Painel Solar Fotovoltaico (muito bom)

 

Fabrico e Composição

As células com efeito fotovoltaico são constituídas por material semicondutor (silício). O material mais importante para as células solares cristalinas é o silício. Não é um elemento químico puro, mas uma ligação química em forma de dióxido de silício. Para a obtenção do silício, em primeiro lugar é necessário separar o oxigénio não desejado do dióxido de silício. Para o conseguir, a areia de sílica é aquecida e fundida num cadinho, junto com pó de carvão. Durante este processo é criado o silício metalúrgico, com uma pureza de 98 %. No entanto, 2 % de impurezas no silício é demasiado para aplicações electrónicas. É apenas admissível um bilionésimo por cento. Por este motivo, o silício em estado bruto é ainda purificado através de um processo químico. É cuidadosamente depositado num forno com ácido clorídrico. Como resultado são produzidos os químicos hidrogénio e triclorosilano, um líquido que ferve a 31 ºC. Este último é destilado em várias e sucessivas etapas, durante as quais é reduzida a percentagem de impurezas em cada estágio da destilação. Quando se consegue a percentagem de pureza necessária, o triclorosilano é reduzido a silício com a ajuda do hidrogénio a 1.000 ºC. Este silício de elevada qualidade pode agora ser processado de diferentes modos, como por exemplo para produzir células monocristalinas ou células policristalinas. O cristal de silício puro não possui electrões livres e portanto é um mau condutor eléctrico, acrescentam-se então outros elementos de modo a tornar o silício material semicondutor de tipo P ou N. Mediante a dopagem do silício com o fósforo obtém-se um material com electrões livres ou material com portadores de carga negativa (semicondutor tipo N). Realizando o mesmo processo, mas acrescentando boro em vez de fósforo, obtém-se um material com características inversas, ou seja, défice de electrões ou material com cargas positivas livres (semicondutor tipo P).

Efeito Fotovoltaico	Dopagem Semicondutores

O material semicondutor só por si não produz energia, cada célula solar é composta por uma camada fina de material tipo N e outra com maior espessura de material tipo P. Separadamente, ambas são electricamente neutras. Mas ao serem unidas, exactamente na união P-N e recebendo luz solar, gera-se um campo eléctrico devido aos electrões do silício tipo N que ocupam os vazios(lacunas) da estrutura do silício tipo P.

Conceitos de novas células solares

Célula de Grätzel

Células nanocristalinas sensibilizadas com corantes

Célula Gratzel

Um novo tipo de células solares foi introduzido pelo professor Suíço Michael Grätzel em 1991, podendo desenvolver-se numa alternativa económica à tecnologia do silício. O material básico da “Célula de Grätzel” é o semicondutor de dióxido de titânio (TiO₂). No entanto, não funciona na base de uma junção p-n no semicondutor, absorvendo a luz num corante orgânico, de forma semelhante ao modo com que as plantas usam a clorofila para capturar a energia da luz solar através da fotossíntese.
As pequenas células de laboratório alcançaram uma eficácia de 12 %. Os módulos do primeiro lote de produção limitada da firma australiana STA, têm uma eficiência de aproximadamente 5 %.

As modestas eficiências sob as condições de referência CTS (Condições de Teste Standard), são contrabalançadas pela elevada eficiência em termos comparativos para baixas intensidades de radiação. As células nanocristalinas com corantes, provaram ser muito tolerantes aos ineficazes ângulos de incidência da luz solar e a sombras.

Ao contrário das células cristalinas, a sua eficiência cresce com o aumento da temperatura. Como resultado, são utilizadas para pequenos dispositivos em espaços interiores e na integração em edifícios. Neste último caso, as células com corantes oferecem novas e estimulantes possibilidades de desenho, graças à sua flexibilidade em termos de transparência e à sua coloração avermelhada (de cor ocre), que pode evoluir para cor verde-cinza, conforme o corante aplicado.

Produção de Energia

A libertação de electrões cria uma diferença de potencial, a ligação das células entre si aumentam essa diferença de potencial. Como as células não conseguem armazenar energia, esta energia terá de ser armazenada em baterias ou convertida para consumo imediato.

Células Solares em Série

Os painéis solares são constituídos por células solares agrupadas em série e em paralelo de modo a produzirem a tensão e a corrente necessária.

Células Solares em Série

As células solares ligadas em série (positivo com o negativo seguinte) dão uma tensão mais elevada.

Neste caso concreto, a ligação de duas células em série, cada uma de 0,42 Volts produz uma tensão total de 0,84 Volts. Se pretendermos uma saída de 12 volts, têm de existir pelo menos 29 células.

As células fornecem uma tensão relativamente constante se a corrente consumida não exceder o ponto de potencia máxima ( MPP).

Células Solares em Paralelo

Células Solares em Paralelo

As células solares ligadas em paralelo (positivo ao positivo, negativo com o negativo) permitem o débito de uma corrente mais elevada.

Neste caso concreto, a ligação de duas células em paralelo, cada uma de 0,42 Volts produz uma tensão total de 0,42 Volts. POr muitas células ligadas em paralelo a tensão nunca seria superior a uma única.

As células fornecem uma tensão relativamente constante permitindo aproximadamente o dobro da corrente elevando assim a potencia máxima ( MPP).
A conjugação de células ligadas em série, ligados por sua vez em paralelo, permitem-nos ter tensões mais elevadas com possibilidade de correntes mais elevadas. É este o principio do painel solar fotovoltaico, para calcular a tensão e corrente necessária utilize Cálculos de Utilização

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Tipos de células:

Existem vários tipos de células em função do método de fabrico e material utilizado.

• Silício amorfo: Células obtidas por meio da deposição de camadas muito finas de silício sobre superfícies de vidro ou metal.
  Eficiência na conversão de luz solar em electricidade varia entre 5% e 7%;
• Silício monocristalino: Células obtidas a partir de barras cilíndricas de silício monocristalino produzidas em fornos especiais. As células são obtidas por corte das barras em forma de pastilhas quadradas finas (0,4-0,5 mm de espessura).
  Eficiência na conversão de luz solar em electricidade é superior a 12%;
• Silício policristinalino: Células produzidas a partir de blocos de silício obtidos por fusão de bocados de silício puro em moldes especiais. Uma vez nos moldes, o silício arrefece lentamente e solidifica-se. Neste processo, os átomos não se organizam num único cristal. Forma-se uma estrutura policristalina com superfícies de separação entre os cristais.
  Eficiência na conversão de luz solar em electricidade é ligeiramente inferior do que nas de silício monocristalino;
• Células nanocristalinas sensibilizadas com corantes: Em fase de desenvolvimento e comercialização, índices elevados com elevadas temperaturas e baixos níveis de radiação;
• CIGS: Utilizam na sua composição Cu(In,Ga)Se₂ (Cobre, Indio, Gálio, Selénio), têm um rendimento de 13%. Existem alguns problemas de abastecimento uma vez que 75% do Indico distribuído comercialmente está a ser utilizado na produção de LCD e Monitores de Plasma;
• Arsenito de gálio (GaAs): é actualmente a tecnologia mais eficaz apresentando níveis de eficiência de 28%. O seu preço é extremamente elevado utilizando-se sobretudo em aplicações espaciais (colectores solares em satélites, por exemplo);
• Telureto de Cádmio (CdTe): Embora constituam um pouco mais de 1% do mercado de energia solar fotovoltaica, a sua utilização é pouco apelativa devido ao elevado nível de toxicidade do cádmio.

