Unidade I Noções sobre Energia Elétrica

(1)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

UNIDADE I: NOÇÕES BÁSICAS SOBRE ENERGIA ELÉTRICA:

1.1. SISTEMAS ELÉTRICOS E SEUS COMPONENTES.

1.1.1.Conceitos

1.1.2. Diagramas do Sistema Elétrico

1.1.3. Produção, Geração, Transmissão e Consumo de Energia Elétrica

1.2. FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA .

1.2.1 Conceitos de Fornecimento em Baixa Tensão (Coletiva-Indvidual) 1.2.2 Classificação das Tensões de Fornecimento

1.2.3 Ramal de Ligação

1.2.4 Pedidos de Ligação e Projeto Elétrico

1.3. POTÊNCIA ELÉTRICA EM CORRENTE ALTERNADA

1.3.1 Conceitos

1.3.2 Potência Ativa, Reativa e Aparente

1.3.3 Fator de Potência e sua importância nuo circuito elétrico

1.4. MATERIAIS ELÉTRICOS

1.4.1 Conceitos

1.4.2 Materiais Isolantes e Condutores de eletricidade 1.4.3 Eletrodutos e Conexões

1.4.4 Materiais de Proteção de sobre tensão e sobre corrente

(2)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

UNIDADE I: NOÇÕES BÁSICAS SOBRE ENERGIA ELÉTRICA:

1.1. SISTEMAS ELÉTRICOS E SEUS COMPONENTES.

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(3)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

UNIDADE I: NOÇÕES BÁSICAS SOBRE ENERGIA ELÉTRICA: 1.1. SISTEMAS ELÉTRICOS E SEUS COMPONENTES.

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

1.5. LABORATÓRIO

(4)

1.1.1:

Conceitos Básicos

SISTEMA ELÉTRICO:

É um

circuito

ou conjunto de

circuitos interrelacionados

,

constituído para uma

determinada finalidade:



GERAR ENERGIA ELÉTRICA

–

Que é a forma de energia que pode ser

transportada com maior facilidade.



CONTROLAR A DEMANDA

: Que é

média das potências ativas ou reativas,

solicitadas ao sistema elétrico pela parcela da

carga instalada

em operação na

unidade consumidora, durante um intervalo de tempo específico;



MÓDULOS DE DEMANDA RESIDENCIAL :

Os módulos de demanda serão

utilizados somente para determinação do tipo de medição do cliente (monofásica,

bifásica , ou trifásica), em medições residenciais individuais ou agrupadas. Neste caso

o cliente deve informar o número de cômodos que possui sua residência, ou seja, a

quantidade de banheiros, quartos, salas, cozinhas, áreas, varandas, etc.

Cômodos

Potência

Demanda (kVA)

Quarto Lâmpadas; Tomadas; Ar 2,5

Sala Lâmpadas; Tomadas; Ar 3,5

P(kW) =

𝑆(𝑘𝑉𝐴)

𝑓𝑝

Sistema Resistivos

(5)

1.1.1:

Conceitos Básicos



DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA INSTALADA

Tipo de Potência Potência Nominal (W)

Qtde. Total Parcial

Lâmpada Incandescente

60 6 360

Lâmpada Fluorescente 40 10 400

Lâmpada LED 12 10 120

Tomadas 100 12 1200

Condicionadores de AR

1.500 3 4.500

Geladeiras e Fogões 300 2 600

Chuveiros Elétricos 4.400 2 8.800

Total de P instalada 15.980W

POTÊNCIA(CARGA) INSTALADA:

Soma das potências nominais dos

equipamentos elétricos instalados na unidade consumidora, em

condições de entrar em funcionamento, expressa em quilowatts

(kW/NDEE-03-AE);

Objetivo da P.I



Definir a Tensão do

Consumidor (

_{≤ 75𝑘𝑊)}



Definir a demanda não

residencial

(6)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(7)

1.1.2:

Diagrama do Sistema Elétrico

Figura 1: Gráfico do Sistema Elétrico



A energia elétrica é enviada aos grandes centros consumidores através de

complexas redes de transmissão e distribuição



Esses sistemas são estudados de forma hierárquica: Geração, Transmissão e

Distribuição.

