ELETROTÉCNICA ENGENHARIA

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1 Aquino, Josué Alexandre. A657e Eletrotécnica : engenharia / Josué Alexandre Aquino. Varginha, slides; il. Sistema requerido: Adobe Acrobat Reader Modo de Acesso: World Wide Web 1. Eletrotécnica. 2. Correntes elétricas. I. Título. II. Fundação de Ensino e Pesquisa- FEPESMIG Elaborado por: Isadora Ferreira CRB-06 31/06 CDD: 537 AC:

2 1- REVISÃO DOS CONCEITOS BÁSICOS 1. CORRENTE ELÉTRICA [i] 2. TENSÃO ELÉTRICA [U] 3. RESISTÊNCIA ELÉTRICA [R] 4. POTÊNCIA ELÉTRICA [P] 5. ENERGIA ELETRICA [W]

3 Uma corrente elétrica é um fluxo ordenado de partículas carregadas (partículas dotadas de carga elétrica). Em um fio de cobre, a corrente elétrica é formada por minúsculas partículas dotadas de carga elétrica negativa, denominadas elétrons -- eles são os portadores da carga elétrica.

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5 Tensão elétrica (denotada por U, também conhecida como diferença de potencial(ddp) ou voltagem, é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos ou a diferença em energia elétrica potencial por unidade de carga elétrica entre dois pontos. Sua unidade de medida é o volt.

6 A tensão elétrica U que se dá entre os polos de um gerador é definida como sendo:

7 Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Primeira Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms. R = U i

8 Potência elétrica pode ser definida como o trabalho realizado pela corrente elétrica em um determinado intervalo de tempo. É capacidade da carga elétrica de produzir algum trabalho.

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12 COM WATTÍMETRO

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14 2 CIRCUITOS ELÉTRICOS Um circuito elétrico é a ligação de elementos elétricos, tais como resistores, indutores,capacitores, diodos, linhas de transmissão, fontes de tensão, fontes de corrente e interruptores, de modo que formem pelo menos um caminho fechado para a corrente elétrica. Circuito elétrico é um conjunto formado por um gerador elétrico, um condutor em circuito fechado e um elemento capaz de utilizar a energia produzida pelo gerador.

15 CIRCUITO ELÉTRICO SIMPLES - ESQUEMATICO Elementos constituintes fonte de tensão resistor condutores

16 CIRCUITO ELÉTRICO REAL

17 CIRCUITO REAL E SUA REPRESENTAÇÃO

18 CIRCUITO ELÉTRICO DE UMA LANTERNA

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20 Os circuitos podem se apresentar em série:

21 CICUITO EM PARALELO

22 CIRCUITO MISTO

23 CIRCUITOS DE CORRENTE ALTERNADA

24 O fenômeno da indução magnética é responsável pela produção da energia elétrica em alta escala. Pelo fato da produção se basear em geradores rotativos, a tensão elétrica começa em zero, passa por um máximo positivo, por um máximo negativo e retorna ao zero dando origem a um ciclo.

25 U (v) ωt U (t) = U m senωt

26 2.1 CIRCUITOS PURAMENTE RESISTIVOS A figura mostra uma tensão alternada aplicada a um resistor R A queda de tensão no resistor é U = RI

27 i = U R/R i = U m senωt i R i = i m senωt ~ R U R

28 Conclui-se então que a corrente e a tensão estão em fase ou seja atingem os máximos e mínimos ao mesmo tempo.

29 FASORES E DIAGRAMA FASORIAIS Fasor :Um fasor é uma representação gráfica semelhante a um vetor, mas em geral refere-se a grandezas que variam no tempo como as ondas senoidais.

30 DIAGRAMA FASORIAL EIXO IMAGINÁRIO U = U 0 i = i 0 ω i U EIXO REAL OBS No circuito puramente resistivo não há defasagem ou seja Ѳ = 0

31 CIRCUITO INDUTIVO PURO - L INDUTOR Chamamos de indutor um fio enrolado em forma de hélice em cima de um núcleo que pode ser de ar ou de outro material.