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Sensibilidade Espectral

Sensibilidade ao Espectro Luz

Em função do material e da tecnologia utilizada, as células solares podem ter maior ou menor eficácia na conversão das diferentes bandas de cor da luz solar em electricidade. A sensibilidade espectral define a faixa da radiação para a qual a célula funciona de um modo mais eficaz e influência a eficiência sob diferentes condições de radiação. A maior parcela de energia solar está concentrada na faixa da luz visível entre 400 nm e 800 nm.


Enquanto as células solares cristalinas são particularmente sensíveis à radiação solar de onda longa, as células de película fina utilizam melhor a luz visível. As células de silício amorfo podem absorver a radiação de onda curta com eficácia. Em contraste, os materiais CdTe e CIS são mais adequados para as ondas de comprimento médio.

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Módulos Fotovoltaicos

Modulo Fotovoltaico

O módulo fotovoltaico é composto por células individuais ligadas em série. Este tipo de ligação permite adicionar tensões. A tensão nominal do módulo é igual ao produto do número de células que o compõem pela tensão de cada célula (aprox. 0,42 a 0,6 volts). Geralmente produzem-se módulos formados por 30, 32, 33 e 36 células em série. Procura-se dar ao módulo rigidez na sua estrutura, isolamento eléctrico e resistência aos factores climáticos. Por isso, as células em série são encapsuladas num plástico elástico (Etilvinilacelato) que faz também o papel de isolante eléctrico, um vidro temperado com baixo conteúdo de ferro, na face voltada para o sol, e uma lamina plástica multi-camada (Poliéster) na face posterior. Em alguns casos o vidro é substituído por uma lamina de material plástico transparente. O módulo tem uma moldura composta de alumínio ou poliuretano e caixas de ligações às quais chegam os terminais positivo e negativo da série de células. Nos terminais das caixas ligam os cabos que ligam o módulo ao painel fotovoltaico.

Painéis Fotovoltaicos

O painel solar fotovoltaico ou colector solar fotovoltaico é constituído por vários módulos ligados em paralelo e série.

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Aplicações Painéis Solares

• Painéis de baixa voltagem / baixa potência utilizam de 3 a 12 pequenos segmentos de silício amorfo, com uma superfície total de alguns centímetros quadrados. A tensão debitada é de 1.5 a 6 V com uma potencia de alguns miliwatts. Utilização:Relógios, Calculadoras, GPS, pequenos dispositivos eléctricos;
• Pequenos painéis de 1 a 10 W com 3 a 12 V. Utilização: Rádios, Jogos, Bombas de água;
• Grandes painéis de 10 até 60 W, com uma tensão de 6 ou 12 V. Utilizaçãoprincipal é feita essencialmente em grandes bombas de água, para responder às necessidades de electricidade de caravanas (luz e refrigeração) e utilização doméstica direccionada para dispositivos individuais (lâmpadas de jardim por exemplo).

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Eficiência Sistemas Fotovoltaicos

A eficiência de um sistema fotovoltaico depende de:

• Eficiência dos vários componentes do sistema;
• Interligação e coordenação entre si;
• Tipo de cargas que o sistema pretende alimentar.

Perdas e rendimento

O rendimento do painel depende de:

• Tipo de células;
• Radiação solar;
• Temperatura;
• Sujidade do painel.

O valor nominal do rendimento é fornecido pelo fabricante. Caso não seja fornecido directamente pode ser deduzido a partir da potência de pico e da área do painel. A potência de pico é a máxima potência (MPP) que o painel consegue debitar em condições de teste standard.

hp=100 * Pp / A
hp - rendimento do painel (%)
Pp - potência de pico do painel (kWp)
A - área do painel (m2)
O rendimento e a potência de pico devem ser calculadas para as condições STC (standard test conditions) radiância solar de 1kW/m2 e a uma temperatura de 25ºC. As perdas na bateria são devidas essencialmente a dois factores: auto descarga da bateria e nível de tensão demasiado alto, impedindo que o painel esteja no seu ponto de funcionamento de máxima potência. Para corrigir este último tipo de perdas deve proceder-se a um correcto dimensionamento do regulador de carga.

As perdas do inversor dependem da magnitude e das características da carga que está a alimentar.
Para avaliar a eficiência global do sistema são consideradas duas componentes:
Rendimento das fontes de energia considera que o sistema está a funcionar com uma performance de 100% sendo independente da carga. Ou seja, para um determinado sistema, o melhor rendimento é aquele que corresponde apenas ao rendimento dos geradores não considerando qualquer da aparelhagem que complementa o sistema, sendo ignoradas as perdas nas baterias, carregadores, inversores etc. Assim a energia de saída das fontes de energia será:

Esf=Es*hp*A

Esf é a energia de saída da fonte de energia (kW/year)
Es é a energia solar (kWh/m2/ano)
Índice de performance (PR, performance ratio) sendo este o valor percentual que mede o afastamento do desempenho do sistema em relação às condições óptimas de funcionamento. Este Índice dá uma medida da razão entre a energia realmente consumida pelas cargas e a energia que o sistema é capaz de produzir.
Este índice de performance tem valores que dependem do tipo de sistema a alimentar. A energia fornecida à carga será dada por:

Ess=PR*Es*hp*A

Ess é a energia fornecida à carga (kWh/ano)
PR é o Índice de performance

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A nível global estima-se que no ano de 2100 mais de 60% da energia utilizada pelo homem tenha origem na energia solar.

Resistência de isolamento x norma da ABNT

 

Perguntas mais frequentes X Respostas da norma ABNT
1) Quais são as normas que tratam de resistência de isolamento de motores?
As normas são:
NBR5165-Ago/1981, Máquinas de Corrente contínua, Ensaios gerais, Métodos de ensaio.
NBR 5383-1-Fev/2002, Máquinas elétricas girantes, Parte 1: Motores de Indução trifásicos – Ensaios.
2) O que é exatamente a resistência de isolamento de um motor?
Conforme NBR 5383-1-Fev/2002, item 6.2.1: Resistência de isolamento é o termo geralmente utilizado para definir o quociente da tensão contínua aplicada, pela corrente em função do tempo, medido a partir da aplicação da tensão.
Assim será encontrada referência à resistência de isolamento para 1 minuto ou 10 minutos.
3) Quais os fatores que a influenciam?
Materiais estranhos, pó, unidade, temperatura, Ver NBR 5383-1-Fev/2002, itens 6.3 até 6.3.3.6.
4) Qual é o valor mínimo recomendado?
A resistência de isolamento mínima recomendada para enrolamentos de motores de indução pode ser determinada pela equação: Rm = KV +1, onde: Rm é a resistência de isolamento mínima recomendada, em Megohms, com o enrolamento do motor a 40ºC e KV é a tensão de linha nominal do motor( ex: 440V = 0,440 KV), Ver: NBR 5383-1-Fev/2002, itens 6.8 até 6.8.5.
5) Quais são os valores mais comuns para isolamentos em bom estado?
10 a 100 vezes o valor mínimo recomendado, conforme item 6.8.2.4.
6) Que valores são exigidos comercialmente?
Baseando-se no item 6.8.2.4 que diz que para isolação em bom estado não são incomuns leituras de resistência de isolamento de 10 a 100 vezes o valor mínimo recomendado, os contratantes de serviços de manutenção em motores, entre muitos outros itens, estabelecem os valores de resistência de isolamento dos motores a serem entregues a eles pelos contratados após a manutenção, valores dezenas de vezes superior ao valor mínimo, exemplo: contratante A exige 100 Megohms.
Nesses casos, sempre prevalecem os valores estabelecidos em contrato.
Normalmente o contratante mantem fiscais policiando o cumprimento dos critérios estabelecidos e são comuns as penalidades de retrabalho sem ônus para o contratante e glosas no pagamento por itens não cumpridos.
7) Para que se mede a resistência de isolamento?
Conforme 6.7.3, o valor da resistência de isolamento encontrado, é útil na avaliação do estado do enrolamento do motor.
Não deve ser considerado como um critério exato pois tem várias limitações, conforme sub itens 1 e 2. Ver itens 6.7 até 6.7.5.4.
Qual é a tensão de ensaio recomendada?
Conforme o item 6.3.4.2, as medições de resistência de isolamento são geralmente feitas com tensões contínuas de 500 a 5000 volts.
O valor de resistência de isolamento pode diminuir algo com um aumento na tensão aplicada, entretanto para isolação em bom estado e totalmente seca, de modo geral a mesma resistência de isolamento será obtida para qualquer tensão de ensaio, até o valor de pico da tensão suportável, nominal. Ver itens 6.3.4 até 6.3.4.3.
9) Qual é a duração da aplicação da tensão contínua de ensaio?
O ensaio é feito em 1 minuto anotado o valor e continua até 10 minutos e anota-se outra vez para calcular o índice de polarização.
10) E se a resistência de isolamento diminuir com o aumento da tensão aplicada?
Pode ser uma indicação de imperfeições ou rachaduras na isolação agravadas pela presença de sujeira e umidade, podendo ser também somente por sujeira e umidade ou mesmo por outro fenômeno de deterioração, conforme item 6.3.4.3.
11) Como é feita a medição?
Conforme o item 6.5.3, A isolação fase para fase é ensaiada, quando uma fase é ensaiada por vez, com as outras fases aterradas.
Quando o enrolamento for submetido a mais de um teste de resistência de isolamento como no caso do estator com 6 ou mais cabos, os enrolamentos devem ser aterrados por um tempo não inferior à 4(quatro) vezes o tempo de duração do teste anterior, para descarregamento de cargas residuais que podem alterar a leitura do teste seguinte.
12) O que é índice de polarização?
Conforme item 6.3.5.2 o índice de polarização é a razão entre o valor da resistência de isolamento para 10 minutos e o valor da resistência de isolamento para 1 minuto.
É útil na avaliação do enrolamento para a secagem e para os ensaios dielétricos. As figuras 2 e 3 elucidam bem essa idéia.

13) Qual é o valor mínimo recomendado?
Conforme o item 6.8.3, o índice de polarização mínimo recomendado para motores de indução é:
- para classe A: 1,5;
- Para classe B: 2,0;
- Para classe F: 2,0.
14) Que tipo de providências se toma quanto aos resultados dos testes?
Conforme item 6.8.2.5, é considerada uma boa prática iniciar o recondicionamento se a resistência de isolamento, após ter sido bem acima do valor mínimo, dado pela equação do item 6.8.2, cair para próximo desse valor.
Nas melhores oficinas de manutenção, é adotado o seguinte critério:
Motor com valor de medição, convertida para 40ºC, inferior à 1,0 (um) megohm, deve ser rejuvenescido para que, em um teste posterior, possa ser definido se o isolamento está em boas condições.

15) O que é Teste de degrau de tensão?
Nas melhores oficinas também é adotado como critério ensaiar os motores com um teste conhecido como degrau de tensão.
Este ensaio determina o estado de degradação do isolamento do motor.
O procedimento consiste na aplicação de cinco degraus tensão com intensidades crescentes, com duração de 1 minuto, de forma que o primeiro e o último tenham uma relação de 1:5. Os valores de resistência de isolamento são registrados. O teste de degrau de tensão é aplicado na posição RST x Massa.
Valores de DT superiores a 1,25 sugerem isolamento em más condições.
Valores da tensão de ensaio:
Para ensaios aplicados em fábrica:
Vca = (2 x V + 1000) [Volts]
Vcc = (2 x V + 1000) x 1,6 x [Volts]
Máxima Tensão CA: Vca [V]
Máxima Tensão CC: Vcc [V]
V=Classe de tensão do isolamento em Volts
Para ensaios aplicados em motores novos fora de fábrica e motores rebobinados:
Vca = (2 x V + 1000) x 0,8 [Voltz]
Vcc = (2 x V + 1000) x 1,6 x 0,8 [Voltz]
Para ensaios aplicados em motores em operação e motores rejuvenescidos:
Vca = (2 x V + 1000) x 0,6 [Voltz]
Vcc = (2 x V + 1000) x 1,6 x 0,6 [Voltz]
Onde:
Máxima Tensão CA: Vca [V]
Máxima Tensão CC: Vcc [V]
V=Classe de tensão do isolamento em Volts
16) O que é ensaio dielétrico?
É um ensaio realizado nas instalações do fabricante, usando tensão alternada de freqüência industrial com forma de onda praticamente senoidal.
A tensão de ensaio para motores novos é mostrada na tabela 15 (por exemplo: Motores de potência nominal inferior a 10.000 KW ou 14.000 CV, 1000 V + 2 vezes a tensão nominal com um mínimo de 1500 Volts.
Para motores com enrolamentos parcialmente substituídos, 75% da tensão de ensaio prevista para um motor novo.
Para motores revisados, após limpeza e secagem, 1m5 vezes a tensão nominal, com um mínimo de 1000 Volts se a tensão nominal for igual ou superior a 100 V. Ver itens 17.2 até 17.3.2
17) Como proceder para obter as normas ABNT?
Escreva para o e-mail: rj@abnt.org.br faça seu cadastro e pedidos para comprar os exemplares requeridos na forma escrita ou e-book.
Se o leitor é um técnico responsável pela área de manutenção, não se furte a oportunidade de adquirir e ler as normas técnicas que regem sua área de atividade.
As respostas aqui contidas são pequenos trechos da norma correspondente a ensaios de motores de indução trifásicos. Quem puder consultar na íntegra verá que tem muito mais coisas que o assunto aqui abordado

Instalações Elétricas (Para domingueiros e profissionais)

IntroduçãoDia a dia cresce o número de aparelhos eletro-eletrônicos instalados na rede elétrica domiciliar. Já não há mais uma divisão nítida entre o que é de eletrônica e o que é de eletricidade doméstica. Conhecer o básico das instalações elétricas é dever de todos os estudantes de Ciências, eletro-eletrônicos e famosos domingueiros.
Nesse texto analisaremos uma instalação elétrica domiciliar típica (monofásica ou bifásica), através de alguns conceitos da Eletricidade. Esses serão o ponto de partida para que possamos entender o funcionamento de alguns dispositivos nela utilizados.

3 fios ...A energia elétrica que recebemos da empresa de ´eletricidade´, chega até nossa casa, via de regra, por meio de 3 fios. O porque do uso de três fios não é muito bem entendido por muitos instaladores. Eles, pela prática, simplesmente usam desses 3 fios para distribuírem as tensões típicas de 110 V (denominação usual, popular) e de 220 V entre os aparelhos domésticos comuns para que funcionem. De modo geral, as técnicas usadas nessas distribuições e instalações são simplesmente deploráveis.

Assim, nosso primeiro ponto importante, na análise de uma instalação elétrica domiciliar típica, é saber de que modo a ´eletricidade´ vem por estes três fios.

A energia elétrica que recebemos em nossa casa, numa linguagem simples, é transportada por ondulações da corrente elétrica que vai e vem pelos condutores, impulsionada pelo que denominamos de tensão elétrica.

Isso quer dizer que a tensão varia continuamente, mudando de polaridade 120 vezes por segundo, de modo que, 60 vezes, a cada segundo, ela empurra a corrente num sentido e 60 vezes, no mesmo segundo, ela puxa a corrente no sentido oposto, alternadamente. Daí a denominação corrente alternada.

Representando isso por um gráfico, teremos semiciclos positivos quando a corrente é empurrada e semiciclos negativos quando a corrente é puxada; algo como se ilustra a seguir.

Para que uma corrente elétrica possa circular por um aparelho que seja ligado a esses condutores de energia, ela precisa de um percurso completo (circuito fechado), ou seja, de ida e volta, o que significa que um só fio não pode alimentar nenhum aparelho.

Temos de usar dois fios, entre os quais a tensão elétrica ou diferença de potencial muda alternadamente de polaridade.

Um desses fios, por motivo de segurança, a própria Companhia Elétrica coloca em contato mais íntimo possível com o solo (chão, terra). Dos dois fios da rede elétrica, aquele que não apresenta nenhuma diferença de potencial com o solo (porque está intimamente ligado com ele) é denominado subjetivamente de retorno, neutro ou terra. O outro, para diferenciação, é denominado de fase ou vivo.

Para um aparelho elétrico esses nomes são supérfluos, uma vez que os dois fios trabalham exatamente do mesmo modo, alternadamente.

Para o instalador e para os moradores da residência ‘que fio está ligando aonde’, é importante por motivos de segurança e não por motivos de funcionamento do aparelho. Isso fica patente quando ligamos um liquidificador na tomada ¾ de qualquer lado que se espete o plugue, ele funcionará!

Como aqueles que manuseiam os aparelhos estão permanentemente em contato com a terra (assim como um dos fios da rede), é prudente que as partes metálicas do aparelho que possam ser tocadas, sejam aquelas ligadas ao fio neutro ou terra. Desse modo, como não há diferença de potencial, não haverá riscos de choques elétricos (passagem de corrente elétrica pelo corpo e suas conseqüências) .

Erros comuns ...Um erro comum dos instaladores residenciais, por falta de sólidos conceitos, deriva desses nomes diferenciadores.

Quando se trata do fio vivo ou fio fase, eles lhe conferem certas importâncias elétricas (em relação ao circuito todo), que simplesmente não existem!

Atribuem o conceito de pressão ou de tensão elétrica apenas para o fio fase e um papel secundário de retorno para o fio terra.

Para eles é o fio fase que provoca a corrente. A falha está no conceito de tensão elétrica ou d.d.p. ¾ conceito aplicado a pelo menos dois condutores elétricos (rigorosamente, entre dois pontos distintos de um campo elétrico, em superfícies não eqüipotenciais). Não existe um condutor com tensão elétrica ¾ pode existir um par de condutores (dos quais um deles pode ser o fio terra) entre os quais estabelece-se uma tensão elétrica ou diferença de potencial. Um fio de alto potencial elétrico é comumente citado como ‘um fio de alta tensão’ ¾ é um erro!

Outro erro comum dos instaladores é imaginar que, pelo fato da Companhia Elétrica aterrar um dos fios, a terra seja efetivamente utilizada como um dos fios de transporte de energia elétrica. Se isso fosse verdade, não seriam necessários 3 fios entrando em nossas residências; bastariam 2, o terceiro seria ligado a uma longa haste cobreada enfiada no chão.

Nomenclaturas ...Na figura, a seguir, mostramos um circuito elétrico simples e a nomenclatura associada.

Dos três fios que chegam até nossa casa, trazendo energia elétrica da empresa geradora e distribuidora, um deles é ligado em terra (na saída do gerador, no transformador da rua e em centenas de outros pontos ao longo de seu percurso). Os outros dois são isolados da terra. São os denominados fios vivos.

Entre qualquer fio vivo e o fio terra há uma diferença de potencial (110V - nominal, popular). Entre os dois fios vivos também há uma diferença de potencial (220V - nominal); o dobro daquela que se estabelece entre um fio vivo e o fio terra. A fase da tensão alternada entre um fio vivo e o terra é oposta à fase que existe entre o outro fio vivo e o terra.

A figura a seguir ilustra as tensões elétricas e as correspondentes fases entre eles.

Modelos didáticos ...

A melhor ilustração possível, a nível de demonstração, para a rede elétrica domiciliar é feita com um transformador abaixador de tensão com center-tap (CT - terminal central) no secundário de baixa tensão. Ligamos o primário do transformador na rede elétrica (110 ou 220V, conforme a rede). Nos três fios do secundário (num transformador para 6V + 6V, por exemplo) temos a exata imagem de nossa rede domiciliar.

Os três fios que chegam a nossas casas também vêm de um transformador abaixador de tensão (instalado em algum poste perto de sua casa!) ¾ são os três fios do secundário desse transformador ... com center-tap.

Usando nosso "transformadorzinho didático", basta ligar o fio central (center-tap) num condutor aterrado (um cano metálico enfiado na terra úmida). Os fios laterais do secundário desse transformador passam a denominar-se fios vivos ou fios fases e o fio central será o fio neutro ou fio terra. No exemplo desse transformador teremos: 6VAC entre qualquer fio vivo e o fio terra; 12VAC entre os dois fios vivos. Entre os fios vivos há uma diferença de fase de 180 graus.

Eis um outro modelo didático. A menos do tipo e valores da d.d.p. desenvolvida, podemos fazer uma analogia desse circuito domiciliar (ou do modelo do transformadorzinho) com o circuito de duas pilhas associadas. Confronte! Nessa figura, 1,5V , 3,0V e 1,5V são tensões elétricas (diferenças de potenciais); +1,5V , 0V e -1,5V são potenciais elétricos em relação à Terra. Como nos circuitos de pilhas não há aterramento (ainda que muitos deles usem dos chassis dos aparelhos como sendo um dos condutores), não comparece aqui os termos vivos e terra. Por motivos da história da eletrônica, um dos condutores pode ser denominado de +B e o outro de chassis, massa ou terra.

Curtos e fusíveis ...Evidentemente, antes do primeiro acesso que temos a esses fios condutores de energia elétrica, a empresa coloca um medidor de energia elétrica ou de consumo de energia. O "relógio da luz", como é popularmente conhecido, mede os quilowatts-horas consumidos que correspondem à quantidade de energia fornecida. Em média (presumo), as Companhias Distribuidoras de Energia Elétrica (CPFL etc.) cobram R$ 0,15 para cada quilowatt-hora consumido. Apreciaria receber dos amigos os valores cobrados por quilowatt-hora em suas regiões (leobarretos@uol.com.br).

Em outra oportunidade abordaremos como calcular esses consumos domiciliares.

O medidor só funciona quando a corrente circula, ou seja, quando algum aparelho é ligado e exige ,com isso, a circulação de uma corrente que lhe forneça energia.

Observe que, se houver alguma deficiência na instalação de energia que provoque um "escape" de corrente, por exemplo, um fio desencapado encostado num ferro da estrutura da casa, conforme exemplo da figura a seguir, a corrente circulante acionará o medidor que registrará um consumo indevido.

De uma maneira mais simples, podemos dizer que se trata de um "vazamento" de energia pelo qual o usuário paga sem saber, pois toda a corrente que passa pelo "relógio" é registrada, determinando o consumo de energia. Isso é algo análogo ao uso de uma mangueira d'água para regar uma planta (e não para lavar a calçada, como estupidamente se faz), mas que apresenta algum furo em sua extensão. O "relógio da água" marcará o consumo total: água que vaza pelo furo + água para a planta.

Após o relógio, encontramos um conjunto de dispositivos de proteção que podem ser fusíveis comuns ou disjuntores.

Os fusíveis comuns são ligas metálicas que "queimam" (fundem-se) quando a corrente ultrapassa um valor considerado perigoso para a instalação.

A intensidade máxima da corrente que pode passar por um fio é determinada basicamente pelo material de que ele é feito e por sua espessura.

Nas ligações com fios de cobre com determinada espessura, se a corrente ultrapassar um certo valor, a quantidade de calor produzida pode ser exagerada, a ponto de afetar a integridade da capa plástica do fio.

Se essa capa derreter, com a perda do isolamento, o perigo se torna maior, pois pode ocorrer um curto-circuito. Assim, a função do fusível é queimar, interrompendo assim a circulação da corrente, caso sua intensidade se tome perigosa a ponto de colocar em risco a integridade da instalação. Se o fusível não queimar, por ocasião de um surto extra de corrente, a instalação e todos os aparelhos (em funcionamento) ligados a ela serão percorridos por esse surto de corrente ... alguns poderão "pifar"!

Nota: "curto-circuito" não é um circuito "curto"; não é um trajeto físico de pequena extensão ... é um percurso de menor resistência elétrica para a corrente.

DisjuntoresOs disjuntores têm a mesma finalidade que os fusíveis comuns, se bem que funcionem de modo um pouco diferente. Os disjuntores têm a aparência mostrada a seguir.

Consistem, basicamente, numa chave que desliga automaticamente quando a intensidade da corrente alcança o valor para o qual é projetado. Vale a pena desmontar um deles para uma análise criteriosa de seu funcionamento.

A vantagem do disjuntor em relação ao fusível é que o disjuntor simplesmente "desarma", interrompendo a corrente quando ela se torna perigosa, enquanto que o de fio fusível queima. Uma vez que a causa do excesso de corrente tenha sido eliminada, o fusível precisa ser trocado por outro novo, enquanto o disjuntor é simplesmente rearmado.

Fusíveis em d.c.Nos circuitos DC, alimentados por pilhas ou baterias os fusíveis também têm sua atuação como protetores. Nos automóveis, por exemplo, há um bom conjunto de fusíveis protegendo as mais variadas partes. Os rádios e toca-fitas também devem ser protegidos mediante fusíveis. Em muitos desses rádios, o circuito interno não tem qualquer contato com a carcaça do aparelho, por isso, além dos fios que vão aos alto-falantes, aparecem em destaque os fios de alimentação: vermelho (+) e preto (-). O vermelho deve ser ligado ao positivo da bateria (regra geral para os veículos modernos) e o preto ao chassis do veículo.

E o fusível onde deve ser posto?

No fio vermelho? No fio preto?

Faça essa pergunta a 100 instaladores de rádio e equipamentos de som em carros. A maioria dirá: ¾ É no fio vermelho, no positivo, no que vai para a bateria.

Sem dúvida, certos instaladores de rádios e aparelhos de som em automóveis, insistem na instalação dos fusíveis no fio positivo (fio vermelho que vai para o pólo positivo da bateria).

Eles alegam que a alta corrente extra entra por ali e queima o fusível antes de entrar no rádio!

Realmente, isso é uma falha grave no conceito. A corrente que passa pelo fusível também passa pelo rádio ... sempre! A corrente que passa pelo fio positivo também passa, ao mesmo tempo e com a mesma intensidade pelo fio negativo ... sempre! É indiferente colocar o fusível no fio preto ou no vermelho.

A principal causa da queima de fusíveis ou desarme de disjuntores numa instalação elétrica é o curto-circuito.

Curto circuito = caminho de menor resistência elétrica

Ocorre curto-circuito quando a energia elétrica encontra um caminho de retorno com menor resistência que aquele que encontraria passando normalmente por um aparelho. Esse novo caminho, não necessariamente é o mais curto, em termos de distância. Ele o mais curto, em termos de menor resistência.

Se um fio encostar em outro (fase e neutro, por exemplo) não havendo um aparelho para entregar a energia, mas sim um percurso de muito baixa resistência, a corrente se torna intensa a ponto de colocar em perigo a instalação. Ocorreu o que denominamos de curto-circuito, ou seja, o "circuito" (percurso) não passa pelo aparelho alimentado (grande resistência), mas vai diretamente ao retorno (quase nenhuma resistência).

Nas instalações que utilizam fusíveis existem também chaves que permitem desligar os diversos setores da instalação, para o caso de necessidade de manutenção, reparos ou alterações. Observe que é desse local que a distribuição de energia pela residência é feita.

Distribuição da energiaO normal numa residência é termos três circuitos de distribuição.

Estes circuitos podem fornecer tensões de 110 V e 220 V ou somente uma delas, conforme a instalação.

Partindo da chave principal (*) onde chegam os três fios, observamos que a partir deles podemos obter duas tensões.

Cada fio vivo extremo está ao potencial elétrico de 110 V e têm como terra comum o fio do meio, ou seja, ele é o neutro para os dois fios vivos extremos.

Um osciloscópio de traço duplo devidamente instalado para colher informações de tensões entre esses fios denunciará que há uma defasagem de 180 graus entre os dois pares vivo-terra. A distribuição de energia elétrica pela residência deve ser feita de modo a equilibrar as correntes que passam pelos dois fusíveis.

(*) NOTA: Em instalações já um tanto antigas, é comum encontrarmos uma chave geral, de faca, com 3 facas. Elas têm incorporados os suportes (soquetes) para 3 fusíveis. Cada fusível da lateral protege um fio vivo. O fusível central não protege nada, ele não está ligado em nada. O suporte central é apenas "um armário" para um fusível de reserva. Se durante a noite um dos fusíveis laterais queima, com uma lanterna o localizamos e o substituímos pelo fusível do meio ¾ o reserva.

Se você retirar esse fusível central verá que há uma arruela de latão (e um parafuso central) curto-circuitando essa entrada de terra. Essa arruela, com as habituais trepidações do prédio, pode desfazer a ligação do terra ... e algum aparelho vai queimar lá dentro da casa! Vale a pena, periodicamente, desligar a chave geral, retirar esse parafuso central do suporte do meio da chave, retirar a arruela e lixá-la bem. Recoloque-a no lugar e aperte bem esse parafuso central. Enrosque, nesse suporte-"armário" o fusível de reserva.

As duas fases ou fios vivos irão para os dispositivos que requeiram 220V (chuveiro, torneira elétrica, etc.). Deve haver um par de disjuntores ou uma chave especial com fusíveis para esse circuito.

Uma das fases e o neutro são usados para alimentar as tomadas de energia distribuídas pela casa. Neste circuito, pode-se fazer uma segunda separação ¾ nas casas tipo sobrado, por exemplo, para as tomadas do andar de cima e para as tomadas do térreo.

A outra fase e o neutro servem para alimentar as lâmpadas. Aqui também podemos fazer a separação entre o circuito do andar de cima e o térreo, no caso de um sobrado.

Veja que essas separações são interessantes não só em termos de distribuição das correntes como também para a manutenção. Podemos desligar a chave que alimenta as tomadas para trabalhar numa delas, sem precisar desligar a luz, que vai iluminar o local que esta sendo trabalhado.

Os circuitos individuais dos dispositivos alimentados vêm a seguir.

InterruptoresOs interruptores são ligados em série com as lâmpadas ou seja, a corrente que passa pelo interruptor é a mesma que passa pela lâmpada.

Circuito série do interruptor e lâmpada

Observe que basta interromper a corrente em apenas um fio, pois isso interrompe seu percurso, impedindo sua circulação: a lâmpada não acende. Em princípio, podemos interromper a corrente no fio vivo ou no fio neutro, mas é uma boa prática do instalador identificar o pólo vivo (fase) e nele colocar o interruptor (geralmente no ponto médio da chave de tecla).

Esse procedimento é interessante porque, se tentarmos trocar uma lâmpada tendo apenas o interruptor desligado e esse se achar no neutro (todo o restante do circuito ligado na fase), um toque em qualquer parte metálica do soquete ou do circuito não impede que levemos um choque, pois passamos a formar o circuito de terra para a corrente.

Ligação inadequada do interruptor

Ligação recomendada para o interruptor

Se o fio interrompido for o vivo (fase), nas partes metálicas do soquete da lâmpada teremos apenas neutro, ou seja, elementos com o mesmo potencial de nosso corpo e que portanto, não podem dar choque mesmo que toquemos neles.

Evidentemente, isso não se aplica a uma lâmpada alimentada por 220 V, onde temos os dois fios vivos (tanto o interruptor como a lâmpada ficam ligados em fios fases).

Outros dispositivos são as tomadas de energia que alimentam diversos tipos de dispositivos.

Essas são conectadas nos diversos pontos da instalação, conforme as necessidades. Podemos ter numa instalação tomadas especiais de 220 V conectadas aos pontos em que existe essa tensão.

Termos usadosTERRA, NEUTRO, MASSA E FASE

Em diversos pontos deste artigo, onde analisamos a estrutura básica de uma instalação elétrica domiciliar, falamos nos quatro termos acima, mostrando aos leitores que existem "estados" ou níveis de potenciais elétricos que caracterizam de forma bem distinta os fios ou os pontos de uma instalação em que os dispositivos externos são ligados.

As definições com as explicações mais detalhadas dos termos usados são dadas a seguir:

TERRA - O solo terrestre é um semicondutor de eletricidade. Em certas situações, qualquer corpo que esteja em conexão com a terra terá o potencial desta, ou seja, não haverá diferença de potencial entre eles (corpo e terra), de modo que, não haverá circulação de corrente de um para o outro.

Se um corpo estiver carregado ou sob um potencial diferente da terra, ao ser colocado em contato com ela, ele se descarrega. Em outras palavras, adquire o mesmo potencial elétrico que a Terra que, por convenção é de 0 volts. Isso esclarece porque o usuário da rede elétrica, ao tocar pontos da rede que estão interligados com a terra, não toma choque.

Isso significa que a ligação de um objeto à terra é a garantia de que ele não vai causar choque se for tocado. A barra de terra de uma instalação elétrica é para garantir que, em caso de interrupção dos fios ou problemas na instalação teremos um dos condutores ligado à terra.

NEUTRO - Um dos condutores de energia da empresa distribuidora que é ligado à terra.

No local onde a energia elétrica é gerada, ao longo das torres de distribuição, nas subestações e nos transformadores de rua há uma ligação desse condutor até o solo. Esse condutor é denominado de neutro.

Na maioria das instalações ele está no mesmo potencial da terra (caso em que ambos podem ser confundidos), mas existem casos em que um defeito na instalação, como por exemplo, uma interrupção de um fio, torna o potencial do neutro diferente do potencial do terra, caso em que choques podem ocorrer. Quando o neutro e o terra apresentam potenciais elétricos diferentes dissemos que houve um "mau aterramento".

MASSA - Se o neutro ou o terra for ligado a um chassi de um aparelho de modo que esse chassi de metal sirva como um condutor de corrente, esse chassi será chamado de massa. Na maioria dos casos, a MASSA de um aparelho coincide com o terra e o neutro, o que significa que se for tocada nada acontece em termos de choque. No entanto, existem aparelhos em que a MASSA não é obrigatoriamente terra ou neutro. Existem televisores, por exemplo, em que um dos fios da rede de energia é ligado ao chassi e ele não é necessariamente o neutro. Desta forma, a MASSA desses televisores pode estar com um potencial de 110 V ou 220 V em relação à Terra, podendo assim causar choques em quem nele tocar.

FASE - O condutor isolado da Terra e que apresenta potencial elétrico em relação a ela é denominado de fio fase. Evidentemente, se com os pés no chão, tocarmos nesse condutor, tomaremos choque

Otimização no domencionamento de condutores (boa)

No relatório de dimensionamento dos circuitos gerado pelo Lumine, pode haver circuitos que estão com uma seção dimensionada além da usual e necessária para determinada aplicação. O programa não dimensionou erroneamente esses circuitos, apenas aplicou os critérios de cálculo vigentes em normas, de acordo com a concepção do projeto lançado.
Nestes casos, há maneiras de otimizar o lançamento e traçado dos circuitos no projeto, para que obtenhamos a mínima seção possível para uma determinada potência instalada.
O Lumine dimensiona os condutores levando em conta a queda de tensão parcial e total do circuito, o Fator de Correção de Agrupamento (FCA) e o Fator de Correção de Temperatura (FCT).
Esses três critérios influem diretamente na seção final dos circuitos, sendo a correta localização dos eletrodutos e quadros de distribuição, o principal fator no dimensionamento.

Definições

Corrente corrigida

FCA

FCT

Queda de tensão

Exemplo de Cálculo

No seguinte exemplo, será mostrado como uma análise criteriosa do traçado dos condutos pode influenciar no dimensionamento dos condutores.
Neste exemplo, o FCA irá influenciar significativamente na seção final dos condutores, sendo o FCT mantido à temperatura ambiente.

Figura 1 - Três circuitos diferentes no mesmo eletroduto

No ponto destacado, podemos observar que três circuitos compartilham o mesmo conduto que origina-se no quadro e vai à lâmpada no teto, derivando então para o chuveiro e aquecedor de água na parede. Este é o trecho mais crítico da instalação, pois é nesse ponto que há o maior acúmulo de circuitos em um mesmo conduto.
Como toma-se o trecho mais crítico da instalação, os resultados de cálculo dos circuitos para dimensionar os condutores são:

Figura 2 - Resultado de dimensionamento

Observa-se que todos os circuitos foram calculados para um FCA de 0,7, aumentando significativamente a corrente corrigida.

Na figura abaixo, foi incluído um novo conduto, interligando diretamente o quadro ao chuveiro, e este por sua vez ao aquecedor.

Figura 3 - Conduto ligando o quadro diretamente ao chuveiro

Desta maneira, iremos diminuir a quantidade de circuitos passando por um único conduto, e consequentemente o FCA, a corrente corrigida e a seção final dos condutores.

Figura 4 - Resultado do dimensionamento após inserção do novo conduto

Pode-se notar que as seções dos circuitos 2 e 3 diminuiram significativamente, proporcionando um dimensionamento otimizado e economia de material.

Por isso, durante a concepção do projeto, é importante verificar se há a possibilidade de otimizar a passagem dos condutores, diminuindo a quantidade destes por conduto.

Conseqüências da lei de Ohm

1.- Condutibilidade elétrica e fluxo de calor
A lei de Ohm pode ser expressa de outra forma:

A intensidade de corrente i que atravessa um condutor homogêneo, nas extremidades do qual se mantém uma determinada diferença de potencial U, é tanto maior quanto menor for a resistência R ou maior o inverso desta. Isso significa que um fio metálico conduz a corrente tanto mais facilmente quanto menor for R ou maior 1/R , que define a condutância do fio; esta se expressa em mhos, quando a resistência é dada em ohms.Para um condutor cilíndrico, pode-se escrever:

onde l, inverso da resistividade, é denominado condutividade. Resulta daí que:

fórmula inteiramente comparável à que dá a quantidade de calor Q que atravessa na unidade de tempo uma placa metálica de espessura uniforme L, de secção a, entre cujas faces se mantém uma diferença de temperatura  q_A-q_B  com efeito, acha-se que:

sendo k o coeficiente de condutibilidade térmica. É interessante lembrar que os princípios admitidos por Ohm como base de sua teoria da "propagação da eletricidade" (1827) apresentavam flagrante analogia com os que Fourier escolhera como ponto de partida de sua, aliás célebre, teoria da condutibilidade do calor.

2.- Nova expressão da lei de Joule
Substituindo i (tirado da lei de Ohm) na expressão da potência dissipada sob a forma de calor no resistor ôhmico, tem-se:

Por conseguinte, se reunirmos dois pontos dum circuito por várias resistências elétricas, as quantidades de calor produzidas em cada uma delas são inversamente proporcionais às resistências, — enquanto que, se as resistências estiverem em série e, portanto, forem atravessadas pela mesma corrente, as quantidades de calor desprendidas são proporcionais às resistências.

3.- Condutores eletrolíticos (ou iônicos)
A lei de Ohm aplica-se também aos eletrólitos.

Consideremos uma solução eletrolítica contida numa cuba em forma de paralelepípedo, entre dois eletrodos paralelos, cuja largura é a do vaso que os contém; a passagem da corrente de um eletrodo a outro se faz então por intermédio de um condutor iônico de seção uniforme. Se o metal dos eletrodos é o do eletrólito, os eletrodos não se polarizam, e se mede a sua diferença de potencial, ligando-os a um eletrômetro. Se, pelo contrário, os eletrodos são quaisquer e se polarizam, dispõe-se em suas proximidades imediatas duas sondas, isto é, dois pequenos eletrodos auxiliares de um metal que não produz ação química ao contacto com o eletrólito e mede-se com o eletrômetro a diferença de potencial entre os pontos A e B situados bem junto aos eletrodos.

Acha-se, assim, que a relação (V_A- V_B)/i é independente de i, mas depende: da natureza e da concentração do eletrólito; da seção de área a e do comprimento L do condutor eletrolítico. Elementos estes que definem a resistência da solução.

Pode-se, pois, escrever, para um condutor eletrolítico como para um condutor metálico, (V_A- V_B) = R.i ,  donde (V_A- V_B).i = R.i² ou, ainda, P = R.i² .

4.- Mecanismo da passagem da corrente nos eletrólitos e justificação da lei do Ohm
A teoria dos íons, que permite interpretar a passagem da corrente elétrica nos eletrólitos, justifica também a lei de Ohm. Preparemo-nos para essa justificação.

Suponhamos que se faça passar uma corrente elétrica numa solução de cloreto de sódio (exemplo), contida num vaso paralelepipédico, entre dois eletrodos da mesma largura que o recipiente.

Os íons Na⁺, cuja carga é positiva, deslocam-se no sentido do campo elétrico estabelecido entre os eletrodos, os íons Cl^-, carregados negativamente, movem-se em sentido inverso ao do campo, todavia, os íons de ambos os sinais ficam animados de um movimento uniforme, com velocidades proporcionais ao módulo do campo elétrico.

Com efeito, um íon positivo de carga e é solicitado pela força F = e.E, devida ao campo elétrico E, que tende a lhe comunicar um movimento uniformemente variado, é igualmente submetido, por parte do líquido, a uma resistência viscosa F' = k.u, dirigida em sentido oposto ao de sua velocidade u e proporcional a esta. Para um certo valor da velocidade, que deve ser rapidamente alcançado, as forças F e F' se equilibram e o íon se desloca com um movimento uniforme. Pode-se, então, escrever:

e.E = k.u   donde   u = (e/k).E

isto é, a velocidade limite do íon positivo é proporcional à intensidade do campo elétrico estabelecido. O mesmo acontece evidentemente para com o íon negativo, de sorte que, se u e v são as velocidades limites dos íons negativos e positivos, U e V ditos coeficientes de proporcionalidade que se designam sob o nome de mobilidades dos íons, pode-se escrever:

u = U.E    e   v = V.E

Suponhamos agora que a unidade de volume de solução contenha c moléculas gramas do eletrólito, isto é, N.c moléculas, sendo N o número de Avogadro. Seja a o coeficiente de dissociação do eletrólito; observe então que, a unidade de volume de solução encerra a.N.c  íons dos dois sinais.

Se consideramos, na solução, um plano P paralelo aos eletrodos e de superfície com área a, os íons positivos que o atravessam num segundo são os que, no início desse segundo se achavam compreendidos entre o plano P e o plano P', paralelo ao primeiro e à distância u deste.

A quantidade de carga positiva, carregada pelos cátions, que atravessa o plano P, num segundo (ou seja, a intensidade de corrente), e no sentido do campo, é, pois:

i₁ = (aNc).e.u.a = (aNc).e.(U.E).a

Do mesmo modo, a quantidade de carga negativa, carregada pelos ânions, que atravessa o plano P, num segundo e em sentido oposto ao do campo é:

i₂ = (aNc).e.u.a = (aNc).e.(V.E).a

Como as correntes i₁ e i₂, são de sentidos opostos e transportam cargas de sinais contrários, a corrente total, no sentido do campo, terá por expressão:

i = i₁ + i₂ = (aNc).e.(U + V).E.a

Por conseguinte (lembrando que E = U/L) pode-se escrever:

que é a lei de Ohm, onde

 

é a condutância (1/R) da solução.
A condutividade é l = aNce(U + V), e a condutividade molecular (quociente da condutividade pela concentração molecular) é  m = aNe(U + V). Lembre-se que Ne = 96 490 coulombs (das leis de Faraday da eletrólise); logo, m = 96490.a.(U + V).
A experiência mostra que a condutibilidade molecular (m)aumenta ao mesmo tempo que a diluição e tende para um valor limite, quando esta aumenta indefinidamente.

Conectores para Fios & Cabos (TIPO MAIS SIMPLES)

 

fonte: Dersehn

Conector eletrico

É um dispositivo eletromecânico que faz ligação eletrica entre condutores, concebido para eliminar ou reduzir fugas de corrente provocadas poremendas ou outros tipos de conexões.

Sua função é unir (emendar) duas partes de um mesmo fio.

O conector, é muito barato.

Os conectores evitam perda de energia elétrica e consumo desnecessário quando dimensionados e instalados corretamente para os fios.

Conector Fame.

Instalação – exemplos de ligações

fonte: Dersehn

Como fazer emendas elétricas com conector ?

Atenção

• Evite acidentes.
  Antes de proceder a instalação verifique se os condutores estão desenergizados.
  Utilize chave-teste. Aconselha-se pessoa qualificada para realizar serviços elétricos. Ao conectar, aperte bem os parafusos.

fonte: legrand

1. Os conectores Nylbloc; evitam perda de energia elétrica e consumo desnecessário quando dimensionados e instalados corretamente para os fios.
2. Descasque as pontas dos fios que pretende unir.
3. Destaque da barra Nylbloc (figura 1) a quantidade necessária de conectores e insira os fios em cada um dos bornes do conector.

VALE A PENA RELEMBRAR (PREVENTIVA ESSENCIAL DE INTALAÇÕES ELÉTRICAS)

Fios & Cabos !

flickr_L. Marie

O fio

Um fio é um segmento fino, cilíndrico, flexível e alongado de um certo material de acordo com sua função:

Na eletrônica são usados fios distintos para tanto transportar energia elétrica quanto informação.

São feitos de metal, em geral cobre, revestido de plástico ou borracha isolante.

Os materiais condutores mais utilizados são; alumínio e cobre. O primeiro tem seu uso em aplicações mais especificas.

O mais utilizado é o cobre por ter a melhor relação custo benefício.

Aplicação

Como condutores de eletricidade, protegidos em eletrodutos, destinados à distribuição de luz, força motriz, aquecimento, sinalização e campainha. Em instalações fixas, embutidas ou aparentes.

Vida útil

Um sistema bem feito dura em média 20 anos, mas 10 anos já é um bom período para se fazer uma revisão:
verificar a fiação, os soquetes, os interruptores...
Um soquete com problemas rouba energia da lâmpada e um interruptor com algum fio solto ou com mal contato pode causar um curto circuito.

A Fiação

A escolha da bitola (grossura) do fio ideal para cada circuito deve levar em conta as cargas associadas a cada circuito.
As bitolas mínimas recomendadas são de 1,5mm_ para iluminação e 2,5mm_ para tomadas de força.
Circuitos especiais, como do chuveiro ou da torneira elétrica devem ter a potencia do equipamento como parâmetro para a determinação da bitola do fio.
Atenção com os fios que não ficam embutidos nas paredes. Eles precisam estar sempre com uma segunda capa plástica protetora, além da isolação.
É recomendável instalá-los dentro de canaletas aparentes.
No caso dos aparelhos de ar condicionado, a bitola recomendada para o fio é de no mínimo 6 mm (também para o fio terra).
O chuveiro elétrico também requer tratamento especial, tanto na fiação quanto nos disjuntores no quadro de força. É necessário um disjuntor bipolar (ou dois unipolares).
Do quadro de força sairão dois fios (bitola 6 mm), direto para o chuveiro, além do fio terra (também de 6 mm).
fonte:ProCobre

Medidor de corrente elétrica (experimento interessante)

Medidor de corrente elétrica

Objetivo 
Verificar o princípio de funcionamento de um medidor elétrico. Observar que a corrente de uma pilha tem um sentido determinado. Medir o valor de uma corrente.

MaterialLima imantada, triangular ou redonda (pequena, gasta, 1,5 a 2 cm)
Fio esmaltado n^o 23, de 3,6m (pode ser de um relé de carro)
Cano PVC de 3 cm e Ø 30 mm ou uma polegada
Vareta de antena de tevê de 10 cm
Agulha
Transferidor
Tábua (4 cm x 5 cm x 1 cm)
Aparelho da experiência n^o 94 (Indicador de corrente)
Lixa
Cola
Furador
Tesoura
Serra de ferro

Montagem- Pegue o cano e faça dois furos de Ø 1 mm na parte superior, a 1 mm da borda, um junto ao outro (nos extremos de um diâmetro); faça outros dois furos, perto um do outro, 2 mm mais abaixo, e construa a bobina como na experiência anterior, dando trinta voltas com o fio.- Serre longitudinalmente a varinha de antena e aplaine-a para poder tirar o triângulo de alumínio indicado no parágrafo seguinte.- Corte um triângulo de alumínio com 8 mm de base e 90 mm de altura e faça dois furos a 7 mm da base e 27 mm da altura (figura A).

- Dobre a parte da base (do triângulo), de modo que os dois furos fiquem frente a frente e cole o ímã de modo que, passando a agulha pelos furos e segurando pelas pontas da agulha, o sistema fique vertical (figura B).- Tire, com uma lixa, o verniz das pontas do fio da bobina. Fure o centro do transferidor de ø 3 mm e acomode o mesmo de tal modo que seu furo esteja alinhado com os dois furos do cano suporte da bobina.- Monte o sistema, passando a agulha na seguinte ordem: furo do cano, furos do alumínio, furo posterior do cano e furo do transferidor (figura C). 

Procedimento- Coloque as pilhas em série (figura D) e ligue os terminais da bobina aos pontos A e B, observando o aparelho.- Inverta a posição dos fios nos extremos das pilhas e observe o aparelho novamente.- Conclusão.- Ligue os terminais da bobina, inicialmente,em A e B (uma pilha) e a seguir em A e C (duas pilhas).- Qual a diferença observada?- Se as pilhas forem novas, pode-se marcar no transferidor 1,5V e 3V na primeira e segunda posições do indicador de alumínio, respectivamente,que são os valores aproximados da diferença de potencial correspondente à dos extremos de uma pilha ou de duas pilhas colocadas em série.- Dispomos, portanto, de um aparelho para medir pequenas diferenças de potencial.

Observação: Não deixar muito tempo o aparelho ligado, pois esgota a energia das pilhas.