. Dos motores de combustão interna.Manual de Eletrificação Rural 38 A justificativa para o uso de um sistema termoelétrico pode ser devido: . que podem ser do tipo alternativo.DETR/SCA/UFPR ..[%] T onde: η = rendimento do sistema (%). O movimento alternativo (vai e vem) do êmbolo ou pistão dentro do cilindro é transformado em movimento rotativo através da biela e manivela. • Energia elétrica (W): Pode-se calcular a energia elétrica gerada pelo sistema. P = potência elétrica (W). etc.ao projeto que prevê o fornecimento de energia elétrica para outras atividades. Por meio de um mecanismo constituído de êmbolo. que exige comandos elétricos e iluminação local. 100 . turbina ou a jato. agroindústrias. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . • Motores de combustão interna: Os motores de combustão interna são máquinas que transformam a energia calorífica do combustível em energia mecânica diretamente utilizável.ao projeto do sistema. o trabalho útil é realizado por órgãos com movimento alternativo e por isso chamados geralmente de motores alternativos. o tipo mais utilizado para produção de energia elétrica no meio rural é o alternativo. .. Ex. A possibilidade de suprimento energético para projetos como beneficiamento florestal. W η =  .[KW] • Energia térmica (T): Pode-se calcular a energia térmica consumida pelo sistema. T = energia térmica produzida do sistema (kWh).. biela e árvore de manivelas (eixo virabrequim). multiplicando o poder calorífico inferior (PCI) do combustível usado pelo seu consumo (m) e pelo equivalente “K” entre calor e energia (constante de conversão). rotativo. t = tempo (s). b) Rendimento dos sistemas termoelétricos: O rendimento dos sistemas termoelétricos é calculado dividindo-se a energia elétrica (W) gerada durante um certo tempo pela energia térmica (T) do combustível consumido pelo sistema durante o mesmo tempo. o calor é convertido em energia mecânica.motores de combustão externa: são aqueles em que o combustível fica isolado do fluido ativo que movimenta o sistema . turbina ou a jato. a) Motores à combustão Os motores à combustão transformam a energia térmica de um combustível em energia elétrica. . por sistemas termoelétricos deve ser uma decisão muito bem pensada face aos investimentos a serem feitos. Neste tipo de motor à combustão interna. Para efeito de cálculo da amortização do capital investido. deve-se prever uma vida útil de 10 anos para os pequenos grupos geradores e de 20 anos para os de maior porte. rotativo. 1. 440/254V. m . a tensão gerada nos geradores trifásicos de corrente alternada normalmente de 13.2 KV. ou seja. 500 KV. como é o caso da linha de Itaipu com 600 KV em corrente contínua. Para que seja economicamente viável.DETR/SCA/UFPR ..2.200 . A distribuição começa na subestação abaixadora onde a tensão da linha de transmissão é abaixada para valores padronizados na sedes de distribuição primária (11 KV. indústrias). Centro oeste. a tensão da energia elétrica gerada necessita de uma verificação dos níveis de queda da tensão. 220/110V. transformar a tensão alternada em tensão contínua.).). bairros. A partir de 500 KV. nos gases gerados.200 . Neste caso. As tensões mais usuais em corrente alternada nas linhas de transmissão são: 69 KV.200 1. Para grandes potências e maiores distâncias de transmissão. Sul. Transmissão Transmissão significa o transporte da energia elétrica gerada até os centros consumidores. uma estação inversora para transformar a tensão contínua em tensão alternada outra vez. etc. O objetivo principal da transmissão em tensão contínua será o da diminuição das perdas por efeito carona. próximo aos centros consumidores. cidades. etc. Poder calorífico inferior (CPI) de alguns produtos Combustíveis Poder calorífico inferior (CPI) kcal/kg . No Brasil há cidades onde a tensão fase-neutro é de 220 V (Brasília. etc. São Paulo.).gasolina 11. na tensão de utilização (380/220 V.163 kJ/kcal).) e outras em 110 ou 120 V (Rio de Janeiro. 34. Distribuição A distribuição é a parte do sistema elétrico já dentro dos centros de utilização (propriedades rurais. 220/127 V. O poder calorífico inferior (PCI) é a quantidade de calor gerada pela queima de uma certa quantidade de substância tendo.Manual de Eletrificação Rural 39 .3. conforme a NBR 5410 da ABNT (Caso de instalação de baixa tensão). = constante equivalente entre calor e energia (1. Tabela 4. A parte final de um sistema elétrico é a subestação abaixadora para a baixa-tensão.bagaço de cana 2. m = consumo de combustível (kg/dia). 13. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . somente um estudo econômico vai decidir se deve ser usada a tensão alternada ou contínua. Keq. vapor de H2O. Quando esse vapor torna-se líquido e o calor gerado é anexado ao PCI. 230 KV. que é resultante da ionização do ar em torno dos condutores.[kJ/dia] T = PCI .5 KV. transmitir a energia elétrica em tensão contínua e.2. Keq. etc. 400 KV. onde: T = energia térmica (kJ/dia).. antes de distribuir aos consumidores. PCI = poder calorífico inferior (kcal/kg). tem-se o poder calorífico superior (PCS). 138 KV. com tensões alternadas elevadas. ou seja. a instalação necessita de uma subestação retificadora. 15 KV.óleo diesel 10.8 KV deve ser elevada a valores padronizados em função da potência a ser transmitida e das distâncias aos centros consumidores. Nordeste. 5 KV 13. 1. A freqüência máxima de aplicação desta norma é de 10.8 KV Figura 4. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .Monofásico a 2 fios 19. 220V.5 KV. etc. etc. 508V.Monofásico Retorno Terra (RMT) . • Alta tensão (AT): 34.8 KV. 380V. 660V.500 volts para corrente contínua.3. Distribuição em baixa tensão As instalações elétricas de baixa-tensão são reguladas pela norma NBR-5410. normalmente.000 volts como limite para a baixa-tensão em corrente alternada e de 1.9 KV 13. da ABNT que estabelecem a tensão de 1.1.8 KV Figura 4. a distribuição em baixa tensão aos consumidores poderá ser monofásica.3.10. As redes de distribuição primária e secundária.DETR/SCA/UFPR . de acordo com a sua carga.9 KV.9.. 13. • Baixa tensão (BT): tensões ≤ 1000 V. Estrutura de distribuição em alta tensão trifásica b) Estrutura monofásica . 440V.. Conforme a carga. • Monofásico: 127 V. bifásica ou trifásica. Distribuição em alta tensão a) Estrutura trifásica 34. Estrutura de distribuição em alta tensão monofásica 1. 19.Manual de Eletrificação Rural 40 A entrada de energia dos consumidores finais é denominada de ramal de entrada (aérea ou subterrânea). são trifásicas e as ligações aos consumidores poderão ser monofásicas ou trifásicas. • Trifásico: 220V. etc. 254V.2.000 herts. 11.3. Em resumo. quadro terminal M circuito de força Figura 4. dependendo da carga instalada existente ou demandada necessária. • Demanda reduzida máxima utilizada (KVA). Depende ainda do sistema primário de distribuição da Copel existente nas proximidades.DETR/SCA/UFPR . Entrada de serviço com medição em baixa tensão Entrada de serviço é o conjunto de equipamentos que poderá inclusive. são consideradas basicamente: • sistema elétrico existente: monofásico. Conforme a categoria de entrada de serviço de um consumidor. Esquema de uma entrada de serviço a) Escolha da entrada de serviço O nome entrada de serviço pode ser encontrado na literatura ou em algumas localidades como sendo quadro de medição. Rede de alta tensão ramal alimentador circuito de luz circuito terminal ramal de entrada “ o quadro medidor quadro de distribuição “ circ. unidades contendo transformadores mono.Manual de Eletrificação Rural 41 1. • Potência em (CV) do maior motor elétrico. bifásico ou trifásico. conter um transformador de força responsável pela transferência de energia elétrica entre a concessionária e o consumidor. podemos ter os seguinte tipos de estruturas. das limitações das categorias de atendimento da Copel. ou seja. dependerá do levantamento de cargas existentes na propriedade do consumidor. bi ou trifásicos: ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . distr. A entrada de serviço é ainda responsável pela medição de energia elétrica pelo cliente podendo este ser atendido no sistema monofásico. contador. bifásico (monofásico a três fios) e trifásico. A escolha da entrada de serviço ou padrão Copel.2. padrão Copel.1. na determinação da categoria de entrada de serviço de um consumidor. o que implica numa escolha mais adequada. 2. Esse dispositivo permite a mudança de voltagem ou corrente sem alteração de freqüência. Assim temos: U1 . I1 = corrente do lado primário (A).Manual de Eletrificação Rural 42 • Estrutura monofásica Transformador neutro 127 V Fase N-F = 127 V • Estrutura bifásica Transformador • Estrutura trifásica Transformador neutro F1 F2 n F2 f3 N-F1 = 127 V N-F2 = 127 V F1-F2 = 254 V N-F1 = 127 V N-F2 = 127 V N-F3 = 127 V F1 -F2 = 220 V F2 .2 Transformadores A energia elétrica é levada até as propriedades agrícolas sob a forma de alta tensão e próximas aos centros de consumo tem sua tensão baixada através de transformadores. I2 = corrente do lado secundário (A). Dizemos aproximadamente porque há perdas nos transformadores e este produto não é exatamente igual. O número de transformadores irá depender da distância entre as cargas. 1 CV Max. deve ser aproximadamente igual ao produto da tensão vezes a corrente do lado de baixa. se a carga for muito distante. Se estas não excederem de 200 a 300 metros. não sendo a carga muito elevada. O produto da tensão vezes a corrente do lado de alta. I 2 U1 I2 N1  =  =  U2 I1 N2 U2 = tensão do lado secundário (V).DETR/SCA/UFPR . Porém. Composição básica das estruturas de entrada de serviço monofásica. I1 = U 2 . onde: U1 = tensão do lado primário (V). O princípio pelo qual o transformador processa o abaixamento da tensão.3. consiste no seguinte: No lado primário de alta-tensão há muitas espiras de fio fino e no lado secundário há poucas espiras de fio grosso. N2 = número de espiras no secundário. bifásica e trifásica 1.12. um transformador apenas será suficiente. 10 CV F3-F1 = 220 V Figura 4. Os transformadores são instrumentos utilizados nas linhas e que dependem da ação de uma indução mútua para permitir conversões de energia elétrica de corrente alternada. será mais econômico o uso de mais de um transformador do que o emprego de cabos muito grossos. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . N1 = número de espiras no primário.F3 = 220 V Max. Esquema de representação da ligação em triângulo ou delta • Ligação em estrela É o outro tipo de ligação trifásica na qual se junta.14. em um único nó. Ia a Carga Uab c b Ib Gerador Uca Ubc Ic Outra maneira de representarmos a ligação em triângulo é a seguinte: a b c Figura 4.DETR/SCA/UFPR . • Ligação em triângulo ou delta Neste tipo de ligação.Manual de Eletrificação Rural 43 a) Ligações básicas nos transformadores Nos circuitos trifásicos há dois tipos básicos de ligação. a Ia UaN Uab N UbN c Ic b Ib UcN Outra maneira de representarmos a ligação em estrela é a seguinte: a b c Figura 4. a associação dos enrolamentos tem um aspecto idêntico ao do triângulo. tanto para os geradores e transformadores como para as cargas: são ligações em triângulo ou em estrela. um terminal de cada enrolamento.13. Esquemas de representação da ligação em estrela ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . T. Qual seria a corrente que circularia por este motor se ele fosse ligado numa tensão de 380 V? 3.B. Num transformador contendo 500 espiras no enrolamento primário. ed. Instalações elétricas. SCHULTHEISS. Ubc.M. PIEDADE JÚNIOR. Um motor elétrico trifásico de 20 CV. que movimenta um gerador elétrico devidamente dimensionado. Uca.A. K. • tensões entre fase e neutro Uan. ed. C. São Paulo: Nobel. Ic são as correntes de linha. DE. porém nesta ligação temos dois tipos de tensões: • tensões entre fases ou tensões compostas Uab. HEIM.127p. Uan Ubc = 1. 76p. 421 p.Manual de Eletrificação Rural 44 O ponto comum constitui o neutro da ligação.. Qual é o número de espiras que este transformador possui no enrolamento secundário? 4. Ucn A ligação em estrela tem esta grande vantagem de termos duas tensões diferentes disponíveis em nossa rede. Potência elétrica de uma queda d’água. por exemplo. Aproveitando essa queda. D. Instalações elétricas. Considerando o rendimento da linha de transmissão de 90%. ed. 1982. S. 1980. em watts. H. COTTRIM. São Paulo: McGraw-hill do Brasil. 2. EXERCÍCIOS 1. Em um determinado trecho uniforme de um córrego a velocidade média da água é de 0. Ucn. São Paulo: Editora Mestre Jou. A relação entre as tensões de fase e tensão entre fase e neutro é sempre a raiz quadrada de 3. A. foi instalada uma roda Pelton.5 metros.8 m2. W. Ubn. WEBER. Eletrotécnica para escolas profissionais. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . 1991. motores ou lâmpadas em 127 ou 220 volts.DETR/SCA/UFPR . 3. As correntes Ia. Ib. 278 p. A.73 . Em um dado local a água cai de uma altura de 3. A potência num circuito trifásico equilibrado é três vezes a do circuito monofásico.507 m/s e a seção transversal média é de 0. Ubn Uca = 1.. 489 p. 2. disponível? Como essa potência elétrica poderia ser usada? 2. Qual é o número de espiras que o enrolamento secundário deve ter. 2. O enrolamento primário de um transformador tem 880 espiras e é ligado à rede de 220 V. 1983. qual será a potência. ANZENHOFER. apresenta uma intensidade de corrente elétrica de 4 A no primário e de 10 A no enrolamento secundário. para que a tensão secundária tenha o valor de 5 V? BIBLIOGRAFIA ANDRADE. 1800 rpm.73 . onde Uab = 1. possibilitando ligar.. e nos sistemas elétricos mais usuais no Brasil o neutro é ligado à terra.73 . Notas de aula da Disciplina Eletrotécnica. trabalhando em numa tensão de 220 V apresenta uma corrente de 50 A. Rio de Janeiro: Livros técnicos editora. CREDER. Eletrificação rural. Lavras: ESAL. Manual de Eletrificação Rural 45 ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .DETR/SCA/UFPR . Manual de Eletrificação Rural 46 ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .DETR/SCA/UFPR . As cargas de tensões admissíveis são dadas em percentagem da tensão nominal ou de entrada. DIMENSIONAMENTO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS • OBJETIVO: Dimensionar a secção dos condutores elétricos para os circuitos estáticos e dinâmicos conforme a norma (NBR 5410). distr. que derivam de um quadro de distribuição. os dispositivos de proteção e controle para estes circuitos. O condutor elétrico é um elemento de formato adequado (geralmente de cobre ou alumínio) destinado ao transporte da energia elétrica. QUEDA DE TENSÃO ADMISSÍVEL (E FIOS) Os aparelhos de utilização de energia elétrica são projetados para trabalharem a determinadas tensões com uma tolerância pequena.) ligados aos mesmos condutores e submetidos ao mesmo dispositivo de proteção (fusível ou disjuntor). quadro terminal M circuito de força Figura 5.UNIDADE 5.Tensão na carga Queda de tensão percentual (%) =  Tensão na entrada Rede de alta tensão ramal alimentador circuito de luz circuito terminal ramal de entrada “ o quadro medidor quadro de distribuição “ circ. também conforme a norma. INTRODUÇÃO Um circuito compreende todos os pontos de carga ou de utilização (tomadas. etc.DETR/SCA/UFPR . A importância do dimensionamento correto e adequado dos condutores. dispositivos de proteção e conservação deve-se aos aspectos: economia. segurança aos usuários e instalações. lâmpadas. e estabelecer. Estas quedas são função da distância entre a carga e o centro de distribuição e a potência da carga. 1.1. Tensão na entrada . proteção dos equipamentos que serão servidos com a energia elétrica por eles transmitida. Esquema contendo o caminho dos circuitos em uma instalação ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Portanto serão obtidas três secções. QM = quadro medidor. Neste esquema. permitidos por norma. entre a linha de alta tensão e os ponto de utilização da energia elétrica. escolhe-se a maior secção.Manual de Eletrificação Rural 48 Pela norma NBR-5410 admite-se: a) Circuitos estáticos (luz e tomadas) • Circuitos terminais: 2% • Circuitos de distribuição: 1% • Ramal alimentador: 3% b) Circuitos dinâmicos (onde haja campo magnético em movimento) • Circuitos terminais: 4% • Circuitos de distribuição: 1% • Ramal alimentador: 3% A figura abaixo. 3% 1% 2% CT luz Tensão de rede CD subestação geração própria transformador QM RE RA CD QT QGD QT CT M força 3% 1% 4% CD = circuito de distribuição. QT = quadro terminal. estão apresentados os valores máximos de queda de tensão admissível. DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES ELÉTRICOS PARA CIRCUITOS ESTÁTICOS A secção dos condutores pode ser dimensionada com base em três critérios ou métodos. ou seja. pois cada método originará uma. CT = circuito terminal. Figura 5. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . apresenta um esquema unifilar contendo um circuito estático e dinâmico.2. onde: RE = ramal de entrada.DETR/SCA/UFPR . QGD = quadro geral de distribuição. a scolha recairá elo critério da maior segurança. A norma exige que o condutor do circuito que está sendo dimensionado seja calculado pelos três métodos que serão mostrados. Caso as secção obtidas pelos três métodos não sejam iguais. Esquema unifilar com os valores de queda de tensão admissível permitida por norma 2. RA = ramal alimentador. Uma vez determinada a corrente máxima (Imáx) ou nominal(In).DETR/SCA/UFPR .. Ic ou Ie onde: I máx = corrente máxima (A). Método da queda de tensão admissível Sabe-se que todo condutor tem uma certa resistência e. escolhemos a secção comercial tabelada imediatamente superior ao valor encontrado no cálculo. Basicamente. [mm2] Caso a secção calculada do condutor (S) não seja igual ao valor comercial dos condutores.1. existem duas maneiras de instalação: • Instalação embutida: os condutores são colocados dentro de eletrodutos..2. Método da máxima corrente permitida A máxima corrente que poderá fluir por um condutor elétrico é limitada pela classe de temperatura de sua isolação. Desta forma foram elaboradas tabelas que fornecem a capacidade de condução de corrente para uma determinada temperatura ambiente (30o). canaletas abertas. conforme descrito na norma NBR 5410. S =  U . efios .. prateleiras ou sob isoladores. ∑ (d . Ie = corrente equivalente (A). considerados os tipo de condutor. I = intensidade de corrente elétrica (A). de acordo com as várias maneiras de se instalar. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . calhas ou poços. ao fluir por um condutor uma corrente elétrica de intensidade (I).3. normalizadas pela ABNT Imáx = In .. obtendo-se a secção adequada para os condutores fase. l = resistividade do material condutor ( Ω mm2/ m). O calor dissipado pelo condutor (RI2) deve ser absorvido pelo ambiente onde o mesmo se encontra instalado.. A figura 5.I) onde: S = secção do condutor (mm2)). 2. mostra treze maneiras de instalar os condutores de energia elétrica. d = distância (m). A secção do condutor poderá ser calculada através das seguintes expressões: • Monofásico: l . conforme pode ser visto nos itens 1 a 7 da figura 5.3. In = corrente nominal (A). Ic = corrente de carga (A). ou seja. efios = queda de tensão nos fios conforme a NBR 5410. optamos sempre pela segurança. uma queda de tensão no condutor.3. U = tensão (V). • Instalação à vista: os condutores são fixados às paredes. paredes. a maneira de instalar e os eventuais fatores de correção aplicáveis. entra-se com esse valor nas tabelas de capacidade de condução. Condutores instalados ao ar livre têm maior capacidade de condução.. haverá uma dissipação de potência em forma de calor (efeito joule) e. conseqüentemente.Manual de Eletrificação Rural 49 2. conforme pode ser visto nos itens 8 a 13 da figura 5..2. 5 24. de modelos de acordo com a IBC 227.0 269.0 36. Entretanto.0 10.0 212.0 133.0 6.0 502.0 473. Cabos isolados instalados sobre isoladores 13.3. Cabos uni ou multipolares em bandejas ou prateleiras 3.0 98.0 353.0 1.0 25.5 12.0 101.0 243.0 41. fixados aos aparelhos domésticos e de uso analógico. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .0 310. alvenaria ou parede de cimento 6.0 13. Cabos uni ou multifilares fixados às paredes 12.0 651.5 17. Cabos uni ou multipolares suspensos em cabo mensageiro 4. Cabos uni ou multipolares com canaletas (aberta ou ventilada) 2.0 512. Cabos isolados dentro de eletroduto em canaleta (aberta ou ventilada) 7.0 50. Maneiras de instalar os condutores elétricos conforme a norma Tabela 5.0 309.0 323.0 364.0 397.0 185. para as maneiras de instalar de 1 a 7 Secção Capacidade de condução de corrente nominal Cobre Alumínio 2 (mm ) 2 ondutores 3 condutores 2 condutores 3 condutores carregados carregados carregados carregados 1. Cabos uni ou multipolares em condutos formados na estrutura do prédio 8.0 186.0 134.0 95.0 57.0 566.0 16. Cabos isolados dentro de eletroduto em montagem aparente 5.0 272.0 86.0 419.0 275.0 415.0 287.0 120.0 578.0 35.0 32.0 210.0 445.1.5 2.0 28.DETR/SCA/UFPR .0 500.0 21.0 192.0 70.0 181.0 240.0 151.0 76.0 371.0 50.Manual de Eletrificação Rural 50 1. Cabos isolados em calhas (abertas ou fechadas) 9.0 240.5 15. utilizados nas instalações prediais fixas e instalados ao ar livre.0 68.0 331. à temperatura ambiente de 30o C.0 118.0 150. Cabos isolados em molduras ou rodapés 10.0 232. à temperatura ambiente de 30o C.0 4.0 239.0 300.0 161.0 105. Cabos isolados em linhas aéreas Fonte: NBR 5410 Figura 5. Cabos isolados dentro de eletrodutos embutidos em gesso.0 458.0 89. estes valores não são aplicáveis aos cabos flexíveis de secção igual ou inferior a 10 mm2. Capacidade de condução de corrente para cabos isolados com PVC 70o C.0 207.0 400.0 Fonte: NBR 5410 Nota: Os valores desta tabela podem ser igualmente aplicados aos cabos flexíveis isolados com PVC. Cabos uni ou m multipolares em espaços de construção ou poços 11.0 111.0 125.0 150.0 171. 0 300.0 415.0 461.0 500. nem os condutores de alumínio. à temperatura ambiente de 30o C.5 mm2 • Aparelhos de ar condicionado 2.0 268.0 213.0 258.0 360. áreas de serviço.5 mm2 • Aquecedores em geral 2.0 46. Fatores de correção de temperatura Temp.0 185.0 240.5 mm2 • Lavadora de roupa (com secador acoplado) 4.0 323.0 4.4.0 118.0 445.0 371.0 25.0 97.0 70.12 1.5 1.0 50.0 101.5 19.0 168.0 112.0 200.0 192.0 mm2 • Lavadora de roupa comum e lavadora de pratos 2. Tabela 5.0 35.0 63.0 299.93 0.00 0.0 mm2 • Fogões elétricos 6.0 57.0 275.0 631.0 32.17 1.0 24.0 181.0 232.0 353.0 85. tomadas de corrente em quartos.0 473.0 13. É importante observar que. salas e similares 1.0 125.0 305.DETR/SCA/UFPR .0 269. na fixação dessas secções.0 41.0 138.0 309.0 566.0 35.0 725.0 392.Manual de Eletrificação Rural 51 Tabela 5.0 240.0 232. a norma não considerou os condutores de cobre com isolação de PVC/60o.0 76.0 526. Secções mínimas dos condutores fase em instalações residenciais • Iluminação. ambiente (oC) Fator de correção Fonte: CREDER (1991) 15 20 25 30 35 40 45 50 1.0 16. Capacidade de condução de corrente para cabos isolados com PVC 70o C. Método da secção mínima A NB-3 fixa as secções mínimas dos condutores fase a serem utilizados nos circuitos de uma instalação de baixa tensão.3.79 0.0 344.0 95.0 570.0 210.0 151.71 2.0 15. Para os condutores em instalações residenciais são fixadas as seguintes secções mínimas (fase e neutro).2.0 150.0 651.0 120.5 2.0 150.87 0.5 mm2 • Tomadas de corrente em cozinhas.0 400.5 17.3.5 26.0 6.0 512.07 1.0 10.0 166.0 413.0 Fonte: NBR 5410 Tabela 5.0 108.0 131.0 mm2 Fonte: NBR 5410 ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . garagens e similares 2.5 mm2 • Secadora de roupa 4.0 494. para as maneiras de instalar de 8 a 13 Secção Capacidade de condução de corrente nominal Cobre Alumínio 2 (mm ) 2 condutores 3 condutores 2 condutores 3 condutores carregados carregados carregados carregados 1. 5. Estas curvas. que permite verificar se o dispositivo fusível operou ou não. ele é composto por um fio. Cálculo do dispositivo fusível onde: Inf = corrente nominal do fusível (A). em geral. é um condutor de pequena secção transversal. O elemento fusível é um fio ou uma lâmina. quando o condutor atingir uma temperatura próxima da máxima admissível. envolvendo por completo o elemento fusível. O elemento fusível pode ter diversas formas. geralmente de cobre. ele compõe-se de um ou mais fios de lâminas em paralelo. para isso utiliza-se. com trecho(s) de secção reduzida. colocado no interior do corpo do fusível. Essa mola atua sobre uma plaqueta ou botão. são encontradas em manuais e catálogos de fabricantes. In = corrente nominal no circuito (A). preso na tampo do corpo. por exemplo. esteatite ou papelão. Para uma relação adequada entre a secção do elemento fusível e a do condutor protegido. Sua operação consiste na fusão do elemento fusível contido no fusível. um ponto de solda. prata. ligado em paralelo com o elemento fusível e que libera uma mola após a operação. de aço. Secções mínimas do condutor neutro Secção dos condutores fase S<25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 (mm2) Secção mínima S 25 25 35 50 70 70 95 120 150 185 240 do condutor neutro (mm2) Fonte: NBR 5410 3. à passagem da corrente. um aquecimento maior que o dos outros condutores.1. o “ponto fraco” do circuito.1. hermeticamente fechado. devido a sua alta resistência. I nf = In Todo fusível apresenta uma curva característica. em geral de porcelana.1. que tem a função de satisfazer à uma necessidade de proteção do equipamento ou do circuito elétrico.DETR/SCA/UFPR . cuja temperatura de fusão é bem menor que a do elemento. ou mesmo um parafuso. No elemento fusível existe ainda um material adicional. contendo a característica do fusível. Dispositivos fusíveis Os dispositivos fusíveis constituem a proteção mais tradicional dos circuitos e sistemas elétricos. que sofre. A maioria dos fusíveis contêm em seu interior. material granulado extintor. estanho. DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DOS CIRCUITOS ESTÁTICOS 3.Manual de Eletrificação Rural 52 Tabela 5. ocorrerá a fusão do metal do elemento. chumbo ou liga. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Alguns fusíveis possuem um indicador. O elemento fusível. Em função da corrente nominal do fusível. areia de quartzo de granulometria conveniente. 3. além de poderem. Sua operação é repetitiva.5 10 1. 100. 63.DETR/SCA/UFPR . 12. 2. 8. 25.0. na maioria dos casos. 25. 6.1. 10. dispositivos multipolares.4. 16. conduzir por tempo especificado (com exceção de alguns tipos pequenos de baixa tensão). 630 NH Tamanho 4 1250 800. 355. 160. 2. no que concerne à proteção contra sobrecorrentes. Disjuntores de baixa tensão Os disjuntores são dispositivos de manobra e proteção que. 10. 8.25 . podem ser religados após terem atuado sem necessidade de substituição. 20. 25 Retardado 14 x 51 45 2. 25. 10. 20. 4. 500. especialmente as de curto-circuito. 36. Curva característica dos fusíveis I nominal I1 Corrente (A) Tabela 5. Corrente nominal do dispositivo fusível e porta fusível Fusível (A) Tipo de fusível Porta fusível (A) Rolha 30 6.6. 20. 8. isto é.16 . 32. 6. 32.0. 10 Retardado 10. 12. Mais sofisticados e com mais recursos que os dispositivos fusíveis. 200 NH Tamanho 2 400 224. como um interruptor. 125 NH Tamanho 1 250 36. estabelecer. 80 Faca NH Tamanho 00 125 6. 16. 125. quando montados como uma unidade compacta em caixa de material isolante. 10. e interromper correntes em condições anormais. 8. 50. 25. 4. 16. 4. podem também estabelecer. 80. 32 Rápido 14 x 51 50 6. 20.3 x 38 25 0. 40. 80. Os disjuntores ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . 50. os disjuntores operam através de reles separados (principalmente os de alta tensão) ou de disparadores série. 40. 250. 400 NH Tamanho 3 630 425. conduzir e interromper correntes em condições nominais de um circuito. 12. 12. 10. 45 Rápido 10. 50 Rápido 22 x 58 80 10. 20.5 x 31. Por outro lado. 30 Cartucho Retardado 8. 16.Manual de Eletrificação Rural 53 Tempo de desligamento T1 Figura 5. Os disjuntores de baixa tensão podem ser abertos ou em caixa moldada. uma operação monofásica indevida. por exemplo. 100. 16.50 . 1000 Fonte: PIEDADE JÚNIOR (1983) e Catálogos da Siemens e Pial 3. o que evita. 25. 2. 63. os disjuntores são. 315. 6. protegendo o circuito de um motor. 20. 10.3 x 38 32 1. 4. 6. 50. 63. 15.2. tal como a que pode ocorrer com a queima de um único fusível de um dispositivo trifásico. 400 DA 1-2 480 5. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . 20. Eletrodutos Eletroduto é o tubo destinado à construção de condutos onde passam os fios elétricos. 15. Os eletrodutos constituem o tipo mais comum de conduto. 60. rodapé. EHB 90. Correntes nominais nos disjuntores Modelo Número Tensão Corrente nominal do disjuntor de pólos (A) 1 220 10. 10. 100 2-3 380 125. 100. que atuam por ação mecânica direta sempre que a corrente ultrapassa um valor predeterminado.1. 35. 10. 30. 50 Quicklag HDQ 2-3 380 10. 15. 3. EB 70. Os disjuntores de baixa tensão operam através de disparadores série.Manual de Eletrificação Rural 54 abertos são. 60. condulete. C 90. 40. 3. 60. 125. 50 Quicklag DQ 1 220 5.DETR/SCA/UFPR . 30.43 . duto. canaleta. 40. I n . 70. embutidos em gesso. 15. 25. 20. podem ser instalados em montagem aparente. poço. etc. 25. 300. 35. 30. 225 CA 2-3 380 250. tripolares. 60. 50. • proporcionar um percurso para a terra (no caso dos eletrodutos metálicos). 70. Estes equipamentos são: caixa de derivação. 100 1-2-3 480 10. além dos eletrodutos. 35. 40. resultantes do superaquecimento dos condutores ou de arcos. 350. 25. bloco alveolado. moldura.3. segundo a NB-3. Cálculo do disjuntor de baixa tensão onde: I nd = corrente nominal do disjuntor (A). Esse disparadores podem ser eletromagnéticos ou térmicos. ou unipolares (os dois últimos tipos normalmente para correntes nominais abaixo de 50 A). em geral. podendo ser magnéticos e não magnéticos e ainda rígidos e flexíveis. 175.. 20. são as seguintes as funções gerais dos eletrodutos: • proteção dos condutores contra ações mecânicas e contra corrosão. • proporcionar aos condutores um envoltório metálico aterrado (no caso dos eletrodutos metálicos) a fim de evitar perigos de choque. 30. 30. 90. 15. 40. enquanto que os em caixa moldada podem ser tri. 50. 20. bandeja. I n = corrente nominal no circuito (A). 40. espelho. FB 90. são necessárias uma série de outras peças que auxiliam na montagem e no bom funcionamento da instalação. 150 Fonte: Catálogos da Eletromar Indústria Brasileira S. 70. 50. funcionando com condutor de proteção (em condições especificadas). 50. 30.A. I nd = 1.2. 200. alizar. 40. • proteção do meio contra perigos de incêndio. bi. calha. alvenaria ou parede de cimento ou ainda dentro de canaleta. Para formação dos condutos. 25. Os eletrodutos. 35. 150. Tabela 5. 35. 20. 25. [A] A escolha do tipo de disjuntor pode ser realizada na tabela em anexo. 15. 35.. 20. 100 2-3-4 600 10. 25.7. 15. Em princípio. 0 20 25 25 31 31 31 41 41 41 16. Ocupação máxima dos eletrodutos de pvc (NBR-6150).5 16 16 16 20 20 20 20 25 25 4.0 60 75 85 ------Fonte: Catálogos da Pirelli Tabela 5.0 25 32 40 40 50 50 50 50 60 50.0 20 20 25 25 32 32 32 40 40 16.0 16 20 20 25 25 25 32 32 32 10.8.0 25 32 32 40 40 40 50 50 50 35.0 16 20 20 25 25 25 31 31 31 10.0 16 20 20 25 25 25 25 32 32 10. para os fios e cabos pirastic flex antiflam Secção nominal Número de condutores no eletroduto 2 (mm ) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1. Ocupação máxima dos eletrodutos de aço galvanizado (NBR-5624) para fios e cabos pirastic flex antiflam Secção nominal Número de condutores no eletroduto (mm2) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.0 32 40 40 50 50 60 60 60 75 70.0 50 75 75 85 85 ----240.0 20 25 25 32 32 40 40 40 40 25.5 16 16 16 20 20 20 20 25 25 4.0 40 50 60 60 75 75 75 85 85 120.5 16 16 16 16 16 20 20 20 20 2.0 20 25 25 32 32 40 40 40 40 16.0 25 25 32 40 40 40 40 50 50 Tabela 5.10.0 16 16 20 20 20 25 25 25 25 6.0 40 40 50 50 60 60 75 75 75 95. Ocupação máxima dos eletrodutos de pvc (NBR-6150).9.DETR/SCA/UFPR .5 16 16 16 16 16 16 20 20 20 2.0 50 50 60 75 75 75 85 85 -150.0 50 60 75 75 85 85 ---185. para os fios e cabos pirastic antiflan Secção nominal Número de condutores no eletroduto 2 (mm ) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.5 16 16 16 16 16 16 20 20 20 2.5 16 16 16 20 20 20 20 25 25 4.3.Manual de Eletrificação Rural 55 3.0 16 16 20 20 20 25 25 25 25 6.0 25 25 31 31 41 41 41 47 47 Fonte: Catálogos da Pirelli ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .1 Escolha do tipo e diâmetro do eletroduto Tabela 5.0 16 16 20 20 20 25 25 25 25 6. Ocupação máxima dos eletrodutos de aço galvanizado (NBR-5624) para os fios e cabos pirastic antiflam Secção nominal Número de condutores no eletroduto 2 (mm ) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.0 41 59 59 75 75 75 88 88 88 150.0 41 41 47 59 59 59 75 75 75 95.0 16 16 20 20 20 25 25 25 25 6.11.0 20 25 25 31 31 41 41 41 41 25.0 16 20 20 25 25 25 25 31 31 10.5 16 16 16 20 20 20 20 25 25 4.0 20 20 25 25 31 31 31 31 41 16.0 25 31 41 41 41 47 59 59 59 50.Manual de Eletrificação Rural 56 Tabela 5.0 41 47 59 59 75 75 75 88 88 120.DETR/SCA/UFPR .5 16 16 16 16 16 16 20 20 20 2.0 25 31 31 41 41 41 47 47 47 35.0 47 59 75 75 88 88 100 100 100 185.0 59 75 75 88 88 100 100 113 113 240.0 31 41 41 47 59 59 59 75 75 70.0 59 75 88 100 100 113 113 --Fonte: Catálogos da Pirelli ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . que é da ordem de 80% para os motores médios e ainda maior para os grandes motores. A potência elétrica de entrada é igual aos HP do motor divididos pelo rendimento. podendo os circuitos alimentadores serem comuns. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . O motor elétrico é uma máquina capaz de transformar a energia elétrica em mecânica usando. etc. A aplicação mais difundida dos motores de corrente contínua é na tração elétrica (bondes.. • assíncronos (de indução).DETR/SCA/UFPR . U . .. ou seja. ônibus. Os motores de corrente contínua são aplicados em locais em que a fonte de suprimento de energia elétrica é a de corrente contínua. U = tensão (V). especialmente o motor-série. Cosϕ . o princípio da reação entre dois campos magnéticos. A corrente nominal do motor. Classificação dos motores Os motores podem ser classificados como: a) Corrente contínua. η onde: I = intensidade de corrente elétrica (A). em ampères. aquecimento. em geral. A potência mecânica no eixo é expressa em HP (horse power) ou CV (cavalo vapor). pode ser obtida da seguinte expressão: • Motores monofásicos: CV .1. trens. ou seja.). ou seja. η = rendimento do motor (%). 736 I =  U .. η • Motores trifásicos: .. giram abaixo do sincronismo.Manual de Eletrificação Rural 57 4. [A] 4. Cosϕ . INSTALAÇÕES PARA FORÇA MOTRIZ Os circuitos de distribuição para instalação de motores. deverão ser separados dos circuitos de iluminação e tomada. giram ora abaixo. b) Corrente alternada. 736 I =  3 . que de acordo com a rotação podem ser: • síncronos. pelas inúmeras vantagens que oferece. ou quando se exige a fina variação da velocidade. • motor série. ora acima do sincronismo. que de acordo com o campo pode ser: • motor Shunt (paralelo). • diassíncronos. [A] CV . CV = potência do motor em (CV). acompanham a velocidade síncrona. solda elétrica ou equipamentos industriais diversos. Cosϕ = fator de potência do motor. f = freqüência da rede em ciclos por segundo (Hz) p = número de pólos. Para potências pequenas e médias e em aplicações em que não haja necessidade de variar a velocidade. por ser mais robusto e de mais fácil fabricação (menor custo).Manual de Eletrificação Rural 58 Os motores de corrente alternada são os mais encontrados.m] Assim temos o quadro de rotações síncronas: Tabela 5. É esta a razão pela qual sempre se deve preferir o motor de indução trifásico. com a finalidade de diminuir a corrente de partida. cujo grande inconveniente é o de exigir uma fonte de corrente contínua para o campo. já que na partida seu torque seria nulo. pelo fato de seu rotor ser laminado e ligado em curto-circuito. por serem de corrente alternada a quase totalidade das fontes de suprimento de energia.000 750 600 500 428. Esse tipo de motor é conhecido como de “rotor em gaiola”.800 1. No início do funcionamento. 120 . etc.600 1. também chamados universais. ligação em estrela. Este motor é trifásico e estas bobinas estão ligadas a uma resistência variável também trifásica. à proporção que o motor aumenta a rotação. esta resistência variável deve estar com seu valor máximo e. bombas. Esses motores giram rigorosamente dentro do sincronismo. Os motores diassíncronos. f N =  p onde: N = número de rotações por minuto (r. etc. funcionam com corrente contínua ou alternada e encontram a sua melhor aplicação nos aparelhos eletrodomésticos. sendo que os monofásicos têm o inconveniente de exigir um dispositivo de partida (capacitores. Há também motores de indução com rotor bobinado (anéis).000 1. de acordo com o número de pólos e a freqüência.m). Para grandes potências usam-se mais freqüentemente os motores síncronos. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .p.3 300 Freqüência (c/s) 60 3. desde que sejam superexcitados (capacitivos).6 375 333.2 450 400 360 Os motores síncronos podem também ser utilizados no melhoramento do fator de potência de uma instalação.p. enrolamento de partida. Rotações síncronas Pólos 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 50 3.DETR/SCA/UFPR . Exemplo: ventiladores.500 1. Esses motores podem ser monofásicos ou trifásicos.12. [r.200 900 720 600 514. é quase exclusivo o emprego do motor assíncrono (de indução). ela vai sendo retirada até se estabelecer o curto-circuito com a rotação plena. elevadores. pois assim elimina-se uma fonte de possíveis defeitos. compressores.). segundo a expressão. pelas normas. Estes dados são: Marca comercial e tipo. 3.3/1. número de carcaça (frame). tensão nominal. devidamente marcados (letras ou números) e encerrados na caixa de ligações. GENERAL MOTOR DE INDUÇÃO HP 1 MOD.P. Ligação dos motores Os terminais dos motores de corrente alternada podem ser em bornes ou chicotes (leds). tipo de corrente (contínua ou alternada).25 REGIME CONTÍNUO TIPO K CARCAÇA 182 LIGAÇÕES Tensão inferior (Triângulo) Tensão superior (Estrela) T1 T4 T2 T5 T6 T3 T6 T3 T1 T4 T5 T6 T4 T5 T6 T4 T2 T3 T1 T2 T3 T1 LINHA LINHA Figura 5. fator de serviço.5.M. CLASSE A J CATEG. número de fases.715 AMP.2. permitindo ao instalador ligá-los à rede de acordo com o esquema que o fabricante habitualmente fornece na placa. potência nominal. rotação nominal. B5K182AF104 NO VOTS 220/380 CICLOS 60/50 CICLOS 50 RPM 1. modelo. aquecimento permissível ou classe do isolamento.4. a qual. Placa de um motor elétrico 4.25 FS 1 ISOL.Manual de Eletrificação Rural 59 4. B ELECTRIC FASES CICLOS 60 R. deve ser fixada em local bem visível. Identificação dos motores Os motores elétricos possuem uma placa identificadora. 3.3.9/2.85 FS 1.420 AMP. 4. 1. Para se instalar adequadamente um motor é imprescindível que o instalador saiba interpretar os dados da placa.DETR/SCA/UFPR . corrente nominal. Na figura abaixo. CÓD. vemos a placa de um motor da General Eletric com as indicações para a sua ligação à rede. freqüência. regime de trabalho. Esquemas típicos para instalação de motores Basicamente existem duas formas de se instalar os motores: ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . número. colocada pelo fabricante. letra-código. A secção dos condutores podem ser calculadas através das seguintes expressões: a) Para circuito monofásico de corrente alternada ou para corrente contínua: l . Dimensionamento pela queda de tensão admissível Como já foi visto no item 1 da unidade.Manual de Eletrificação Rural 60 a) Alimentação radial individual Ramal QDG Ramal M M Ramal M Figura 5.. Esquema de alimentação radial individual b) Alimentação linear Alimentador Ramais M M M Figura 5..5. Esquema de alimentação linear 4.I) S =  U .DETR/SCA/UFPR . Dimensionamento dos condutores elétricos para circuitos dinâmicos A secção dos condutores. ∑ (d . a queda de tensão admissível pela NBR 5410 para circuitos de força é de 8%. como já vimos anteriormente.6. dos quais 3% podem ser perdidos nos alimentadores e 5% nos ramais de distribuição e terminais.5. efios .7. [mm2] ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .2...1. pode ser dimensionada com base em três critérios ou métodos: 4. 5. [mm2] 4. In corrente nominal (A). Mínima secção recomendada por norma A secção mínima deverá ser ≥ 1.Manual de Eletrificação Rural 61 b) Para circuitos trifásicos: l . 3 .. Dimensionamento pela máxima corrente permitida O limite de condução de corrente dos circuitos alimentadores dos motores elétricos não poderá ser menor que 125% da corrente nominal do maior motor... I máx ≥ 1.25 .5. 4. I = intensidade de corrente elétrica (A). I proteção do alimentador ≤ I proteção do ramal de maior capacidade + ∑ I dos motores restantes ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .. Proteção a) Proteção dos circuitos alimentadores contra curto-circuito A capacidade nominal dos dispositivos de proteção dos circuitos alimentadores não deverá ser maior do que a adequada ao ramal.6. mais a soma das correntes nominais dos motores restantes servidos pelo alimentador.I) onde: S = secção do condutor (mm2)). S =  U . U = tensão (V).. efios = queda de tensão nos fios conforme a NBR 5410. ∑ (d . I nominal do maior motor + ∑ I nominal dos motores restantes . l = resistividade do material condutor ( Ω mm2/ m).3.5 mm2 4.2. que exige a corrente de proteção do ramal de maior capacidade. [A] onde: Imax = valor mínimo de corrente. mais a soma das correntes nominais dos motores restantes. d = distância (m). que deverá percorrer o condutor e que entramos nas tabelas de condução de corrente para escolher a secção do condutor (A).DETR/SCA/UFPR . efios .. 50 1.50 2. Nos sistemas em que há condutor terra e neutro separados.00 1. b) Para motores de potência igual ou inferior a 1.00 2.50 2.00 2. Dispositivos de seccionamento e controle dos motores Os dispositivos de seccionamento devem atuar sobre os condutores vivos da instalação. exceto no caso de vários motores acionando as diversas partes de uma mesma máquina.00 2.75 1.75 1.00 7.00 1. Os dispositivos de controle dos motores devem ser capazes de partir e parar os motores mesmo que o motor esteja travado. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .50 4.00 2.50 2. pelo menos.00 7.00 7.75 1.DETR/SCA/UFPR .50 1.50 1.00 1.50 2.00 7.00 1.50 1.50 2.75 1.50 2. Cada motor deverá ser dotado da chave separadora individual colocada antes do seu dispositivo de proteção. de 115% da corrente nominal do motor.75 1.50 2.00 7. em sua origem.75 1.00 2.00 7.00 1. Fator a aplicar à corrente de plena carga de motores para obter a corrente nominal. o neutro não pode ser seccionado.00 2.00 2.00 3.50 1.00 2. a) Para motores fixos em geral: a capacidade da chave deverá ser.7.50 1. máxima dos dispositivos de proteção dos circuitos terminais Tipo de dispositivo de proteção Tipo de motor Fusível Disjuntor sem retardo retardado de abertura instantânea a tempo inverso Monofásico sem letra código Monofásico ou polifásico de gaiola ou síncrono.00 7.Manual de Eletrificação Rural 62 b) Proteção dos circuitos terminais contra curto-circuito Tabela 5.50 2.50 2.00 7. ou de ajuste.50 7.75 7.00 7.50 1.13.50 2.50 1.50 1.5 kW (2 CV) e tensão inferior a 300 V: o controle pode ser feito por interruptores de uso geral mas com capacidade de corrente igual ou superior ao dobro da corrente nominal do motor.50 3. caso em que se usa uma única chave para o conjunto.50 1.75 1.00 7.75 1.00 1. Capacidade das chaves separadoras.75 1.50 7. com partida a plena tensão por meio de resistor ou reator: • sem letra código • letra código F até V • letra código B até E • letra código A Síncrono ou de gaiola com partida por meio de autotransformador: • sem letra código e corrente nominal igual ou inferior a 30 A • sem letra código e corrente nominal superior a 30 A • letra código F até V • letra código B até E • letra código A De gaiola com alta reatância (sem letra código): • corrente nominal inferior a 30 A • corrente nominal superior a 30 A De anéis (sem letra código) De corrente contínua (sem letra código) • potência fornecida nominal igual ou inferior a 37 kW (50 CV) • potência fornecida nominal superior a 37 kW (50 CV) 3.75 1. 5 248X106X84 Fone: Catálogos da Pial ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Chaves estrela triângulo para motores Descrição Corrente (A) Potência (CV) Dimensões (cm) CET 400 40 10 248X123X84 CET 401 30 7. e as chaves estrela-triângulo para os motores trifásicos. basta inverter os terminais 5 e 6 ligados ao capacitor de partida.72 KW). Chaves reversoras para motores Descrição Corrente (A) Potência (CV) CR 501 15 1.14.17.5 152x74x72 CS 503AS 30 7. INVERSÃO DO SENTIDO DE ROTAÇÃO DOS MOTORES a) Motores monofásicos: Para inversão da rotação dos motores de indução do tipo gaiola.DETR/SCA/UFPR . Estas chaves podem ser manuais ou semi-automáticas e aplicam-se quando o motor é de indução.5 1331x73x58 CS 502 25 3 132x74x72 CS 503 25 3 152x74x72 CS 504 30 7. Acima desta potência usam-se dispositivos que diminuem a tensão aplicada aos terminais dos motores e desta maneira limita-se a corrente de partida.1. 4. basta comutar duas fases entre si.8.5 CR 502 30 5 CR 503 25 3 CR 503 30 5 Fone: Catálogos da Pial Dimensões (cm) 131x73x58 130x74x72 152x74x104 152x74x104 Tabela 5.Simples 152x74x72 Fone: Catálogos da Pial Tabela 5. monofásico ou trifásico e com rotor em gaiola. Entende-se por partida direta. Tais dispositivos são: as chaves série-paralelo para motores monofásicos. Partida dos motores Em quase todas as concessionárias de fornecimento de energia elétrica permite-se partida direta para motores de até 5 CV (3. Chave dupla liga-desliga para motores Descrição Corrente (A) Potência (CV) Dimensões (cm) CS 501 15 1.5 .8. b) Motores trifásicos: Para inverter a rotação dos motores trifásicos de indução do tipo gaiola. Tabela 5.16. a partida com a tensão de abastecimento.15.Manual de Eletrificação Rural 63 4. Chaves interruptoras com acionamento por botões Tipo Número de Potência Corrente Dimensões pólos (CV) (A) (cm) CS 101 3 3 20 108x61x77 CS 101P 3 3 30 108x61x77 Fone: Catálogos da Pial Tabela 5. 5. e Indg. é um problema que deve ser estudado em detalhe pelo instalador. durante um mês de 30 dias. Aquecedor 2. também podemos ter operações descontínuas. qual seria a corrente nominal do fusível Inf1. obs. Aquecedor 3.9.DETR/SCA/UFPR . Potência necessária de um motor A escolha de um motor para uma determinada aplicação é uma tarefa que exige o conhecimento de inúmeros dados relativos à operação que se tem em vista. g) determine o consumo de energia elétrica pelos dois equipamentos trabalhando 12 horas por dia.5 KW Pn3 = 2. Inf2. Ind3. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . se utilizássemos fusíveis no lugar dos disjuntores. EXERCÍCIOS 1. d) determine a corrente nominal do disjuntor Ind1.5 metros 2 4 metros 3 1. (obs. e) No esquema acima. podemos necessitar de uma operação contínua com carga estável (caso das bombas d’água) ou operação contínua com carga variável (caso dos compressores de ar).D. cite o tipo de instalação que será utilizada. 5 metros 3 metros 1 2. por exemplo. Assim. Ind2. Conforme o esquema abaixo. Aquecedor Pn2 = 2. em suma. a instalação dos eletrodutos é aparente) b) determine a secção transversal dos condutores de cobre deste circuito estático conforme a norma e justifique a escolha da secção que deverá ser utilizada. contendo a ligação de três aquecedores que trabalham ao mesmo tempo: Q. c) determine o tipo e o diâmetro do eletroduto.Manual de Eletrificação Rural 64 4. Inf3 e Ing para proteger devidamente a esta instalação elétrica estática? f) que entrada de serviço você deverá adquirir para suprir esta cargas? Explique. com variação e inversão de rotação.5 KW Pn1 = 3500W Vn1 = 127 V Vn2 = 127V Vn3 = 127 V a) Faça o desenho do esquema multifilar. com todos os detalhes e medidas do circuito contendo os aquecedores. 1980. Instalações elétricas. 3.3 m .A. g) Determine o consumo de energia elétrica pelos dois motores trabalhando 12 horas por dia. e anexo (3). 1983. banheiro e motores)? Explique. CREDER. São Paulo: McGraw-hill do Brasil. ed. 2. Eletrificação rural. Instalações elétricas. 1:50 . 1 3 2 M2 Obs. 278 p.Manual de Eletrificação Rural 65 2. d) Determine o valor comercial do disjuntor para proteger este circuito da instalação. 1991.5 m . PIEDADE JÚNIOR.. Rio de Janeiro: Livros técnicos editora. A.0 m . ed.127p. NBR 5410 . WEBER.Altura do Pé-direito: 3.Motor 1. SCHULTHEISS.ESC. Conforme a planta abaixo. São Paulo. Instalações elétricas de baixa tensão.M. c) Determine o tipo e o diâmetro do eletroduto.. f) Que entrada de serviço com transformador você deverá adquirir para suprir as cargas presentes na instalação (depósito. banheiro (2). a instalação dos eletrodutos é aparente) b) Determine a secção transversal dos condutores de cobre conforme a norma.. anexo. W. com todos os detalhes e medidas do circuito contendo os motores. 489 p. São Paulo: Nobel. 1982. 421 p. trifásico Pn2 = 4 CV Un2 = 380 V 50% carga 1800 rpm Conforme o circuito contendo os motores na planta acima: a) Faça o desenho do esquema multifilar. determine: M1 Q. HEIM. (obs.O banheiro tem chuveiro . H. COBEI / mm Editora. A. ed.Altura dos motores: 0. Eletrotécnica para escolas profissionais. contendo uma depósito (1).Motor 2. trifásico Pn1 = 7.D. durante um mês de 30 dias. e) Indique tecnicamente a chave de manobra para dar partida nestes motores. K. 2.B. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . São Paulo: Editora Mestre Jou. BIBLIOGRAGIA ANZENHOFER.Altura do quadro de distribuição: 1. T. C. COTTRIM.origem: NB3.5 CV Un1 = 380 V 100% de carga 3600 rpm .DETR/SCA/UFPR .: . DETR/SCA/UFPR .Manual de Eletrificação Rural 66 ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Manual de Eletrificação Rural 67 ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .DETR/SCA/UFPR . DETR/SCA/UFPR .Manual de Eletrificação Rural 68 ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . dimensionar e determinar elementos de um projeto circuito elétrico. número de lâmpadas e luminárias. divisão dos circuitos. • Conjunto de plantas: deverá conter todos as informações. lança-se mão de símbolos gráficos. levantamentos de dados. os recursos disponíveis. o projeto compreende as seguintes partes: • Introdução e um memorial: contem informações. descrições de soluções e fluxo de trabalho/manejo da atividade alvo do projeto. o custo do material e da mão-de-obra. localização dos pontos de utilização da energia elétrica. esquemas e detalhes necessários ao perfeito entendimento do que virá ser a instalação elétrica. cálculo da secção dos condutores. estabelecer. tensão entre fases ou fase-neutro. Foram deixadas duas colunas: uma para a simbologia mais usual. dispositivos de manobra. trajetos dos condutores. intensidade de corrente por circuito.UNIDADE 6.) 