Chave Seccionadora

As chaves seccionadoras são dispositivos elétricos que servem para fechar ou abrir um circuito. Elas são construídas de forma diferente de interruptores, pois é necessário que se vejam seus contatos quando estão abertos ou fecha­dos.

Para maiores detalhes, você conhecerá o conceito de chave seccionadora, segundo as normas da ABNT.

A chave seccionadora é um dispositivo elétrico de manobra mecânica ma­nual que, para evitar risco de acidentes, garante, na posição desligada (aberta), uma distância entre seus contatos, capaz de não permitir a passagem da corren­te elétrica. São constituídas de uma base isolante, com contatos móveis e fixos, bornes de conexão e punho ou manípulo de acionamento.

As chaves seccionadoras têm a função de permitir ao eletricista fazer a manutenção com o circuito desligado. Por isso, é necessário – conforme o esta­belecido no conceito – que se mantenha uma distância de isolamento entre seus contatos, capaz de não permitir a passagem da corrente elétrica; caso contrário, ela não ofereceria segurança ao eletricista.

Além disso, estas chaves não são próprias para comando direto de má­quinas, pois é preciso primeiro desligar as máquinas, para depois desligar as chaves seccionadoras.

Fusíveis

São dispositivos usados nas instalações elétricas com a função de proteger os

circuitos contra os efeitos de curto-circuito ou sobrecargas.

Simbologia

Constituição

São partes da constituição dos fusíveis: o contato, o corpo isolante, o elo de fusão

e o indicador de queima. (Fig. 1.2)

Contatos

Servem para fazer a conexão dos fusíveis com os componentes das instalações

elétricas. Feitos de latão ou cobre prateado, para evitar oxidação e mau contato.

Corpo isolante

É feito de material isolante de boa resistência mecânica, que não absorve umidade.

Geralmente de cerâmica, porcelana ou esteatita. Dentro do corpo isolante se

alojam o elo fusível e, em alguns casos, o elo indicador de queima, imersos por

completo em material granulado extintor - areia de quartzo de granulometria

adequada de (acordo com a corrente máxima circulante).

Elo de fusão- Material condutor de corrente elétrica e baixo ponto de fusão, feito

em forma de fios ou lâminas.

Em forma de fio- A fusão pode ocorrer em qualquer ponto do elo (fio).

Em forma de lâmina - Assumem diversas formas de seção, conforme descrito a

seguir.

Elo fusível com seção constante - A fusão pode ocorrer em qualquer ponto do elo.

Elo fusível com seção reduzida normal - A fusão sempre ocorre na parte onde a

seção é reduzida. 

Elo fusível com seção reduzida por janelas - A fusão sempre ocorre na parte entre

as janelas de maior seção. 

Elo fusível com seção reduzida por janelas e um acréscimo de massa no centro -

A fusão ocorre sempre entre as janelas. 

Elo indicador de queima - É constituído de um fio muito fino, que está ligado em

paralelo com o elo fusível. No caso de fusão do elo fusível, o fio do indicador de

queima também se fundirá, provocando o desprendimento da espoleta. (Fig. 1.8)

Indicador de queima

Facilita a identificação do fusível queimado. Desprende-se em caso de queima do

fusível.

Funcionamento

O funcionamento dos fusíveis é baseado na fusão do elo fusível, condutor de

pequena seção transversal que sofre um aquecimento maior que o dos outros

condutores à passagem da corrente. Para uma relação adequada entre seção do

elo fusível e o condutor protegido, ocorrerá a fusão do metal do elo quando o

condutor atingir uma temperatura próxima da máxima admissível (especificada

para cada fusível, de acordo com sua aplicação e corrente nominal).

Características dos fusíveis quanto ao tipo de ação

Os fusíveis podem ser de:

· ação rápida ou normal;

· ação ultra-rápida;

· ação retardada.

Fusíveis de ação rápida ou normal

Neste caso a fusão do elo ocorre após alguns instantes da sobrecarga. Os elos

podem ser de fios com seção constante ou de láminas com seção reduzida por

janeIas. São próprios para proteger circuitos com cargas resistivas.

