atps de circuitos.pdf

7/24/2019 atps de circuitos.pdf

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Unidade 2 - Av. Antnio Carlos, 4157, So Francisco - Belo Horizonte - MG - CEP:

31270-010

Engenharia de Controle e Automao

Disciplina: Circuitos Eltricos

Professor(a): Barbara Souza

Turma: 424

Atividades Prticas Supervisionadas

Cesar Fabiano da Silva 5824166936

Eden Beiral Alves Pessoa 1299177421

Igor Marques Nunes 5215978898

Luiz Carlos Pires Lira 5824166005

Maurcio Magalhes Assuno 5661129848


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Unidade 2 - Av. Antnio Carlos, 4157, So Francisco - Belo Horizonte - MG - CEP:

31270-010

Engenharia de Controle e Automao

Disciplina: Circuitos Eltricos

Professor(a): Barbara Souza

Turma: 424

Atividades Prticas Supervisionadas

Trabalho de Atividades PrticasSupervisionadas, onde aplicamos os

conhecimentos de circuitos eltricos

estudados em sala de aula.

orientado pela Prof(a). BrbaraSouza.


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Sumrio

1. Introduo.............................................................................................................................

2. Resistncia............................................................................................................................. !

3. Resistor.................................................................................................................................. !

Figura 1. Simbologia de resistores............................................................................................ "

3.1 Tipos de resistores............................................................................................................... "

3.1.1 Resistor fixo de fio....................................................................................................... #

3.1.2 Resistor fixo de composto de carbono......................................................................... #

3.1.3 Resistor fixo de filme metlico.................................................................................... #

3.1.4 Resistor varivel........................................................................................................... #

3.1.4.1 Potencimetro........................................................................................................ #

3.1.4.2 Tripot....................................................................................................................... $%

3.1.4.3 Reostato................................................................................................................... $%

4. Valores comerciais resistores.............................................................................................. $%

Tabela $. &alores comerciais de resistores ......................................................................... $%

5. Dimensionamento................................................................................................................ $%

5.1 Associao em srie.......................................................................................................... $$

Figura 2. Circuito associao srie.......................................................................................... $$

5.2 Associao em paralelo..................................................................................................... $'

Figura 3. Circuito associao paralelo.................................................................................... $'

5.3 Associao mista............................................................................................................... $

Figura 4. Circuito associao mista......................................................................................... $

6. Fontes de corrente contnua................................................................................................. $

6.1 Fontes de Tenso e Corrente............................................................................................. $

Figura 5. Ciclo de transformao de energia de uma bateria recarregvel.............................. $

Figura 6. Ciclo de transformao de energia mecnica em eltrica........................................ $*

6.2.1 Fontes Independentes................................................................................................. $*


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Figura 7. Simbologia Fonte de tenso e corrente independente.............................................. $

Figura 8. Outro representao de fonte de tenso independente............................................. $

6.2.2 Fonte dependentes...................................................................................................... $

6.2.2.1 Fonte de tenso controlada por tenso - FTCT........................................................... $!

Figura 9. Exemplo circuito FTCT....................................................................................... $!

6.2.2.2 Fonte de tenso controlada por corrente - FTCC.................................................... $!

Figura 10. Exemplo circuito FTCC..................................................................................... $!

6.2.2.3 Fonte de corrente controlada por tenso FCCT.................................................... $"

Figura 11. Exemplo circuito FCCT .................................................................................... $"

6.2.2.4 Fonte de corrente controlada por corrente FCCC................................................. $"

Figura 12. Exemplo de circuito FCCC................................................................................ $"

6.2.3 Aplicaes.................................................................................................................. $"

6.3 Associao de Fontes de tenso e corrente....................................................................... $#

6.3.1 Associao Srie fontes de tenso.............................................................................. $#

Figura 16. Associao srie de fontes de tenso................................................................. $#

6.3.2 Associao Paralelo fontes de tenso......................................................................... $#

Figura 17. Associao paralelo de fontes de tenso............................................................ '%

6.3.3 Associao srie de fontes de corrente....................................................................... '%

Figura 18. Associao srie de fontes de corrente.............................................................. '%

6.3.4 Associao paralelo de fontes de corrente................................................................. '%

Figura 19. Associao paralelo de fontes de corrente......................................................... '$

7. Osciloscpio........................................................................................................................ '$

Figura 20. Osciloscpio ([Hitachi, 1990])............................................................................... '$

7.1 Aplicaes......................................................................................................................... ''

Figura 21. Osciloscpio sendo usado para verificar rudos em circuitos................................ '

8. Multmetro........................................................................................................................... '

8.1 Aplicaes:........................................................................................................................ '


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Figura 22. Multmetro Digital................................................................................................. '

Figura 23. Multmetro Analgico............................................................................................ '*

9. Capacitores.......................................................................................................................... '*

Figura 24. Construo capacitor.............................................................................................. '*

Figura 25. Construo e simbologia........................................................................................ '

9.1 Tipos de capacitores.......................................................................................................... '

9.1.1 Capacitores cermicos................................................................................................ '

Tabela '. Toler+ncia dos capacitores .................................................................................. '!

Tabela . lassifica-o /uanto a temperatura .................................................................... '"

9.1.2 Capacitor Cermico Plate........................................................................................... '"

Tabela . apacitores cer+micos ......................................................................................... '#

9.1.3 Capacitores de Filme Plstico.................................................................................... '#

Tabela *. 0di1os capacitores ............................................................................................. '#

9.1.4 Capacitores Eletrolticos de alumnio......................................................................... %

9.1.5 Capacitores Variveis................................................................................................. %

9.2 Dimensionamento............................................................................................................. %

Tabela . onstante dieltrica dos materiais usados em capacitores ................................ $

9.3 Associao srie e paralelo de capacitores........................................................................ '

9.3.1 Associao em srie................................................................................................... '

Figura 26. Associao srie capacitores.............................................................................. '

9.3.2 Associao em paralelo..............................................................................................

Figura 27. Associao paralelo de capacitores....................................................................

