UNIVERSIDADE ESTADUAL DE
LONDRINA
MATERIAIS ELÉTRICOS
LUIS CARLOS KAKIMOTO
LONDRINA – 2003
1- CONDUTORES
Sua finalidade principal é a condução de corrente elétrica, quer para uso na proteção,
comando, sinalização, força, distribuição, etc.
Podem ser constituídos por um ou vários fios de cobre eletrolítico, com ou sem
revestimento metálico, ou de alumínio nu.
Podem ser designados:
- Condutores de seção maciça.
- Condutores de seção circular de formação simples ou múltiplos.
- Condutor de seção circular (Redondo Normal ou Redondo Compactado), etc.
Classe de encordoamento do condutor - é o número de fios que forma um condutor.
A Norma ABNT NBRNM 280, antiga NBR 6880, define as classes de encordoamento do
condutor que podem ser 1, 2, ou 5 e 6, dependendo do número de fio existente.(Exemplo:
Classe 1 - 1 fio; Classe 2 - 7 fios; etc).
Têmpera - corresponde ou designa a dureza do fio (Ex.: duro, meio duro ou mole ).
TIPOS DE CONDUTORES
Baixa Tensão: são utilizados na classe de tensão menor que 1,0 KV(600 e 700 V)
Aplicação:
• Instalações internas e ligações de aparelhos de pequeno consumo;
• Cabos de controle e de comando - para uso em circuito de controle, comando e
sinalização;
• Serviços leves;
• Geralmente com diâmetros do condutor e da isolação menores;
Média Tensão: são utilizados condutores nas classes de tensão de 1,0 até 38 KV ou
Nu/Barramentos ou redes aéreas.
Aplicações:
•
•
•
•
•
Podem ser utilizados internamente, externamente, aéreos, subterrâneos, etc.
(Dependendo do tipo de instalação);
Circuitos de Força/Potência, etc;
Serviços Pesados;
Possuem blindagens em fitas ou fios, semi-condutoras, etc
Geralmente de maior diâmetro, seção, isolação, etc;
•
Exemplos :
•
Cabos isolados em XLPE ( Etileno Reticulado), EPR ( Etileno Propileno
Reticulado, PE ( Polietileno ). Esses cabos podem ser utilizados em
canaletas, bandejas, dutos, diretamente ao solo, etc.
Figura 01 – Tipos de Cabos isolados
Isolado, Nu ou Coberto - Material de Alumínio ou Cobre - AT e BT
Aplicações:
• Nu - aplicação aérea - mais freqüentemente em linha de
transmissão/distribuição, onde os valores das classes de isolamento/tensão são
maiores. Esses condutores são apoiados/fixados sobre isoladores de vidro,
porcelana ou poliméricos.
Figura 2 - Cabos CAA (ACSR) - Exemplos de Encordoamento
•
Isolado - aplicação em bandejas, canaletas, tubulações subterrâneas, aéreos,
diretamente no solo, etc. Possuem Capa preta - utilizado o nego de fumo resistente aos raios solares ultra violetas ( UV ).
•
Coberto - Uma opção bastante utilizada atualmente é o sistema de distribuição
com condutores aéreos cobertos que minimizam os problemas relacionados com
o impacto ambiental e melhora a confiabilidade no fornecimento de energia, em
relação à rede aérea convencional.
TIPOS DE CABOS
Cabos Multiplexados - São condutores isolados e trançados em volta do neutro. O
condutor fase é constituído por fios de alumínio e o condutor de sustentação é fabricado em
liga de alumínio (CAL), esse pode ser coberto ou nu - isolação em PE (polietileno) - para
redes secundárias nas seções de 10 a 25 mm2 e de polietileno reticulado (XLPE) para
seções maiores. A isolação é aditivada com NEGO DE FUMO (proteção contra os raios
ultra-violetas ). São utilizados em redes de distribuição de energia secundária;
Multiplexados BT (PE ou XLPE)
Multiplexados AT(PE ou XLPE)
Figura 3 – Cabos multiplexados
Cabos cobertos: são constituídos de um condutor composto por fios de alumínio com ou
sem bloqueio longitudinal para evitar a penetração da umidade. Possuem cobertura de
polietileno reticulado XLPE, resistente à radiação solar, abrasão e com resistência ao
trilhamento elétrico de 2,75 KV, aumentando assim sua vida útil. São fabricados na cor
cinza e na série métrica. Possuem cobertura de 3,0mm para 15 KV ; 4,0 mm para 25 KV e
7,6 mm para 34,5 KV para a classe térmica de 90ºC. Devido suas excelentes características
elétricas e mecânicas do polietileno reticulado esses cabos suportam, por longos períodos,
contatos com objetos aterrados, porem recomendam-se inspeções periódicas para retirar os
galhos grossos em contato com a rede. São identificados sobre a cobertura através : nome
do fabricante; área de seção transversal do condutor; material do condutor; classe de tensão;
data de fabricação e em alguns casos a expressão " Cabo não isolado". Benefícios :
possibilidade de mais de um circuito na mesma posteação; redução na taxa de falha na rede
com melhoria no atendimento; grande melhoria no nível de segurança do publico; maior
equilíbrio com o meio ambiente - menor número de poda de árvores; Aplicação : indicados
para ruas e alamedas arborizadas; ruas com calçadas estreitas e vielas com balcões; sacadas
e janelas próximas à rede primária; praças ajardinadas, etc. Devido ao seu baixo custo são
os substitutos dos cabos de alumínio nu na rede de distribuição aérea. É utilizado um
produto anti-oxidando na mistura com o polietileno para proteção contra os raios ultra
violetas - semelhante ao nego de fumo dos cabos isolados. Esse cabo não é isolado mas
protegido;
Figura 04 –Cabos cobertos
Cabos Isolados - São cabos que podem ser utilizados em bandejas, tubulações
subterrâneas, aéreos, etc.
Figura 05 – Cabos Isolados
Cabos Anti-Furto ou Cabos Concêntricos: São cabos de condutores compostos de fios de
cobre nu - têmpera mole - encordoamento classe 2 - isolação e capa em XLPE ( Etileno
Propileno ). O condutor neutro concêntrico - composto de fios de cobre nu - têmpera mole classe de encordoamento 2 . Esse condutor vem distribuido ao longo do condutor fase e
isolado desse em XLPE. Aplicação - ligações de ramais de serviços secundários.
Figura 6 –Cabos concêntricos
Cabos de Cobre nu - alem da utilização em linhas aéreas para transmissão e distribuição
de energia, podem ser utilizados também em malhas de aterramento.
