Instalações Elétricas - Conceitos Básicos Aula 1 - SENAI CIMATEC

Universidade Senai Cimatec Engenharia Química Instalações Elétricas Aula 01 Conceitos Básicos Moisés Araujo Oliveira Professor Assistente Sistemas Embarcados moisesoliveirabadocentesenaibr Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 1 Sumário Introdução Carga e corrente Tensão Potência e energia Elementos de circuito Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 2 Introdução Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 3 Introdução Energia e Desenvolvimento Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 4 Energia Quando pensamos em energia nossa mente frequentemente se dirige imediatamente à energia elétrica que está tão presente em nosso cotidiano No entanto é importante compreender que a eletricidade representa apenas uma das muitas manifestações da energia que existe no universo Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 5 Energia Hidráulica Energia Cinética Energia Mecânica Fusão Nuclear Combustão Energia O transporte e distribuição da energia elétrica é mais fácil e demanda menos energia por isso é normal se converter as outras formas de energia em energia elétrica Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 6 Geração de Energia Elétrica Termelétrica Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 7 Eólica Geração de Energia Elétrica Fotovoltaico Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 8 Geração de Energia Elétrica Brasil OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ONS Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 9 Sistema Interligado Nacional Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 10 Sistema de Transmissão Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 11 Sistema de Distribuição Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 12 Consumidor Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 13 Introdução As teorias de circuitos elétricos e de eletromagnetismo são as duas teorias fundamentais sobre as quais todos os campos da engenharia elétrica se baseiam Na engenharia elétrica estamos muitas vezes interessados na comunicação ou na transmissão de energia de um ponto a outro e para isso é necessária uma interconexão de dispositivos elétricos CIRCUITO ELÉTRICO interconexão de elementos elétricos Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 14 Circuito Elétrico O propósito da disciplina não é o estudo das aplicações de circuitos mas sim a análise de circuitos Como ele responde a uma determinada entrada Como os elementos e dispositivos interconectados interagem no circuito Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 15 Sistema Internacional de Unidades SI Linguagem de medição internacional Existem 7 unidades principais a partir das quais todas as demais grandezas físicas podem ser derivadas Uso de prefixos baseados na potência de 10 Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 16 Carga e Corrente Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 17 Carga Elétrica Quantidade mais elementar em um circuito elétrico Carga propriedade elétrica das partículas atômicas que compõem a matéria medida em Coulombs C Os seguintes pontos devem ser observados sobre a carga elétrica Em 1 C de carga existem 1 1602x1019 624x1018 elétrons As únicas cargas que ocorrem na natureza são múltiplos inteiros da carga eletrônica O princípio da conservação das cargas afirma que a carga elétrica total em um sistema não pode ser criada nem destruída apenas transferida Uma característica exclusiva da carga elétrica é o fato de ela ser móvel isto é ela pode ser transferida de um lugar a outro onde pode ser convertida em outra forma de energia Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 18 Carga e corrente Cargas positivas se movem em uma direção enquanto as cargas negativas se movem na direção oposta A essa movimentação de cargas dá o nome de corrente elétrica Por convenção o fluxo da corrente é aquele das cargas positivas Corrente elétrica fluxo de carga por unidade de tempo Unidade ampères A 1 ampère 1 coulombsegund Matematicamente Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 19 AndreMarie Ampère AndreMarie Ampère 17751836 matemático e físico francês criou as bases da eletrodinâmica Definiu corrente elétrica e em meados de 1820 desenvolveu uma maneira de medila Nascido em Lyon na França aos 12 anos Ampère aprendeu o latim em poucas semanas já que havia um profundo interesse por matemática e muitos dos seus melhores trabalhos eram escritos nesse idioma Foi um brilhante cientista e um escritor prolífico Formulou as leis do eletromagnetismo Inventou o eletroímetro e o amperímetro A unidade de corrente elétrica o ampère recebeu esse nome em sua homenagem Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 20 Corrente Contínua x Corrente Alternada Corrente contínua CC Corrente que permanece constante ao longo do tempo Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 21 Corrente alternada CA Corrente que varia com o tempo segundo uma forma de onda senoidal Convenção da corrente Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 22 Uma corrente negativa de 5 A fluindo em um determinado sentido é a mesma que uma corrente de 5 A fluindo no sentido oposto Efeitos da Corrente Elétrica Efeito Térmico Também conhecido como efeito Joule ocorre devido à colisão dos elétrons em movimento livres com átomos do condutor Os átomos recebem parte da energia cinética proveniente do movimento dos elétrons e acabam aumentando sua vibração agitação térmica dentro do condutor o que equivale a aumento em sua temperatura De modo simplificado podese dizer que o efeito Joule é a transformação de energia elétrica em calor Exemplos de aplicação do efeito chuveiro ferro elétrico e as lâmpadas incandescentes cujo filamento chega a 3 000 C emitindo luz Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 23 Efeitos da Corrente Elétrica Efeito Químico Ocorre