2. como: tipos de tomadas. PROJETO DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Para que as instalações elétricas sejam feitas com segurança e sucesso é importante que. saber o fim a que se destina a instalação. etc. quadro de distribuição. com todos os seus detalhes. tipos de lâmpadas. número de circuitos. ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . o processo de cálculo. a localização da rede mais próxima. 1. número de tomadas. e a outra para a simbologia normalizada pela ABNT. mediante o memorial descritivo e de cálculo. • Orçamento: onde são levantados. • Memorial descritivo: é onde o projetista descreve os materiais utilizados e as normas para a sua aplicação. Para a execução do projeto de instalações elétricas o projetista necessitará de plantas e cortes de arquitetura. bem como saber as características elétricas da rede (aérea ou subterrânea. temos os símbolos gráficos para os projetos de instalações elétricas. A simbologia a adotar fica a critério de cada projetista. etc. • Memorial de cálculo: é onde o projetista apresenta as expressões de cálculo.DETR/SCA/UFPR . PROJETO DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS RURAIS • OBJETIVO: Analisar. comandos. De uma maneira geral.1. carga dos circuito. bem como todos os cálculos necessários para constituir os circuitos necessários à instalação e quantificar a quantidade de material que será gasto. quadro de cargas. Um projeto elétrico é a previsão escrita da instalação. SÍMBOLOS UTILIZADOS A fim de facilitar a execução do projeto e a identificação dos diversos pontos de utilização. haja a iniciativa de realização de um projeto. antes de iniciar a execução das instalações propriamente ditas. Na figura 6. justificativas. DETR/SCA/UFPR .Manual de Eletrificação Rural 70 ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . ............................. Máquina de costura (doméstica) ................................................ Torneira .......................000 a 12. Aspirador de pó ......................200 W 150 a 400 VA 500 VA 1................. Batedeira ................................................................................................................................. • central (residencial) ................................................... Ferro de passas roupa .................. Fonte: CREDER (1991) e COTRIM (1982) ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .... Televisor • portátil ..........................................................000 W 4.......................................................... Forno residencial .......................... • de 300 a 350 litros ........................... Lavadora de pratos (residencial) .................................. Geladeira (residencial) ................200 a 2............................................... Cobertor ........................................ Forno de microondas (residencial) ...... os equipamentos que serão instalados contendo suas respectivas potências....500 W 2............................. Chuveiro ....000 W 150 W 300 W 200 W 3............................. Valores nominais típicos de alguns aparelhos eletrodomésticos Potências nominais Aparelho típicas Aquecedor de água central (Boiler) • de 50 a 100 litros ...............300 W 150 a 200 W 1...................................................................................000 a 5............Manual de Eletrificação Rural 71 3.................................................................................650 W 4............... Existem tabelas que nos dão uma indicação da potência média dos aparelhos eletrodomésticos............ • 250 litros ................................. Fogão residencial .................................000 VA 350 a 500 VA 1..........................................400 VA 5.......... • tipo console ..............................000 W 2..................................................................................................................................................................................000 a 6......................................... • de pé ............................... Torradeira ........................... Enceradeira ............................................................................................................. Circulador de ar ...................DETR/SCA/UFPR 1..................................... • 400 litros .....................................................................................................................................................................................................................................................200 W 75 a 100 W 150 a 350 W 500 a 1................................................................................000 W 1.................................................................................... Exaustor de ar (para cozinha) ............................... Máquina de escrever ................................................................... Aquecedor de água local ......................500 a 6......................................... Copiadora (tipo xérox) ................................................................... • de 150 a 200 litros .......................................................... Moedor de lixo ............................................................800 VA 750 a 1....... Esterilizador .................................................... Barbeador ......... Cafeteira .................................................................. CARGAS DOS PONTOS DE UTILIZAÇÃO Cada aparelho de utilização consome uma carga específica em Watts ou VA que o projetista precisa conhecer....... Geladeira duplex ou freezer .................... pois nem sempre teremos................................ • 1 ½ CV ...................................................................................500 VA 300 a 500 VA 400 a 1.................... Relógio .............. Radio .................................................. Congelador (freezer) ............................................................ Ventilador • portátil ...... Liquidificador ......................... Condicionador de ar • ¾ CV .................200 W 60 a 90 W 250 VA ..........................000 a 8..........................1....250 W 1..... na realização do projeto. Secador de roupa ......................................................................................500 a 3....................................................... Lavadora de roupas (residencial) ................................................................300 W 250 a 800 W 8 a 12 W 70 a 250 W 1............................................................000 W 500 a 1.............................................................................................200 W 2.................000 W 700 a 1............................................... Tabela 6...............................................................................500 W 4.................................................................. Este tipo de tabela é importante...................................500 W 1.....200 VA 100 a 250 W 60 a 100 W 150 W 300 a 600 VA 50 W 5W 4..............200 VA 2....................... Secador de cabelos ... Aquecedor portátil de ambiente ...................................................... ............... Desengrossadeira ................................5 HP .........................................................135 Vapor de mercúrio 80 ..............1..700 .................60 .......... Aparelho chanfrador "IKL" .......... • avanço em três velocidades ...65 ..........................75 ................................................. • avanço da correia com 3 regulagens . • no eixo inferior .................................. Máquinas para beneficiamento da madeira Máquina Potência do motor Guincho "IKL" ...40 ..........400 ..................5 a 10 HP 5 HP 1 HP 7......40 .................. • motores auxiliares ...... Serra circular "IKL" alinhadeira ....................000 Fluorescente 15 ........................300 -500 .......................000 Mistas 160 ........................25 .....200 . Serra fita para desdobro de tábuas e costaneiras ...............................................000 Sódio baixa pressão 35 ............................................... Potências nominais dos principais tipos de lâmpadas Tipo de lâmpada Potências nominais típicas (W) Incandescente 15 ......... ................................................... Serra circular refiladeira: • serviços pesados .............................................250 .......................IV ou VI pólos 40 HP 25 a 30 HP 6 CV 20 HP ........1................................................................... Destopadeira ......000 Halógenas 500 ......... Plaina quatro faces • eixo porta faca inferior redondo ........ Plaina 4 faces moldureira • no eixo superior ..............................................110 .... • diâmetro do volante 1100 mm ..................5 CV 3 CV 1 HP 7....IV pólos 3/4 HP ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .......... Batedeira de cola ........... • eixo porta faca superior quadrado ...............180 Sódio alta pressão 250 ...........................2.............. Lixadeira vertical • lixa com 3 velocidades reguláveis ..........15................ Prensa termo-hidráulica: • 6 cilindros ... • eixos porta faca das topias (dois) quadrados ......135 ....Manual de Eletrificação Rural 72 Tabela 6.............20 .. Serra circular múltipla para pinus .......125 .............2.2.....................5 HP 5 HP 2 x 5 HP 1.......100 ......................250 ............400 ...... Passadeira de cola ....................................................................................... Afiadeira "AFS-200" .....500 ........................ • avanço dos rolos .. • 4 cilindros ...............000 ..............000 .................... • aproveitamento . Refiladeira: • avanço ........................30 ............. • serras .....................1.............100 .. Fonte: Catálogos da Copel 7........................2 pólos 30 HP 40 HP 3 HP 20 CV 30 CV 15 CV 7.............................. • nas tupias ..............5 HP 1 CV 5 CV 2 a 5 CV 20 CV 15 CV 1 HP ........................150 ....... Serra fita para desdobro de pranchas e aproveitamento • diâmetro do volante 800 mm .....................................5 CV 15 CV 2 x 7. Serra fita para desdobro de pranchas ..........125 ................................3.......... Torno desfolhador: • laminador .......... Afiadeira "IKL" ...DETR/SCA/UFPR ..................2...5 CV 7......1..........000 ......................5 CV 7..1......................................500 Fonte: COTRIM (1982) Tabela 6..............000 Vapor metálico 375 .....................000 ..................................................................90 .......1... Manual de Eletrificação Rural 73 Tabela 6.4. Tabelas de potência de equipamentos eletromecânicos EQUIPAMENTOS Batedor de cereais (arroz e feijão) .............................................................................. Catador para limpeza do café ou cereais (modelo “pingue pongue”) • 20 sacos café ou 40 sacos cereais/h ............................................................. • 30 sacos de café ou 60 sacos cereais/h ........................................................ • 40 sacos de café ou 100 sacos cereais/h ...................................................... • 60 sacos de café ou 120 sacos cereais/h ...................................................... Super catador para café e cereais (arroz, milho, feijão, trigo, amendoim, mamona e outros) - 100 a 300 sacos/dia .................................................................. Limpador e polidor para feijão - até 300 sacas 60 kg/10 horas .................................. Descascador de amendoim - 200 a 5.000 sacos de 60 kg/10 horas ............................. Descascador de mamona - 80 a 500 sacas/10 horas .................................................... Moinho para cereais - 400 kg/hora ............................................................................ Peneira centrífuga (amido, fécula de mandioca, creme de milho e fubá mimoso) • 600 a 1.200 kg/10 horas ............................................................................ • 2.000 a 4.000 kg/10 horas ......................................................................... Peneira pré-limpeza (arroz, feijão, milho, mamona, amendoim e outros cereais) • 50 a 250 sacas/dia ...................................................................................... Peneira vibratória para classificar (cereais, farelos em geral, farinha de ossos, cinzas, etc.) - 1.000 a 3.500 kg/dia ......................................................................... Brilhador de arroz • 4 a 8 sacos 60 kg/h .................................................................................... • 8,5 a 10 sacos de 60 kg/h .......................................................................... • 10,5 a 26 sacos de 60 kg/h ........................................................................ Brilhador de arroz à base de glucose e talco • até 50 sacos ................................................................................................ • 50 até 80 sacos .......................................................................................... • 80 até 180 sacos ......................................................................................... • mais de 180 sacos ...................................................................................... Brilhador para arroz • até 20 sacos ................................................................................................ • 40 a 60 sacos .............................................................................................. • 75 a 100 sacos ........................................................................................... • acima de 120 sacos ................................................................................... Máquina compacta para beneficiar arroz • 10 a 15 sacos 60 kg/dia ............................................................................. • 25 a 35 sacos 60 kg/dia ............................................................................. • 40 a 50 sacos 60 kg/dia ............................................................................. • 50 a 60 sacos 60 kg/dia ............................................................................. • 65 a 80 sacos 60 kg/dia ............................................................................. • 85 a 100 sacos 60 kg/dia ........................................................................... • 135 a 150 sacos 60 kg/dia ......................................................................... • 230 a 250 sacos 60 kg/dia ........................................................................ • 280 a 300 sacos 60 kg/dia ......................................................................... • 300 a 400 sacos 60 kg/dia ......................................................................... • 400 a 500 sacos 60 kg/dia ......................................................................... Debulhador de milho • 15 a 30 sacos de 60 kg/hora ...................................................................... • 40 a 80 sacos de 60 kg/hora ...................................................................... Desintegrador, picador e moedor • Fubá comum (3.000 a 3.550kg/h); milho em espiga (400 a 500 kg/h); cana (2.000 a 3.000 kg/h); raízes (2.000 a 3.000 kg/h) ..................................... POTÊNCIA 6 e 10 HP 5 HP 7,5 HP 10 HP 12,5 HP 5 HP 8 a 10 HP 7,5 a 12 HP 5 a 15 HP 2 a 3 HP 2 a 4 HP 5 a 7 HP 3 a 5 HP 1 a 3 HP 3 HP 4,5 HP 6 a 8 HP 5 a 7 HP 7 a 10 HP 12 a 14 HP 13 a 15 HP 1 HP 2 HP 3 HP 4 HP 3 a 5 CV 5 a 7,5 CV 7,5 a 10 CV 10 a 15 CV 15 a 20 CV 20 a 25 CV 30 CV 60 CV 75 CV 125 CV 150 CV 4 a 5 HP 1,5 a 15 HP 7,5 HP ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA - DETR/SCA/UFPR Manual de Eletrificação Rural EQUIPAMENTOS Classificador para milho (seleção de sementes para exportação) • 80 a 150 sacas/dia ...................................................................................... • 200 a 300 sacas/dia .................................................................................... Moinho de pedra para fubá - 150 a 1.500 kg/hora ...................................................... Moinho com martelos de aço e ciclone para ensaque • Farelo e milho integral 1.000 a 2.000 kg/dia ............................................. • Farelo e milho integral 2.500 a 5.000 kg/dia ............................................. • Farelo e milho integral 5.500 a 8.000 kg/dia ............................................. Canjiqueira • até 200 litros de milho bruto/h .................................................................. • 280 litros de milho bruto/h.......................................................................... • 450 litros de milho bruto/h......................................................................... Canjiqueira para milho • 50 kg/h ..................................................................................................... • 150 kg/h .................................................................................................... • 500 kg/h .................................................................................................... • 1.000 kg/h ................................................................................................ Conjunto para produção de raspa e fécula (farinha, panificáveis) de mandioca • 3.000 a 5.000 kg raízes/dia raspa e fécula . ................................................ • 10.000 a 15.000 kg raízes/dia raspa e fécula ............................................. • 25.000 a 35.000 kg raízes/dia raspa e fécula ............................................. • 50.000 a 60.000 kg raízes/dia raspa e fécula ............................................. Conjunto para produção de farinha de mandioca torrada • Lavador descascador 1.500 a 12.000 kg/dia ............................................... • Ralador 400 a 3.200 kg/dia ....................................................................... • Prensa hidráulica 1.200 a 3.200 kg/dia ..................................................... • Moinho para farelo 2.000 a 3.200 kg/dia .................................................. • Esfarelador desmembrador 400 a 3.200 kg/dia .......................................... • Torrador contínuo 400 a 3.000 kg/dia ....................................................... • Classificador de farinha 400 a 1.200 kg/dia ............................................... • Raspa e fécula 2.000 a 12.000 kg/dia ........................................................ Conjunto para produção de farinha de mandioca torrada • 10 a 30 sacas/15 horas ............................................................................... • 50 a 120 sacas/15 horas ............................................................................. • 160 a 200 sacas/15 horas ........................................................................... Catador de pedras para café com aspirador • 5 a 10 sacos/h ............................................................................................ • 15 sacos/h .................................................................................................. Catador (escolha e repasses de café) • 200 a 400 arrobas/dia ................................................................................. • 400 a 800 arrobas/dia ................................................................................. • 800 a 1.200 arrobas/dia .............................................................................. Catador de pedras para café em coco ou beneficiado • 100 a 1.000 arrobas/dia .............................................................................. Catador limpador café - 50 a 250 sacas/dia ................................................................ Classificador de café fino - seletor (para café em coco) • 150 a 300 alqueires/10 h ............................................................................ • 500 alqueires/10 h ...................................................................................... • 1.000 a 2.000 alqueires/10 h ...................................................................... Classificador de café • 600 a 800 arrobas/10 horas ........................................................................ • 1.000 a 1.200 arrobas/10 horas .................................................................. • 1.800 a 2.400 arrobas/10 horas ................................................................ 74 POTÊNCIA 5 CV 7,5 a 10 CV 2 a 4 HP 5 a 15 HP 20 a 50 HP 50 a 60 HP 5 HP 7 HP 12 HP 3 CV 5 CV 10 CV 20 CV 14 HP 23 HP 46 HP 72 HP 2 a 5 HP 1 a 3 HP 3 a 5 HP 1 a 2 HP 1 a 2 HP 1 a 6 HP 1 a 2 HP 17 a 40 HP 10 a 15 HP 18 a 36 HP 40 a 50 HP 3 HP 4 HP 2 HP 3 HP 5 HP 1 a 3 HP 2 a 3 HP 5 HP 7 HP 10 HP 10 HP 12,5 HP 15 HP ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA - DETR/SCA/UFPR Manual de Eletrificação Rural EQUIPAMENTOS Conjunto para limpeza, benefício e catação de escolhas do café • 10 sacas limpas/10 horas ......................................................................... • 100 sacas limpas/10 horas ....................................................................... • 150 sacas limpas/10 horas ....................................................................... Triturador de cana, ramas de mandioca, capim, etc. - 50 a 500 kg/hora ............... Engenho de cana - 1.000 a 10.000 litros/hora ......................................................... Misturador de ração - 250 a 1.000 kg/hora ............................................................. Preparadora para rações verdes e secas .................................................................... Ensiladeira (cana, capim, cana de milho, forragem rama de mandioca • 1.000 a 9.000 kg/hora ............................................................................. Ordenhadeira elétrica (por vaca) .............................................................................. Criadeira de pintos até 1 dia - 100 a 500 pintos ................................................... Campânula - 100 a 1.000 pintos ............................................................................. Bombas rotativas de pequena capacidade • vazão 670 a 1.500 l/h (10 a 25 mca) ...................................................... • vazão 2.100 a 2.800 l/h (10 a 30 mca) ................................................... • vazão 1.350 a 1.900 l/h(35 a 45 mca) .................................................... • vazão 650 a 1.100 l/h (55 a 60 mca) ...................................................... Bomba para lavagem de carro • vazão 20 a 24 .......................................................................................... • vazão 48 .................................................................................................. Quebrador de tortas ou misturador de adubos - 400 a 1.000 kg/hora .................. Olaria • Amassador (maromba) ............................................................................ • Prensa para telha .............. ...................................................................... • Prensa para tijolos furados....................................................................... • Prensa para tijolos comuns ...................................................................... • Forno ...................................................................................................... • Olaria completa ....................................................................................... Britador • produção de 10 m3/h .............................................................................. • produção 20 m3/h ................................................................................... Rebitador - produção 8 m3/h .................................................................................... 75 POTÊNCIA 10 HP 15 HP 20 HP 5 a 15 HP 5 a 20 HP 2 a 10 CV 5 a 15 HP 3 a 10 HP 1/6 HP 150 a 750 W 200 a 750 W 1/4 HP 1/2 HP 1 HP 1 1/2 2 HP 4 HP 7,5 a 10 HP 8 a 10 HP 3 a 5 HP 7 a 8 HP 3 a 5 HP 10 a 12 HP 35 HP 20 a 25 HP 40 a 50 HP 15 a 25 HP 4. POTÊNCIA DE ALIMENTAÇÃO Na elaboração de um projeto de instalações elétricas, após estudos preliminares dos desenhos, contato com arquitetos, engenheiro, cliente, etc., o projetista deve ter condições de determinar todos os pontos de utilização previstos. Devem ser localizados em planta todos os pontos, anotadas as respectivas características nominais previstas e quantificado o sistema, isto é, determinada a potência instalada e a demanda máxima dos diversos setores e do sistema como um todo. a) Instalações agro-industriais - devem ser localizados e caracterizados: • os equipamentos de iluminação; • os equipamentos de produção; • os equipamentos ligados aos sistemas de utilidades (ar comprimido, ar condicionado, água, gases, vapores, combustíveis, etc.) b) Instalações não industriais - devem ser localizados e caracterizados: • os equipamentos de iluminação; • os equipamentos fixos (tomadas de uso específico) e as tomadas de uso geral para a ligação dos demais aparelhos; • os equipamentos ligados aos sistemas de utilidades (ar-condicionado central, água, transporte vertical, etc.). ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA - DETR/SCA/UFPR quer se trate do ponto de alimentação de toda uma instalação. • fatores climáticos. de todos os equipamentos de uma instalação. de um quadro terminal. P1 + P2 ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . dado na tabela abaixo.Manual de Eletrificação Rural 76 4. na prática. c) Ao serem determinados os fatores de demanda a utilizar numa dada instalação. • número de consumidores. P1 = soma das potências atribuídas à iluminação e a tomadas de uso geral (W ou VA). segundo a norma. para potências de aquecimento do equipamento de substituição.1. Fator de demanda Fator de demanda são fatores probabilísticos utilizados na quantificação do uso ao mesmo tempo. • situação econômica local. como por exemplo. b) A determinação dos fatores de demanda exige o conhecimento detalhado da instalação considerada e experiência quanto às condições de utilização. • tecnologia da utilização.demanda máxima (W ou VA). em princípio não é possível. especificar os valores dos fatores de demanda para cada tipo de instalação. em qualquer instalação elétrica raramente utilizam-se todos os pontos de luz ou tomadas de corrente ao mesmo tempo. • tipo de aquecimento e/ou refrigeração (centralizada ou não).DETR/SCA/UFPR . a norma NBR 5410 fixa valores para o fator de demanda. devem ser principalmente consideradas. a qual faz as seguintes recomendações: a) Os fatores de demanda devem ser aplicados a cada ponto de distribuição. no caso mais geral: • área construída. deveremos ter a potência de alimentação (demanda máxima) nesse tipo de instalação: onde: Pali = potência de alimentação . • emprego de forças motrizes. Os fatores de demanda são previstos em norma. FD = fator de demanda. ou de um quadro de distribuição intermediário. bombas ou ferramentas motorizadas. P2 = soma das potências atribuídas aos aparelhos fixos e/ou estacionários de potência elevada tomadas de uso específico (W ou VA) Pali ≥ F D . ventiladores. d) Apenas para o caso de residências individuais (casas e apartamentos). Como é fácil de compreender. • possibilidades de aumento de carga. É mais provável que isto aconteça em pequenas instalações e residências do que nas grandes instalações e moradias. além do provável desligamento constante do circuito. • Os circuitos de iluminação devem ser separados dos circuitos de tomadas. ser dividida em vários circuitos.000 a 5. DIVISÃO DAS INSTALAÇÕES A norma recomenda que toda instalação deve ser dividida em vários circuitos a fim de : a) Limitar as conseqüências de uma falta.000 75 2.000 86 1.000 a 4.: Cada concessionária tem a sua norma própria para o cálculo da demanda. Vejamos: • Nos sistemas polifásicos. que provocará apenas o seccionamento do circuito defeituoso. c) Evitar os perigos que possam resultar da falha de um circuito único como. que devem constituir um ou mais circuitos independentes. os ensaios e a manutenção.000 a 9. não causa maiores problemas. b) Facilitar as verificações. motéis ou similares são permitidos pontos de iluminação e tomadas em um mesmo circuito exceto nas cozinhas. de preferência. O fator de demanda pode conduzir a uma economia no que concerne à escolha dos condutores desse circuito.Manual de Eletrificação Rural 77 Tabela 6.000 40 7.000 59 4.000 a 8. • A iluminação deve. Em unidades residenciais. Nesse caso.000 27 acima de 10. Fatores de demanda para potência de alimentação de residências individuais (casas e apartamentos) Potência instalada (Watt) Fator de demanda (%) até 1. comprometendo seriamente a segurança da instalação.000 45 6. sendo aconselhável consultá-las para aprovação dos projetos. obtemos a demanda máxima do ponto. hotéis.DETR/SCA/UFPR .000 a 3. no caso de iluminação.000 a 10. os circuitos devem ser distribuídos de modo a assegurar o melhor equilíbrio de cargas entre as fases.000 35 8.000 31 9. copas e áreas de serviço. o perigo está na possibilidade de pseudo-eletricistas trocarem os fusíveis ou disjuntores originais por outros de maior corrente nominal (sem trocar os condutores). ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .000 52 5.000 a 6. em princípio. A partir desse valor será dimensionado o circuito de distribuição que alimentará o ponto. Um fator de demanda muito baixo leva a um subdimensionamento do circuito de distribuição e respectiva proteção o que. Uma vez escolhido criteriosamente o fator de demanda para um dado ponto de distribuição de uma instalação.000 a 7.000 24 Obs.000 66 3.000 a 2. por exemplo. Chama-se circuito ao conjunto de pontos de consumo alimentados pelos mesmos condutores e ligados ao mesmo dispositivo de proteção (chave ou disjuntor).5. A norma é um tanto vaga ao impor restrições para a divisão dos circuitos terminais no que diz respeito ao número de circuitos a projetar e ao número de cargas de cada circuito. 5. entendemos que . no entanto. 6. etc. copas ou copas-cozinha. 1. • Uma tomada. Embora a norma nada diga a respeito. motéis e similares. • Nas unidades residenciais e acomodações de hotéis. em cozinhas. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .2. • Uso geral nos demais cômodos e dependências: 100 VA. 6. devem ser previstos circuitos independentes para os aparelhos de potência igual ou superior a 1. Número de tomadas De acordo com a NBR-5410. A norma também não faz nenhuma referência a tomadas e locais não usados como habitações. aparelhos de aquecimento. sótãos. devem ser previstas tomadas de corrente com a seguinte exigência mínima: • Uma tomada de 100 VA para cada cômodo ou dependência de área igual ou inferior a 6 m2. em princípio. • Uso geral em cozinhas. é permitido a alimentação de mais de um aparelho do mesmo tipo através de um só circuito. acima de cada bancada com largura igual ou superior a 30 cm deve ser prevista pelo menos uma tomada.Manual de Eletrificação Rural 78 • O número de aparelhos fixos ou de tomadas alimentadas por um circuito terminal deve ser limitado de maneira que a potência calculada não seja superior a correspondente capacidade de condução dos condutores.500 VA ( tais como aquecedores de água. motéis e similares. sendo que. para efeito de cálculo (tanto de quantidade como de potência). • Tomadas de uso geral: destinam-se. Realmente isso não teria muito sentido uma vez que. TOMADAS DE CORRENTE Como já é de nosso conhecimento. espaçadas tão uniformemente quanto possível. • Uma tomada para cada 5 metros (ou fração) de perímetro de cômodos ou dependência de área superior a 6 m2. garagens e varandas. que podem ser: • Tomadas de uso específico: destinam-se. para as excedentes. as tomadas duplas e triplas montadas na mesma caixa devem ser computadas como uma única.) e para aparelhos de ar condicionado. numa instalação os aparelhos são ligados às tomadas de corrente.5 m (ou fração) de perímetro. aos aparelhos fixos e aos estacionários de potência elevada e/ou que exijam instalações em local predeterminado. exceto em banheiros. copas-cozinha e áreas de serviço: 600 VA por tomada até 3 tomadas e 100 VA por tomada. copas. fornos elétricos. em subsolo. As tomadas para utilização específica devem ser instaladas a . Cargas mínimas para as tomadas As cargas mínimas fixadas pela norma para as tomadas (em locais de habitação) são as seguintes: • Uso específico: potência do aparelho. onde apenas uma tomada perto da pia deve ser obrigatoriamente prevista. nas residências e acomodações de hotéis.1. tanto a quantidade quanto a potência a ser atribuída (isso no caso de tomadas de uso geral) variam muito com o tipo de ocupação e o local.5 metros do local previsto para o aparelho. 6. máquinas de lavar. fogões. aos aparelhos portáteis e aos estacionários de menor potência.DETR/SCA/UFPR . • Uma tomada para cada 3. no máximo. em princípio. Manual de Eletrificação Rural 79 7. podem ser utilizadas na iluminação de proteção. 