ESPECIFICAÇÕES DE CONDUTORES
Deve ser especificado em função das características do sistema onde será utilizado, tais
como:
•
•
•
Valor da tensão entre condutores;
Valor da tensão entre condutor e terra ou blindagem da isolação ou qualquer
proteção metálica sobre esta;
Características Técnicas Principais - Para a definição de um condutor
precisamos fornecer algumas informações básicas, tais como : Valor da tensão
de isolamento; seção; classe de encordoamento; número e diâmetros dos fios,
tipo da isolação; cobertura; tipo da blindagem; material do condutor; sua
aplicação, normas e/ou especificações técnicas correspondentes;
Nota : A definição do condutor serve para o projetista como parâmetro para a definição de
outros componentes do sistema ( Conectores, isoladores, estruturas, etc. ).
NORMAS TÉCNICAS APLICADAS AOS CONDUTORES
Podemos afirmar que existem normas brasileiras para os principais tipos e aplicações de
condutores elétricos no Brasil;
•
A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de
Normalização. Seu conteúdo é formado por comissões de estudos, sendo essas
formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazem partes :
produtores, consumidores e neutros (Universidades, laboratórios e outros );
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•
Temos normas que regulamentam as características dimensionais, elétricas e
mecânicas - denominada - Padronização;
Regulamentam os ensaios - denominadas - Método de Ensaios;
Regulamentação geral - Especificação;
Exemplos :
• NBR 7286 - Cabos de Potência com Isolação Sólida Extrudada de
Borracha Etilenopropileno ( EPR ) para tensões de 1 KV até 35 KV Especificação;
• NBR 6251 Cabos de Potência com Isolação Sólida Extrudada para
Tensões de 1kv até 35 KV - Requisitos Construtivos;
• NBR 6252 Condutores de Alumínio para Cabos Isolados. Características
Dimensionais, Elétricas e Mecânicas - Padronização;
• NBR 7295 Fios e Cabos Elétricos - Ensaios de Capacitância e Fatos de
Dissipação - Métodos de Ensaios;
• NBR 7289 Cabos de Controle com Isolação Sólida Extrudada com
Polietileno ( PE ) ou Cloreto de Polivinilha ( PVC ) para tensões até 1
KV - Especificação;
REDES AÉREAS
O padrão de rede de distribuição no Brasil é o aéreo - baseado nos padrões dos USA - onde
os condutores nus são apoiados sobre isoladores de vidro, porcelanas ou poliméricos (
borracha, silicone ou epox) e fixados em cruzetas de madeira/concreto. Este tipo de rede
tornou-se padrão nacional, porem vem sendo substituído gradualmente devido ao baixo
nível de confiabilidade quando utilizado em áreas com maior densidade populacional. A
utilização do cabo com cobertura de XLPE, já descrito anteriormente, vem sendo utilizado
em substituição ao cabo nu de alumínio.
Ratificamos, porem que esse cabo NÃO É ISOLADO. Algumas considerações quanto a sua
aplicação :
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•
•
Impacto ambiental - poda de arvores - contato poderá ocasionar o desligamento;
Proximidades com marquises, sacadas, painéis e andaimes - pode facilitar o contato
acidental de pessoas com condutores nus - as vezes fatais;
Opção atualmente utilizada - condutores aéreos cobertos e/ou isolados que minimizam
os problemas - impacto ambiental - melhoram a confiabilidade com riscos de acidentes;
Cabos subterrâneos são muito confiáveis porem a rede fica mais caro.
2 - ISOLANTES, DIELÉTRICOS E ISOLADORES
Isolante é todo corpo que não conduz a eletricidade. Porem observamos que cada corpo
possui seu nível de isolamento para uma classe de tensão específica. Se ultrapassarmos esse
valor de isolamento ele pode se tornar um condutor de corrente sempre com maior
intensidade a medida que o valor da tensão, sobre ele, seja aumentada.
Exemplo : O ar atmosférico é um isolante até um valor de tensão específico para uma
determinada distância, porem ao se elevar o valor dessa tensão ou diminuir a distância
existente (aproximação), o mesmo vai perdendo a condição de isolante até provocar a
descarga elétrica (através do rompimento do dielétrico).
TIPOS DE ISOLANTES
Para os condutores elétricos temos :
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Termofixos
Termoplásticos
Termoplásticos
- EPR e XLPE (Tensão Isolam. Maior 3,6/6KV)
- PE ( Tensão de Isolam. menores/iguais 3,6/6KV)
- PVC/A (Tensão Isolam. Menor/igual 3,6/6 KV)
Para as coberturas:
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Policloreto de Vinila
- ST1(80ºC) e ST2(105ºC)
Polietileno termosplástico
- ST3(80º) e ST7(105ºC)
Policloropreno, polietileno, etc - SE 1/A(90ºC) e SE1/B(90ºC)
Definições :
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•
•
EPR - Borracha etilenopropileno
XLPE - Polietileno reticulado quimicamente
PE
- Polietileno termoplástico
PVC/A - Policloreto de Vinila
TINTAS, VERNIZES E ÓLEOS
Tipos:
• Tintas a base de epox, etc;
• Vernizes - fios utilizados em bobinas de motores;
• Óleos - utilizados em Transformadores de Distribuição/Força(SE), Disjuntores,
Transformadores para Instrumentos ( TP e TC ), etc;
• Fibra de vidro - utilizada na fabricação do cartucho para chaves fusível, etc;
MATERIAIS BÁSICOS
Utilizados na Fabricação de Isoladores/Isolantes:
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Isoladores de Vidro - quartzo;
Isoladores de Porcelana - louça;
Isoladores Poliméricos - tarugo central de fibra de vidro e saias/borracha ou
silicone;
Isolador Vidro
Isolador Porcelana
Isolador Polimérico
Figura 07 – Tipo de Isoladores
CLASSE DE ISOLAÇÃO
Sua definição é semelhante a isolação do condutor, ou seja :
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Classe de Baixa Tensão - 0,6 e 1,2 KV;
Classe Média Tensão - 15 e 36,2 KV;
Classe AT
- Maior ou igual a 72,5 KV;
ESCOLHA E APLICAÇÃO DOS ISOLADORES
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São também utilizados de acordo com as necessidades do sistema ou
características particulares de cada equipamento.
Podem ser utilizados em redes de distribuição ou substações.
Dependendo do tipo podem ser solicitados em tração, flexão, torção ou
compressão e esforços combinados.
