Eletricidade 1

APOSTILA DE ELETRICIDADE I\nTEORIA E LABORATÓRIO\nEngenharia Elétrica\nº Semestre de 2013\n\nAluno:..........................................................................\nNº:................................................................................\nTurma:........................................................................\n\nProf. Paulo Guerra Junior SUMÁRIO\nTEORIA\n\nCapítulo 1 – Corrente Elétrica................................................02\nCapítulo 2 – Definições de Circuitos Elétricos..........................09\nCapítulo 3 – Teoremas de Thevenin e Norton........................32\nCapítulo 4 – Teorema da Máxima Transferência de Potência e Teorema da Superposição dos Efeitos.........................38\nCapítulo 5 – Conversão Estrela-Triângulo...............................45\nCapítulo 6 – Circuitos em Ponte................................................52\nCapítulo 7 – Análise de Estruturas pelas Correntes de malha...59\nCapítulo 8 – Análise de Estruturas pelas tensões dos Nós....68\n\nLaboratório\n\nExperiência 1 – Segurança em Eletricidade..........................76\nExperiência 2 – Medidas de controle dos riscos em eletricidade..82\nExperiência 3 – Parâmetros de Formas de Onda................91A\nExperiência 4 – Geração de uma tensão alternada..................94\nExperiência 5 – Estudo dos Fusíveis.......................................100\nExperiência 6 – Estudo dos interruptores de luz...................108\nExperiência 7 – Estudo do sistema monofásico a três fios.....115\nExperiência 8 – Partida direta de motor de indução trifásico....123 Segunda Lei de Ohm\nA resistência elétrica é diretamente proporcional à resistividade (ρ) do material e comprimento (l) do condutor e inversamente proporcional à seção transversal (S) do mesmo:\nR = ρ.l / S\nUnidades: [Ω] = [Ω·mm² / m]\nCONDUTÂNCIA G = 1/R, unidade é S = Siemens = [1/Ω]\nCONDUTIVIDADE σ = 1/ρ, unidade = [S/m] = 1/[Ω·m]\nVariação da Resistência com a Temperatura\nAo variarmos a temperatura de um condutor estamos alterando o estado de agitação das partículas internas do material, portanto aumentando a facilidade ou a dificuldade de movimentação dos elétrons livres no interior do mesmo, ou ainda estamos alterando a resistividade do material. A expressão que define a variação da resistividade com a temperatura é:\nρ = ρ0 · (1 + α(T - T0))\nonde:\nρ0 = resistividade elétrica do material na temperatura T0, em Ω·m\nρ = nova resistividade na temperatura T\nT0 = temperatura inicial e final em °C\nα = coeficiente de temperatura do material em \"C\".\nDa fórmula da resistência, e supondo que l e R não se alteram com a temperatura, temos:\nR = R0 · (1 + α(T - T0))\nonde:\nR0 = resistência na temperatura T0;\nR = resistência na temperatura T.\nO aumento da resistividade dos metais nas altas temperaturas é muito grande. A resistência de uma lâmpada de filamento de tungstênio a 0°C é da ordem de 300 ohms; enquanto na sua temperatura de funcionamento, 2500°C, a resistência passa para 28000 ohms. Potência Elétrica\nA potência elétrica desenvolvida em qualquer parte de um circuito é igual ao produto da tensão U pela corrente I: P = U · I.\nMas, U = R · I, logo:\nP = R · I² = U² / R\nOnde P = potência elétrica em watts (W)\nConversões: 1 cavalo-vapor (CV) = 736 W, 1 horse power (HP) = 745 W.\nEnergia Elétrica\nAs expressões abaixo nos dão o trabalho ou energia sobre as cargas da corrente I em um condutor AB, que atravessam num intervalo de tempo t, quando está submetido a uma tensão UAB:\nE = -Q0 · UAB · t; logo E = U · I · t, mas UAB = R · I · e, portanto:\nE = -R · I² · t, sendo E = energia, em Joules (J) ou quilowatt-hora (kWh).\nRendimento Elétrico\nÉ a relação entre a energia útil retirada de um sistema e a energia fornecida ao sistema.\nPerdas\nEnergia elétrica Sistema Energia útil\n\nOBS.: A unidade de energia elétrica utilizada de forma mais usual é o kWh. A energia de 1 kWh significa que a carga (ou gerador) consumiu (ou forneceu) uma potência de 1 kW durante 1 hora.\n1 kWh = 1 kW·1 h, então 1 kWh = 1.10³ W·3600s, sendo P(W) = E(U) / Δt(s)\n1 kWh = 1.10³ J/s, 3.6 · 10³ J, Uma instalação elétrica possui um gerador de corrente contínua de 500 V, que alimenta cargas em paralelo. A carga 1 absorve uma corrente de 80 A e está a 600 metros de distancia. A carga 2 está a 850 metros de carga 1 e consome 190 A. Os condutores são de cobre, de seção transpada 50 mm² e resistividade p = 0,015 \u2126 .mm²/m.\na. calcular o número de lampadas de 100 W existentes na carga 1 e o número de lampadas de 150 W existentes na carga 2.\nb. calcular o rendimento elétrico da linha na carga 1 e na carga 2.\nc. calcular os gastos diários com as energias perdidas, energia consumida e energia total de instalação. (custo do kWh: $ 0,45) Um gerador de corrente contínua fornece energia elétrica a uma oficina distante 500m, através de uma linha de transmissão de cobre, cuja seção é de 10mm² e resistividade de 0,01729.mm²/m.\nNa geradora, a tensão é de 240V e a corrente de 40A.\na) Calcular a tensão disponível na oficina;\nb) Calcular a queda de tensão na linha de transmissão, e seu rendimento elétrico;\nc) Se na oficina estiver ligado somente um ferro de soldar, qual a sua resistência;\nd) Se na oficina estiver ligado somente um motor elétrico, de resistência interna 0,2 ohm, determinar sua f.e.m. e potência elétrica do rendimento. A potência fornecida por uma estação geradora a uma linha de transmissão é de 800W. Cada um dos condutores da linha tem 2,4 ohms de resistência, e a tensão do gerador é de 5000 volts.\n\nQual a potência perdida na linha sob tome de calor Joules?\nb. Como faria reduzida essa perda, se a tensão do gerador fosse elevada para 10000V?\nc. Calcular o rendimento elétrico da linha. NOME: ...................................................\nCódigo de matrícula: .................................