7.DETR/SCA/UFPR .500 Watts (2. b) Lâmpadas de quartzo (halógenas): É um tipo aperfeiçoado da lâmpada incandescente constituída de um tubo de quartzo.1.400 oC. portátil e com flexibilidade de escolha de diversos ângulos de abertura do fecho luminoso. os quais têm um ponto de fusão de aproximadamente 3. nas máquinas de produção ou em locais com problemas de vibração (lâmpadas para serviço pesado) ou ainda em estufas de secagem (lâmpadas infravermelha). Tipos de lâmpadas 7. Em iluminação externa. As lâmpadas incandescentes comuns podem ser usadas em luminárias com lâmpadas do tipo refletoras. As lâmpadas incandescentes comuns são compostas de um bulbo de vidro incolor ou leitoso. portanto estiola a planta (estimula o aumento da planta). que são os seus sustentáculos. facho médio. melhor proteção contra as intempéries. c) Outros tipos de lâmpadas incandescentes: Podemos encontrar lâmpadas incandescentes espelhadas do tipo comptalux. lâmpadas de luz negra e lâmpadas infravermelhas. dentro do qual existem um filamento de tungstênio e partículas de iodo. Pode ser usada em interiores nos mesmos locais que a lâmpada comum. Iluminação incandescente É o resultado do aquecimento de um fio pela passagem da corrente elétrica até a incandescência. mas atualmente são de tungstênio. bulbo prateado. etc.Infra vermelho (IV). Apresenta as seguintes vantagens sobre a lâmpada incandescente comum: vida mais longa.. que é a peça mais importante. Esta temperatura não é atingida nem pela lâmpada a 1. ausência de enegrecimento do tubo. • Em residências são utilizadas na iluminação geral do ambiente ou quando se deseja efeito especiais. ligação à rede. sempre protegidas por luminárias. Em locais em que se deseja a luz dirigida. ILUMINAÇÃO DE AMBIENTES RURAIS As lâmpadas fornecem a energia luminosa que lhes é inerente com o auxílio das luminárias. Os filamentos das primeiras lâmpadas eram de carvão. • Nas indústrias usam-se na iluminação geral ou suplementar. • Nas lojas são indicadas para destacar as mercadorias ou para iluminação geral. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .1. e ainda lâmpadas do tipo germicidas. através dos quais se obtém melhor rendimento luminoso. excelente reprodução de cores e reduzidas dimensões. a) Utilização: Iluminação de ambientes habitacionais e plantas • Pesquisa: 750 nm . cada qual com uma aplicação específica. além do aspecto visual agradável e estético. de uma base de cobre ou outras ligas e um conjunto de peças que contém o filamento.1.700 oC). em áreas de carga e descarga de mercadorias e na iluminação esportiva. alta eficiência luminosa. cujas finalidades são fornecer a tensão necessária na partida e limitar a corrente normal de operação. Basicamente. luz do dia e luz fria . a lâmpada a vapor de mercúrio exige um reator (ou autotransformador). são mais indicadas para iluminação de interiores com escritórios. Como parte integrante do "starter" temos um condensador ligado em paralelo com o interruptor e sua função é evitar interferência em aparelhos de rádio. dois metais em forma de lâmpada com coeficiente de dilatação diferentes. são indispensáveis dois equipamentos auxiliares: starter e reator. atrai insetos). F15 LN ou BL. pois sua eficiência luminosa é muito elevada. semelhantemente à luz fluorescente. Para funcionamento da lâmpada. etc. além de melhorar o rendimento luminoso. Obs. é a do tipo HO (higt output) que é indicada por razões de economia. pois é sabido que quando o vapor de mercúrio é ionizado. tendo espectros luminosos indicados para esta aplicação. tendo em suas extremidades eletrodos metálicos de tungstênio (cátodos).Manual de Eletrificação Rural 80 7. Embora só modernamente o seu emprego seja difundido. mercados. b) Comprimento de onda: • Pura λ = 350 nm (ultra violeta): é germicida. Iluminação fluorescente Lâmpada fluorescente é uma lâmpada que utiliza a descarga elétrica através de um gás para produzir energia luminosa. conhecidos por cristais de fósforo (phosphor). Em residências podem ser usadas em cozinhas. por onde circula corrente elétrica. pela sua alta eficiência. Estudos vêm mostrando que o comprimento de onda λ = 350 nm (fluorescente Gro-luz). que encerra em seu interior um tubo de arco. bactérias e vírus. isto é. O reator é uma bobina com núcleo de ferro ligado em série e tem dupla função: produzir a sobretensão e limitar a corrente. O bulbo externo destina-se a suportar os choques térmicos e é apresentado normalmente nos tipos: BT (Bulged . comporta-se como uma resistência negativa. O tubo de arco atualmente é fabricado em quartzo. material mais apropriado a resistir às elevadas temperaturas e pressões. industrias.1. lojas. Do mesmo modo que a lâmpada fluorescente. pelo seu ótimo desempenho. • Corrigida: Gro-lux. permite uma razoável visualização do espectro de cores.2. Consiste em um bulbo cilíndrico de vidro.tubular) e R (refletor). utilizada para iluminação ambiental. empregando o princípio do bimetal. Dentre as lâmpadas fluorescentes a que tem grande aplicação em escritórios. a) Utilização: São lâmpadas que. porém utilizando-se a lâmpada branca fria ou morna. mata fungos.3. 7. a sua criação remonta aos princípios do século. banheiros. A lâmpada bimetálica constitui o contato móvel. Iluminação a vapor de mercúrio A lâmpada a vapor de mercúrio também utiliza o princípio da descarga elétrica de gases.1.é fotossintetizadora. Estes reatores também podem ser do autotransformador. havendo outro contato que é fixo. consta de um bulbo de vidro duro (tipo boro-silicato ou nonex).DETR/SCA/UFPR . garagens. Em seu interior existe vapor de mercúrio ou argônio a baixa pressão e as paredes internas do tubo são pintadas com materiais fluorescentes. que é mais difundido. É uma lâmpada que não permite o destaque perfeito das cores. é uma lâmpada fotossintetizadora que dá rubustez à planta. O "starter" é um dispositivo usado na partida. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Há reatores para uso em circuito-série (com transformador de corrente constante) e circuito múltiplo. lojas. onde se produzirá o efeito luminoso. etc. São utilizadas na iluminação de interiores como indústrias.). 7.1. cujas finalidades são limitar. podemos economizar mais energia do que em qualquer outro tipo de lâmpada. 7. galpões. Quando há necessidade de melhor destaque de cores. têm um bom emprego em galpões de grande pé direito. onde o custo de substituição de lâmpadas e reatores é elevado. Em nossas aulas utilizaremos uma forma bem mais simples que os métodos citados acima. Pela sua vida longa e alta eficiência. devem ser usadas lâmpadas com feixe corrigido. 7. Iluminação a vapor de sódio de alta pressão São as lâmpadas que apresentam a melhor eficiência luminosa. a) Utilização: São empregadas em interiores de grandes proporções. domiciliar. comercial. torna-se indispensável a consulta de catálogos dos fabricantes. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . 7. fatores econômicos. indústrias cobertas. etc.5. Cavidades zonais. Luz mista Embora a sua eficiência seja inferior a da lâmpada fluorescente. áreas externas. A escolha da luminária e do tipo de lâmpada depende de diversos fatores. porém exige que a tensão da rede seja de 220 volts.1. porque reproduzem todo o espectro. que pode ser muito atenuado quando se usa número par de lâmpadas e reatores duplos de alto fator de potência. porém. eficiente. cita em seu livro "Instalações elétricas". quatro métodos de cálculo do número de luminárias para produzir determinado iluminamento: Método da carga mínima exigida por normas. dependendo da forma do cômodo não é possível adotar o seu valor. para o mesmo nível de iluminamento. por isso.2. na fase de partida. tais como: objetivo da instalação (agrícola. estas lâmpadas apresentam o aspecto de luz branco dourada. Esta resistência faz parte integrante da lâmpada. etc.4. Cálculo da iluminação e do número de luminárias A determinação do número de luminárias necessárias para produzir determinado iluminamento. É utilizada na iluminação de ruas. Devido às radiações de banda quente. basta colocá-la no lugar da incandescente. razões da decoração. Lumens.Manual de Eletrificação Rural 81 O resistor de partida apresenta uma resistência de alto valor (cerca de 40 quiloohms).2. Nas luminárias fluorescentes é comum o “pisca-pisca” resultante do efeito estroboscópico. é.1. porém. como veremos. a corrente do arco inicial e criar um caminho de alta impedância para o arco principal. Número total de luminárias (ntl) a) Cálculo da distância teórica (DT): Seria teoricamente a distância que cada luminária deveria ficar uma das outras. pode ser realizado de várias maneiras.DETR/SCA/UFPR . Portanto o cálculo da distância teórica serve mais como um referencial para disposição das luminárias. Ponto por ponto. pois não necessita de nenhum equipamento auxiliar. superior a da incandescente. Para este objetivo. O autor Hélio Creder. O resultado é teórico porque. postos de gasolina. em vias públicas e áreas externas. iluminação externa. etc. Em geral é usada quando se deseja melhorar o rendimento da iluminação incandescente. industrial. porém permitem a visualização de todas as cores. facilidade de manutenção. NLC = número de luminárias no comprimento. Medidas necessárias para o cálculo da distância teórica b) Número de luminárias do comprimento (NLC) C NLC =  DT onde: NLC = número de luminárias no comprimento. NLL = número de luminárias na largura NTL = NLC . NLL ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . L = largura do cômodo (m)... (H ..Pu .2. C = comprimento do cômodo (m). Figura 6.DETR/SCA/UFPR . Pu = plano útil de trabalho (m). DT = distância teórica entre luminárias (m).5 . d) Número total de luminárias onde: NTL = número total de luminárias. H = altura do pé-direito (m).Manual de Eletrificação Rural 82 hL H PU DT = 1. DT = distância teórica entre luminárias (m)..hL) . hL = plano da altura das luminárias (m). [m] onde: DT = distância teórica (m). c) Número de luminárias na largura L NLL =  DT onde: NLL = número de luminárias na largura. ..... • depósito ...........................................................................DETR/SCA/UFPR Iluminamentos médios (lux) 250 400 200 200 350 100 60 250 100 350 600 1....... Cálculo do fluxo luminoso total (Φ LT) A primeira providência será a de escolher o nível médio de iluminação em função do tipo de atividade visual a ser exercida no local.............. Lojas • circulação ............................................................................................................................................................................................................................................. Hospitais ou postos de saúde • enfermaria ........ • balcões........... • auditório ...............................................................................................................................................................................000 160 450 6............... • refeitório ................. • laboratório .. O fluxo luminoso total é determinado pela seguinte expressão: S ................................. • sala de operação ............ • estantes ....................... Níveis padrão de iluminamento (conforme NBR-5413/82) Atividades Escritórios • salas de trabalho ............................ • quadro-negro ....................... Biblioteca • iluminação geral ..... e = nível de iluminamento (lux ou lumens/m2)..................................................... • salas de desenho ............ Escolas • salas de aula ......................................... [lumens] Φ LT = fluxo luminoso total (lumens)............................... • inspeção delicada ....................................................................Manual de Eletrificação Rural 83 7.............................................................. • mesas ....................................................................... e Φ LT =  0..........................................................2............ A NBR-5413 da ABNT........................ • depósito ......................... • área de exposição ..................................................... recomenda para iluminação de interiores os níveis de iluminamento (e) contidos na tabela abaixo................. • empacotamento e encaixotamento .................................................. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA ....................................... mostruários ................. • montagem simples ... • arquivos .................... S = área do cômodo a ser iluminado (m2)....................... • fichário .. Indústrias • fabricação em geral ......................................... • exposições de realce .....................5 onde: .......................000 200 100 300 140 250 ............ • salas de desenho e artes manuais ........... • montagem delicada ......2............... Tabela 6............ • mesa de operação ................................500 80 300 60 300 500 80 200 1.......6................................... • inspeção comum .................................................. ................................... Copa .......... [lumens/ luminária] Φ LL =  NTL onde: NTL = número total de luminárias no cômodo....000 6............ Banheiro .................. Iluminamentos médios (lux) 60 150 100 40 60 60 40 80 40 1...... Níveis padrão de iluminamento para algumas atividades rurais Atividades Salas ....... através da expressão: Φ LT . Obtido o fluxo luminoso por luminária ( Φ LL) e escolhido o tipo de lâmpada que iremos utilizar...... Quartos . Circulação ....... temos condições de chegar ao fluxo luminoso que deverá apresentar cada luminária............200 18................................150 4.................................. Tabela 6... Cálculo do fluxo luminoso por luminária Uma vez percorridas as etapas anteriores...2.......000 465 400 780 670 1......................8................... Laboratório de micropropagação vegetativa .......................................................7.....800 31..... Área de serviço .................................000 1................. Estábulos .......500 30.......3.......................400 20.......................................................... entramos nas tabelas do fabricante e encontramos a potência da lâmpada necessária para fornecer o iluminamento desejado................300 2.......280 2............................ Salas para desenho .. Cozinhas ..........Manual de Eletrificação Rural 84 Tabela 6......... Φ LL = fluxo luminoso por luminária (lumens) Φ LT = fluxo luminoso total (lumens).................... Lâmpadas incandescentes para iluminação geral Tipo Acabamento Claro Claro Argenta Argenta Argenta Standard Argenta Claro Claro Claro Claro Claro Claro Argenta Super luxo Argenta Argenta Fantasie Argenta Fonte: Catálogo PHILIPS Potência (W) 15 25 40 60 75 100 150 200 300 500 1...........................................460 1.....DETR/SCA/UFPR ...............280 780 670 ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA ........ que podem nos auxiliar na escolha da potência das lâmpadas e de um iluminamento adequado.......380 2............950 5..............100 3..............500 40 60 100 60 Fluxo luminoso (lumens) 120 V 220 V 135 120 265 230 465 400 780 670 1........020 890 1..............460 1..... As tabelas abaixo contêm alguns tipos e modelos de lâmpada...............000 7.............. Depósitos ..........750 9.........................400 8...................................................................................... metálico.60 0. vapor de mercúrio.18 2.8000 8.60 10.DETR/SCA/UFPR Voltagem (V) 120 230-240 120 230-240 120 230-240 120 230-240 120 230-240 .000 2.30 2.000 120.000 60.500 22.40 8.200 20 1.30 4.500 33.40 7.000 35 55 Sódio de baixa pressão 90 135 180 Fonte: Catálogos de PHILIPS Tipo de lâmpada Fluxo luminoso (lumens) 3.80 1.25 5.500 32.500 12.000 44.40 4.25 16.100 10.50 8.000 125.94 0.000 182.700 6.60 0.95 0.Manual de Eletrificação Rural 85 Tabela 6.000 2.40 4.000 13.500 25.00 3.40 3.18 1.000 22.000 5.000 23.500 Fonte: Catálogos da PHILIPS ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .000 40.000 28.500 5.00 3.30 10.000 250 250 Sódio de alta pressão 400 400 1.30 4.10 2.000 130.30 3.91 Tabela 6.36 0.000 400 400 Vapor metálico 1.10.75 1.60 9.000 5.000 1.000 26.000 500 1.000 4.13 3.200 23 1. Fluxo luminoso e características das lâmpadas fluorescentes compactas Potência Fluxo luminoso (W) (lumens) 9 400 9 400 11 600 11 600 15 900 15 900 20 1.000 48.000 47.300 13.60 1.59 0.000 185.00 4.50 8.000 10.500 90.000 9.000 2. sódio e halógenas Potência (W) 160 Luz mista 250 250 500 80 125 250 Vapor de mercúrio 400 700 1.000 2.000 Tensão (V) 220 220 220 220 115 125 135 140 145 145 270 100 100 105 105 110 110 125 125 130 135 240 220 115 220 220 220 220 220 70 109 112 164 240 Corrente (A) 0.000 300 500 500 Halógenas 1.500 3. Principais características das lâmpadas de luz mista.15 2.500 23 1.9.000 24. Motor 1.700 40 2.600 110 8.Altura do quadro de distribuição: 1.500 40 1.800 65 2.850 65 2.900 Fonte: Catálogos da PHILIPS Corrente na lâmpada (A) 0.Motor 2. (obs.80 Cores Luz do dia Branca fria Luz do dia Suave de luxo Branca de luxo Branca natural Luz do dia real Luz do dia Branca fria Luz do dia Branca fria Branca de luxo Suave de luxo Branca de luxo Branca natural Luz do dia real Suave de luxo Branca de luxo Branca natural Luz do dia especial Luz do dia Branca fria 8.43 0.37 0.37 0. e anexo (3).36 0.700 40 1.Altura dos motores: 0.D.31 0. trifásico Pn2 = 4 CV Un2 = 380 V 50% carga 1800 rpm a) O número mínimo de luminárias para cada cômodo. trifásico Pn1 = 7.37 0.3 m .43 0. 