Serviços em Redes Aéreas de Distribuição Energizadas (Linha
Viva)
Noções de
Eletricidade
Noções Básicas Sobre a Matéria
O que é Matéria -
Para podermos compreender o que é eletricidade, precisamos, primeiramente,
conhecer a Matéria. Ela é a origem de todos os elementos do
universo.
Podemos definir Matéria, como tudo que existe na
natureza, tem peso e ocupa um lugar no espaço.
Se pegarmos qualquer
Matéria e dividirmos milhões de vezes, chegaremos a uma parte que
não podemos ver ao olho nu. Essa parte é chamada de ÁTOMO.
Portanto, o ÁTOMO é a menor parte da Matéria.
ÁTOMO - Definição Simplificada
Por isso, o ÁTOMO é uma partícula presente em todo material do
universo.
O universo, a terra, os animais ... tudo é composto de ÁTOMOS.
A menor parte do alumínio é o átomo de alumínio. Para fins didático, vamos
aumentar milhares de vezes o átomo do alumínio.
No centro, que é o núcleo do átomo, temos os prótons e os nêutrons. Girando
em torno do núcleo, nas camadas, temos os elétrons. Essas partículas são
chamadas cargas elétricas.
Examinemos cada uma dessas partículas:
- Prótons: São partículas fixas no núcleo, que possuem cargas
elétricas positivas.
- Nêutrons: São partículas fixas no núcleo, que possuem cargas
elétricas.
- Elétrons: São partículas fixas no núcleo, que possuem cargas
elétricas negativas.
Normalmente o numero de prótons é igual ao numero de
elétrons e dizemos que o corpo está em equilíbrio. Se o numero
de elétrons é maior que o de prótons, dizemos que ele está carregado
negativamente.Se tivermos mais prótons que elétrons, então
dizemos que está carregado positivamente.
Corrente Elétrica
Quando temos dois corpos com números
diferentes de elétrons, dizemos que eles possuem cargas elétricas diferentes.
Ligando-se estes dois corpos através de um caminho condutor de elétrons, estes
passarão de um corpo ao outro, procurando equilibrar as cargas elétricas.
Ao
movimento de elétrons através do "caminho condutor" chamamos
Corrente Elétrica.
Logo, corrente elétrica é o movimento de elétrons de um átomo para outro,
resultante do excesso ou falta de elétrons de um determinado átomo.
A unidade da intensidade de corrente elétrica é o Ampere, cujo
símbolo é a letra A. O aparelho que mede a intensidade da corrente
elétrica é o Amperímetro, que é ligado em série no circuito. Para
evitarmos a abertura do condutor na medição da corrente, usa-se o
Amperímetro tipo alicate.
Tensão Voltagem ou D.D.P
Para que os elétrons tenham movimentação, é necessário que haja uma força que
os impulsione (como se fosse um empurrão), através do condutor.
Esta força é
chamada Tensão, Voltagem ou D.D.P..
Assim como na corrente, a
tensão elétrica aparece quando existe uma diferença de elétrons entre dois
átomos.
Sempre que uma diferença de potencial, existe uma tensão tendendo a
restabelecer o equilíbrio. Podemos demonstrar isso facilmente, por meio de duas
vasilhas com água, ligadas por um tubo com um registro.
Na figura abaixo, o nível da água na figura A é superior ao da vasilha B,
existindo uma diferença de potencial entre os mesmos. Se abrirmos o registro,
haverá fluxo de água de A para B, até que a água fique no mesmo nível nas duas
vasilhas.
Assim como ocorreu com a água, o mesmo acontece na eletricidade, onde havendo
uma diferença de potencial e um caminho condutor, haverá circulação de corrente.
O aparelho que mede a intensidade de tensão é o voltímetro,
que é ligado em paralelo no circuito.
Noções de Materiais Condutores e Isolantes
Os materiais
mais usados como condutores são o alumínio e o cobre. Dentre os dois, o cobre é
melhor condutor que o alumínio pois possui maior quantidade de elétrons livres.
Um material é bom condutor, quando possui grande quantidade de elétrons
livre.
Quando passamos os elétrons pelo condutor mais fino, a dificuldade é maior,
porque temos um pequeno número de elétrons livres, provocando aquecimento que
muitas vezes rompe o condutor.
Concluímos então, que dependendo do número de
elétrons que vai passar por um condutor, teremos que ter um condutor apropriado,
variando de material e grossura.
Alguns materiais possuem seus elétrons muito próximos do núcleo. Deste modo,
o núcleo exercerá grande força de atração sobre eles, oferecendo grande
resistência à passagem da corrente elétrica
Esses materiais são maus condutores e, por isso, são chamados
Isolantes. Como exemplo de materiais isolantes, temos: Borracha,
vidro, a porcelana, o plástico e outros.