·Exemplo

Proteção de circuitos com lâmpadas incandescentes e resistores em geral.

Fusíveis de ação ultra-rápida

Neste caso a fusão do elo é imediata, quando recebem uma sobrecarga, mesmc

sendo de curta duração. São próprios para proteger circuitos eletrônicos, quando

o dispositivos são semicondutores. Os semicondutores são mais sensíveis e

precisam de proteção mais eficaz contra sobrecarga, mesmo sendo de curta

duração.

Fusíveis de ação retardada

A fusão do elo na ação retardada só acontece quando há sobrecargas de longa

duração ou curto-circuito.

São próprios para proteger circuitos com cargas indutivas e/ou capacitivas (motores,

trafos, capacitores e indutores em geral).

Características elétricas dos fusíveis

· Corrente nominal (In).

· Tensão nominal (Vn).

· Resistência de contatos.

· Limitação de corrente.

· Capacidade de ruptura.

· Característica tempo x corrente.

· Influência da temperatura ambiente.

Corrente nominal (In)

Especifica a máxima corrente que o fusível suporta continuamente sem se queimar.

Geralmente vem escrita no corpo do componente.

Existe um código de cores padronizado para cada valor da corrente nominal. As

cores estão numa espoleta indicadora de queima, que se encontra presa pelo elo

indicador de queima.

Cor Corrente nominal(A)

Rosa  2

Marrom  4

Verde  6

Vermelho  10

Cinza  16

Azul  20

Amarelo  25

Preto  35

Branco  50

Laranja  63

Tensão nominal (Vn)

Especifica o valor da máxima tensão de isolamento do fusível. É uma característica

relacionada com o corpo isolante do dispositivo.

Resistência de contatos

A resistência de contatos entre a base e o fusível é responsável por eventuais

aquecimentos porque se opõe à passagem da corrente, podendo causar a

queima do fusível.

Limitação de corrente

Sob altas correntes, os fusíveis atuam tão rapidamente que a corrente de impulso

de curto-circuito não pode ocorrer. O valor instantâneo máximo da corrente

alcançado durante o processo de interrupção denomina-se corrente de corte In. A

limitação de corrente é representada, nos catálogos, por meio de diagramas de

corrente de corte.

Como funciona o motor monofásico

Os motores monofásicos de fase auxiliar podem ser de
dois tipos: motores de partida sem capacitor e com capacitor.
Nos motores de partida sem capacitor, durante a partida
o enrolamento auxiliar fica ligado diretamente em paralelo
com o enrolamento principal. Quando o motor atinge certa
velocidade, cerca de 75% da velocidade normal, um interruptor
automático desliga o enrolamento auxiliar, passando o
motor a funcionar apenas com o enrolamento principal.

Os motores de partida com capacitor têm funcionamento
igual ao acima descrito, tendo apenas ligado em série com
o enrolamento auxiliar um capacitor.

A velocidade dos motores monofásicos depende do número
de pólos e da freqüência da rede de alimentação.
Os motores monofásicos de fase auxiliar são
normalmenteencontrados com 2,4 e 6 pólos, para as freqüências
de 50 a 60 Hz.
Os motores monofásicos de fase auxiliar dotados de
capacitor possuem um torque (arranque) mais vigoroso. Normalmente,
o capacitor é usado em motores que partem com
carga considerável.
Podem-se encontrar motores de fase auxiliar com dois,
quatro ou seis terminais de saída, que podem combinar-se
para várias tensões de rede e para inversão da rotação por
meio de chave reversora.
Quando o motor monofásico está parado, as molas fazem
com que as massas centrífugas empurrem o carretel sobre
os contatos, fechando o circuito do bobinado de arranque.
O motor está assim em condições de arrancar. Quando
o motor alcançar aproximadamente 75% de sua velocidade
de funcionamento a força centrífuga desloca as massas, arrastando
o carretel e abrindo os contatos que desligam o
bobinado de arranque. A partir daí o motor passa a funcionar
somente com o bobinado principal. Ao desligar o motor o dispositivo
age de forma inversa, deixando o motor em condições
de um novo arranque.