1 3 2 M2 Obs.36 0. plano útil de trabalho = 0.67 0.900 30 2.11. Lâmpadas fluorescentes (tubulares em sete tonalidades) Potência Fluxo luminoso (W) (lumens) 15 770 15 900 15 770 20 650 20 760 20 650 20 700 20 1.020 40 1.67 0.000 20 1. determine: M1 Q.Altura do Pé-direito: 3.O banheiro tem chuveiro .36 0.43 0.DETR/SCA/UFPR . contendo uma depósito (1). 1:50 .0.67 0.37 0.37 0.250 30 1. EXERCÍCIOS 1.0 m .80 0.200 65 2.8 m e altura da luminária = 10 cm) b) A potência necessária por luminária.43 0.: .800 110 7.36 0. Conforme a planta abaixo. banheiro (2).67 0.800 65 3.31 0. dados: pé direito = 3.ESC.200 30 1.Manual de Eletrificação Rural 86 Tabela 6.5 m .37 0. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .5 CV Un1 = 380 V 100% de carga 3600 rpm . tomadas. CREDER. d) Indique a posição das luminárias.B. Instalações elétricas. g) Faça o desenho dos circuitos unifilares dentro da instalação. j) Determine o tipo e o diâmetro do eletroduto.origem: NB3. Utilize a simbologia dada em sala de aula (NBR-5444). 1982. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . f) Estabeleça um quadro de cargas. c acima. 489 p. e) Para o depósito. o depósito “cômodo 1” não possui laje nem forro) h) Faça o esquema multifilar de apenas um circuito estabelecido por você.M. com todos os detalhes e medidas. i) Determine a secção transversal dos condutores de cobre conforme a norma. 1991. São Paulo: McGrawhill do Brasil. Instalações elétricas de baixa tensão. 421 p. interruptores nos cômodos citados acima. Rio de Janeiro: Livros técnicos editora. (obs. l) Dimensione o disjuntor comercial necessário aos circuitos estabelecidos por você. Instalações elétricas. contendo os circuitos estabelecidos por você. 2. COBEI / mm Editora. ed. BIBLIOGRAFIA COTTRIM. A. H.DETR/SCA/UFPR . b. NBR 5410 . São Paulo. de acordo com as informações obtidas nos itens a. faça um esquema de ligação da lâmpada com interruptores em paralelo.A.Manual de Eletrificação Rural 87 c) O número mínimo de tomadas de uso geral e específico para cada cômodo. não só a ordem pode ser alterada. No entanto. municipal. comercial. Planejamento global O planejamento global é de responsabilidade dos Engenheiros Elétricos. • Orçamento e Cronograma físico financeiro. INTRODUÇÃO A fim de complementar o que se pretendeu apresentar ao longo da disciplina. contendo a justificativa descritiva e de cálculo.1.1. PLANEJAMENTO DA ELETRIFICAÇÃO RURAL • OBJETIVO: Demonstrar o fluxo de trabalho necessário a elaboração do planejamento e conseqüente realização do projeto de eletrificação rural. podendo ser estadual. projetos e subprojetos que serão realizados nesta etapa de infra-propriedade. industrial. para qualquer tipo de construção ou benfeitoria rural. assistência social. Aos Engenheiros Agrônomos. regional. Planejamento da infra-propriedade Esta etapa também se subdivide numa outra série de fases ou etapas. que para melhor entendimento. o levantamento de dados junto a comunidade rural.2. é bem frisar que.2. esta unidade apresenta um extrato de fluxo de trabalho. consulta à líderes moderados (religiosos. ou seja. como também etapas podem ser suprimidas ou ainda duas ou mais etapas podem vir a ser fundidas numa única. Organograma Um organograma mostra de forma simples e explicativa o plano. Vamos aqui enumerar as etapas que devem ser seguidas na elaboração de um projeto de instalação elétrica. necessário a elaboração do planejamento e conseqüente realização do projeto de instalação elétrica para uma determinada localidade ou região. e fomento. 1. etc. Contem as seguintes fases: 1. • Especificação dos materiais. no planejamento global. para um determinado local ou região. válidas.DETR/SCA/UFPR . • Projeto propriamente dito. residencial. os programas. descrevemos abaixo: 1. Florestais e Agrícolas cabem. ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . 1. comerciante). PLANEJAMENTO Compreende uma etapa fundamental da obra de eletrificação rural a ser construída. em muitos casos. compreende as seguintes etapas: • Planejamento. em princípio. Um projeto de instalação elétrica completo. A ordem é a geralmente seguida pelos projetistas de empresas de engenharia. políticos.UNIDADE 7. especialistas comunitários. PROJETO PROPRIAMENTE DITO Nesta etapa estão os principais itens de um projeto de eletrificação. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . 1. etc. esquema dos quadros em geral. e se o sistema é monofásico ou trifásico.1. − produção esperada. irrigação • etc.DETR/SCA/UFPR . • quando será realizado. Abaixo temos alguns exemplos de perguntas a serem justificadas no projeto: • para que elaborar o projeto.8 KV. econômica e estética este roteiro preliminar deve conter em seu interior a justificativa de uma série de perguntas referentes a necessidade de realização de um projeto de uma infra-propriedade qualquer. 2. • onde o projeto será realizado. 2. essenciais a boa realização técnica e econômica do projeto. Elaboração da planta de situação Esta planta deve conter certas informação básicas. • Descrição do local: − nome da empresa. • para quem o projeto será realizado. interna • instalação elétrica da casa • instalação el. dimensionamento em geral.2.2. • A referência da estrada principal à linha da Copel. • como será a sua realização.Manual de Eletrificação Rural 89 Exemplo de um organograma: EMPRESA AGRÍCOLA ENGENHARIA RURAL AVIAÇÃO AGRÍCOLA ENG. • benefícios que serão alcançados. CIVIL SOLOS ENGENHARIA ELÉTRICA MECÂNICA • entrada de serviço • rede de dist.5 KV. − animais existentes (tipo. − número de operadores existentes. Roteiro preliminar Baseado na viabilidade técnica. beneficiamento • industria agrícola • instalação el. • qual o tempo necessário para a sua realização. com a classe de tensão existente (ex. desenho do sistema.). como: • A referência da estrada principal até a sede. 19. se 13. − atividade desejada.9 KV). no que se refere a confecção de plantas. determinação e quantificação dos materiais. responsável. 34. quantidade. c) Alimentação de substituição: destina-se a setores ou equipamentos da instalação cujo funcionamento seja essencial. etc. b) Alimentação de segurança: é a destinada a equipamentos (tais como bombas. podemos ter numa instalação três tipos de alimentação. Fornecimento de energia No caso mais geral. com. cliente. cortes. fachadas. − locais de grande dissipação térmica.). utilizando densidades de carga adequadas (VA/m ou W/m) e. Geralmente é proporcionada por fontes independentes da alimentação normal. detectores. detalhes. determinada a potência instalada e a demanda máxima dos diversos setores e do sistema com um todo. a nanquim e normógrafo. é o caso de certos locais de hospitais. etc. etc. etc. corrosão e vapores agressivos. • Estimativa preliminar de carga (potência instalada e/ou demanda máxima). − locais à prova de explosão. ou seja.3. no entanto casos em que a energia provém de fonte própria ou em que é usado um fornecimento misto. emergência.5. etc. Também devem ser determinados os locais ou setores que devam possuir condições especiais. devem ser tiradas cópias em papel heliográfico e vegetal para aprovação na concessionária local. 2. fatores de projeto. por exemplo.plantas. havendo. Elaboração das plantas arquitetônicas Normalmente o projeto é desenhado em papel vegetal. essa energia provém de uma companhia concessionária. com base nas áreas existentes. Depois de desenhado o projeto com todos os detalhes necessários à execução da obra. Para a execução do projeto. eventualmente. etc.DETR/SCA/UFPR . normal. − setores que necessitem de energia de substituição. cortes. são utilizadas fontes próprias. No caso mais comum. e a posição das vigas e pilares (plantas de forma das construções).4. . a parte da qual o projetista poderá ter uma visão global do trabalho a ser executado e poderá fazer uma seleção inicial das soluções a serem adotadas. necessitamos das plantas baixas. de segurança e de substituição. Devem ser localizados em planta todos os pontos. Consiste basicamente nos passos descritos a seguir: • Estudos de todos os desenhos constantes do projeto arquitetônico .verificando a utilização de todas as áreas. Essa estimativa é feita. independentes da normal. o que possibilitará os contatos iniciais com a companhia concessionária de energia elétrica. anotadas as respectivas características nominais previstas e quantificado o sitiam. obedecendo às exigências de cada uma. de indústrias. engenheiro. • Determinação. cujo funcionamento é necessário em condições de perigo. a) Alimentação normal: é aquela fornecida de maneira permanente à instalação. o projetista deve ter condições de determinar todos os pontos de utilização previstos. em geral. − locais de trabalhos com exigências especiais de iluminação. contato com arquitetos. Quantificação do sistema Após estudos preliminares dos desenhos. tanto em condições normais como em caso de falha da fonte norma. com o cliente e/ou com os projetistas e consultores de outros sistemas da obra. isto é. Para essa finalidade. 2. luzes de emergência.2. 2.. das características elétricas (instalação e funcionamento) e da localização preferencial de todos os equipamentos de utilização previstos. Análise inicial Esta é a etapa preliminar do projeto elétrico de qualquer tipo de instalação. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .Manual de Eletrificação Rural 90 2. dimensionamento e alimentação dos quadros de distribuição. etc. • distância entre o ponto de entrega da concessionária e os centros de carga principais e entre eles e os centros de carga secundários. com média ou alta tensão. • localização. como por exemplo. Em sistemas de médio e grande porte existem geralmente três níveis de tensão. grandes motores. representando os respectivos circuitos de distribuição. no diagrama unifilar do sistema real. quadros de distribuição. as subestações e o quadros de distribuição delas derivados. • nível de distribuição. transformando-o. é função de uma série de fatores. O diagrama básico pode ser concebido. com baixa ou média tensão. isto é. deverá ser feito o dimensionamento racional de todos os elementos do sistema elétrico: subestação.7. quadros terminais e circuitos terminais. • tensões nominais dos equipamentos de utilização previstos. nos diferentes níveis. equipamentos relacionados com o sitiam da concessionária (entrada) e/ou geradores próprios. a saber: • nível de entrada.8. Nesta etapa. fornos a arco.DETR/SCA/UFPR . com blocos. Dimensionamento dos componentes do sistema Nesta etapa. • nível de utilização. dimensionamento e alimentação dos quadros terminais.6. através do dimensionamento de todos os componentes do sistema. máquinas de solda. no qual estarão indicados os componentes principais do sistema e suas interligações elétricas fundamentais. com média tensão. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . 2. deverá ser feita também uma escolha preliminar dos dispositivos de proteção do sistema. 2. inicialmente. Escolha da(s) tensões Nessa fase deverão ser fixados os diversos níveis e valores de tensões a serem utilizados no sistema. deverá ser escolhido o sistema de distribuição adequado às condições da instalação. circuitos de distribuição. • localização. entre os quais destacamos: • tensões de fornecimento da concessionária. interligados por linhas.Manual de Eletrificação Rural 91 2. de cargas especiais. no sistema. Inicialmente. • dimensionamento dos circuitos terminais. • localização. • existência. equipamentos com ciclos especiais de funcionamento. A escolha dos valores das tensões. como um esquema simples onde são indicados. O dimensionamento é geralmente executado dentro da seguinte seqüência: • localização das fontes de energia. A seqüência do projeto consistirá na implementação do diagrama básico. dimensionamento e alimentação da subestações. Determinação do diagrama do sistema Desta etapa deverá resultar um diagrama unifilar inicial. Manual de Eletrificação Rural 92 2. as quantidades de materiais que serão gastos. do qual deverá constar a indicação dos diversos circuitos. ORÇAMENTO CONTENDO CRONOGRAMA FÍSICO FINANCEIRO O orçamento compreende uma listagem dos materiais necessários a execução do projeto.B. 3.M. São Paulo: Mc-Grawhill do Brasil. com a assinatura do engenheiro responsável e a sua A. • Todo o sistema deverá ser representado num diagrama unifilar completo. ed. • Sempre que necessário. a especificação do valor necessário a ser desembolsado para compra de material e pagamento de serviços. 4. ESPECIFICAÇÕES Nesta fase serão descritos os materiais a serem empregados. em escalas convenientes. H. 2. Desenho do sistema Esta não se constitui propriamente numa etapa do projeto. seção dos condutores e indicação dos dispositivos de manobra e proteção. ainda. A.R. 421 p. bem como. Rio de Janeiro: Livros técnicos editora. Instalações elétricas. deverão ser acrescidos às plantas e diagramas unifilares detalhes de instalação e tudo quanto possa auxiliar o instalador a interpretar fielmente os desenhos e executar uma instalação de acordo com o que o projetista idealizou. conter uma série de dados relativos as pessoas que participaram de sua elaboração e execução. Deverá conter também. 5.DETR/SCA/UFPR . 1982.9. OUTRAS INFORMAÇÕES IMPORTANTES O projeto deverá. CREDER. as normas para a execução dos serviços a serem realizados. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . No cronograma físico financeiro de desembolso mensal estão relacionados as fases de execução do projeto.T. 1991. visto que deve ser desenvolvida em paralelo com as demais. a aprovação do projeto pelo CREA. 489 p. bem como indicações de circuitos. Seguem-se algumas recomendações pertinentes: • O sistema elétrico é desenhado normalmente sobre cópias transparentes do projeto de arquitetura.A. • Deverão ser claramente indicados a localização de todos os equipamentos e percurso de todos os condutos e condutores. BIBLIOGRAFIA COTTRIM. Instalações elétricas. contendo os preços unitários e o preço global dos produtos. comandos e dimensões. PRÁTICAS • OBJETIVO: apresentar e possibilitar aos alunos o manuseio de alguns circuitos. Legenda para os símbolos dos esquemas multifilares Material Símbolo Material • Condutor neutro • Condutor de retorno • Lâmpada incandescente • Interruptor paralelo c • Centrífugo: liga e desliga a bobina auxiliar após o motor atingir o regime de funcionamento • Bobina auxiliar de partida a b • Condensador: proporciona uma defasagem da tensão em relação a corrente N R • Condutor fase • Tomada simples • Interruptor simples Símbolo F • Bobina de trabalho ______________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .UNIDADE 8.1. comandos.DETR/SCA/UFPR . A tabela abaixo apresenta os principais símbolos necessários ao entendimento dos esquemas unifilares contidos nas práticas. Tabela 8. chaves e dispositivos úteis e importantes às instalações e ao cotidiano do meio rural. 1. a tensão resultante entre os fios fase ou entre fase e neutro. • O fio que vai do interruptor até a lâmpada.DETR/SCA/UFPR . • O fio fase ligado à tomada deve ser derivado sempre antes do interruptor para evitar que ao desligar o interruptor se desligue também a tomada.Manual de Eletrificação Rural 94 PRÁTICA 1. estar sempre ligado ao interruptor e o neutro na lâmpada. Representação unifilar ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Neutro (N) Fase (F) Retorno Figura 8. fechando o circuito. • O interruptor utilizado é possui dois pontos e é chamado simples (liga-desliga). Os principais cuidados que devemos ter na ora da ligação consiste: • Saber a tensão existente na rede local. Representação multifilar 100 VA a a 100 VA -2- Figura 8. • O fio fase deve. de preferência. este procedimento evita riscos com choques para quem troca as lâmpadas ou repara o suporte das mesmas.2. Comando simples de uma lâmpada incandescente mais uma tomada Esta ligação é simples e muito importante. Desde que o interruptor esteja voltado para o ponto de desligamento da lâmpada. é chamado de fio retorno. ou seja. pois quase todas as instalações necessitam da instalação de uma ou mais lâmpadas e tomados. Representação unifilar ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . de preferência. galpões. Desde que o interruptor esteja voltado para o ponto de desligamento da lâmpada. exigindo os seguintes cuidados: • Saber a tensão existente na rede local. etc.DETR/SCA/UFPR . a tensão resultante entre os fios fase ou entre fase e neutro. Representação multifilar 100 VA a a b c a -2- 100VA a b Figura 8. Neutro (N) Fase (F) Retorno a a c b b Retorno b a c Figura 8. • O interruptor utilizado possui três pontos e é chamado de paralelo. ou seja. • Dos três pontos existentes no interruptor paralelo. • São necessários dois fios ligando os dois interruptores e fechando o circuito que são chamado retorno. • O fio fase deve. • A lâmpada nunca deverá ser ligada nos condutores retorno. este procedimento evita riscos com choques para quem troca a lâmpada ou repara o suporte das mesmas. • O fio fase ligado à tomada deve ser derivado sempre antes do interruptor para evitar que ao desligar o interruptor se desligue também a tomada. o ponto do meio é o ponto comum. em função da posição da tecla da passagem a corrente elétrica para um dos fios retorno.4. ou seja.Manual de Eletrificação Rural 95 PRÁTICA 2. estar sempre ligado ao interruptor e o neutro na lâmpada. com uma tomada. Sua ligação é um pouco mais complexa do que a ligação da lâmpada por um interruptor simples.3. quartos projetados para dar maior conforto ao usuário. Comando de uma lâmpada incandescente por dois pontos distintos. Esta ligação utilizando interruptores paralelos para ligar uma lâmpada por dois pontos distintos é muito utilizada em locais como corredores e salas grandes. mas sempre ligada entre um interruptor e o neutro. r.5 3 4 Motor elétrico monofásico ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .DETR/SCA/UFPR . • O esquema ou instrução de ligação da chave ao motor. a) Esquema de ligação de um motor monofásico em tensão de 110 V Neutro (linha 2) Fase (linha 1 . bem como o esquema de ligação da chave a rede vem geralmente acompanhando a chave. • O esquema de ligação mostrado abaixo aplica-se a uma chave “lombarde” do tipo liga-desliga. corrente. • As chaves do tipo partida direta são utilizadas somente para motores elétricos monofásicos < 5 CV.Manual de Eletrificação Rural 96 PRÁTICA 3: Comando liga desliga manual de um motor elétrico monofásico Esta chave tem a função apenas de ligar e desligar o motor e são empregadas sob a seguinte condição. bem como outras informações a respeito do motor como classe de isolamento. basta comutar os bornes ligados ao capacitor de partido (bornes 5 e 6). modelo. • É importante a preservação das instruções para ligação das chaves.s. • Para se inverter o giro de um motor elétrico monofásico de indução. fator de potência. trifásica aproveitada para ligação monofásica na sala de aula.t) Chave L1 1 L2 5 2 110 V Dados na placa do motor 5 6 1 L1 2 3 4 L2 Figura 8. etc. podem ser obtidos em sua placa. • O esquema de ligação do motor. visto ser comum a necessidades de reparos nos circuitos e de aproveitamento destes dispositivos em circuitos desativados. r. • O esquema de ligação. etc.) podem ser obtidos em sua placa. Comando liga desliga manual de um motor elétrico trifásico Observações: • As chaves do tipo partida direta são utilizadas somente para motores elétricos monofásicos < 5 CV.s.t) Fase (linha 1 .s. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .7. 3 4 6 Motor elétrico monofásico PRÁTICA 4. modelo. fator de potência.DETR/SCA/UFPR .t) Chave L1 2 1 L2 5 220 V Dados na placa do motor 5 6 1 L1 3 2 4 L2 Figura 8.Manual de Eletrificação Rural 97 b) Esquema de ligação de um motor monofásico em tensão de 220 V Fase (linha 2 .r. bem como outras informações a respeito do motor (classe de isolamento. corrente. • Para inverter a giro de um motor elétrico trifásico basta comutar duas fases entre si. r.8.Manual de Eletrificação Rural 98 a) Esquema de ligação do motor em triângulo (menor tensão .r.r.t) Fase (linha 1 .s.r.t) Fase (linha 2 .t) Fase (linha 2 .s.s.t) Chave L1 1 L2 L3 6 4 2 5 Motor elétrico trifásico 3 Dados na placa do motor 6 4 5 1 L1 2 L3 3 L2 Figura 8.s.t) Chave L1 L2 1 L3 4 5 6 Dados na placa do motor 2 6 1 L1 4 2 L2 5 3 L3 Figura 8.s.380 V) Fase (linha 3 .t) Fase (linha 1 .DETR/SCA/UFPR 3 Motor elétrico trifásico .9.s.r.220 V) Fase (linha 3 .r. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . b) Esquema de ligação do motor em estrela (maior tensão . Comando manual de reversão para motores elétricos trifásicos a) Esquema de ligação do motor em triângulo (menor tensão .220 V) Fase (linha 3 ou r.11.DETR/SCA/UFPR 6 5 Motor elétrico trifásico . S.s.t) Chave L1 1 L3 L2 4 3 2 Dados na placa do motor 6 1 L1 4 2 L3 5 3 L2 Figura 8.t) Fase (linha 2 ou r. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .R.t) Fase (linha 1 ou r. Comando manual de reversão para motores elétricos monofásicos a) Esquema de ligação do motor em 110 V Neutro (linha 2) Fase (linha 1 .10 3 4 PRÁTICA 6.s.Manual de Eletrificação Rural 99 PRÁTICA 5. T) L1 110V E D 5 1 2 L2 Chave 6 Motor elétrico monofásico Figura 8.s. Comando liga desliga manual de um motor elétrico monofásico com redução da corrente de partida (série-paralelo) • As chaves com redução da corrente de partida são utilizadas para motores elétricos monofásicos ≥ 5 CV. etc.s. 3 PRÁTICA 7.Manual de Eletrificação Rural 100 b) Esquema de ligação do motor em estrela (maior tensão .s.t) Fase (linha 1 ou r.DETR/SCA/UFPR . fator de potência. modelo. • O esquema de ligação. corrente. bem como outras informações a respeito do motor (classe de isolamento. Neutro Fase (linha 1 ou r. • Este dispositivo reduz a corrente de partida do motor em 1/4 de sua corrente nominal e acelera até 80% da rotação nominal do mesmo.13.12.t) Fase (linha 2 ou r.380 V) Fase (linha 3 ou r.) podem ser obtidos em sua placa.s. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .s.t) 110/220 V Motor Monofásico L1 4 6 3 2 5 1 L2 Posição 1 Posição 2 4 6 3 2 5 1 Chave sérieparalelo Figura 8.t) Chave L1 1 L3 L2 5 4 6 Dados na placa do motor 4 5 6 1 L1 2 L3 3 L2 2 Motor elétrico trifásico Figura 8. fator de potência.Manual de Eletrificação Rural 101 PRÁTICA 8.) podem ser obtidos em sua placa.t) Fase (linha 1 ou r. corrente.14. • Este dispositivo reduz a corrente de partida do motor em 1/4 de sua corrente nominal e acelera até 80% da rotação nominal do mesmo.t) Fase (linha 2 ou r. Comando liga desliga manual de um motor elétrico trifásico com redução da corrente de partida (estrela-triângulo) Observações: • As chaves com redução da corrente de partida são utilizadas para motores elétricos trifásicos ≥ 5 CV. modelo.s. • O esquema de ligação. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . bem como outras informações a respeito do motor (classe de isolamento. etc.s.DETR/SCA/UFPR .s. Fase (linha 3 ou r.t) 220/380 V Motor Trifásico L1 5 3 4 2 6 1 L2 Posição 1 (Y) Posição 2 (∆) 5 3 Chave estrelatriângulo R S T L3 Figura 8. r.t) Fase (linha 1 .r. 2 4 6 5 Motor Monofásico PRÁTICA 10.s.Manual de Eletrificação Rural 102 PRÁTICA 9. Comando semi-automático para partida direta (liga/desliga) de motores elétricos trifásicos < 5 cv.DETR/SCA/UFPR . trifásico 1 3 2 1 Figura 8.t) 220 V 6 Quadro de comando N RS T 4 2 5 3 Motor elétr.s.t) 220 V Fase (linha 1 .s.t) Fase (linha 2 -r. Neutro Fase (linha 3 . ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Comando semi-automático para partida direta (liga/desliga) de um motor elétrico monofásico < 5 cv Fase (linha 2 .s.15.t) L1 L2 3 1 4 6 Quadro de comando Figura 8.s.r.16.r. s. Comando semi-automático para reversão de giro de motores elétricos monofásicos Neutro Fase 1 (Linha 2 .17.s.t) Fase 2 (Linha 1 . trifásico 1 3 2 1 Figura 8. PRÁTICA 12 .s.s.r.r.t) 110 V 2 Quadro de comando NRS 3 4 5 6 Motor elétr.18.t) 220 V 4 Quadro de comando RST 5 2 6 3 Motor elétr. monofásico 1 6 5 4 1 Figura 8. Comando semi-automático para reversão de giro de motores elétricos trifásicos Fase 1 (Linha r.s.DETR/SCA/UFPR .t) Fase 3 (Linha r.Manual de Eletrificação Rural 103 PRÁTICA 11.t) Fase 2 (Linha r. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . DETR/SCA/UFPR . Neutro Fase 1 (Linha r.Manual de Eletrificação Rural 104 PRÁTICA 13. PRÁTICA 14.s. em 1/3 do conjugado do motor.s.t) Quadro de comando N R ST 1 2 3 4 5 6 Motor elétrico trifásico 6 5 4 3 2 1 Figura 8.s.s.19. Comando semi-automático com redução da corrente de partida (estrela-triângulo) para motores elétricos trifásicos ≥ 5 cv • Este tipo de chave proporciona redução do pico de corrente que ocorre na partida dos motores elétricos.t) Fase 3 (Linha r. Comando semi-automático com redução da corrente de partida (sérieparalelo) para motores elétricos monofásicos ≥ 5 cv Neutro Fase 1 (Linha r.s.t) 220 V Fase 2 (Linha r.20. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .t) 110 / 5 Quadro de comando N R S 6 1 2 3 4 Motor elétr.t) Fase 2 (Linha r. monofásico 4 3 2 1 Figura 8. reatores. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . etc. etc. daí podermos citar como outras causas do abaixo fator de potência. • Eletrobras: cos ϕ ≥ 85% • Copel : cos ϕ ≥ 92% Exemplo: Uma conta mensal de consumo de energia elétrica seria de R$ 800. por diminuição da quedas. tais como transformadores. IMPORTÂNCIA DO FATOR DE POTÊNCIA O fator de potência foi sempre motivo de preocupação dos engenheiros encarregados do projeto e estudo dos sistemas de luz e força. redução do nível de iluminamento das contas de luz e força. porém o fator de potência médio mensal da empresa foi de 50%. 1. os consumidores que tiverem fator de potência médio mensal inferior a 85% deverão ter suas contas acrescidas da relação entre o fator de potência medido para o fator de potência 0. equipamentos como: instalações de lâmpadas fluorescentes. A Copel. reativa e aparente. determinar a potência reativa necessária a correção do fator de potência. Fator de potência: determinação e correção • OBJETIVO: Determinar o fator de potência de uma propriedade rural mediante o cálculo das potências ativa. a principal causa do baixo fator de potência verificado nas instalações e devido aos motores de indução subcarregados. de uma maneira geral.472. O aumento das contas explica-se da seguinte maneira: Segundo o Decreto No 62724. Qual o valor da conta a ser paga? 92 % Valor a ser pago =  .Manual de Eletrificação Rural 105 PRATICA 16. motores. O baixo fator de potência causa sérios problemas as instalações elétricas. exige potência reativa da rede. • Liberação de capacidade do sistema. Os métodos mais usados na melhoria do fator de potência são os Capacitores e motores síncronos superexcitados..00 = 1. crescimento da queda de tensão. instalações de ar condicionado e frio. determinado pela eletrobras. CAUSA DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA Geralmente. • Crescimento do nível de tensão.00. 1.1. • Redução das perdas do sistema. ainda é um pouco mais rigorosa e estipula para o estado do Paraná um fator de potência médio mensal maior ou igual a 92%. equipamentos eletrônicos.. MOTIVOS PARA MELHORAR O FATOR DE POTÊNCIA O objetivo da melhoria do fator de potência.2.DETR/SCA/UFPR . todo equipamento que possui enrolamentos. deve-se principalmente a: • Redução dos custos da energia. No entanto. de 17 de maio de 1968. entre os quais podemos citar: sobrecarga nos cabos e transformadores.00 50 % 1.85. retificadores. 800. há consumo de potência reativa. I . sen ϕ . consumidor de energia reativa. I Substituindo teremos: • Potência ativa (Pa) = U . ou seja. cos ϕ • Potência reativa (Q) = U . Pelo triângulo das potências.Manual de Eletrificação Rural 106 1. [kVAr] 2. Seja o seguinte exemplo de uma instalação em que se deseja melhorar o fator de potência de cos ϕ1 para cos ϕ2 ou. é dito em avanço.. se for capacitivo. fornecedor de energia reativo. queremos reduzir a potência reativa. MELHORAMENTO DO FATOR DE POTÊNCIA Já vimos anteriormente que em todas as instalações que contém motores. SIGNIFICADO E DETERMINAÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA Por definição fator de potência é o cosseno do ângulo de defasagem entre a corrente e a tensão. ou seja. etc. além da potência ativa necessária para o fim a que se destina a instalação. Os capacitores e motores síncronos superexcitados (capacitivos) diminuem a potência reativa que os geradores precisam suprir.. I .DETR/SCA/UFPR . Se o circuito for indutivo.3. reatores. [kW] . o fator de potência e dito em atraso. QC S1 S2 QL’ ϕ1 ϕ2 QL Pa ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . podemos facilmente determinar que: Potência aparente (S) Potência reativa (Q) ϕ Potência ativa (Pa) Potência ativa (Pa) cos ϕ =  Potência aparente (S) Potência reativa (Q) sen ϕ =  Potência aparente (s) Como a Potência aparente (S) é igual ao produto: S = U . transformadores.. em outras palavras.. A medida indireta poderá ser feita com um wattímetro e um Kwa-metro ou varmetro. tg ϕ1 QL’ = Pa .Pa . após a correção do ângulo de defasagem (kVAr).1.2. do mesmo modo que o gerador comum.QL’ = Pa . Esta leitura direta. seja direta.Q L’ QL = Pa . abaixo do exigido pela concessionária do local (Copel . tg ϕ2 QL .tg ϕ2 ) ou seja 2. tg ϕ1 . Potência reativa indutiva (Ql) como: QC = QL . Qc = potência reativa capacitiva.QL’ = Pa ( tg ϕ1 . tg ϕ2 QL . Os capacitores possuem a propriedade de armazenar energia durante o crescimento do ciclo. ϕ2 = ângulo de defasagem entre a potência ativa e aparente.tg ϕ2 ) e tg ϕ = Potência ativa (Pa) ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA . Um instrumento que registre a leitura em papel graduado será mais útil. verificado na instalação (graus). para ser significativa. O motor síncrono superexcitado (capacitivo) também pode ser considerado como um gerador de potência reativa. é capaz de fornecer à rede parte da potência reativa que deveria ser fornecida pelo gerador. Pa = potência ativa (kW). seja indiretamente. QL’ = potência reativa indutiva verificada na instalação.PR exige 23.Manual de Eletrificação Rural 107 onde: ϕ1 = ângulo de defasagem entre as potências ativa e aparente. A medida direta pode ser feita com o cosseno-ϕ-metro. QL = potência reativa indutiva verificada na instalação (kVAr). Com estes dados obtém-se diretamente o fator de potência pelas fórmulas. Assim. restituindo-a quando se dá a diminuição e inversão do mesmo. teria que ser feita em várias horas diferentes. podem ser considerados como geradores de energia reativa. 2. necessária para abaixar o ângulo de defasagem aos padrões exigidos pela concessionária local (kVAr). Potência ativa (kW) cos ϕ =  Potência aparente (kVA) ou Potência reativa (kVAr) tg ϕ =  Potência ativa (kW) Qc = Pa ( tg ϕ1 . S1 = potência aparente da instalação antes da correção do ângulo de defasagem (kVA). além de suprir suas próprias necessidades em potência reativa (kVAr). GERADORES DE POTÊNCIA REATIVA Todos os equipamentos elétricos que contêm indutâncias são consumidores de potência reativa (kVAr). MEDIÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA Há várias maneiras de se medir o fator de potência. pois.DETR/SCA/UFPR . S2 = potência aparente da instalação após a correção do ângulo de defasagem (kVA). que é um instrumento com escala graduada diretamente em cos ϕ (indutivo ou capacitivo). em diversos dias.07o). 000 V entre fases. igual a 135 % da corrente nominal dos capacitores.DETR/SCA/UFPR 3 . o que coloca o capacitor em serviço quando o motor está funcionando.3. sen ϕ . o condutor deverá ser capacidade de condução de corrente pelo menos igual a 1/3 da capacidade dos condutores do ramal do motor. embora a sua proteção seja mais cara. pelo menos. Linha Chave Fusível Contactor Proteção contra sobrecarga ∫ Capacitor M Motor No esquema acima temos o capacitor junto com o motor formando uma unidade.Manual de Eletrificação Rural 108 2. além da condição anterior.1 Capacidade de corrente = 1. Qual deverá ser a seção do condutor? Q= Como ϕ = 90o ⇒ sen 90o = 1 560 I =  = 54 A 3 . a capacidade de condução de corrente dos condutores de ligação dos capacitores deverá ser. Exemplo: Um capacitor de 560 kVAr é instalado em rede trifásica de 6. ou seja. CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE DOS CONDUTORES Pela NB-3. O ideal será um capacitor junto a cada equipamento.35 . é antieconômico. A utilização de um capacitor em alta tensão é uma boa solução. U . porem. só os estudos econômicos e da diversificação das cargas dirão qual o local preferível.9 A (Condutor de 16 mm2) Quando o capacitor é usado em conjugação com motor. ambos estão sujeitos ao mesmo “starter”. 54 A = 72. às vezes. I. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .6. LIGAÇÃO DOS CAPACITORES Abaixo temos um esquema de ligações de capacitores com motores de indução formando uma unidade. 3. É importante observar que a corrente do capacitor não deve exceder a corrente de magnetização do motor em vazio. d) Ligação à terra: Os capacitores devem ter obrigatoriamente suas carcaças ligadas à terra. de modo que a capacidade do fusível ou regulagem do disjuntor. que devem ser aplicados tão logo o capacitor seja desligado da fonte de alimentação. fique entre 165 a 200 % da corrente nominal do capacitor. dispensando-se a chave separadora. em condições médias. como segurança. ___________________________________________________ JORGE LUIZ MORETTI DE SOUZA .65 a 2. PROTEÇÃO DOS CAPACITORES (Prescrições do NEC) a) Disjuntores de fusíveis: Todo condutor não ligado à terra do alimentador do capacitor deverá ser protegido por fusível ou disjuntor. não sendo obrigatória a interrupção simultânea de todos os condutores: I chave separadora ≥ 1. Há meios de descarga que ficam permanentemente ligados ao capacitor. o dispositivo de desligamento do motor deve desligar o capacitor.35 . ou seja: I proteção do capacitor = 1. I n Quando o capacitor for conjugado a um motor.DETR/SCA/UFPR .0 I n b) Chave separadora: A capacidade de condução das chaves separadoras deve ser no mínimo 135 % da corrente nominal do capacitor ou banco.Manual de Eletrificação Rural 109 4. c) Dispositivo de descarga: Os capacitores devem ser providos de meios de descarga elétrica.