quando a corrente elétrica passa por certas soluções contribuindo para a reação química Alguns exemplos de utilização na indústria são a eletrólise aplicada na separação de gases purificação do alumínio etc e a galvanização em que se realiza o recobrimento de materiais com prata ouro e cromo Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 24 Efeitos da Corrente Elétrica Efeito Magnético Ocorre quando a passagem da corrente elétrica por um condutor dá origem a um campo magnético a seu redor Esse efeito é a base para o funcionamento de transformadores motores geradores etc Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 25 Efeitos da Corrente Elétrica Efeito Luminoso A corrente elétrica circulando em um recipiente no qual há gases metálicos mercúrio sódio provoca emissão de luz como acontece com a lâmpada fluorescente Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 26 Efeitos da Corrente Elétrica Efeito Fisiológico Ao passar através dos seres vivos a corrente pode causar diferentes efeitos dependendo da intensidade da duração e do caminho que ela percorre nos tecidos Pode ocorrer desde formigamento até contração e paralisia muscular perda de consciência asfixia queimaduras etc Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 27 Tensão Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 28 Tensão Para deslocar o elétron em um condutor a determinado sentido é necessário algum trabalho ou transferência de energia Esse trabalho é realizado por uma força eletromotriz FEM Essa FEM também é conhecida como tensão ou diferença de potencial A tensão Vab entre dois pontos a e b em um circuito elétrico é a energia ou trabalho necessária para deslocar uma carga unitária de a para b Tensão ou diferença de potencial energia necessária para deslocar uma carga unitária através de um elemento Unidade volts V Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 29 Alessandro Volta Alessandro Antonio Volta 17451827 físico italiano inventou a bateria elétrica a qual forneceu o primeiro fluxo contínuo de eletricidade e o capacitor Nascido de uma nobre família em Como Itália Volta realizou experimentos elétricos aos 18 anos A sua invenção da bateria em 1796 revolucionou o uso da eletricidade A publicação de seu trabalho em 1800 marcou o começo da teoria de circuitos elétricos Volta recebeu várias homenagens durante a sua vida A unidade de tensão ou diferença de potencial conhecida como volt recebeu essa denominação em sua homenagem Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 30 Polaridade da Tensão Os sinais positivo e negativo são usados para definir o sentido referencial ou a polaridade da tensão Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 31 Tensão Contínua x Tensão Alternada Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 32 Potência e Energia Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 33 Potência e energia Potência velocidade com que se consome ou se absorve energia Unidade watts w Potência instantânea quantidade variável com o tempo e é denominada Se a potência tem um sinal ela está sendo fornecida para o elemento ou absorvida por ele Em contrapartida se a potência tiver um sinal a potência está sendo fornecida pelo elemento Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 34 Potência e Energia Quando os sentidos da tensão e da corrente estiverem de acordo com a Figura temos a convenção do sinal ativo e pvi A convenção de sinal passivo é realizada quando a corrente entra pelo terminal positivo de um elemento e pvi Se a corrente entra pelo terminal negativo pvi Na realidade a lei da conservação da energia tem de ser obedecida em qualquer circuito elétrico Por essa razão a soma algébrica da potência em um circuito a qualquer instante de tempo deve ser zero Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 35 Elementos de Circuito Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 36 Elementos de Circuito Um circuito elétrico é simplesmente uma interconexão de elementos e a análise de circuitos é o processo de determinar tensões ou correntes nos elementos do circuito Existem 2 tipos de elementos encontrados nos circuitos elétricos elementos passivos e elementos ativos Fonte independente ideal elemento ativo que fornece uma tensão especificada ou corrente que é completamente independente de outros elementos de circuito Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 37 Circuito Elétrico Básico Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 38 Fonte de tensão e fonte de corrente Fonte de tensão ou corrente controlada ideal Elemento ativo no qual a quantidade de energia é controlada por outra tensão ou corrente Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 39 Fonte de tensão ou corrente independente Fonte de tensão e fonte de corrente Fonte de tensão controlada por tensão FTCT Fonte de corrente controlada por tensão FCCT Fonte de corrente controlada por corrente FCCC Fonte de tensão controlada por corrente FTCC Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 40 Exercício Calcule a potência absorvida ou fornecida pelos componentes da Figura Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 41 Exercício Calcule a potência absorvida ou fornecida pelos componentes da Figura SOLUÇÃO Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 42 Questões para revisão Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 43 Questões para revisão Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 44 Referências TUTU Rodrigo Carvalho Notas de Aula Circuitos Elétricos II Senai Cimatec ALEXANDER Charles K SADIKU Matthew NO Fundamentos de circuitos elétricos AMGH Editora 2013 HAYT JR William H KEMMERLY Jack E DURBIN Steven M Análise de Circuitos em Engenharia AMGH Editora 2014 Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 45 Obrigado Dúvidas Contato moisesoliveirabadocentesenaibr Prof Moises Oliveira SENAI CIMATEC Instalações Elétricas Aula 1 Conceitos Básicos 46