Figura 28. Associao mista de capacitores........................................................................

9.4 Guia de Aplicao Capacitores.........................................................................................

Tabela !. Aplica-o dos tipos de capacitores ......................................................................

10. Indutores.......................................................................................................................... *

10.1 Teoria e aplicao dos indutores..................................................................................... *


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Figura 29. Grfico indutncia em funo da tenso x corrente...........................................

10.2 Simbologia Indutores......................................................................................................

2i1ura %. Simbolo1ia dos indutores .......................................................................................

10.3 Caractersticas dos Indutores........................................................................................... !

2i1ura $. 3esist4ncia 35 .................................................................................................... !

10.4 Associao de Indutores.................................................................................................. "

10.4.1 Associao Srie de Indutores.................................................................................. "

2i1ura '. ircuito associa-o srie .................................................................................... "

10.4.2 Associao paralelo de indutores............................................................................. #

2i1ura . ircuito associa-o paralelo ............................................................................... #

11. Concluso........................................................................................................................ $

12. Referncias Bibliogrficas.............................................................................................. '


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1. Introduo

Para a construo deste relatrio, utilizaremos os conhecimentos obtidos durante as

aulas ministradas pela professora Barbara Souza e contedo pesquisado em livros,

manuais e artigos no estudo na eletricidade, tendo como foco, conceito, construo,

dimensionamento e utilizaes dos resistores, fontes de tenso, aparelhos de medio,

como multmetro e osciloscpio, aplicados e utilizados em cotidiano de um engenheiro

da rea de eltrica, eletrnica e automao.

Usaremos como base a lei de Ohm e as leis de Kirchhoff, que so base dos

conceitos de anlise de circuitos, bem como suas aplicaes prticas dentro da reaeltrica.


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!

2. Resistncia

Todo material possui uma resistncia carga eltrica que nomeamos de

resistividade. A forma de se comportar um material quando submetido a uma carga

eltrica determina sua condio de condutor, semicondutor e isolador. Essa condio avaliada em funo do coeficiente de resistividade de cada material.

Em caso de dispositivos, avaliamos sua resistncia em relao ao circuito utilizando o

coeficiente de resistividade.

A frmula matemtica para encontrarmos a resistncia de um dispositivo dada por

R = L/A

Onde R resistncia; resistividade; L comprimento; A rea.

Sabemos que conforme a Lei de Ohm, criada pelo fsico alemo Georg Simon

Ohm (1787 1854), que o valor da corrente de um circuito e inversamente proporcional

ao valor de sua resistncia, fato esse comprovado pela expresso matemtica,

V = R . I

Onde V tenso; R resistncia; I corrente.

Podemos deduzir ento, que a resistncia de um circuito o limitador da corrente

que por ele passa. A unidade de medida de resistncia ohm que representada pelo

smbolo .

3. Resistor

o componente responsvel por limitar a corrente de um circuito chamado de

resistor e pode ser representado nos diagramas eltrico atravs dos smbolos


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"

Figura 1. Simbologia de resistores

Fonte: http://www.dreaminc.com.br

Como podemos visualizar existem basicamente dois tipos de resistores. Oresistor fixo e o resistor varivel. Os dispositivos mais comuns de resistncia varivel,

tambm so chamados de reostato e potencimetro. Ambos os tipos de resistor (fixo e

varivel) podem ser de fio ou composto de carbono.

Os de composto de carbono tem sua maior utilizao, quando da necessidade de

altos valores de resistncia e em circuitos de baixa potncia, enquanto os de fio so

utilizados em circuitos de pequena resistncia com alta potncia.

Como o prprio nome diz, o resistor fixo, tem sua resistncia em valor

constante. Esse resistor em sua totalidade possui uma resistncia linear pois se mantm

constante mesmo variando sua corrente e ou tenso.

J o resistor varivel, possibilita mudana do valor de sua resistncia de acordo

com a necessidade do circuito. Alguns resistores ajustveis, realizam a variao da

resistncia de forma mecnica atravs do deslizamento da lmina sobre uma superfcie

resistiva (seja de composto ou fio), j outros variam sua resistncia em funo da

corrente e ou tenso. Estes ltimos possuem resistncia no linear.

3.1 Tipos de resistores

Como falamos anteriormente, dentro do quesito resistores fixos e variveis, sua

composio fator decisivo para determinarmos sua utilizao.


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#

3.1.1 Resistor fixo de fio

Basicamente composto de um fio (nquel-cromo) enrolado em um tubo de

vidro ou cermica, onde o dimetro e o comprimento deste fio, so os responsveis pelo

dimensionamento eltrico (resistncia, potncia) do resistor no circuito. Este tipo de

resistor tem como caractersticas, ser mais robusto, suportar maiores temperaturas,

possurem maior potncia (5W 1000KW), possuem maior tolerncia (10 a 20%) e tem

sua especificao gravada em seu corpo. Geralmente possuem cor verde.

3.1.2 Resistor fixo de composto de carbono

Tem o mesmo princpio de construo do de fio, porm suas espiras so

formadas por uma pelcula de carbono, onde sua espessura e comprimento so

responsveis por seu dimensionamento. Este tipo de resistor mais utilizado emcircuitos de menor potncia (at 3W), possui tolerncia (5 a 10%), cor bege e tem sua

especificao expressa atravs de cdigo de cores.