Resistência Elétrica
A dificuldade que os elétrons
encontram para passar por um condutor é chamado de Resistência
Elétrica.
Logo, resistência elétrica, é a dificuldade de circulação
da corrente elétrica.
A resistência de um condutor depende de:
- Do seu comprimento, porque quanto maior for o comprimento, maior será o
caminho para a corrente elétrica percorrer.
- Da sua largura, porque quanto menor for a largura, menor será o número de
elétrons livres.
- Do material, porque dependendo da constituição do matéria, o número de
elétrons livres será diferente.
A unidade da intensidade de
resistência elétrica é o OHM, cujo o símbolo é a letra grega
(Omega). O Ohmimetro é o instrumento que mede diretamente a
resistência.
Circuito Serie, Paralelo e Misto
Circuito Serie
Circuito série é aquele cujos componentes
estão ligados de tal modo, que permitem um só caminho à passagem da corrente
elétrica.
Vemos na figura abaixo, um conjunto de três lâmpadas formando um
circuito série.
Desse modo, a tensão total de um circuito série é igual a soma das tensões
dos seus componentes.
ET = E1 + E2 + E3, etc...
Devemos
considerar que, havendo um só caminho para passagem da corrente, todos os
elementos são atravessados pela mesma intensidade de corrente.
IR = I1
= I2 = I3 = etc...
Em virtude da composição do circuito série, é importante notar-se que:
- a - No circuito série as cargas funcionam simultaneamente.
- b - A falta ou interrupção de uma carga não permite o funcionamento das
demais.
- c - A corrente de funcionamento das cargas devem ser iguais.
- d - O valor da tensão de funcionamento das cargas podem ser diferentes.
Circuito Paralelo
Circuito paralelo é aquele em que as
cargas estão ligadas diretamente aos condutores da fonte.
Dessa maneira, o
circuito paralelo permite vários caminhos para a passagem da corrente, sendo
cada carga um caminho independente para passagem da corrente elétrica.
Vemos
na figura abaixo, um exemplo de circuito paralelo formado com três lâmpadas.
Desse modo, a intensidade total de corrente no circuito paralelo é a soma das
intensidade de corrente das cargas.
It=I1+I2+I3, etc...
A tensão
elétrica é igual nos terminais de todos as cargas no circuito paralelo.
Et=E1=E2=E3, etc...
Em virtude da composição do circuito paralelo, e
importante notar que:
- a - AS tensões das cargas devem ser iguais.
- b - As intensidades de corrente das cargas podem ser diferentes.
- c - Cada carga pode funcionar independentemente das demais.
Circuito Misto
Circuito misto é aquele que possui os
componentes ligados tanto em série como em paralelo.
Para os componentes
ligados em série, adotar as mesmas características do circuito série e, para
componentes ligados em paralelo, adotar as mesmas características do circuito
paralelo.
Vamos examinar, agora, como funciona o circuito abaixo:
Acompanhe o percurso da corrente:
- Sai da fonte A
- Passa pelo interruptor 01
- Circula pelo consumidor h1
- No ponto Y a corrente se divide: uma parte segue para o consumidor h2 e a
outra parte vai ao ponto X
- No ponto X a corrente sofre nova divisão. Parte vai ao consumidor h3 e
parte segue para o ponto Z e consumidor h4
- No ponto C a parte da corrente que vem de h4 se junta com a parte que vem
de h3
- No ponto B nova união das partes que vem de h4 e h2 com a parte que
circula por h2
- Do ponto B a corrente só tem um ponto para voltar à fonte. Deve passar por
h5
Relação entre Tensão, Corrente e
Resistência
Conhecidas as unidades de intensidade de corrente, tensão e
resistência elétrica, vejamos como estes elementos relacionam-se entre si, num
circuito elétrico.
Fazendo variar a tensão aplicada ao circuito, constata-se que o produto
RxI, varia de acordo da variação da tensão.
Podemos dizer então que:
V= RxI esta constatação é chamada
Lei de Ohm
Afim de facilitar a memorização da fórmula,
utiliza-se o triangulo abaixo.
A Potência Elétrica
A potência elétrica depende da
tensão e da intensidade de corrente. Sua intensidade é medida em
Watts, cujo símbolo é a letra W.
Constatamos
que:
Watt = Volt x Ampére
O instrumento que mede
diretamente a potência elétrica é o Wattimetro.