32 CIRCUITO INDUTIVO PURO - L A figura mostra um circuito com um indutor L (bobina) em série com um gerador de F.E.M. igual a U

33 A tensão instantânea aplicada em uma indutância L é dada por: U L = L di/dt (H); onde L é a indutância medida em Herry A corrente instantânea é i = i m sen ωt U L = ωli m cosωt A parcela ωl é a reatância indutiva X L; x L = ω.l onde ω = 2ПF F é a frequência da rede em Hertz (Hz)

34 DIAGRAMA FASORIAL A CORRENTE ESTÁ ATRASADA DE 90 EM RELAÇÃO À TENSÃO.

35 Como exemplos de circuitos indutivos temos: Motores, transformadores, bobinas etc.

36 CONCLUSÕES: INDUTOR 1.Um indutor armazena energia na forma de campo magnético. 2.Um indutor se opõe a variações de corrente. 3.Num indutor, a corrente está atrasada em relação à tensão

37 INDUTÂNCIA L 1.A oposição às variações de corrente num indutor é análoga à oposição à passagem de corrente num resistor. 2.No indutor, a tensão é diretamente proporcional à variação de corrente, sendo L a constante de proporcionalidade, que é dada por:

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39 INDUTOR IDEAL EM CA Se a tensão aplicada a um indutor ideal for senoidal, a corrente fica atrasada de 90 º em relação à tensão.

40 REATÂNCIA INDUTIVA A medida da oposição que o indutor oferece à variação da corrente é dada pela sua reatância indutiva X L. X L = 2 π f L ou X L = ωl Sendo: X L = módulo da reatância indutiva em OHM (Ω) L = Indutância da bobina em Henry (H) f = freqüência da corrente em Hertz (Hz) ω = freqüência angular da corrente em radianos/segundos (rd/s) Circuitos CA Indutivos 40

41 CONCLUSÃO O indutor ideal comporta-se como um curto-circuito em corrente contínua e como uma resistência elétrica em corrente alternada. Para uma frequência muito alta, o indutor comporta-se como um circuito aberto.

42 CIRCUITO CAPACITIVO PURO C A figura representa um circuito capacitivo.

43 CAPACITOR Um capacitor ou condensador é um dispositivo que armazena cargas elétricas. Ele consiste basicamente em duas placas metálicas paralelas, denominadas armaduras, separadas por um isolante, chamado material dielétrico

44 EXEMPLOS DE MODELOS DE CAPACITORES

45 CAPACITÂNCIA A capacitância C é a medida da capacidade do capacitor de armazenar cargas elétricas, isto é, armazenar energia na forma de campo elétrico. U Q = C.U Onde: Q = quantidade de cargas em Coulomb (C) U = tensão entre os terminais em Volts (V) C = capacitância em Farad (F)

46 CAPACITÂNCIA O fato do capacitor permitir a condução de corrente quando a tensão aplicada é variável, não significa que a condução ocorra sem oposição. Só que no caso do capacitor, ao contrário do que ocorre no indutor, quanto mais rápida é a variação da tensão, menos oposição existe à passagem da corrente. No capacitor a corrente é diretamente proporcional à variação de tensão, sendo esta constante proporcionalmente à capacitância c Q = C. U U = Q/C I = dq/dt dq = idt - i = t 0 idt A tensão no capacitor é dada por U C = 1/C Como i (t) = i m sen ωt t 0 i dt U (t) = 1/c t 0 Im cosωt

47 Q = C. U U = Q/C t I = dq/dt dq = idt i = idt 0 A tensão no capacitor é dada por U C = 1/C Como i (t) = i m sen ωt t 0 i dt U (t) = 1/c t 0 Im cosωt = U (C) = -1/ωC (i m cosωt)

48 A parcela -1/ωC é a reatância capacitiva X C ; x C = -1/ωC [Ω] Quanto maior a frequência, maior a reatância capacitiva.

49 A representação no domínio do tempo será:

50 DIAGRAMA FASORIAL I = i 0 (A) U = U -90 (v) A tensão está atrasada 90 em relação à corrente.