3.1.3 Resistor fixo de filme metlico

Possui o mesmo princpio construtivo do resistor de fio pois sua resistncia

tambm de nquel cromo. Sua principal diferena com relao a sua potncia (at

7W), baixa tolerncia (1 a 2%) e possurem cor azul. Seu valor expresso atravs do

cdigo de cores.

3.1.4 Resistor varivel

Os resistores variveis possuem um processo construtivo diferenciado dos resistores

fixos, porem tem sua resistncia do mesmo material (fio e composto de carbono). Para

montagem dos resistores variveis so montados dispositivos que tem aplicaes

especficas para cada um.

3.1.4.1

PotencimetroPossui trs terminais, onde os dois da extremidade representam o valor resistivo

total do dispositivo e o terminal central corresponde ao valor ajustvel manualmente.

Tem sua maior utilizao em variaes de corrente e tenso.


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$%

3.1.4.2 Trimpot

Seu princpio construtivo o mesmo do potencimetro porem seu principal

diferencial em relao ao mesmo a necessidade de ferramenta para ajuste da

resistncia obtida no terminal central. Sua utilizao direcionada para circuitos onde

no so necessrias intervenes constantes.

3.1.4.3 Reostato

Possui apenas 2 terminais onde um fixo e o outro mvel. O controle de sua

resistncia realizado atravs do posicionamento do cursor (mvel) nas espiras do

dispositivo, aumentado ou diminuindo o comprimento do fio resistivo (nquel-cromo).

4. Valores comerciais resistores

Os resistores so comercializados em valores padronizados, tendo como referncia

nmeros que chamamos de raiz de acordo com sua tolerncia.

A tabela 1 apresenta os valores comerciais.

Tabela 1. Valores comerciais de resistores

Srie I Resistores de 5%, 10% e 20% de tolernciaRaiz 10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82

Srie II Resistores de 2% e 5% de tolerncia

Raiz10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30

33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

Para exemplificarmos, se procurarmos resistores da srie II de raiz 22, encontraremos os

valores de 0,22; 2,2; 220; 2K2; e assim sucessivamente.

5. Dimensionamento

Como falamos anteriormente o controle de corrente de um circuito realizado com

o aumento ou reduo de sua carga resistiva. Esse controle pode ser realizado de forma

repetitiva ou pr-estabelecida o que nos exige um estudo da necessidade do mesmo.


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$$

Nem sempre possvel encontrarmos o resistor no valor exato necessrio para nosso

circuito o que nos leva a usarmos associao de resistores.

Para realizarmos esta associao necessrio conhecimento sobre a lei de Ohm e as

leis de Kirchhoff, para os clculos relativos ao dimensionamento da resistnciaequivalente do circuito.

A associao pode ser feita em srie, paralelo ou misto.

5.1 Associao em srie

Em uma associao em srie, a resistncia equivalente (Re) corresponde

somatria das resistncias do mesmo.

Figura 2. Circuito associao srie

Fonte: http://www.mundoeducacao.com

Algebricamente falando temos que

Re= R1+ R2+ R3+ Rn......

Podemos ento concluir que quando inserimos resistncias em srie ao circuito,

automaticamente estamos aumentando sua resistncia equivalente e por consequncia

reduzindo a corrente que circula no memo.


I = V/R

Onde V tenso; I corrente; R resistncia.

Podemos afirmar tambm que a corrente que circula no circuito a mesma

indiferente do ponto de aferio, tendo em contrapartida a variao de tenso nos

resistores.


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$'


VR1= I . R1

VR2= I . R2

VR3= I . R3

Logo a tenso total do circuito corresponde somatria das tenses nos resistores.

VT= VR1 + VR2+ VR3

5.2 Associao em paralelo

Em uma associao em paralelo o inverso da resistncia equivalente corresponde

somatria do inverso dos valores das resistncias.

Figura 3. Circuito associao paralelo

Fonte: http://www.mundoeducacao.com


1/Re= 1/R1 + 1/R2+ 1/R3 +1/Rn ......

Obs.: Em casos que os resistores possuem o mesmo valor encontramos a

resistncia equivalente atravs da soma dos valores divido pelo nmero decomponentes.

Re = (R1 + R2+ R3 + Rn...) / n

Em situaes que temos somente dois resistores, para clculo da resistncia

equivalente, utilizamos o produto das resistncias dividido pela soma das mesmas.



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$

Re = (R1 . R2) / (R1 + R2)

Nesse tipo de associao, podemos observar que a tenso de alimentao das

resistncias a mesma, porem existe variao no valor da corrente.

VT= VR1 = VR2= VR3

Podemos ento concluir que quando inserimos resistores em paralelo,

proporcionamos a reduo da resistncia equivalente e por consequncia aumentamos a

corrente que circula no circuito, distribuda entre os resistores.


IT= IR1+ IR2+ IR3+ In......

5.3 Associao mista

Nesse sistema de associao encontraremos, associaes em srie e em paralelo

proporcionando maior complexidade no clculo da resistncia equivalente. Alguns

pontos so de fundamental importncia salientar para proporcionar de forma assertiva,

os clculos relacionados resistncia equivalente.

Figura 4. Circuito associao mista

Fonte: http://www.infoescola.com

O primeiro ponto a ser ressaltado, como est representado o esquema de

ligao, pois atravs dele que direcionamos os clculos.

E sempre devemos comear a simplificao das resistncias de trs para frente,

lembrando das regras apresentadas nos tpicos anteriores.