Sempre que
temos dois valores conhecidos, podemos calcular um terceiro valor, utilizando a
fórmula P = VxI
Noções Sobre Transmissão e Distribuição
Produção de Energia Elétrica
A energia elétrica é
produzida pelas "Centrais Elétricas". Elas utilizam outros tipos de energia,
isto é transformam a energia hidráulica, térmica ou nuclear em energia elétrica.
Atualmente, as "Centrais Elétricas: , se classificam segundo a fonte de
energia que elas utilizam, que:
- Centrais Hidroelétricas
- Centrais Termoelétricas
- Centrais Nucleares
À escolha da implantação das centrais
hidroelétricas, termoelétricas e nucleares, é determinado pela localização da
fonte de energia: lago, curso da água, minas de carvão, refinaria de petróleo,
gás de alto fornos etc...
Transmissão de energia Elétrica
A energia elétrica tem o
seu produtor e o seu centro consumidor. Para ela ir do centro produtor ao centro
consumidor precisa ser transportada. Esse transporte de energia
elétrica é feito mediante complexo sistema de linhas e equipamentos elétricos,
cujas função compreendem duas etapas:
- transmissão de energia elétrica
- distribuição de energia elétrica.
Essas duas etapas são bem
definidas pelos seguintes motivos:
- Centro produtor de energia elétrica é apenas um ponto de uma certa região.
- Centro consumidor é representado por uma série de pontos que são os
consumidores.
É necessário ligar o centro produtor ao centro consumidor. O centro produtor
fica distante do centro consumidor, e não é interessante ligá-lo a cada
consumidor. Para isto deve-se ligar o centro produtor ao centro consumidor de
distribuição e depois tirar ramificações do centro de distribuição para os
diversos consumidores.
A linha (PD) que liga o centro produtor (P) ao
centro de distribuição (D), é chamada de l,linha de transmissão e
o conjunto de todos os elementos necessários à essa transmissão constitui o
"Sistema de Transmissão". As diversas linhas que unem o centro de
distribuição, aos diversos consumidores são as linhas de distribuição e o
conjunto de todas essas linhas e seus acessórios constitui o "Sistema de
Distribuição".
Características que identificam Linhas de Transmissão das
Linhas de Distribuição
- As linhas transmissão podem transportar toda a potência que está sendo
gerada, enquanto que as linhas de distribuição transportam apenas uma parcela
da potência gerada.
- As linhas de transmissão operam em altíssima tensão (por exemplo a linha
que liga a Eletropaulo com a Light, operam em 138 Kv a 240 Kv). Enquanto que a
linha de distribuição primária funciona em 6 Kv, 13,8 Kv e 25 Kv; e a linha de
distribuição secundária funciona com 220 V que é a tensão trifásica mais
comum.
- As linhas de transmissão apresentam menores perdas que as linhas de
distribuição.
Distribuição de Energia Elétrica
Chegamos a última parte
de um sistema de energia elétrica e a mais importante para nosso estudo: o
"O Sistema de Distribuição".
As linhas, de transmissão chegam
às sub-estações abaixadoras, onde a tensão de transmissão é reduzida aos valores
desejados para distribuição. o "O Sistema de Distribuição" é
formado pelos alimentadores de alta tensão, transformadores e linhas de baixa
tensão.
Subestação Abaixadoras
Reduzem a tensão de transmissão
aos valores de distribuição ou para outro valor menor para transmissão.
Transformadores de Distribuição
É empregado para reduzir
a tensão, a nível adequado dps diversos tipos de consumidores existentes. Os
transformadores de distribuição, são instalados em postes ou câmeras
subterrâneas. Estes transformadores devem ser instalados de maneira tal que a
corrente fornecida, se reparta igualmente para ambos os lados de saída em baixa
tensão.
Iluminação Publica
Em baixa tensão é feita a iluminação
pública das ruas e avenidas, utilizando-se atualmente, apenas lâmpadas para 220
volts. Para efetuar o comando das lâmpadas, são usados relés fotoelétricos.
Ligação de Consumidores em BT
Cargas residentes e
industriais pequenas, são ligadas diretamente às linhas de BT.
Ligação de Cargas Expressivas
Para as indústrias com
cargas expressivas exige-se que as mesmas instalem transformadores próprios.
Circuito de At e BT
Na rede Aérea existem três tipos de
circuitos de alta tensão:
- Os de 25 Kv = 25 000 volts - 3 fases A - B - C
- Os de 13,8 Kv = 13 800 volts - 3 fases A - B - C
- Os 7,62 kv MRN Redes Rurais 1 fase (ligações rurais)
Existem
também três tipos de circuitos de baixa tensão:
- Monofásico - Neutro e fase
- Bifásicos - Neutro e duas fases
- Trifásicos - Neutro e 3 fases
Circuitos Equilibrados e Desequilibrados
Circuito Equilibrados
O circuito é equilibrado quando as
cargas ligadas entre as fases ou entre fase e neutro são iguais.