(8)

1.1.2:

Diagrama do Sistema Elétrico

No Brasil, as linhas de transmissão são classificadas de acordo com o nível de tensão de

sua operação, mensurado em Kilo Volt (kV - milhares de Volts). Para cada faixa de tensão,

existe um código que representa todo um conjunto de linhas de transmissão de mesma

classe. São eles:

A1

–

tensão de fornecimento igual ou superior a 230 kV

A2

–

tensão de fornecimento de 88 kV a 138 kV

A3

–

tensão de fornecimento de 69 kV

(9)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.1.3. Produção, Geração, Transmissão e Consumo de Energia Elétrica 1.2. FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA .

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(10)

1.1.3:

Geração

,

Transmissão, Distribuição e Consumo

PRODUÇÃO OU GERAÇÃO

(11)

1.1.3:

Geração

,

Transmissão, Distribuição e Consumo

TRANSMISSÃO

: É o

Transporte de energia elétrica

produzida até os locais de consumo - Subestação

elevadoras e abaixadoras.

TENSÃO GERADA

- Economicamente gerada em 13,8kV e elevada para valores

padrões.

69kV; 138kV; 230kV; 400kV, 500kV (Itaipu 600kV Contínua)

DISTRIBUIÇÃO/FORNECIMENTO

–

É a parte do Sistema Elétrico já dentro dos

centros de utilização. Começa pela SE Abaixadoras.

(12)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(13)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.2.1 Conceitos de Fornecimento em Baixa Tensão (Coletiva-Indvidual)

1.2.2 Classificação das Tensões de Fornecimento 1.2.3 Ramal de Ligação

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(14)

1.2.1:

Fornecimento de Energia Elétrica em BT

FORNECIMENTO/CONSUMO

O

Fornecimento É feito pelo ponto de

entrega, até , o qual a concessionária

se obriga a fornecer energia Elétrica.

Com tensão Alternada nas seguintes

condições:



Baixa Tensão (BT): Até 1.000 Volts

–

Alternada - Residencial

–

127V e

220V na frequëncia 60hz



Baixa Tensão (BT): Até 1.500 Volts

em Corrente Contínua.



Média Tensão (MT): Acima de

1.000 até 72.500Volts



Alta Tensão (AT): acima de 72.500

até 242.000Volts.

(15)

Agrupamento

de

Unidades

Consumidoras:

Conjunto de duas ou

mais unidades consumidoras localizadas

em um mesmo terreno e que não possui

área de uso comum ( condomínio) com

instalação elétrica exclusiva;

CONCEITOS

(NDEE03)

1.2.1:

Fornecimento de Energia Elétrica em BT

Figura 5: Unidade Consumidoras(NDEE03-2015)

Alimentador Principal ou Prumada:

Continuação ou desmembramento do

ramal da entrada, constituído pelos

condutores, eletrodutos e acessórios,

instalados a partir da proteção geral ou

do quadro de distribuição geral (QDG)

até as caixas de medição ou de

derivação;

Alimentador Secundário:

Ramificação

do alimentador principal, constituído

pelos condutores, eletrodutos e

(16)

CONCEITOS

(NDEE03)

1.2.1:

Fornecimento de Energia Elétrica em BT

Padrão de Entrada:

Instalação compreendendo o

ramal de entrada, poste ou pontalete particular,

caixas, dispositivo de proteção, aterramento e

ferragens, de responsabilidade do consumidor,

preparada de forma a permitir a ligação da unidade

consumidora à rede da distribuidora;

Pontalete:

Suporte instalado na edificação do

consumidor com a finalidade de fixar e elevar a

altura de fixação do ramal de ligação;

(17)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.3.3 Fator de Potência e sua importância no circuito elétrico

1.4.1 Conceitos

(18)

1.2.2:

Classificações das Tensões em BT

TENSÃO DE FORNECIMENTO ATÉ1.000 Volts:

Estrela:

O Fornecimento

é feito pelo ponto de entrega, até , o qual a concessionária se obriga

a fornecer energia elétrica.