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$

6. Fontes de corrente contnua

6.1 Fontes de Tenso e Corrente

As Fontes de tenso so elementos capazes de fornecer energia a um circuitoeltrico, a qual pode ser proveniente da transformao de uma energia de natureza

qualquer, em energia eltrica. Podemos ver pelo princpio da conservao de energia,

que a energia eltrica capaz de fazer o processo inverso, transformar energia eltrica

em uma energia de natureza no eltrica.

Podemos citar como exemplo a bateria de um carro, temos uma reao qumica

de oxidao-reduo dentro da bateria, transformando energia qumica em energia

eltrica gerando uma fonte de tenso contnua, ou seja, com a polaridade dos seusterminais constantes ao longo do tempo. Essa tenso gerada pela reao da bateria

servir para dar a partida no motor do carro ao passo que, quando o motor do carro

estiver ligado entrar em ao o alternador que ir carregar a bateria, transformando

energia eltrica em energia qumica.

Figura 5. Ciclo de transformao de energia de uma bateria recarregvelFonte: http://www.brasilescola.com/quimica/pilhas-baterias-litio.htm

Outro exemplo a gerao de energia eltrica atravs do gerador, que converte

energia eltrica em mecnica. Podemos usar tambm a energia eltrica para gerar

energia mecnica usando o gerador como motor.


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$*

Figura 6. Ciclo de transformao de energia mecnica em eltrica

Fonte: http://soumaisenem.com.br/fisica/energia-trabalho-e-potencia/energia-mecanica-gerando-

energia-eletrica

Podemos observar como so geradas as tenses, alm das fontes citadas temos as

fontes de tenso provenientes da gerao de energia solar, elica, trmica, martima, etc.

As fontes de energia como observamos nos exemplos, fornecem potncia aos

circuitos a elas conectados, essas fontes so classificadas como fonte ideal de tenso e

corrente, sendo que a primeira mantm constante em seus terminais a tenso, e a fonte

ideal de corrente mantm constante a corrente em seus terminais. Uma fonte

considerada ideal por aproximao, sendo que toda fonte tem uma queda de tenso

interna, devido a um fator que chamamos de resistncia interna da fonte.

As fontes de tenso so chamadas de elementos ativos de um circuito, por serem

capazes de gerar energia. Elas podem ser divididas em fontes dependentes e fontes

independentes as quais vamos detalhar e exemplificar abaixo suas respectivas

simbologias e explicaes em circuitos eltricos.

6.2.1 Fontes Independentes

As fontes independentes de tenso ou corrente so as fontes cuja tenso e a

corrente no dependem de outras variveis (demais elementos) do circuito, parafornecer seus respectivos valores.


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$

Figura 7. Simbologia Fonte de tenso e corrente independente.

Fonte Adaptada: http://www.ufrgs.br/eng04030/Aulas/teoria/cap_06/norton.htm

Figura 8. Outro representao de fonte de tenso independenteFonte Adaptada: Prova: CESPE - 2009 - DETRAN-DF - Analista - Engenharia Eltrica Disciplina:

Engenharia Eltrica

6.2.2 Fontes dependentes

As fontes de tenso e corrente dependente, so aquelas cujo seus respectivos

valores dependem de outras fontes de tenso e corrente do circuito, ou seja, as fontes

so controladas por outra fonte de energia, por esse motivo, s possvel especificar ovalor de tenso e corrente de uma fonte dependente, se conhecemos os valores das

fontes principais do circuito. As fontes dependentes podem ser classificadas em quatro

tipos, que dependeram da aplicao e do tipo de fonte a qual ir control-la, so elas:


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$!

6.2.2.1 Fonte de tenso controlada por tenso - FTCT

Figura 9. Exemplo circuito FTCT

Fonte Adaptada: http://www.decom.fee.unicamp.br/~baldini/EA513/Cap3.pdf

6.2.2.2 Fonte de tenso controlada por corrente - FTCC

Figura 10. Exemplo circuito FTCC



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$"

6.2.2.3 Fonte de corrente controlada por tenso FCCT

Figura 11. Exemplo circuito FCCT


6.2.2.4 Fonte de corrente controlada por corrente FCCC

Figura 12. Exemplo de circuito FCCC


6.2.3 Aplicaes

As fontes dependentes so utilizadas em modelagem de circuitos eletrnicos,

como transistores, circuitos integrados (CI), amplificadores operacionais.


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$#

Figura 13. Simbologia

Transistores

Fonte:

http://dc656.4shared.com/doc

/vY3S9QFH/preview.html

Figura 14. Simbologia Amp.

Operacionais

Fonte:

http://www.ifi.unicamp.br/~k

leinke/f540/e_amp1.htm

Figura 15. Circuitos

integrados Fonte:

http://www.scielo.br/scielo.ph

p?script=sci_arttext&pid=S1

806-11172008000100013

6.3 Associao de Fontes de tenso e corrente

6.3.1 Associao Srie fontes de tenso

Na associao srie de fontes de tenso, efetuamos a soma da mesmas desde que, o

polo positivo(+) de uma fonte esteja conectado ao polo negativo(-) da fonte seguinte, caso

contrario deve-se efetuar a subtrao, e o nvel de tenso ir cair. Normalmente utilizamosesse tipo de associao quanto queremos ter nveis de tenso maiores, para alimentar um

circuito qualquer. Abaixo temos um exemplo de soma e subtrao de fonte.

Figura 16. Associao srie de fontes de tenso

Fonte: http://www.eletrica.ufpr.br/thelma/Capitulo3.pdf

6.3.2 Associao Paralelo fontes de tenso

Realizamos associaes paralelo de fontes quando queremos obter nveis maiores de

corrente, ao passo que a tenso do circuito ir permanecer a mesma quando usamos vrias


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'%

fontes com valores de tenso iguais, porm se utilizamos fontes com valores de tenso

diferentes, as correntes se somam, mas o valor da tenso do circuito ser da fonte com maior

valor de tenso.