Faremos uma
experiência, usando para as cargas, lâmpadas de 100 W.
Circuito Desequilibrados
O circuito é desequilibrado
quando as cargas ligadas entre as fases ou entre fase e neutro são diferentes.
Através de leituras, podemos verificar os valores de tensão e corrente em
cada caso.
Conclusão
Conclusão
Se você já efetuou as leituras com o
voltímetro, faça também as leituras de corrente. A seguir, peça ao instrutor
para desligar o neutro e efetue novamente as medições. Quais são as suas
conclusões?
Discuta o que concluiu com o instrutor.
Noções de Corrente Alternada
Embora tenhamos várias
formas de produzir eletricidade, tais como: fricção, pressão, calor, luz, ação
química e magnetismo, o que vai nos interessar será o assunto que se refere ao
magnetismo, pois é através dele que obtemos a corrente alternada.
Magnetismo
Há muitos anos passados, os gregos descobriram
que um certo tipo de rocha, encontrada perto da cidade de
Magnésia, tinha o poder de atrair e segurar pedaços de ferro. A
rocha encontrada era na realidade, um tipo de ferro, chamado "magnetita",
e por isso seu poder de atração foi chamado "magnetismo".
As rochas que contém o metal que apresenta este poder de atração, são
chamadas de imãs naturais.
Podemos criar imãs artificiais friccionando um
imã natural em um pedaço de ferro.
Os imãs tem sempre 2 pólos, o pólo norte
e pólo sul.
Os pólos do mesmo nome se repelem e os pólos de nomes contrários
se atraem.
O instrutor mostrará através de experiências a exigência de
regiões no espaço onde nota-se esses efeitos de atração ou repulsão.
Dizemos
que nessa região existe um "campo magnético" e para representá-lo
usamos linhas imaginárias que chamaremos de "linhas de força".
Assim representamos um campo magnético forte com muitas linhas e se
quisermos indicar um campo fraco usamos poucas linhas.
Vamos observar uma nova experiência. Se pegarmos um pedaço de fio condutor e
cortarmos as linhas de força de um imã, uma corrente elétrica circulará no
condutor. Quanto maior for o pedaço de fio que cortar as linhas de força, maior
será a corrente elétrica através do fio. Quanto mais velocidade dermos ao
movimento de cortar as linhas de força, maior será a corrente elétrica.
Agora que você sabe que havendo um movimento entre o condutor e o imã aparece
uma corrente elétrica, o instrutor vai explicar através dos desenhos abaixo, o
comportamento dessas corrente. Depois você obterá essa corrente fazendo
experiência conforme os desenhos.
Emprego da corrente alternada
A corrente elétrica
alternada é hoje preferencialmente usada para a transmissão e distribuição de
energia elétrica, pela facilidade de sua transformação em valores mais altos ou
mais baixos, graças a um equipamento chamado transformador. Na saída da usina
geradora a tensão é elevada, diminuindo-se a corrente, antes da sua entrada na
linha de transmissão. No outro extremo da linha, fazemos o inverso, isto é
diminuímos a tensão e elevamos a corrente, para que possamos fazer a
distribuição de energia. A máquina que gera corrente elétrica chama-se
alternador.
Circuito Trifásico "Delta" & "Triangulo"
Verificamos
na prática que máquinaS GERAdoras (alternadores) possuem 3 (Três) bobinas, e não
apenas uma, é como se possuíssem 3 (Três) geradores em um só. Cada bobina tem a
sua própria corrente, e cada uma circula num tempo diferente, formando uma
seqüência.
Supondo que os desenho abaixo fossem os esquemas de dois
geradores, podemos verificar que a corrente circula;a primeiro em "A", depois em
"B" a seguir em "C" neste caso dize3mos que a seqüência é
positiva.
Na seqüência negativa, a corrente circula primeiro em "A",
depois em "C", a seguir em "B" e voltaria a "A".
A observação da seqüência da corrente é muito importante, principalmente na
ligação dos motores.
Se você reparar nas figuras pode notar que seriam
necessários seis fios (dois para fase "A", dois para a "B" e dois para "C"). No
entanto , você sabe que as redes possuem apenas 3 (fases "A", "B" e "C") ou 4
(fases "A", "B", "C" e neutro).
Vamos ver como podemos fazer essa redução a
seguir: