CONCEITOS BÁSICOS DE ELETRICIDADE
Délio Pereira Guerrini
11/10/01
Energia e Tensão Elétrica
Potência e energia elétrica
Cálculo do custo de energia elétrica
Corrente elétrica
Potência aparente, ativa e reativa
Gerador de corrente alternada
Corrente contínua e alternada

Energia: capacidade de um sistema de realizar trabalho.

Tensão elétrica: diferença de potencial entre dois pontos.

Unidade: volt, símbolo V.



É o resultado da aplicação de uma tensão entre dois pontos, continuamente ou durante um certo tempo.

Unidade: ampére, símbolo A.

Corrente contínua é constante com o tempo (pilhas, acumuladores,circuitos eletrônicos e outros).

Corrente alternada é aquela que varia com o tempo, geralmente de forma senoidal, repetindo 60 ciclos/s ou 60 Hz (motores, geradores, transformadores, retificadores, instalações elétricas industriais e prediais.

Analogia Com Sistema Hidráulico :

Pressão para elevar um líquido para um nível superior seria a tensão.O líquido em escoamento seria a corrente.



Potência é o trabalho realizado em um determinado tempo.

Potência de 1 watt desenvolvida quando se realiza o trabalho de um joule, em cada segundo, contínua e uniformemente.

Unidade de potência: watt, símbolo W.

Exemplo: Uma potência de 500 W significa que foi realizado um trabalho de 500 joules em 1 segundo

O joule é a unidade de energia.

Nos circuitos de corrente alternada o joule toma o nome de:

· volt-ampére-segundo , VAs ou watt.segundo energia aparente

· Ws ou var.segundo, Vars  energias ativa ou reativa.

Unidade de energia watthora (Wh)

Quando o tempo é expresso em hora e a potência em watt a unidade de energia será de um watthora.

Relação entre o Watthora e o joule

1 Watthora = (1 joule / segundo) hora

1 hora = 3600 s

Substituindo:

1 Watthora = (1 joule / segundo) 3600 segundos = 3600 joules

Portanto:

1 Wh = 3600 J



Em corrente alternada tem-se também a potência aparente VA, a potência ativa, já vista, o W e a potência reativa o Var.

Normalmente os cálculos e avaliações em corrente alternada são feitos com essas unidades, para poder expressar, fisicamente, a existência de resistência, indutância e capacitância em um circuito.

A unidade de medida de resistência e reatância é o Ohm, símbolo .

O conjunto resistência-reatância tem o nome de impedância.

Circuitos com resistências e reatâncias têm as senóides de tensão e corrente defasadas, conforme figura 1.


Figura 1 - Senóides de tensão e corrente defasadas

Ao co-seno do ângulo de defasagem () entre a corrente e a tensão dá-se o nome de fator de potência do circuito.

A expressão da potência em corrente contínua é:

P = V I (Watt)

Em corrente alternada é:

P = V I cos  (Watt)

Exemplo: Lâmpada incandescente comum de 40 W, 127 V só apresenta resistência. Sua corrente será de:

I = P / V = 40 / 127 = 0,315 A

Uma lâmpada fluorescente de 40 W tem um reator em série.Se o reator for de baixa qualidade seu fator de potência pode ser muito baixo, até da ordem de 0,5. Nessas condições a corrente seria:

I = P / V cos  = 40 / 127.0,5 = 0,63 A,

isto é, a corrente dobrou em função do fator de potência.

A potência das usinas geradoras de eletricidade são dadas em múltiplos de W, isto é, quilowatt (kW),megawatt (MW), etc.

1kW = 1 000 W = 103 W

1MW = 1 000 000 W = 106 W

1GW = 1 000 000 000 W = 109 W

1TW = 1 000 000 000 000 W = 1012 W

Pode-se citar, como exemplo, a usina hidrelétrica de Itaipu, com uma potência instalada de

12 600 000 kw = 12 600 MW.

No Brasil, a energia é 95% gerada por usinas hidrelétricas.



A conta de energia elétrica é dada em kWh.

Exemplo: A conta de energia de uma residência de classe média, registrou

um consumo de 372 kWh e incluindo impostos, um custo de R$ 110,70, isto é:

1 kWh custa R$ 0,297/kWh.

Nela residem 6 pessoas que levam no banho, 10 minutos cada, isto é, 60 min

ou 1h por dia.

O chuveiro elétrico da casa tem uma potência de 5400 W.

Logo o consumo de energia diário será de 5400 Wh ou 5,4 kWh, e o custo

diário será de 5,4 x 0,297 , isto é R$ 1,60 / dia. Considerando um mês de 30 dias:

R$ 48,10/mês

Pode-se notar que 43% da conta de energia é devido ao uso do chuveiro elétrico!


Figura 2:  Gerador de corrente alternada 
                  constituído de uma única espira 
(figura livro Física Volume Único - Antonio Máximo e Beatriz Alvarenga)
Um gerador de corrente alternada simples é constituído de um imã fixo e de uma espira colocada no meio do imã como mostra a fig.2 ao lado. A alimentação da lâmpada é realizada através das escovas que estão em contato com os anéis que estão ligados na extremidade da espira. Ao girar a espira, há variação de fluxo magnético induzindo uma corrente, que vai  através das escovas alimentar o circuito e portanto acender a lâmpada. Esta corrente é alternada e neste caso o gerador é denominado gerador de corrente alternada.
 A fig. 3  ao lado mostra o gerador de corrente alternada que funciona no mesmo princípio, isto é, o campo magnético indutor gera uma tensão na espira de campo, que ao girar da posição para a posição 2, está em um sentido e da posição 3 para 4 em outro sentido.
A espira de campo é ligada a anéis coletores para poder ser levada à armadura, de onde é fornecida em terminais, em uma placa de ligações. Da placa de ligações é que se faz a conexão com os circuitos externos, que podem ser linhas de transmissão,ou cargas localizadas

Figura 3 - Gerador de corrente alternada 


Figura 4 Linha de montagem de geradores industriais

(Figuras 3 e 4 são do site:  http://sites.uol.com.br/m.albernaz/geradores.htm)