Motor Elétrico Monofásico

Também chamado de motor de indução monofásico, é
uma máquina de corrente alternada capaz de acionar máquinas
em geral e bombas d’água a partir de uma rede elétrica
monofásica. É composto, principalmente de um estator com um
enrolamento principal ou de trabalho e um enrolamento auxiliar
de partida; um rotor do tipo gaiola de esquilo, com eixo e rolamentos
que se encaixam nos mancais das tampas. Um sistema
de partida ou de arranque que é composto de mecanismo centrífugo,
interruptor e capacitor que agem sobre o enrolamento
auxiliar. Em algumas aplicações dos motores monofásicos, estes
partem sem carga, e dependendo de sua fabricação pode
ser dispensado o capacitor, cuja função é aumentar o torque de
partida. Como exemplos temos os ventiladores e esmerilhadoras.
As várias partes são montadas e ajustadas por quatro parafusos
longos que prendem as tampas.

Normalmente, o motor é acionado através de chaves,
que podem ser de partida direta ou com reversão de giro. A
chave de reversão manual permite ao motor monofásico girar
em dois sentidos, horário e anti-horário, proporcionando o
movimento da máquina ou de seus componentes para cima
ou para baixo, para frente ou para o lado esquerdo ou direito,
atendendo as necessidades do trabalho.

Acidente com Eletricidade

Aterramento

Aterramento é um complemento das instalações, tendo

em vista a proteção contra choques perigosos nas pessoas

que utilizem os equipamentos elétricos.

O aterramento é feito através de um fio chamado de condutor

de terra que interliga o sistema ou equipamento elétrico ao

eletrodo de terra. O condutor de terra não pertence ao circuito,

servindo apenas como proteção contra choques elétricos.

Todos já devem ter ouvido falar que a superfície da Terra é

o caminho natural de escoamento de cargas elétricas indesejáveis,

como, por exemplo, dos relâmpagos, nas tempestades.

Então, a terra pode servir como condutor de corrente

elétrica.

Quase todos os sistemas de distribuição de energia elétrica

possuem um fio neutro em ligação com a terra, para proteção

individual.

Nos chuveiros elétricos mal instalados era comum sentirem

- se choques em todas as torneiras da casa, hoje em dia

isso raramente ocorre devido a tubulação ser praticamente

toda de PVC.

A água em contato com a resistência elétrica do chuveiro

conduz um pouco de corrente para a sua carcaça e daí

para o encanamento. Qualquer pessoa tocando uma torneira,

estando com os pés no chão, deverá levar “choque ‘, porém,

se ligarmos um fio condutor qualquer entre a entrada e a saída

da caixa d’água, esta hipótese ficará quase abolida, pois a corrente

se escoará pelo encanamento de entrada da caixa para

a terra, o qual oferece melhor caminho para a terra do que o

corpo da pessoa.

Em todos os prédios, no ponto de alimentação de energia,

deverá ser executado um eletrodo de terra, para ligação

do condutor de proteção (PE).

O eletrodo de terra deverá apresentar a menor resistência

de contato possível, devendo ser da ordem de 5 ohms e

nunca ultrapassar 25 ohms.

O condutor terra é normalmente de cobre e deve ter a

dimensão mínima, de acordo com o ramal de entrada do prédio

(consultar a concessionária local).

 TIPOS DE ATERRAMENTO:

a) aterramento funcional: consiste na ligação à terra de

um dos condutores do sistema (geralmente o neutro), e

está relacionado com o funcionamento correto, seguro

e confiável da instalação.

b) aterramento de proteção: consiste na ligação à terra

das massas e dos elementos condutores estranhos à

instalação, visando à proteção contra choques elétricos

por contato indireto.