Figura 17. Associao paralelo de fontes de tenso


6.3.3 Associao srie de fontes de corrente

Na associao de fontes de corrente srie, ela s se torna usual se os nveis de corrente

fornecidos pelas fontes associadas forem iguais.

Figura 18. Associao srie de fontes de corrente


6.3.4 Associao paralelo de fontes de correnteAssociao paralelo de fontes de corrente, se tornam usuam quando queremos obter

nveis de corrente maiores ou menos. Conhecendo os valores das correntes e seus respectivos

circuitos, podemos realizar a soma, lembrando sempre que deve-se arbitrar para os sentidos

valores positivos(+) e negativos(-), para que seja realizada a soma e subtrao correnta para

atingir os nvel de corrente desejado.


22/43

'$

Figura 19. Associao paralelo de fontes de corrente


7. Osciloscpio

O osciloscpio um instrumento de medio, capaz de medir o valor do

sinais(Amplitude), como tambm permite visualizar graficamente como o comportamento

deste sinal ao longo do tempo, permitindo mensurar a frequncia e o perodo deste sinal.Normalmente esse sinal de tenso, podendo ser contnua ou alternada. O osciloscpio pode

ser usado por exemplo, para verificar os sinais de tenso alternada trifsico, como tambm

pode ser utilizado para para verificar rudos em circuitos eletrnicos e assim elimin-los.

Vejamos as funcionalidades que normalmente encontramos em um osciloscpio:

Figura 20. Osciloscpio ([Hitachi, 1990])

Fonte Adaptada: Hitachi Denshi, Ltd., Model V-212/211 Oscilloscope Operation Manual


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''

Comandos do cran (eixo dos ZZ):

1 - Interruptor de Alimentao

3 - Focagem do feixe

4 - Rotao do trao

5 - Intensidade do feixe

Comandos do Sistema Vertical (eixo dos YY):

8 (9) - Terminal de ligao do canal 1 (2)

10 (11) - Acoplamento de entrada do canal 1 (2) (AC, GND, DC)

12 (13) - Ganho vertical do canal 1 (2)

14 (15) - Ganho vertical (ajuste contnuo) e amplificao de 5 X do canal 1

(2)

16 (17) - Posicionamento vertical do canal 1 (2)

18 - Modo do sistema vertical (CH1, CH2, ALT, CHOP, ADD)

20 (21) - Balanceamento DC do canal 1 (2)

Comandos do Sistema Horizontal (eixo dos XX):

22 - Velocidade de varrimento (Time/Div)

23 - Velocidade de varrimento (ajuste contnuo)24 - Posicionamento horizontal do sinal e zoom de 10 X

ABC do Osciloscpio 9/63

Comandos do Sistema de Sincronismo:

25 - Fonte do sistema de sincronismo (INT, LINE, EXT)

26 - Fonte do sistema de sincronismo (CH1, CH2, VERT MODE)

27 - Terminal de ligao da fonte de sincronismo externa

28 - Nvel e inclinao de disparo29 - Modo do sistema de sincronismo (AUTO, NORM, TV-V, TV-H

7.1 Aplicaes

O osciloscpio est presente em todo estudo da eletricidade e eletrnica, podendo ser

utilizado, para testes e validaes de produtos eletrnicos, manuteno de circuitos impressos,


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'

equipamentos biomdicos, ou seja, um equipamento extremamente verstil, que permite ser

utilizado em qualquer circuito que se deseja monitorar um sinal eltrico ao longo do tempo.

Figura 21. Osciloscpio sendo usado para verificar rudos em circuitos

Fonte: Foto tirada na empresa General Eletric Setor testes de painis de sinalizao ferroviria

A figura 21, representa uma aplicao clara de um osciloscpio, sendo utilizado para

observar sinais de rudos que existiam nos painis de sinalizao ferroviria, onde os sinais de

rudos interferem no funcionamento correto do circuito.

8. Multmetro

O multmetro um equipamento de medio, utilizado para obter medidas de parmetros

de natureza eltrica, como, tenso eltrica AC/DC, corrente eltrica AC/DC, resistncia,

capacitncia, indutncia, alguns ainda possuem funo de testes de continuidade e testes de

polaridade de semicondutores, como, transistores e diodos. Podemos definir que o multmetro

possui incorporado nele, um voltmetro, ampermetro (podendo ser do tipo alicate ou delinha), capacmetro, indutmetro, ohmmetro, etc.

8.1 Aplicaes:

O multmetro uma ferramenta muito til para indstria, podendo ser utilizado por

equipes de manuteno eltrica industrial, testes de painis eletroeletrnicos, testes em

bancadas de laboratrios de eletrnica industrial, etc. Podemos encontrar multmetros do tipo

de linha(convencional) e os multmetros tipo alicate, sendo que o segundo possui um bico tipo


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'

alicate para realizar medies de corrente eltrica, ele bastante utilizado devido a sua

facilidade no manuseio, pois o fato de realizar medio de corrente atravs do campo eltrico

criado no cabo pela corrente eltrica, evita que seja feito o seccionamento do circuito para

interligar no multmetro de linha, evitando assim erros de ligaes e at mesmo risco de

choque eltrico.

Para os multmetros tipo linha, deve-se tomar o cuidado ao realizar medies com

corrente, certificando que, a ligao foi feita em srie com o circuito a ser medido, pois caso a

ligao esteja em paralelo, ocorre queima instantnea do fusvel do multmetro, e no se

esquecer de alterar os conectores da ponta de prova para a escala de corrente eltrica.

Podemos encontrar tambm multmetros analgico e digital:

Figura 22. Multmetro Digital

Fonte: http://williammarcondes.zip.net/multimetro.html


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'*

Figura 23. Multmetro Analgico

Fonte: http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-549243104-multimetro-analogico-hikari-resistncia-ate-

20mh-e-1000v-dc-_JM

9. Capacitores

Em 1745 foi criada pelo fsico holands Pieter van Musschenbroek, a Garrafa de Leydem.

Era basicamente formada de uma garrafa de vidro com gua e revestimento metlico interna eexternamente. Possua uma tampa de material isolante, fixando um fio condutor no

revestimento metlico. Tal dispositivo foi utilizado em pesquisas relacionadas eletricidade

com a funo de armazenamento de energia eltrica.

Figura 24. Construo capacitor

Fonte: http://www.rc.unesp.br

O capacitor um dispositivo que possui essa mesma funo e pode ser conhecido

tambm como condensador. O capacitor de placas paralelas, tambm conhecido como


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'

capacitor elementar formado por duas placas de material condutor e afixada em terminais,

separadas por um meio isolante. Essa constituio possibilitou a simbologia que hoje usamos

em nossos esquemas e diagramas eltricos.

Figura 25. Construo e simbologiaFonte: http://www.ebah.com.br

Esse dispositivo quando alimentado por uma fonte de corrente, atravs da

movimentao dos eltrons possibilita a separao das cargas (positiva e negativa), nos polos

e a concentrao das cargas opostas na superfcie do material isolante intermedirio,

proporcionando um campo eltrico e por consequncia uma diferena de potencial.

9.1 Tipos de capacitoresExistem vrios tipos de capacitores que so definidos em funo da sua utilizao e

pelo material de construo do meio isolante. Citaremos a seguir os mais comuns.

9.1.1 Capacitores cermicos

Tem como meio isolante uma pastilha cermica e suas placas so formadas por vapor

de prata tendo seus terminais soldados e tudo revestido com resina, por processo de imerso.

Estes so capacitores que variam na ordem de pico-faraday e muito utilizados em

circuitos que necessitam de alta instabilidade e baixa perda.

Sua identificao como capacitncia, temperatura, tolerncia podem ser observadas no

corpo. Abaixo apresentamos uma tabela que mostra como podemos identificar a tolerncia

dos mesmos.


28/43

'!

Tabela 2. Tolerncia dos capacitores

C < ou = 10pF Letra C > 10pF

(+/- 0,1 pF) B

(+/-0,25 pF) C

(+/-0,5 pF) D

(+/-1 pF) F (+/-1%)

(+/-2pF) G (+/-2%)

H (+/-3%)

J (+/-5%)

K (+/-10%)

M (+/-20%)

S (+50% a -20%)

Z(+80% a 20%)

(+100% a 20%)

P (+100%)


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'"

Quanto temperatura utilizamos a tabela abaixo.

Tabela 3. Classificao quanto a temperatura

Indicao Temperatura

X5 (-55C a +85C)

X7 (-55C a +125C)

Y5 (-30C a +85C)

Z5 (+10C a +85C)

Letra Variao capacitncia

D (+/-3,3%)

E (+/-4,7%)F (+/-7,5%)

P (+/-10%)

R (+/-15%)

S (+/-22%)

T (+22%-33%)

U (+22%-56%)

V (+22%-82%)W (+22%-92%)

9.1.2 Capacitor Cermico Plate

Sua montagem em relao aos capacitores cermicos difere em funo das placas

serem retangulares e redondas como as dos convencionais. Tem como principal caracterstica

seu tamanho reduzido alm de uma grande estabilidade e custo reduzido.

Na tabela 4, apresentamos suas principais caractersticas.


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'#

Tabela 4. Capacitores cermicos

Corpo Faixa Tipo Tolerncia Tenso

Valores

disponveis

Cinza Preta

TC-

NPO (+/-0,2%) 100V 1,8 a 120pF

Cinza Violeta

TC-

N750 (+/-0,2%) 100V 3,9 a 330pF

Ocre Amarela GP (+/-10%) 100V 180 a 4700pF

Ocre Verde GMV 80% 63V 1000 a 22000pF

9.1.3 Capacitores de Filme Plstico

Tem como meio isolante lminas plsticas e como caractersticas principais baixas

perdas, resistente a umidade. Este fica na ordem de nano-faraday podendo ser metalizado ou

no. O tipo metalizado possui armadura de alumnio e admite maior corrente. O tipo no

metalizado possui como principal caracterstica o fato de ser auto regenerativo.

Na tabela abaixo apresentamos o cdigo de cores dos capacitores de filme plstico.

Tabela 5. Cdios capacitores

Cor

1

Algarismo

2

Algarismo

Nmero de

zeros Tolerncia

Tenso

Nominal

Preto 0 0 (+/-20%)

Marrom 1 1 1 100V

Vermelho 2 2 2 250V

Laranja 3 3 3Amarelo 4 4 4 400V

Verde 5 5 5

Azul 6 6 630V

Violeta 7 7

Cinza 8 8

Branco 9 9 (+/-10%)


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%

9.1.4 Capacitores Eletrolticos de alumnio

Sua diferena em relao ao outros capacitores em funo de alm das placas possui

um lquido condutor no catodo (eletrlito). Como principais caractersticas, possuem uma alta

capacitncia, suporta altos valores de tenso e fica na ordem de micro-faraday.

9.1.5 Capacitores Variveis

Como o prprio nome diz, possibilita a variao de sua capacitncia em valores pr-

estabelecidos com fechamento mecnico e tem como meio isolante o ar ou pelculas plsticas.

As faixas de trabalho mximas estabelecidas so de 500pF, 410pF, 350pF, 250pF ou 150pF.

9.2 Dimensionamento

capacidade de polarizao de um material isolante, damos o nome depermissividade eltrica que tem como referncia a permissividade no vcuo.

Para encontrarmos a permissividade eltrica devemos levar em considerao, os

parmetros de constante eletrosttica. A permissividade que pode ser calculada pela frmula

mat = 1/4 k

onde mat permissividade eltrica do material e k constante eletrosttica do material

Possibilitando assim o clculo da constante dieltrica do material isolante atravs da

frmula

Kmat = mat/vcuo

onde Kmat constante dieltrica, mat permissividade do material e vcuo

permissividade no vcuo.


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$

A constante dieltrica de alguns materiais pode ser observada na tabela abaixo.

Tabela !. Constante diel"trica dos materiais usados em capacitores

Meio k k usual

Vcuo 1 1

Ar 1,0001 1

gua 78 78

xido de Alumnio 7 a 8

Cermica

> ou =

10

Vidro 4 a 10 8Vidro Pyrex 4,5 4,5

Mica 6 a 8 6

Papel 2 a 5 3,5

Pertinax 5 5

Policarbonato (MKC ou

MAC) 3 3

Polister (MKT)3,0 a3,2

Polipropileno (MKP)

2,1 a

2,3

Poliestireno (MKS) 2,5 2,5

Porcelana 4 a 8 6,5

xido de Tntalo 11 11

Teflon2,0 a2,1

Baquelite 4,8 4,8


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'

Levando em considerao as variveis apresentadas podemos relacionar os fatores a

serem considerados.

Quanto maior a rea das placas, maior a capacidade de armazenamento de cargas.

Quanto maior a espessura do isolante, menor a capacidade de armazenamento.

Quanto maior a Constante dieltrica, maior capacidade de armazenamento.

A capacitncia desse dispositivo pode ser calculada pela frmula

C = . A/d

Onde C capacitncia, A rea das placas, d espessura meio isolante e permissividade

eltrica. Sua unidade de medida no sistema internacional o Faraday (F) que o quociente da

carga pela tenso.

9.3 Associao srie e paralelo de capacitores

9.3.1 Associao em srie

A associao em srie dos capacitores proporciona a reduo da sua capacitncia, pois

existe um maior distanciamento entre as placas.

Figura 26. Associao srie capacitores

Fonte: http://lpmfisica.blogspot.com.br

O inverso da capacitncia equivalente de n capacitores em srie a soma inversa dos n

capacitores do circuito.

Para calcularmos a capacitncia equivalente de um circuito em srie, utilizamos a seguinte

frmula

1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + 1/Cn

Com relao tenso, conclumos que a tenso total do circuito dada pela soma das tenses

individuais dos capacitores.


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Vtotal = VC1 + VC2 + VC3 + VCn

9.3.2 Associao em paralelo

A associao em paralelo dos capacitores proporciona a aumento da sua capacitncia,pois isso faz com que aumente a rea das placas.

Figura 27. Associao paralelo de capacitores

Fonte: http://lpmfisica.blogspot.com.br

A capacitncia equivalente de n capacitores em paralelo a soma dos n capacitores do

circuito. Para calcularmos a capacitncia equivalente de um circuito em paralelo, utilizamos a

seguinte frmula

Ceq = C1 + C2 + C3 + Cn

Com relao tenso, conclumos que a tenso total do circuito a mesma tenso em todos os

capacitores.

Vtotal = VC1 = VC2 = VC3 = VCn

9.3.3 Associao mista

Na associao mista teremos as duas situaes citadas anteriormente e o claculo da

capacitncia equivalente dever ser realizado utilizando os mesmos modelos j apresentados.

Figura 28. Associao mista de capacitores

Fonte: http://www.alunosonline.com.br


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9.4 Guia de Aplicao Capacitores

A tabela 7, apresenta algumas aplicaes e a indicao do capacitor adequado

conforme informaes apresentadas anteriormente.

Tabela #. $plicao dos tipos de capacitores

Capacitncia Tenso Frequncia Tipo de Capacitores

Baixa

BaixaBaixa e CC

Cermicos e Polister no

metalizado

Mdia Cermicos e Plate

Alta Plate

Mdia

Baixa e CC Cermicos e Polister metalizado

Mdia Polister metalizado

Alta Polisterol e Poliestreno

Alta

Baixa e CC Plate

Mdia Polister e Plate

Alta Polister metalizado

Mdia

Baixa

Baixa e CC Eletroltico de Tntalo e polister

Mdia Polister

Alta Polister

Mdia

Baixa e CC Eletroltico de Alumnio

Mdia Polister metalizado

Alta Polister Schiko

Alta

Baixa e CC Cermicos e Polister metalizado

Mdia Cermicos e Polister metalizado

Alta Polister metalizdo

Alta

Baixa

Baixa e CC Eletroltico de Alumnio

Mdia Polipropileno

Alta Polipropileno

MdiaBaixa e CC Eletroltico de Alumnio

Mdia Polipropileno


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*

10.Indutores

10.1 Teoria e aplicao dos indutoresOs indutores so elementos passivos utilizados em circuitos eltricos, com capacidade

de armazenar energia eltrica devido ao campo magntico que criado neles. Podemos

encontrar indutores em aparelhos eletrnicos, como TVs, fontes de alimentao AC/DC,

geradores de energia, transformadores e motores eltricos.

A indutncia uma propriedade intrnseca de todos condutores de corrente eltrica, ou

seja, todo condutor de corrente eltrica possui caractersticas indutivas, porm com um efeito

menor, onde se utiliza de mtodos para aumentar esse efeito indutivo. Um dos mtodos maisconhecidos e utilizados a bobina, que nada mais do que um condutor de corrente eltrica

em forma de um espiral.

Algebricamente para determinar a tenso de um indutor, aplicamos a seguinte formula.

V= L di/dt

Onde L uma constante de proporcionalidade, que chamamos de indutncia, cuja a unidade

dada em Henrys(H), em homenagem ao inventor Joseph Henry.

A indutncia a propriedade de um indutor se opor a mudana do fluxo de corrente

atravs dele.

Podemos encontrar vrios tipos de indutores no mercado, onde a sua indutncia ir

depender das suas dimenses fsicas(quantidade de espiras) e construo. As formulas para

clculo da indutncia ir depender do formato e construo do indutor, a qual podemos

encontrar em manuais de engenharia eltrica as suas respectivas formulas.

Para o indutor solenoide utilizado a seguinte formula:

L= NA/l

Onde N o nmero de espiras, l o comprimento, A a rea da seo transversal e a

permeabilidade do ncleo.


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Existem indutores lineares e no lineares, quando temos um indutor cuja a indutncia

no varia de acordo com a variao, cuja variao podemos representar pela figura 29.

Figura 29. Grfico indutncia em funo da tenso x corrente

Fonte: ALEXANDER, C K. e outros, Fundamentos de Circuitos Eltricos, Ed. 3

Os indutores no-lineares caracterizam por variar a indutncia de acordo com a

variao da corrente.

10.2 Simbologia Indutores

A simbologia dos indutores baseada na sua construo e modelo, podendo ser

indutor de ncleo preenchido com ar, ncleo de ferro e ncleo de ferro varivel.

%iura 3&. 'imboloia dos indutores

Fonte: ALEXANDER, C K. e outros, Fundamentos de Circuitos Eltricos, Ed. 3


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!

10.3 Caractersticas dos Indutores

A caracterstica marcante dos indutores a capacidade de se opor a variao da

corrente eltrica, ou seja, a corrente que passa por um indutor no pode mudar

instantaneamente, para que isso ocorra seria necessria uma tenso eltrica tendendo ao

infinito o que no possvel obtermos fisicamente. Essa caractersticas dos indutores de se

opor a variao de corrente, permite que sejam usados em circuitos eltricos como filtros, que

protegem contra essas variaes.

Os indutores ideias no dissipam energia, sendo que a energia armazenada nele pode

ser usada posteriormente, eles absorvem potncia do circuito enquanto est no estgio de

armazenamento de energia, depois libera essa potncia para o circuito quando retorna aenergia armazenada.

Normalmente a indutncia representada com uma resistncia em srie, isso ocorre

devido ao material de cobre usado para confeco dos indutores, que possui uma resistncia

denominada como resistncia de enrolamento Rw. A resistncia Rw representada em srie

com o indutor, porm para efeito de estudos vamos considerar os indutores como ideais,

devido ao baixo valor hmico de Rw.

%iura 31. (esist)ncia (*

%onte+ ALEXANDER, C K. e outros, Fundamentos de Circuitos Eltricos, Ed. 3


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"

10.4 Associao de Indutores

10.4.1 Associao Srie de Indutores

Para exemplificarmos associao srie de indutores vamos utilizar o circuito abaixo,

com L1 e L1 descarregados. Associamos indutores de maneira similar aos resistores,

realizando a operao de soma das indutncias de cada indutor.

%iura 32. Circuito associao s"rie

%onte+ ,ttp+--***.dt.fee.unicamp.br-***-ea513-node55.,tml

Leis de Kirchhoff

Equaes de bipolos


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#

A associao srie dos indutores pode ser substituda por um indutor equivalente.

A indutncia resultante de uma associao srie de indutores lineares a soma das

indutncias dos componentes.

L = L1 + L2

10.4.2 Associao paralelo de indutores

Para explicar associao de indutores, consideramos o circuito abaixo, onde temos L1 e L2.

%iura 33. Circuito associao paralelo

%onte+ ,ttp+--***.dt.fee.unicamp.br-***-ea513-node5!.,tml

Leis de Kirchhoff

Equaes de bipolos


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%

Portanto,

Indutores em paralelo se associam de maneira anloga associao de

resistores em paralelo.


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$

11.Concluso

Aplicao de circuitos eltricos um assunto muito vasto e complexo, mas atravs de uma

pesquisa realizada em conjunto, onde no decorrer do trabalho os integrantes do grupo

conseguiram alinhar informaes e conhecimentos adquiridos ao longo do curso, em

pesquisas feitas em diversos livros de anlises de circuitos e artigos acadmicos na internet,

com o objetivo de sintetizar os assuntos abordados neste trabalho de forma clara e passvel de

aprendizado. Abordamos os assuntos propostos pelo trabalho de atividades prticas

supervisionadas, de forma que contribuiu para ampliao dos conhecimentos do grupo sobre

anlises de circuitos e aplicao dos elementos ativos e passivos dos circuitos eltricos, suas

propriedades e caractersticas.


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12.Referncias Bibliogrficas

-

-

- LOURENO, A C. e outros; Circuitos em Corrente Contnua, Ed. tica, 1996.

- MICHELS, M.; Apostila de Eletricidade Bsica, ETFSC/UNED-SJ, 1997.

- PHILIPS; Catlogos de Componentes

- ALEXANDER, C K. e outros, Fundamentos de Circuitos Eltricos, Ed. Bookman, 2003.

- MUSSOI, Fernando l. Rosa Capacitores Apostila Verso II 3/10/2000

Documents

atps de circuitos.pdf