F

₃

F

2

F

1

I

_F

I

_F

I

_F

I

_{F =}

I

_L

I

F =

I

L

I

_{F =}

I

_L

UFN

UFF

UFN

UFF

NEUTRO

NORMA: DNDEE-03

Tensão

U

_FN

U

_FF

120V

208v

127V

220V

380V

𝑈

𝐹𝑁

=

𝑈

𝐹𝐹

(19)

1.2.2:

Classificações das Tensões em BT

TENSÃO DE FORNECIMENTO ATÉ1.000 Volts:

NORMA: DNDEE-03

CIRCUITO MONOFÁSICO (M)

–

Rede Distribuição Secundária Trifásica

–

2 Fios

Condutor Fase + Neutro (F+N) - Carga Instalada até 7,5 kW - Tensão (U

_FN

): 220/127V

Carga Instalada até 15kW

Tensão (U

_FN

): 380/220V

Potência Limite de Motores 2 cv: Tabela 9 (NDEE03)

CIRCUITO BIFÁSICO (B)

–

Rede Distribuição Secundária Trifásica

–

3 Fios

2 Condutor Fase + Neutro (2F+N) - Carga Instalada 7,5 kW a 15kW - Tensão (U

_FN

):

220/127V

Potência Limite de Motores 2 cv: Tabela 9 (NDEE03)

CIRCUITO TRIFÁSICO (T)

–

Rede Distribuição Secundária Trifásica

–

4 Fios

3 Condutor Fase + Neutro (3F+N) - Carga Instalada 15 kW a 75 kW

Tensão (U

_FF

/U

_FN

): 380/220/127V

Potência Limite de Motores 25 cv: Tabela 10 (NDEE03)

(20)

1.2.2:

Classificações das Tensões em BT

TENSÃO DE FORNECIMENTO ATÉ 1.000 Volts:

NORMA: DNDEE-03

F

3

F

2

F

1

I

F

I

F

I

F

I

F =

I

L

I

F =

I

L

I

F =

I

L UFN

UFF

UFN

UFF

NEUTRO

MEDIÇÃO DIRETA



Medição de energia efetuada com auxílio de medidores na entrada (BT)

MEDIÇÃO INDIRETA

(21)

1.2.2:

Classificações das Tensões em BT

(22)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(23)

1.2.3:

Ramal de Ligação

RAMAL DE LIGAÇÃO

Conjunto de condutores e acessórios instalados

entre o ponto de derivação da rede da Ampla e o

ponto de entrega.

O ramal de ligação aéreo em baixa tensão

deverá ser utilizado no atendimento às

edificações com demanda até 75 kVA.

Ponto de Entrega

Ponto de conexão do sistema elétrico da Ampla

com as instalações elétricas da unidade

(24)

1.2.3:

Ramal de Ligação

RAMAL DE LIGAÇÃO

AE-Ramal de Ligação

Áereo

EF-Ramal de Ligação

Embutido

A - Ponto de Entrega

Quadro de Medidores

(25)

1.2.3:

Ramal de Ligação

(26)

1.2.3:

Ramal de Ligação

Elementos componentes dos circuitos residenciais

(27)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(28)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos



As Agências de Atendimento da distribuidora devem solicitar aos consumidores a

formalização do pedido de ligação conforme a Resolução 414/2010 da ANEEL;



A distribuidora somente efetuará a ligação de obras, definitiva ou provisória, após a

análise de conformidade do projeto elétrico com as normas da distribuidora

e da

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)

, vistoria e aprovação das

respectivas subestações, que devem atender às prescrições técnicas contidas nesta

norma e no projeto elétrico;



Adicionalmente, a distribuidora somente efetuará a ligação de obras, definitiva ou

provisória, se a

carga declarada no projeto elétrico estiver disponível para conferência

no ato da ligação

;



As instalações elétricas internas de baixa tensão da unidade consumidora devem ser

especificadas,

projetadas e construídas de acordo com as prescrições das NBR-5410 e

5419

, quanto aos seus aspectos técnicos e de segurança. Os detalhes destas instalações

internas não deverão constar no projeto apresentado à distribuidora;

(29)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos



Deverá ser apresentado projeto elétrico para atendimento às edificações de uso coletivo

ou agrupamentos de unidades consumidoras nos casos de agrupamento de 5 ou mais

unidades consumidoras.

Apresentação do Projeto

Requisitos para apresentação do Projeto

• devem ser apresentados em, no mínimo,

3(três) vias

, em papel,

sem rasuras

, em

qualquer formato ABNT ( NBR 5984 )

ou em arquivo digital gravado em

“CD”,

sendo que a aprovação sempre se dará em

cópia papel

.

• os projetos elétricos deverão ser apresentados juntamente com o recolhimento da(s)

Anotação(ões) de Responsabilidade Técnica (ART) ao CREA

, que cubra(m) a

Responsabilidade Técnica sobre o projeto. No entanto, a ligação do padrão de

(30)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos

Requisitos para apresentação do Projeto

• Nome, telefone e CPF/CNPJ do proprietário ou do seu procurador legalmente

constituído através de procuração registrada em cartório;

• Nome Finalidade (residencial, comercial, industrial, agrícola, atividade rural

predominante, mineração, irrigação predominante, atividade econômica

predominante;

• Localização (endereço, planta de situação da edificação e do lote em relação ao

quarteirão e às ruas adjacentes);

Dados do Proprietários

Dados técnicos

• Listagem da carga instalada indicando quantidade e potência em kW e kVA,

rendimento nos casos de motores, fator de potência e tensão de operação de cada tipo

de carga;

(31)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos

Cont...Dados técnicos

• Lista detalhada dos materiais, equipamentos e dispositivos a serem utilizados no

padrão de entrada, contendo, no mínimo, as seguintes informações: Tipo; Principais

características elétricas;

• Desenho completo (planta e cortes necessários) do

padrão de entrada

, com

indicação precisa da instalação dos equipamentos de proteção e medição;

• Detalhamento das cargas especiais

como a partida de motores, com estudo

detalhado da queda de tensão e solicitação ao sistema;

• Diagrama unifilar

detalhado da geração própria e/ou do sistema de emergência e o

detalhamento das suas características de funcionamento, se for o caso.

(32)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos

NORMAS PARA REFERÊNCIAS DE PROJETOS ELÉTRICOS

NBR 5410/2005-Corrigida 2008

_–

Principal norma que rege as instalações

elétricas em baixa tensão;

NBR 5446

_–

Símbolos gráficos de relacionamento usados na confecção de

esquemas;

NBR 5444

–

Símbolos gráficos para Instalações eléttricas prediais

MPN-DC-01/NDEE-03

–

Fornecimento de Energia em Baixa Tensão

(Coletivas e Individuais)

NBR 5413

–

Iluminação de Interiores

NBR 5419

–

SPDA

–

Sistema de Proteção Contra Descarga Atmosférica

(33)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos

(34)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos

(35)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos

(36)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos

(37)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos

NBR 5444

–

Símbolos gráficos para Instalações eléttricas prediais-exemplo

QDC

Estar

Jantar

Quarto 1

Copa

(38)

1.2.4: Pedidos de Ligação e Projetos Elétricos

NORMAS PARA REFERÊNCIAS DE PROJETOS ELÉTRICOS

(39)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(40)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(41)

1.3.1 Conceitos

Potência Elétrica

• Quantidade de energia elétrica solicitada na unidade de tempo, expressa em

quilowatts (kW).

;

• É a capacidade dos aparelhos solicitarem uma quantidade de energia elétrica em

maior ou menor tempo e transformá-la em outro tipo de energia.

𝑷 =

𝒅𝑬_𝒅𝒕

(𝑡𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑎 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑛𝑜 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜

)

P

=

U

(Volts) x

I

(Ampère)

–

Corrente Contínua

𝑴𝒂𝒕𝒆𝒎á𝒕𝒊𝒄𝒂

EXEMPLO

.

Qual é o môdulo da potência necessária para fazer girar um motor

220V

a uma corrente

de 20 A?

P

=

U

(Volts) x

I

(Ampère)

P

(kVA) =

220 (Volts) x

20 (Ampère) =

4,4 kVA

(42)

1.3.1 Conceitos

ENERGIA ELÉTRICA

: É a

potência

realizada ao longo de um tempo.

𝑷 =

𝒅𝑬

_𝒅𝒕

E

=

𝑃 𝑑𝑡

_𝑡

𝑡

2

1

ou

E

= P

x

t

=

KWh

𝑴𝒂𝒕𝒆𝒎á𝒕𝒊𝒄𝒂

• Para ter uma noção mais profunda sobre a Energia Elétrica ao longo do tempo,

recorremos a matemática com o seguinte conceito:

Supondo que o motor no exemplo

ficasse ligado durante 2 horas, qual

seria a energia consumida?

E

= P

x

t = 4,4kW x 2 h =

8,8kWh

Supondo que o valor em Reais do

KWh

cobrado pela concessionária fosse de R$ 0,427746

por kWh consumido, quanto pagaria pelo consumo de energia do motor acima?

(43)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(44)

1.3.2 Potência Ativa, Reativa e Aparente

POTÊNCIA ELÉTRICA EM CORRENTE ALTERNADA

:

Corrente Alternada é a corrente oscilatória que cresce de amplitude em relação ao

tempo, Segundo uma lei definida varia no tempo

Volts

t(s) 5

-5

0 π 2π 3π 4π

𝝅 𝟐

𝟑𝝅

𝟐 𝟓𝝅_𝟐 𝟕𝝅 𝟐 T V_P -V_P v_P t₁

f =

𝟏

𝑻

(Hz)

ω =

𝟐𝝅

𝑻

(rad/s)

1 quilohertz = 1.000 hertz ou 1.000 ciclos/s

1 megahertz = 1.000.000 hertz ou 1.000.000 ciclos/s

𝟂t

(45)

1.3.2 Potência Ativa, Reativa e Aparente

POTÊNCIA ELÉTRICA EM CORRENTE ALTERNADA

:

Potência é a energia gasta pela máquina para realizar algum tipo de trabalho.

Existem três tipos de Potência:

2 .

Potência Reativa

(

Q

)

–

Potência trocada entre o gerador e a carga sem ser consumida

(Unidade é

kVAr

):

1. Potência Ativa

(

P

)

–

Potência Dissipada em calor - Potência realmente gasta em

dispositivos que oferecem resistência, no circuito resistivo a tensão anda em fase com

a corrente (

_𝜃

_𝑣

_{− 𝜃}

_𝑖

=0º), e é expresso em

kW

. (Transformada em Luminosa, Mecânica,

Térmica etc..)

• Potência Reativa Indutiva -

É a parcela da potência que vai ser transformada

em campo magnético necessário ao funcionamento de:

Motores

,

Transformadores

e

Reatores

- Tensão é adiantada da Corrente (

𝜃

_𝑣

− 𝜃

_𝑖

=

90º).

• Potência Reativa Capacitiva

–

É a parcela da potência utilizadas em capacitores

- no circuito capacitivo a tensão é atrasada da Corrente (

_𝜃

_𝑣

_{− 𝜃}

_𝑖

= - 90º).

(46)

1.3.2 Potência Ativa, Reativa e Aparente

Análise Matemática Potência Elétrica em Corrente Alternada

:

Potência Elétrica

Circuito R-L-C

- 𝑗 1 𝜔𝐶 𝑗𝜔𝐿

Z

_T

= R + j (

ω

L -

1

𝜔𝐶

)

Z

_T

= R + jX

𝑋

_𝐿

=

𝑋

_𝐶

(𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑖𝑣𝑜)

𝑋

_𝐿

>

𝑋

_𝐶

(𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝐼𝑛𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑜)

𝑋

<

𝑋

(𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜)

Lei de Homs V = Z

_T

x I

S = V x I => Z

_T

x I

2

S(kVA)

=

P(kW)

+ j

Q (kVAr)

S

= (

R + jX)

x

I

2

S

=

R I

2

+ j X I

2

(47)

1.3.2 Potência Ativa, Reativa e Aparente

Análise Matemática Triângulo das

Potências)

:

P Q



R X_L X_C

(X_L - X_C )

j

Real

θ

V.I.cos

θ

S.cos

P



P

f

kW

P

(

)

Cos

P(kW)

S(kVA)





θ

V.I.sen

θ

sen

S. Q





sen

Q(kVAr)

S(kVA)



Potência Ativa

Potência Reativa

jV.I.sen

θ

V.I.cos

θ

j







P

Q

S

Potência Aparente

Potência Sistema Monofásico

θ

V.I.cos

θ

S.cos

P



θ

V.I.sen

θ

sen

S. Q



V.I.cos

θ



S

Potência Sistema Trifásico

θ

.V.I.cos

3 θ

.S.cos

3 P



θ

.V.I.sen

3 θ

sen

.S.

3 Q



.V.I.cos

θ

3 

(48)

1.3.2 Potência Ativa, Reativa e Aparente

Análise Matemática Triângulo das

Potências)

:

P Q



R X_L X_C

(X_L - X_C )

j

Real

θ

V.I.cos

θ

S.cos

P



f

kW

P

(

)

Cos

P(kW)

S(kVA)





θ

V.I.sen

θ

sen

S. Q





sen

Q(kVAr)

S(kVA)



Potência Ativa

Potência Reativa

jV.I.sen

θ

V.I.cos

θ

j







P

Q

S

Potência Aparente

Potência Sistema Monofásico

θ

V.I.cos

θ

S.cos

P



θ

V.I.sen

θ

sen

S. Q



V.I.cos

θ



S

Potência Sistema Trifásico

θ

.V.I.cos

3 θ

.S.cos

3 P



θ

.V.I.sen

3 θ

sen

.S.

3 Q



θ

(49)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.3.3 Fator de Potência e sua importância no circuito elétrico 1.4. MATERIAIS ELÉTRICOS

1.4.1 Conceitos

(50)

1.3.3 Fator de Potência

Fator de Potências

:

Característica do Baixo Fator de

Potência

Sendo a potência ativa uma parcela da

potência aparente, pode-se dizer que ela

representa uma porcentagem da potência

aparente que é transformada em potência

mecânica, térmica ou luminosa. A esta

porcentagem dá-se o nome de

Fator de

Potência.

%

92 )

(

P(kW)

cos

f

_P





kVA

S



Fator de potência

foi um valor pré

determinado por órgãos do governo, para que

haja um melhor aproveitamento da energia

elétrica

. O valor determinado pelo governo

para o aproveitamento da energia elétrica foi de

noventa e dois por cento (92%) da potência

total de uma Empresa, ou seja, apenas oito por

cento da energia entregue pela concessionária

Antes de realizar qualquer investimento

para Correção de Fator de Potência é

necessário a identificação da causa de

sua origem. Apresentamos a seguir as

principais causas que originam um

Baixo

Fator de Potência.



Motores Operando a Vazio



Motores Super Dimensionados



Transformadores Operando em Vazio

ou com Pequenas Cargas



Nível de Tensão acima da Nominal



Lâmpadas de Descargas

(VM/Fluorescente)

(51)

1.3.4 Exercícios

Questão 1

:

Qual é a

potência do transformador

,

necessária para ligar um motor de

10 cv

com

fp = 0,5

e qual é a corrente do circuito para a

tensão igual a

220V

? Calcular também para

um fator de potência (

Fp = 1,0

)

SOLUÇÃO

Considerar a potência nominal (

10 cv

)

𝟏𝒄𝒗 = 𝟕𝟑𝟔 𝑾𝒂𝒕𝒕𝒔

Potência Ativa do Motor (kW)

𝑃 𝑘𝑊 =

𝑃

𝑛

_{1.000 𝑥 𝑛 =}

𝑐𝑣 𝑥 736

_{1.000 𝑥 0,83}

10 𝑥 736

𝑷 𝒌𝑾 = = 𝟖, 𝟖𝟕𝒌𝑾

Potência Aparente (kVA)

𝑺 =

𝑃

(𝑘𝑊)

_𝑓

𝑃

=

8,8𝑘𝑊

0,5 = 𝟏𝟕, 𝟔 𝒌𝑽𝑨

Potência do Trafo = 18kVA (Monofásico)

Corrente Usada (I)

𝑰 =

_{𝑉 =}

𝑆

_{1 𝑥 220𝑉 = 81,9𝐴 (𝑀𝑜𝑛𝑜𝑓á𝑠𝑖𝑐𝑜)}

18𝑘𝑉𝐴

Trafo: 18kVA

Cabo (Tab 37 5410) # = 25mm

2

Fator de Potência

_𝒇

_𝑷

= 1

𝑺 =

𝑃

(𝑘𝑊)

_𝑓

𝑃

=

8,8𝑘𝑊

1 = 𝟖, 𝟖 𝒌𝑽𝑨

Potência do Trafo = 9kVA (Monofásico)

Corrente Usada (I)

𝑰 =

_{𝑉 =}

𝑆

_{1 𝑥 220𝑉 = 41𝐴 (𝑀𝑜𝑛𝑜𝑓á𝑠𝑖𝑐𝑜)}

9𝑘𝑉𝐴

(52)

1.3.4 Exercícios

Questão 2

:

Um edifício residencial possui 10 apartamentos, cada um com carga monofásica em 120Volts

igual a 4.000 Watts, somente de luz. Qual é o valor da corrente total de Linha? Qual poderia

ser a bitola dos cabos alimentadores do circuito do prédio?

N R

S

T

I

L

I

F

U

F

U

L

Potência Ativa 10 X 4.000

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙: 10 𝑥 4.000 = 40.000𝑊

𝑈

_𝐿

= 3𝑥𝑈

_𝐹

= 3𝑥120 = 208𝑉

𝑃 = 3𝑥𝑈_𝐿𝑥𝐼_𝐿𝑥𝑓_𝑃 => 𝐼_𝐿 = _{1,73𝑥 208𝑥1 = 111,2𝐴}40.000

𝑰

_𝑳

= 𝟏𝟏𝟏, 𝟐𝑨

Os três condutores estiverem balanceados com a

mesma corrente, então pela tabela 36 (5410)

(53)

1.3.4 Exercícios

Questão 3

Uma carga trifásica ligada em TRIÂNGULO é constituída por impedâncias iguais a 4 + j3 (

𝞨

/fase). Sendo a tensão de linha igual 208V, determine as potências Ativa e Reativa total e

por fase .

V_F =𝑽_𝑳 = 𝟐𝟎𝟖𝑽

R S T Z Z Z

𝑽_𝑭 =V_L(ST) = 208V

I_L(R) I_F

I_L(T)) = 𝟑 𝒙 𝑰_{𝑭 (𝑺𝑻)}

R S T

I_L(T) I_L(S)

I_L(R)

I_F(ST)

P

_T

= 3x

_𝑉

_𝐹

_𝑥𝐼

_𝐹

_{𝑥 cos ∅}

=

_3𝑥𝑉

_𝐿

_𝑥𝐼

_𝐿

_{𝑥 cos ∅}

A potência total

trifásica por Fase

𝑃_𝑇 = 𝑃_𝐹1:𝑃_𝐹2 + 𝑃_𝐹3 = 3𝑃_𝐹

𝒁 = 𝟒 + 𝒋𝟑 = 𝟓 36,9

𝑰

_{𝑭(𝑺𝑻)}

=

𝑉𝐹 𝑍

=

208

5

= 41,6

36,9 - 36,9

𝐼

_𝐿

=

𝐼𝐹

3

=

41,6

3

= 𝟐𝟒𝑨

fp = Cos (36,9) = 0,8

Potência Ativa Total P = 1.73 x U_L x _𝐼_𝐿 x fp

P = 1,73 x 208 x 24 x cos (36,9) = 6.908W

P_F = 𝑃𝑇

3 = 6.906

3 = 2.303W (por fase)

Potência Reativa Total

Q = 1,73 x U_L x _𝐼_𝐿 x sen(36,9) = 5.185 VAr Q_F= 𝑃𝐿

3 =

5.185

(54)

1.3.4 Exercícios

Questão 4

Uma carga trifásica ligada em ESTRELA é constituída por impedâncias iguais a 4 + j3 (

𝞨

/fase). Sendo a tensão de linha igual 208V, determine as potências Ativa e Reativa total e

por fase .

𝑃_𝑇 = 𝑃_𝐹1:𝑃_𝐹2 + 𝑃_𝐹3 = 3𝑃_𝐹 𝒁 = 𝟒 + 𝒋𝟑 = 𝟓 36,9

R S T PE-N Z Z Z

V_L = 208V

V_F =𝑽𝑳

𝟑 I f Z Z Z

4 + j3 (𝞨) V_L = 208V

VF =𝑽𝑳_𝟑

I

F

𝑉_𝐹 =208

3 = 120𝑉

I_F= 𝑉𝐹

𝑍𝑇 =

120

5

=

24

-36,90

36,9

Potência Ativa Total

P = 1.73 x U_L x _𝐼_𝐿 x fp

P = 1,73 x 208 x 24 x cos (36,9) = 6.906W

Potência Reativa Total

Q = 1,73 x UL x 𝐼_𝐿 x sen(36,9) = 5.185VAr

Q_F = 𝑃𝐿

3 =

5.185

3 = 1.728 VAr (por fase)

Como o Circuito é equilibrado podemos trabalhar somente com uma fase.

P_F = 𝑃𝑇

3 =

6.908

3 = 2.303W (por fase)

(55)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(56)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

1.4.2 Materiais Condutores de Eletricidade e Isolantes 1.4.3 Eletrodutos e Conexões

(57)

1.4.1 Conceitos Materiais Elétricos

MATERIAIS ELÉTRICOS

Estudo de Materiais Eletricos constitui-se em um tema basico para que sejam

estudados tópico de

Instalacoes Eletricas, Projeto de Máquinas, Eletrônica

Industrial, entre outras.

O objetivo básico do tema é permitir que um Engenheiro possa analisar as

propriedades de materiais de que são construídos equipamentos e componentes

eletrônicos, que fornece

subsıdio

para que o Engenheiro possa raciocinar em

termos de matérias primas e, eventualmente, de sua adaptação a novas

condições de serviço ou de sua substituição por outros mais adequados.

Nesta aula serão abordados os topicos basicos a respeito de Materiais Eletricos,

de forma a introduzir os seguintes temas:

1. Materiais Condutores;

(58)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

1.4.2 Materiais Condutores de Eletricidade e Isolantes

1.4.3 Eletrodutos e Conexões

(59)

1.4.2 Conceitos Materiais Condutores e Isolantes

CONDUTORES ELÉTRICOS

Materiais condutores são formados por metais que dispões de facilidade para

para a livre passagem de corrente elétrica. (Principais metais: Oura; Prata;

Cobre; Alumínios etc).

NBR 5410. Tab. 36

Bitolas Comerciais em mm

2

_{:0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50;}

(60)

TOMADAS ELÉTRICOS

NBR 5410 Recomenda que as tomadas sejam do tipo (2P+T).

(61)

CAIXAS DE PASSAGEM

(62)

BARRAMENTO DE COBRE

Barra de cobre é um condutor de seção retangular. As barras são utilizadas onde

a seção necessária for elevada, ou haver necessidade de modificações

temporárias de lay out da instalação. Muito empregadas em quadros de

distribuição.

Figura 8: Quadro de Distribuição com Barramento e Disjuntores Figura 7: Barramento de Cobre

(63)

MATERIAL ISOLANTE

No

Brasil

, os compostos isolantes mais utilizados na fabricação de condutores

elétricos são o

PVC

,

EPR

e o

XLPE

.

A isolação tem como finalidade principal separar eletricamente o condutor do

ambiente externo

1.4.2 Conceitos Materiais Condutores e Isolantes

(64)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

(65)

ELETRODUTOS

São dutos elétricos (tubos), dentro dos quais são instalados os condutores. Sevem,

portanto, para proteger os condutores da alvenaria, dentro das quais estão

embutidos, ficando livres para serem substituídos na medida em que isso venham

ser necessário, ou para que sejam inseridos ou removidos.

1.4.3 Eletrodutos e Conexões

(66)

CONEXÕES

1.4.3 Eletrodutos e Conexões

(67)

Disciplina:

Instalações Elétricas Residenciais e Prediais

1.1.1.Conceitos

1.3.1 Conceitos

1.4.1 Conceitos

1.4.4 Materiais de Proteção de sobre tensão e sobre corrente 1.5. LABORATÓRIO

(68)

DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO



Para iniciarmos este capítulo, é necessário esclarecer que para

acompanharmos as prescrições fundamentais da NBR 5410, que são

destinadas a garantir a segurança de pessoas, animais domésticos e de bens,

contra perigos e danos que possam resultar da utilização das instalações

elétricas em condições que possam ser previstas, cumpre ressaltar que elas são

definidas na norma como:



Proteção contra choque elétrico



Proteção contra efeitos térmicos



Proteção contra sobrecorrentes



Proteção contra sobre tensões

1.4.4 Materiais de Proteção

(69)

DISJUNTORES



Termomagnéticos

–

São dispositivos que garantem, simultaneamente, a

manobra e a proteção contra correntes de sobrecarga e contra correntes de

curto circuito. De forma resumida, os disjuntores cumprem rês funções

básicas:

• Abrir

• Fechar e,

• Proteger os circuitos

1.4.4 Materiais de Proteção

Os dispositivos de proteção têm como principal objetivo proteger os condutores

dos circuitos e os aparelhos elétricos de qualquer sobrecarga que produz uma

corrente excessiva ou de qualquer curto-circuito que possa acontecer no sistema.

(70)

DISJUNTORES



Para as residências, existem dois tipos básicos de disjuntores disponíveis no

mercado

1.4.4 Materiais de Proteção

Figura 13: Disjuntores Mono-Bi e Trifásico-DIN(Europeu)

Os disjuntores podem ser

monofásicos,

bifásicos ou

trifásicos como podem ser

vistos nas figuras acima

(71)

QUADROS DE DISTRIBUIÇÃO

1.4.4 Materiais de Proteção

Figura 15: Quadro de Distribuição-QDC