 COMPONENTES DO SISTEMA DE

ATERRAMENTO:

a) eletrodo de aterramento: constitui a parte colocada em

contato íntimo com o solo, com o objetivo de dispersar a

corrente;

b) condutor de aterramento: liga o eletrodo de aterramento

ao terminal de aterramento principal;

c) condutores de eqüipotencialidade: com os quais são

feitas as ligações eqüipotenciais (principal e suplementar),

que são:

v os condutores de eqüipotencialidade principais, que

ligam ou interligam as canalizações metálicas não elétricas

de abastecimento do prédio e os elementos metálicos

acessíveis da construção;

v os condutores de eqüipotencialidade das ligações

eqüipotenciais suplementares que interligam massas

e/ou elementos condutores estranhos à instalação;

d) condutor de proteção principal: condutor ao qual são

ligados, diretamente ou através de terminais de

aterramento, os condutores de proteção das massas, o

condutor de aterramento, e eventualmente, condutores

de eqüipotencialidade;

e) condutores de proteção das massas: acompanham

os circuitos terminais promovendo o aterramento das

massas dos equipamentos de utilização alimentados;

f) terminal de aterramento principal: que deve reunir o

condutor de aterramento, o condutor de proteção principal

e os condutores de eqüipotencialidade principal.

DESCRIÇÃO DOS COMPONENTES DE ATERRAMENTO DE ACORDO COM

A NBR 5410:

Para solos que apresentam dificuldades para se conseguir baixa resistência de terra,

podemos tomar duas providências:

v instalar mais de um eletrodo;

v fazer tratamento do solo com produtos químicos (sal grosso, sulfato de cobre ou sulfato

de magnésio).

Tabela de valores máximos de corrente de fuga admitidos em equipamentos de utilização:

Equipamentos	Corrente de fuga em mA
Aparelhos classe 0, I e  III (eletrodomésticos portáteis, algumas geladeiras domésticas)	0,5
- aparelhos classe I portáteis (secador de cabelo, ferramentas sem dupla isolação)	0,75
- aparelhos classe I estacionários a motor (condicionador de ar)	3,5
aparelhos classe I estacionários para aquecimento (chuveiro, torneira elétrica)	0,75KW, ou 5mA (o que for maior)
- aparelhos classe II (ferramentas portáteis com dupla isolação)	0,25

Sistemas de Distribuição

Um sistema elétrico, na sua concepção mais geral, é

constituído pelos equipamentos e materiais necessários para

transportar a energia elétrica desde a “fonte” até os pontos em

que é utilizada.

Desenvolve-se em quatro etapas básicas: geração,

transmissão, distribuição e utilização.

A geração é a etapa desenvolvida nas usinas geradoras

que produzem energia elétrica por transformação, a partir das

fontes primárias. Podemos classificar as usinas em :

v hidroelétricas: utilizam a energia mecânica das quedas

d’água;

v termoelétricas: utilizam a energia térmica da queima de

combustíveis (carvão, óleo diesel, gasolina, etc.)

v nucleares: utilizam a energia térmica produzida pela

fissão nuclear de materiais (urânio, tório, etc.).

A etapa seguinte é a transmissão, que consiste no transporte

da energia elétrica, em tensões elevadas, desde as usinas

até os centros consumidores. Muitas vezes segue-se à

transmissão uma etapa intermediária (entre ela e a distribuição)

denominada subtransmissão, com tensões um pouco

mais baixas. Nas linhas de transmissão aéreas são usados,

geralmente, cabos nus de alumínio com alma de aço, que ficam

suspensos em torres metálicas através de isoladores.

Grandes consumidores, tais como complexos industriais

de grande porte, são alimentados pelas concessionárias

de energia elétrica a partir das linhas de transmissão ou de

subtransmissão.

Nesses casos, as etapas posteriores de abaixamento

da tensão são levadas a efeito pelo próprio consumidor.

Segue-se a distribuição etapa desenvolvida, via de regra,

nos centros consumidores.

As linhas de transmissão alimentam subestações

abaixadoras, geralmente situadas nos centros urbanos; delas

partem as linhas de distribuição primária. Estas podem ser

aéreas, com cabos nus (ou, em alguns casos, cobertos) de

alumínio ou cobre, suspensos em postes, ou subterrâneas,

com cabos isolados.

As linhas de distribuição primária alimentam diretamente

indústrias e prédios de grande porte (comerciais, institucionais

e residenciais), que possuem subestação ou transformador próprios.

Alimentam também transformadores de distribuição, de

onde partem as linhas de distribuição secundária, com tensões

mais reduzidas. Estas alimentam os chamados pequenos

consumidores : residências, pequenos prédios, oficinas,

pequenas indústrias, etc.. Podem, também, ser aéreas (com

cabos cobertos ou isolados, geralmente de cobre) ou subterrâneas

(com cabos isolados, geralmente de cobre).

Nos grandes centros urbanos, com elevado consumo

de energia, dá-se preferência à distribuição (primária e secundária)

subterrânea. Com a potência elevada a transportar, os

cabos a serem empregados são de seção elevada, complicando

bastante o uso de estruturas aéreas. Por outro lado,

melhora-se a estética urbana, suprimindo-se os postes com

seus inúmeros fios e cabos, aumentando-se também a

confiabilidade do sistema (não existe, por exemplo, interrupção

no fornecimento de energia devido a choque de veículos

com postes).

A última etapa de um sistema elétrico é a utilização. Ela

ocorre, via de regra, nas instalações elétricas, onde a energia

gerada nas usinas é transportada pelas linhas de transmissão

e distribuição, é transformada pelos equipamentos de utilização

em energia mecânica, térmica e luminosa, para ser finalmente

utilizada.

Lei de Joule

A energia se apresenta sob as mais variadas formas, tais

como: energia elétrica, energia térmica, energia mecânica, energia

luminosa, etc. Estas formas de energia podem sofrer transformações,

passando de uma para outra; por exemplo, podese

transformar a energia elétrica em energia térmica.

Quando a corrente elétrica passa através de um condutor

ou resistor, encontra uma resistência elétrica, ocorrendo

então o aquecimento do fio. Houve, portanto, uma transformação

de energia elétrica em energia térmica, a esse fenômeno

denominamos Efeito Joule.

O efeito Joule pode ser entendido como o choque de

elétrons livres contra os átomos do condutor. Com o choque,

os elétrons transformam parte da energia elétrica que recebem

do gerador e esta energia transferida e transformada em

calor. Por sua vez, este calor determina a elevação da temperatura

do condutor.

Enunciado da Lei de Joule:

“ A energia térmica ou quantidade de calor desenvolvida

pela passagem da corrente elétrica por um

condutor ou resistor é diretamente proporcional ao

quadrado da corrente elétrica, à resistência do resistor

ou condutor e ao tempo durante o qual se efetua a

transformação de energia.”

Q = 0,24 x I2 x R x t onde

Q - quantidade de calor em calorias (cal)

0,24 - equivalente térmico de calor (1J = 0,24 cal)

R - resistência (W)

I - corrente elétrica (A)

t - tempo (s)

O efeito Joule ocorre sempre, pois todos os dispositivos

possuem resistência elétrica, porém nem sempre interessa a

transformação de energia elétrica em calor, como por exemplo,

o caso de um motor elétrico. Neste, a intenção é a transformação

de energia elétrica em energia mecânica, mas nem

toda energia é assim transformada, pois uma parcela se transforma

em calor devido à resistência elétrica dos fios que constituem

os enrolamentos do motor.

Como essa energia não é desejada, dizemos que a

mesma se constitui numa energia perdida ou dissipada, pois

o calor é trocado com o meio ambiente.

A transformação da energia elétrica em térmica aparece

sob duas formas: aproveitamento Joule e perdas Joule.

O aproveitamento Joule se dá nos resistores (estufas,

ferros de soldar, etc.), onde se deseja obter aquecimento através

da corrente elétrica.

Nos condutores a transformação de energia elétrica em

térmica é um inconveniente, pois ela não é desejada.

A perda Joule é expressa em watts pela seguinte fórmula:

P = I2 x R, onde

P - potência dissipada ou perdida (W)

I - corrente elétrica (A)

R - resistência elétrica (W)

  APLICAÇÕES DO EFEITO JOULE:

O efeito Joule embora seja prejudicial as máquinas elétricas

e nas linhas de transmissão, pois representa uma perda

de energia elétrica, é por sua vez muito útil. Isso ocorre, por

exemplo, nos aquecedores elétricos em geral: ferro elétrico,

chuveiro, etc., nos fusíveis e nas lâmpadas de incandescência.

a) As lâmpadas incandescentes criadas no século passado

pelo inventor Thomas Edison, constituem também

uma aplicação do efeito Joule. Os filamentos destas

lâmpadas são geralmente feitos de tungstênio, que é

um metal cujo ponto de fusão é muito elevado. Assim,

estes filamentos, ao serem percorridos por uma corrente

elétrica, se aquecem e podem alcançar altas temperaturas

tornando-se incandescentes e emitindo grande

quantidade de luz.

b) Outra aplicação do efeito Joule é encontrada na construção

de fusíveis, que são dispositivos usados para

limitar a corrente que passa em um circuito elétrico

como , por exemplo, em um automóvel, em uma residência,

em um aparelho elétrico, etc.. Este dispositivo

é constituído por um filamento metálico, geralmente de

chumbo, que tem baixo ponto de fusão. Desta maneira,

quando a corrente que passa no fusível ultrapassa

um certo valor (próprio de cada valor), o calor gerado

pelo efeito Joule provoca a fusão do filamento, interrompendo

a passagem da corrente.

c) Atualmente, os fusíveis nas residências são substituídos

por disjuntores, o qual também possui o seu funcionamento

baseado no efeito Joule. Nestes componentes,

o aquecimento de um dispositivo bimetálico provoca

a sua dilatação, fazendo com que o disjuntor desligue,

protegendo o circuito.

Lei de Kirchhoff

 PRIMEIRA LEI DE KIRCHHOFF:

A primeira Lei de Kirchhoff se refere a forma como a

corrente se comporta nos circuitos paralelos.

Enunciado da Primeira Lei de Kirchhoff :

“A soma das correntes que chegam a um nó do circuito

é igual a soma das correntes que saem do nó.”

Obs.: chama-se “nó” ao ponto de união de três ou mais

braços de um circuito elétrico.

Para darmos continuidade ao estudo da Primeira Lei de

Kirchhoff, vamos relembrar as duas características fundamentais

do circuito elétrico paralelo:

v fornecer mais de um caminho para a circulação da

corrente elétrica;

v a tensão em todos os componentes associados é a

mesma.

Suponhamos agora três resistores ligados em paralelo

a uma rede cuja tensão elétrica é E.

Os pontos A e B, onde se realizam as derivações para a

ligação de cada componente se chamam nós.

A tensão com que funciona cada fonte receptora deve

ser a mesma que a tensão de rede.

Se as potências dos resistores são P1, P2 e P3, as respectivas

correntes serão:

I1 = P1 /E, I2 = P2 / E, I3 = P3 / E

Pelo condutor da linha geral deverá chegar uma corrente

I, que se divide no nó A em I1, I2 e I3 para alimentar os

resistores, estas correntes reúnem-se novamente no nó B,

somam - se, e pelo outro condutor da linha geral, saem numa

corrente de valor I. Assim teremos:

       I = I1 + I2 + I3

No caso de vários resistores em paralelo, teremos:

             I = I1 + I2 + I3 + ......In

 SEGUNDA LEI DE KIRCHHOFF:

A segunda Lei de Kirchhoff se refere a forma como a

tensão se distribui no circuito série.

Enunciado da Segunda Lei de Kirchhoff:

“A soma das tensões nos componentes de uma associação

série é igual a tensão aplicada nos seus terminais

extremos.“

Para darmos continuidade ao estudo da Segunda Lei de

Kirchhoff vamos relembrar as características fundamentais dos

circuitos série:

v fornece apenas um caminho para a circulação da corrente

elétrica;

v a corrente tem o mesmo valor em qualquer ponto do circuito.

Consideremos agora um circuito série constituído por

dois componentes com resistências R1 e R2, respectivamente,

sendo percorridas por uma corrente I.

A tensão aplicada ao circuito se distribui para os dois

componentes, sendo assim, teremos:

E1 = I x R1 E2 = I x R2

Assim, teremos para o circuito uma tensão total de:

E = E1 + E2

No caso de termos vários componentes ligados em série,

a tensão aplicada no circuito será:

E = E1 + E2 + E3 +... En