Tipos de isoladores para BT : Roldana, Castanha, Ilhais e Braquetes, Pino para
Telecomunicações, Castanha para Comunicações, Suporte Maciço, Multicorpo,
Pilar/Line Post, Buchas( TC, TP, Transformadores, etc ), Pino para Distribuição,
Suspensão, etc.
Pela classe de tensão do equipamento ou esforço mecânico da linha a ser isolada;
Característica da estrutura utilizada;
Dificuldade de montagem;
Criticidade quanto ao vandalismo;
CLASSE DE TENSÃO DE ISOLADORES
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Temos isoladores utilizados em sistemas/cadeias com classes de isolação até 800
KV no Brasil;
Isoladores para tensão nominal do sistema : 1,2 ; 3,8; 4,8; 7,2; 13; 15; 22; 25; 38;
46; 69; 145; 230 KV, ...
Mais usuais : 1,2; 15; 36,2; 72,5; 145; 230 KV ...
CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS
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Tensão Nominal - KV;
Distância de Escoamento - mm;
Distância de arco a seco - mm;
Ruptura a Flexão - KN;
Perfuração sob óleo - KV;
Tensão Critica de Impulso ( 1.2 x 50 micro seg. ) - KV;
Tensão de rádio interferência ( 1000 kHz ) - micro Volt;
Tipo do Material;
Tipo do Isolador/Aplicação
ESPAÇADORES
•
•
Espaçadores Poliméricos : tem classe de tensão de 8,7/15 KV - altíssima resistência a
impactos, ao trilhamento elétrico e as intempéries. Sua estrutura é feita de polietileno de
alta densidade - cor cinza - pesa 450 g. Acompanha o anel de amarração para o cabo.
Isolador Polimérico - classe de tensão 8,7/15 Kv de altíssima resistência a impactos, ao
trilhamento e a intempéries. Sua estrutura é feita de polietileno de alta densidade - cor
cinza - pesa 535 g e a rosca do pino é de 25 ou 35 mm. Acompanha também o anel de
amarração - material elastomérico - para o isolador e para amarração de topo ou lateral.
3 - RESISTORES
Na prática, os resistores limitam a intensidade de corrente elétrica através de determinados
componentes. Em outros circuitos, os resistores podem ser usados para dirigir frações da
corrente elétrica para partes particulares do circuito, assim como podem ser usados para
controlar o "ganho de tensão" em amplificadores. Resistores também são usados em
associações com capacitores no intuito de alterar sua "constante de tempo" (ajuste do
tempo de carga ou descarga).
A maioria dos circuitos requer a presença de resistores para seu correto funcionamento.
Assim sendo, é preciso saber alguns detalhes sobre diferentes tipos de resistores e como
fazer uma boa escolha dos resistores disponíveis (valores adequados, seja em Ω , kΩ ou
MΩ ) para uma particular aplicação.
O "retângulo" com terminais é uma representação simbólica
para os resistores de valores fixos tanto na Europa como no
Reino Unido; a representação em "linha quebrada" (zig-zag)
é usada nas Américas e Japão.
Apesar disso, nas ilustrações eletrônicas brasileiras (de revistas etc.) opta-se pelo
"retângulo", talvez por simplicidade do desenho. Nos livros de Física publicados no Brasil,
em geral, usam-se do "zig-zag" (linha quebrada).
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DAS RESISTÊNCIAS
A seleção e utilização de resistências em circuitos nos quais a precisão é um dos fatores
decisivos do desempenho, deve ser acompanhada de precauções técnicas, quanto:
(1) à tolerância do valor nominal e à sua estabilidade em função das condições de
armazenamento e de funcionamento (por exemplo, as resistências mais estáveis são as de
fio bobinado, seguindo-se-lhes, por ordem, as de película fina metálica, de carvão e as
aglomeradas);
(2) à potência máxima dissipável;
(3) ao coeficiente de temperatura;
(4) à tensão máxima aos terminais;
(5) ao ruído de fundo;
(6) à faixa de frequências recomendada, fora da qual se tornam significativas as
capacitâncias e as indutâncias parasitas associadas, seja ao corpo, seja aos terminais de
acesso;
(7) à linearidade.
A não consideração de uma ou mais destas características, pode conduzir a
desempenhos bastante diferentes daqueles previstos no projeto.
TIPOS DE RESISTORES
Em função da tecnologia subjacente à sua construção e das aplicações visadas, as
resistências podem ser agrupadas em três classes principais:
(i) resistências discretas, utilizadas para construir circuitos com componentes discretos em
placas de circuito impresso ou de montagem.
(ii) resistências híbridas, utilizadas na construção de circuitos híbridos discreto-integrados.
(iii) resistências integradas, neste caso com dimensões micrométricas e utilizadas na
realização de circuitos integrados em tecnologia de silício.
Este material limita-se a estudar os grupos de resistências discretas e híbridas, deixando
a cargo de outras disciplinas a apresentação das múltiplas alternativas em matéria de
resistências integradas.
Para além da tecnologia subjacente à sua construção, é comum classificar as
resistências discretas em fixas, ajustáveis e variáveis. O valor nominal de uma resistência
fixa é pré-estabelecido durante o processo de fabricação da mesma, ao passo que aquele
relativo às resistências ajustáveis e variáveis pode ser alterado pelo usuário. A distinção
entre resistência ajustável e variável é mínima. Esta depende essencialmente da aplicação a
que se destinam: as resistências ajustáveis são normalmente inacessíveis ao usuário comum
e são utilizadas no ajuste fino do desempenho dos circuitos, que em regra é feito
imediatamente após a sua produção, ao passo que, pelo contrário, as resistências variáveis,
onde se pode citar o potenciômetro, destinam-se a ser acessíveis ao utilizador comum e são
usadas, por exemplo, no controle do volume de som de um rádio, do brilho ou do contraste
de um aparelho de televisão, etc.
Apesar da sua enorme variedade, as resistências discretas mais utilizadas na prática são
as seguintes:
(i) as de carvão, na realidade de pasta de aglomerados de grafite.
(ii) as de película ou camada fina de material metálico ou de carvão.
(iii) as de fio metálico bobinado.
Para além das diferenças tecnológicas de construção, é comum utilizarem-se classificálas como: resistências de montagem superficial (resistências de pequenas dimensões para
montagem superficial sobre a placa de circuito impresso), redes ou agregados de
resistências (encapsuladas em invólucros semelhantes aos dos circuitos integrados),
resistências de potência, etc.
RESISTÊNCIAS DE CARVÃO
As resistências de carvão são construídas a partir de uma massa homogênea de grafite
misturada com um elemento aglutinador. A massa é prensada com o formato desejado
encapsulada num invólucro isolante de material plástico e ligada ao exterior através de um
bom material condutor. Na Figura 8 ilustram-se alguns detalhes relativos à construção deste
tipo de resistências.
Figura 08 – Resistores de Carvão
O valor nominal de uma resistência de carvão é uma função das dimensões físicas e da
percentagem, maior ou menor, de grafite utilizada no aglomerado (mais grafite é igual a
menor resistência). As resistências de carvão existem numa faixa muito variada de valores,
sobretudo no intervalo compreendido entre 1Ohm e 22 MOhm, e para diversos valores da
potência máxima dissipável, tipicamente ¼ W, ½ W, 1W e 2 W.
RESISTÊNCIAS DE PELÍCULA OU CAMADA FINA
As resistências de película fina são construídas a partir da deposição de uma finíssima
camada de carvão ou metal resistivo (níquel-crômio, óxido de estanho, etc.) sobre um corpo
cilíndrico de material isolante. Nas resistências de menor valor absoluto, tipicamente
inferiores a 10 KOhm, o material resistivo é depositado sob a forma de uma camada
contínua que une os respectivos terminais de acesso (Figura 9.a), ao passo que nas de maior
valor se adota a solução de construir uma espiral de filme em torno do corpo cilíndrico
(Figura 9.b). Em qualquer dos casos, a composição e a espessura da camada determinam o
valor nominal da resistência implementada. O corpo da resistência é constituído por um
material isolante, em geral um material vítreo ou cerâmico, sendo o conjunto protegido do
exterior através de uma tinta isolante. As resistências de película fina existem em faixas de
valores nominais e de máxima potência dissipável muito variada. Por exemplo, as
resistências de filme fino de carvão existem para os valores estandardizados de 1/10 W, ¼
W, 1/3 W, ½W, 2/3 W, 1 W, 3/2 W e 2 W.
Figura 9 –Resistores de película
RESISTÊNCIAS BOBINADAS
As resistências bobinadas são construídas a partir do enrolamento de um fio metálico
resistivo em torno de um núcleo cilíndrico de material isolante(Figura 10.a). O material
resistivo mais utilizado é o constantan, que consiste basicamente numa liga metálica de
níquel, cobre e magnésio. Em alguns casos, as extremidades do fio bobinado são ligadas a
braçadeiras que permitem a ligação e a fixação da resistência ao circuito. No que diz
respeito ao isolamento, as resistências bobinadas podem ser esmaltadas, vitrificadas ou
cimentadas, sendo em geral o conjunto protegido mecanicamente do exterior por um
invólucro de material cerâmico selado com silicone (Figura 10.b). As resistências de fio
bobinado são comercializadas em faixas de valores nominais inferiores a 100 KOhm,
cobrindo no entanto uma faixa de máxima potência dissipável razoavelmente elevada
(tipicamente até uma a duas dezenas de watt). Existem resistências bobinadas cujas
dimensões vão desde alguns milímetros até vários centímetros.
Figura 10 – Resistências Bobinadas
RESISTÊNCIAS HÍBRIDAS DE FILME ESPESSO E DE FILME FINO
As resistências de filme espesso e de filme fino são utilizadas na realização de circuitos
híbridos discreto-integrados. As resistências deste tipo são construídas por deposição de
uma fita de material resistivo sobre um substrato isolante (alumina, magnesia, quartzo,
vidro, safira, etc.), fitas cuja espessura é da ordem das dezenas de micrometro na tecnologia
de filme espesso e inferior ao micrometro (até algumas dezenas de angstrom) no caso das
tecnologias defilme fino. Os materiais resistivos mais utilizados são os compostos de
ruténio, irídio, e rénio, no caso das resistências de filme espesso, e o níquel-crômio, o
nitrato de tântalo e o dióxido de estanho no caso das de filme fino. Em face das aplicações a
que se destinam, a dimensão deste tipo de resistência é relativamente reduzida (da ordem
do milímetro), intermédia entre aquelas características dos componentes discretos e
integrados. Existem também resistências de filme espesso encapsuladas em suportes
semelhantes aos utilizados para os circuitos integrados, disponibilizando neste caso um
conjunto variado de resistências independentes ou com terminais comuns.
RESISTÊNCIAS AJUSTÁVEIS E VARIÁVEIS
As resistências ajustáveis e variáveis, também conhecidas por reostatos, potenciometros
ou, em adaptação da língua inglesa, trimmers; são utilizadas em aplicações nas quais se
exige a afinação ou a variação continuada do valor nominal de uma resistência. Exemplos
da aplicação de resistências variáveis são o controle do volume de som de um rádio, o
controle do brilho ou contraste de um monitor de TV, o ajuste do período de oscilação em
circuitos temporizadores, etc. Na Figura 11 representa-se o símbolo, o esquema de ligações
e um croqui do mecanismo de controle utilizado. Existem resistências com controle por
tubo rotativo, manípulo ou ranhura, com escala linear ou logarítmica, simples ou em
tandem, multivoltas ou de volta única, de carvão ou de metal, encapsuladas ou
desprotegidas, etc. Na base da Figura 11 encontrará algumas das soluções atualmente
comercializadas.
Figura 11 –Resistências Variáveis
CÓDIGO DE CORES
Os valores ôhmicos dos resistores podem ser reconhecidos pelas cores das faixas em suas
superfícies. Cada cor e sua posição no corpo do resistor representa um número, de acordo
com o seguinte esquema, COR - NÚMERO :
PRETO
0
MARROM
1
VERMELHO
2
LARANJA
3
AMARELO
4
VERDE
5
AZUL
VIOLETA
6
7
CINZA
BRANCO
8
9
A PRIMEIRA FAIXA em um resistor é interpretada como o PRIMEIRO DÍGITO do valor
ôhmico da resistência do resistor. Para o resistor mostrado abaixo, a primeira faixa é
amarela, assim o primeiro dígito é 4:
Figura 12 – Código de cores de resistores
A SEGUNDA FAIXA dá o SEGUNDO DÍGITO. Essa é uma faixa violeta, então o
segundo dígito é 7. A TERCEIRA FAIXA é chamada de MULTIPLICADOR e não é
interpretada do mesmo modo. O número associado à cor do multiplicador nos informa
quantos "zeros" devem ser colocados após os dígitos que já temos. Aqui, uma faixa
vermelha nos diz que devemos acrescentar 2 zeros. O valor ôhmico desse resistor é então 4
7 00 ohms, quer dizer, 4 700 ohms ou 4,7 k ohms .
Verifique novamente, nosso exemplo, para confirmar que você entendeu realmente o
código de cores dados pelas três primeiras faixas coloridas no corpo do resistor.
A QUARTA FAIXA (se existir), um pouco mais afastada das outras três, é a faixa de
tolerância. Ela nos informa a precisão do valor real da resistência em relação ao valor lido
pelo código de cores. Isso é expresso em termos de porcentagem. A maioria dos resistores
obtida nas lojas apresentam uma faixa de cor prata, indicando que o valor real da
resistência está dentro da tolerância dos 10% do valor nominal. A codificação em cores,
para a tolerância é a seguinte:
COR
MARROM
VERMELHO
OURO
PRATA
TOLERÂNCIA
+ ou – 1%
+ ou – 2%
+ ou – 5%
+ ou – 10%
A ausência da quarta faixa indica uma tolerância de 20%.
PADRÕES E12 E E24
Na tabela abaixo indicamos os valores encontrados nos denominados padrões E12 e E24,
um para aqueles com tolerância de 10% e outro para a tolerância de 5%:
Os resistores são fabricados com resistências nominais de valores múltiplos desses vistos
nas tabelas, por exemplo, 1,2Ω – 12Ω – 120Ω – 1200Ω – etc.
Os padrões E12 e E24 são projetados para cobrir todos os valores de resistência,
com o mínimo de sobreposição entre eles. Isso significa que, quando você substituir
um resistor danificado por outro com um valor nominal mais alto, sua resistência
real, quase certamente, também terá valor maior.
POTÊNCIA NOS RESISTORES:
É importante e indispensável que a energia térmica produzida num resistor seja transferida
para o meio ambiente sob a forma de calor. Ora, essa transferência irá depender, entre
outros fatores, da superfície do corpo do resistor. Quanto maior for a área dessa superfície
mais favorável será essa transferência. Um resistor de tamanho pequeno (área pequena)
não poderá dissipar (perder energia térmica para o ambiente sob a forma de calor) calor
com rapidez adequada, quando percorrido por corrente muito intensa. Ele irá se aquecer
em demasia o que o levará à destruição total. A cada finalidade, prevendo-se as possíveis
intensidades de corrente que o atravessarão, deve-se adotar um resistor de tamanho
adequado (potência adequada) para seu correto funcionamento. Quanto maior o tamanho
físico de um resistor maior será a potência que pode dissipar (sem usar outros artifícios).
A ilustração abaixo mostra resistores de tamanhos diferentes:
Figura 13 – Potência nos resistores
Os resistores de carvão mais comum nos circuitos de aprendizagem são os de 0,5W. Em
média, tais resistores, pelo seu tamanho, podem dissipar calor à razão de 0,5 joules a cada
segundo, ou seja, têm potência máxima de 0,5W.
Alguns tipos de resistores (cujo tamanho físico não pode exceder uma dada dimensão
mesmo porque nem caberiam nas caixas que alojam o circuito) devem usar outros recursos
que permitam uma maior dissipação para os seus tamanhos. Um dos recursos é manter
uma ventilação forçada mediante ventiladores. Outro, é coloca-los no interior de uma
cápsula de alumínio dotada de aletas. Isso determina uma superfície efetiva bem maior.
Temos uma ilustração dessa técnica na figura acima, para o resistor de 25W.
4 - TRANSDUTORES
Resistores especiais também são usados como transdutores em circuitos sensores.
Transdutores são componentes eletrônicos que efetuam conversão de energia de uma
modalidade para outra onde, uma delas, é necessariamente energia elétrica.
Microfones, interruptores, Resistores Dependentes da Luz (LDR) ou de tensão (VDR), são
exemplos de transdutores de entrada.
Alto-falantes, lâmpadas de filamento, relés, "buzzers" e também os LEDs, são exemplos
de transdutores de saída.
VARISTORES
O varístor, em inglêsVDR, voltage dependent resistor, é uma resistência cujo valor
nominal é uma função da própria tensão aplicada aos terminais (Figura 13.a). A elevada
não linearidade do varístor é normalmente utilizada na eliminação de picos de tensão
introduzidos nas linhas de alimentação durante as operações de ligação e desativação de
aparelhos, descargas atmosféricas, acionamento de termostatos, fundição de fusíveis, etc.
Os varístores são em geral ligados em paralelo com o circuito cuja proteção garantem.
Quando um transitório ocorre, o valor nominal da resistência reduz-se drasticamente,
absorvendo assim os eventuais picos de corrente que, caso contrário, seriam injetados no
circuito. Os varístores encontram aplicação em computadores, televisores, automóveis,
brinquedos, etc. Um dos materiais amplamente utilizados na construção dos varístores éo
óxido de zinco (ZnO), o qual apresenta uma característica tensão-corrente cuja forma é
(Figura 13.b):
V = CIb
em que C e b são duas constantes características do material. Por exemplo, um varístor
cujos parâmetros C e b valem, respectivamente, 230 e 0.035, apresenta aos seus terminais
uma tensão de 230V quando a corrente é 1mA, e 270V quando a corrente ascende a 100A.
Na Figura 13.c apresenta-se um circuito que exemplifica a função de um varístor na
proteção de um circuito.
Figura 13 -Varistores
Admitindo-se que em condições normais, a tensão aos terminais da fonte de alimentação é
Vs = VR + Vo = RI + CIb
mas que em condições anormais apresente um pico de amplitude (delta)Vs tal, que
Vs +DVs = R(I + DI) + C(I + DI)b <> R(I + DI) + CIb
no entanto, uma vez que b <<1
Vs +DVs <> R(I + DI)+ CIb
e o pico de tensão é quase na íntegra absorvido pela resistência R, protegendo assim o
circuito.
TERMO-RESISTÊNCIAS E TERMÍSTORES
As termo-resistências e os termístores são resistências que exibem uma variação do
valor nominal em função da temperatura. A distinção entre termo-resistência e termístor
(ou termistência) prende-se com o tipo de material utilizado na sua construção. Assim,
(i) as termo-resistências, que em língua inglesa se designam por resistance temperature
detectors, RTD, utilizam materiais condutores como a platina, o cobre ou o níquel;
(ii) e os termístores (ingl. thermal resistors ) utilizam misturas de cerâmicas de óxidos
semicondutores, como o manganésio,o níquel, o cobalto, o cobre, o ferro, o titânio, etc., no
caso das resistências com coeficiente de temperatura negativo (negative temperature
coefficient, NTC), e de titanato de bário, no caso dasPTC (positive temperature coefficient).
Outros termos normalmente utilizados na classificação dos termistores são os seguintes:
silístor, para designar os termístores do tipo PTC de relativa linearidade, e termístor
comutado ( switched-type), para indicar os termístores que manifestam um aumento brusco
no valor nominal da resistência a partir de uma temperatura pré-estabelecida.
As termo-resistências e os termístores são amplamente utilizados como sondas de
temperatura em aplicações industriais, em aparelhagem médica, em eletrodomésticos, em
instrumentação para investigação científica, em telecomunicações, em aplicações militares,
etc. Em algumas aplicações destinam-se a medir valores absolutos de temperatura
razoáveis, como é o caso das aplicações médicas, ao passo que noutras, como as aplicações
industriais, podem destinar-se a medir temperaturas de vários milhares de kelvin. Outra
distinção importante consiste na precisão da medida de temperatura a efetuar. Em alguns
casos uma precisãode 1 ºC na medição da temperatura é suficiente, ao passo que noutras se
exige uma precisão da ordem de décimos ou, até mesmo, de centésimos de grau. Por outro
lado, o circuito de revelação do sinal pode ser mais ou menos complexo, por vezes
envolvendo mesmo capacitores de sinal e placas de aquisição de dados para digitalização
da informação e processamento em computador.
Na Figura 14 ilustram-se de forma qualitativa algumas características temperaturaresistência possíveis para as termo-resistências e os termístores. As termo-resistências de
platina são largamente utilizadas em sondas de temperatura de elevada precisão, em
particular devido às elevadas gama e linzearidade da característica. Convém salientar o fato
de a grande maioria das termo-resistências e termístores se caracterizarem por relações
acentuadamente não-lineares. Atualmente existem no mercado termístores em formato de
gota, tubo, disco, anilha ou circuito integrado, e com diâmetros que podem variar entre 0.1
mm e vários centímetros (ver os croquis da Figura 14).
Figura 14 - Termistor e Termo-resistências
Foto-resistências (LDR)
As foto-resistências são componentes de circuito cujo valor nominal da resistência
elétrica é função da intensidade da radiação eletromagnética incidente (em língua inglesa
são designadas pela sigla LDR, light dependent resistor). As foto-resistências são
geralmente construídas com base em materiais semicondutores, sobretudo silício, germânio,
arsénio, telúrio e compostos de cádmio e de chumbo, todos eles materiais para os quais a
densidade de portadores livres na banda de condução é uma função, entre outras, da
intensidade e do comprimento de onda dos fótons incidentes. Em materiais como o silício a
incidência de fótons com comprimento de onda (lambda)=1.1 microm conduz à geração de
pares elétron-buraco, isto é, induz a passagem de elétrons da banda de valência para a
banda de condução, deixando atrás de si buracos. Assim, uma vez que a resistividade de um
material é uma função decrescente da densidade de portadores livres disponíveis, neste caso
função seja da densidadede elétrons livres na banda de condução, seja da densidadede
buracos na banda de valência, conclui-se ser negativo o coeficiente de luminosidade deste
tipo de resistências. Por outro lado, materiais como o germânio e o arsenieto de índio
apresentam maior sensibilidade à radiação de comprimento de onda (lambda)=1.85 microm
e (lambda)=3.54 microm, respectivamente, sendo as diferenças função apenas da maior ou
menor amplitude das respectivas bandas proibidas. Atualmente existem no mercado fotoresistências que cobrem as faixas de radiação eletromagnética infra-vermelha, visível e
ultra-violeta.
Figura 15-- Foto-resistências
As foto-resistências são amplamente utilizadas em aplicações industriais, de
instrumentação e militares, como indicadores de nível em reservatórios de líquidos,
sistemas de alarme e de controle à distância, etc. A variação da resistividade com a
intensidade luminosa segue uma lei aproximadamente exponencial, sendo comum encontrar
foto-resistências cujo valor nominal da resistência elétrica pode variar de um fator de 100
numa faixa de intensidades luminosas compreendidas entre 5 e 104 lux. Na Figura 15
ilustram-se o símbolo das foto-resistências.
Outros Sensores Resistivos
Para além das aplicações apresentadas anteriormente, a resistividade dos materiais
pode ser utilizada para detectar a presença ou a variação de uma quantidade muito variada
de grandezas, como sejam o campo magnético, a pressão ou aceleração, certos agentes
químicos como a humidade, o monóxido de carbono, o fumo de tabaco, etc.
Uma das classes mais importantes de sensores resistivos são as magneto-resistências.
Estes sensores são componentes de circuito nos quais o valor nominal da resistência elétrica
é uma função da intensidade do campo magnético no qual se encontram imersas. As
magneto-resistências baseiam o seu princípio de funcionamento na interação existente entre
o campo magnético e o fluxo de corrente elétrica, quese manifesta através da designada
força de Lorentz. As magneto-resistências são utilizadas na construção de cabeças de
leitura de fitas e discos magnéticos, para aplicações de audio, vídeo, memorização de
informação em sistemas de computadores, identificação de padrões em cartões magnéticos,
instrumentação e equipamento de controle, etc.
Um outro conjunto de sensores resistivos de grande utilidade prática são as piezoresistências. A piezo-resistividade é a propriedade dos materiais que caracteriza a
dependência da resistividade eléctrica com a deformação mecânica. Esta propriedade tem
como causas, entre outras, a variação da mobilidade e da densidade de cargas livres nos
materiais, sendo esta última devida em particular à dependência da amplitude da banda
proibida com o esforço mecânico. Apesar de a piezo-resistividade ser uma propriedade
comum a todos os materiais, ela é mais notória nos semicondutores como o silício e o
germânio, em cujo caso o coeficiente de variação da resistência elétrica é, regra geral,
negativo. As piezo-resistências são utilizadas na construção de microfones e de detectores
de aceleração, como é o caso dos airbag dos automóveis e dos sensores de fluxo em dutos
de líquidos ou gases. Devido à compatibilidade tecnológica com a eletrônica de silício, os
sensores de pressão são passíveis de integração conjunta com os circuitos eletrônicos de
revelação e processamento de sinal, permitindo, assim, realizar numa única pastilha
sistemas complexos que incluem as funções de transdução, de revelação e de
processamento da informação.
Existe ainda um vasto conjunto de sensores resistivos designados por químioresistências. Em todos estes componentes, a resistividade é uma função da concentração de
agentes químicos presentes no ambiente em que se encontram imersas. As químioresistências são utilizadas na medição da umidade relativa do ar, em cujo caso são mais
propriamente designadas por higro-resistências, mas também na detecção de gases como o
monóxidode carbono, o hidrogénio, o etanol, o metano, o fumo de cigarro, etc. As químioresistências sãoem geral construídas a partir da deposição de um óxido metálico num
material inerte - como o óxido de silício, mas também a partir de certos cristais orgânicos
ou polímeros condutores. Em geral, estes tipos de resistências apresentam um coeficiente
de variação negativo.
.
5 - CAPACITORES
A Figura 16.a mostra os símbolos de capacitores. A linha curva representa a placa que é
ligada ao ponto de menor potencial da fonte. Capacitores comercialmente disponíveis são
especificados pelo dielétrico utilizado e pela forma como ele é construído (fixo ou
variável). Na prática quando o capacitor é submetido a um campo elétrico circula uma
pequena corrente pelo dielétrico, conhecido como corrente de fuga. Esta corrente é
geralmente muito pequena, que pode ser considerada desprezível. No modelo, este efeito
pode ser representado por um resistor de valor muito elevado (cerca de 10 M ) em
paralelo com o capacitor (Figura 16.b).
Os capacitores variáveis geralmente utilizam o ar como dielétrico e possuem um conjunto
de placas móveis que se encaixam num conjunto de placas fixas. Outro tipo de capacitor
variável é o trimmer ou padder, formado por duas ou mais placas separadas por um
dielétrico de mica. Um parafuso é montado de forma que ao apertá-lo, as placas são
comprimidas contra o dielétrico reduzindo sua espessura e, consequentemente, aumentando
a capacitância.
CÓDIGO DE CORES DE CAPACITORES
O valor da capacitância e a tensão nominal da maioria dos capacitores são gravados no
corpo dos mesmos, assim como a polaridade, no caso dos eletrolíticos. A tensão nominal
gravada no corpo do capacitor geralmente se refere à tensão máxima de CC que pode ser
aplicada aos terminais, sem o perigo de ruptura do dielétrico. Muitos capacitores são
marcados com um código de cores semelhante ao usado para os resistores. As cores e os
números correspondentes são iguais para ambos os casos. Façamos uma recordação das
cores e números usados.
Cor
Tensão
Nominal
Nº Tolerância
Cor
Tensão
Nominal
Nº Tolerância
Preto
0 -
-
Violeta 7
7%
700
Marrom
1 1%
100
Cinza
8
8%
800
Vermelho 2 2%
200
Branco 9
9%
900
Laranjado 3 3%
300
Dourado -
5%
1000
Amarelo 4 4%
400
Prateado -
10%
2000
Verde
5 5%
500
Sem cor -
20%
-
Azul
6 6%
600
As três primeiras faixas determinam a capacitância em picofarads. A quarta faixa define a
tolerância. A tensão de operação é obtida multiplicando-se a quinta faixa (e possivelmente a
sexta) por 100.
Figura 16 – Capacitor
TIPOS DE CAPACITORES
CAPACITORES DE FILTRO
Os capacitores usados nas fontes de alimentação para transformar a CC pulsada na saída dos
retificadores, em uma CC com variações relativamente baixas. O capacitor carrega através do
circuito retificador e descarrega através da carga, para ajudar a manter constante a tensão aplicada
aos terminais da carga.
CAPACITORES COM DIELÉTRICO DE PAPEL
O capacitor de papel consiste de folhas de alumínio e papel kraft (normalmente impregnado com
graxa ou resina) enroladas e moldadas formando uma peça compacta.
Capacitores de filtro com dielétrico de papel são volumosos e seu valor é em geral limitado a
menos do que 10 µ F (normalmente disponíveis na faixa de 0,0005 µ F a aproximadamente 2 µ F).
. Eles não são polarizados e podem suportar altas tensões. Não há fuga apreciável de corrente
através de um destes capacitores. Em circuitos de filtro de alta tensão são usados capacitores com
dielétrico de papel impregnado em óleo.
CAPACITORES ELETROLÍTICOS
O capacitor eletrolítico consiste de duas placas separadas por um eletrólito e um dielétrico. Este
tipo de capacitor possui altos valores de capacitância, na faixa de aproximadamente 1 µ F até
milhares de µ F.Eles são polarizados e são em geral construídos para funcionar com menos de 600
volts. As correntes de fuga são geralmente maiores do que aos demais tipos de capacitores,mas
este efeito é geralmente balanceado pelos grandes valores da capacitância.
CAPACITORES ELETROLÍTICOS LÍQUIDOS
Capacitor que consiste de um eletrodo de metal imerso em uma solução eletrolítica. O eletrodo e a
solução são as duas placas do capacitor, enquanto que uma película de óxido que se forma no
eletrodo é o dielétrico. A película de dielétrico é formada pelo escoamento da corrente do
eletrólito para o eletrodo.
CAPACITORES DE MICA
O capacitor de mica consiste de um conjunto de placas dielétricas de mica alternadas por folhas
metálicas condutoras. O conjunto é então encapsulado em um molde de resina fenólica.
CAPACITORES DE PLÁSTICO
São fabricados com duas fitas finas de poliéster metalizadas numa das faces, deixando, porém, um
trecho descoberto ao longo de um dos bordos, o inferior em uma das tiras, e o superior na outra.
As duas tiras são enroladas uma sobre a outra, e nas bases do cilindro são fixados os terminais, de
modo que ficam em contato apenas com as partes metalizadas das tiras. O conjunto é recoberto por
um revestimento isolante. Estes capacitores são empregados em baixa e média freqüência e como
capacitores de filtro e, às vezes, em alta freqüência. Têm a vantagem de atingir capacitâncias
relativamente elevadas em tensões máximas que chegam a alcançar os 1000 V. Por outro lado, se
ocorrer um perfuração no dielétrico por excesso de tensão, o metal se evapora na área vizinha à
perfuração sem que se produza um curto-circuito, evitando assim a destruição do componente.
CAPACITORES ELETROLÍTICOS EM ALUMÍNIO E TÂNTALO
São aqueles que, com as mesmas dimensões, atingem maiores capacitâncias. Os de alumínio são
formados por uma tira deste metal recoberta por uma camada de óxido de alumínio que atua como
um dielétrico; sobre a camada de óxido é colocada uma tira de papel impregnado com um líquido
condutor chamado eletrólito, ao qual se sobrepõe uma segunda lâmina de alumínio em contato
elétrico com o papel. Todo o conjunto é enrolado e introduzido num invólucro cilíndrico, de
alumínio, hermeticamente fechado. Este invólucro, freqüentemente, serve de contato elétrico para
a segunda lâmina de alumínio e permite, também, a fixação de um dos terminais, enquanto o outro
é ligado à outra lâmina. Este tipo de capacitor tem uma polaridade fixa, o que eqüivale dizer que
funciona somente quando a tensão é aplicada, ligando o positivo ao anodo (correspondente à
lâmina de alumínio recoberta pelo óxido) e o negativo ao catodo (correspondente ao invólucro
metálico).
Os capacitores eletrolíticos são, portanto, utilizados em circuitos em que ocorrem tensões
contínuas, sobrepostas a tensões alternadas menores, onde funcionam apenas como capacitores de
filtro para retificadores, de acoplamento para bloqueio de tensões contínuas, etc.
Capacitores eletrolíticos de tântalo são produzidos a partir de óxidos sinterizados de pó de tântalo,
obtendo-se altas capacidades em volumes reduzidos, aliados a tolerâncias estreitas. Trabalham sob
condições de temperatura de -55 a +85ºC.
Os capacitores eletrolíticos de tântalo assemelham-se aos capacitores de alumínio mas, mesmo
alcançando as mesmas capacitâncias, são de tamanho menor. Emprega-se o tântalo no lugar do
alumínio, para a lâmina, e o eletrólito é uma pasta ou líquido. Seu emprego é aconselhável
sobretudo, como capacitor de acoplamento para estágios de baixas freqüências, graças ao seu
baixo nível de ruído, muito inferior ao do capacitor de alumínio. Além do tipo tubular, é
encontrado também em forma de "gota".
Capacitor de tântalo
em forma de "gota"
Capacitor de tântalo
Capacitor eletrolítico
de alumínio de baixa
capacitância
Capacitor eletrolítico
de alumínio de elevada
capacitância
CAPACITORES ELETROLÍTICOS SECOS
Em um capacitor eletrolítico seco o eletrólito é uma pasta. Pano impregnado com essa com essa
pasta é enrolado entre as camadas de folha de metal, que agem como terminais do capacitor. Uma
das folhas de metal é a placa positiva e a película formada na sua superfície é o dielétrico. A pasta
do eletrólito é a placa negativa do capacitor e sua conexão é feita através da outra folha de metal.
CAPACITORES DE VIDRO
O capacitor de vidro é caracterizado por camadas alternadas de folhas de alumínio e tiras de
vidros, agrupadas até que seja obtida a estrutura do capacitor desejado. A construção é
então fundida em um bloco monolítico com a mesma composição do vidro usado como
dielétrico.
CAPACITORES CERÂMICOS
O capacitor de cerâmica consiste de um tubo ou disco de cerâmica de constante dielétrica
na faixa de 10 a 10.000. Uma fina camada de prata é aplicada a cada lado do dielétrico.
Este tipo de capacitor é caracterizado por baixas perdas, pequeno tamanho e uma conhecida
característica de variação de capacitância com a temperatura.
Geralmente são constituídos de um suporte tubular de cerâmica, em cujas superfícies
interna e externa são depositadas finas camadas de prata às quais são ligados os terminais
através de um cabo soldado sobre o tubo. Às vezes, os terminais são enrolados diretamente
sobre o tubo. O emprego deste tipo de componente varia dos circuitos de alta freqüência,
com modelos compensados termicamente e com baixa tolerância, aos de baixa freqüência,
como capacitores de acoplamento e de filtro.
Além dos tubulares, podem ser encontrados capacitores na forma de disco e de placa
quebrada ou retangular.
CAPACITORES CERÂMICOS DE USO GERAL
Estes capacitores são fabricados para aplicações em rádios, auto-rádios, televisores,
telefones, antenas, etc.
São projetados para operar sob condições climáticas compreendidas entre -30 e +85ºC
respondendo também aos testes de 21 dias sob calor.
Dividem-se em 3 classes de temperatura (ou tipos):
Classe I - Coeficiente linear de variação da capacidade em função da temperatura.
Classe II - Coeficiente não-linear de variação da capacidade em função da temperatura.
Classe III - Capacitores de barreira de potencial - alta capacidade em baixos volumes.
CAPACITORES CERÂMICOS DE USO PROFISSIONAL
Estes capacitores são fabricados para aplicações em telecomunicações, informática,
equipamentos médicos e demais aparelhos que operam em condições extremas de
temperatura umidade, sendo impregnados em resina epoxy UL 94-VO.
São componentes que atendem a condições climáticas compreendidas entre -55 e 125ºC,
testes de calor de 56 dias - conforme norma MIL-STD-202F. Todos estes capacitores estão
aprovados pelo CPQD da Telebrás, para uso nos equipamentos telefônicos.
Dividem-se em 3 classes de temperatura (ou tipos):
Classe I - Coeficiente linear de variação da capacidade em função da temperatura.
Classe II - Coeficiente não-linear de variação da capacidade em função da temperatura.
Classe III - Capacitores de barreira de potencial - alta capacidade em baixos volumes..
CAPACITORES CERÂMICOS DE ALTA TENSÃO
Capacitores cerâmicos de alta tensão são capacitores cerâmicos construídos para operarem
sob regimes de tensão contínua de até 5.000V. São encapsulados em resina epoxy,
garantindo a operação sob regimes de temperatura de até 85ºC.
CAPACITORES CERÂMICOS DE SEGURANÇA
Definições (IEC 384-14 1993).
Função X: são aplicações cuja falha do capacitor não resulta em risco de choque elétrico.
Há três subclasses de acordo com o pico de tensão dos impulsos sobrepostos a tensão de
rede:
Subclasse X1: impulsos até 4000Vdc
Subclasse X2: impulsos até 2500Vdc
Subclasse X3: impulsos até 1200Vdc
Função Y: são aplicações cuja falha do capacitor pode resultar em risco de choque elétrico.
Há quatro subclasses de acordo com o pico de tensão dos impulsos sobrepostos a tensão de
rede:
Subclasse Y1: sobreimpulsos até 8000Vdc em 250Vac.
Subclasse Y2: sobreimpulsos até 5000Vdc em 250Vac.
Subclasse Y3: 250Vac nominais sem sobreimpulsos
Subclasse Y4: sobreimpulsos até 2500Vdc em 150Vac.
Capacitor p/ Antena: são capacitores usados para desacoplar os terminais de antena de
equipamentos de aúdio e vídeo, cuja falha pode resultar em risco de choque elétrico.
Há duas classes relacionadas com a tensão de teste:
4000Vac durante 2 seg(GZO)
2500Vac durante 2 seg(GKO)
CAPACITORES CERÂMICOS PARA REGIME AC PULSADO OU CHAVEADO
Estes capacitores utilizam um novo dielétrico especialmente desenvolvido para aplicações
em circuitos, chaveados, pulsados ou alternados,que podem gerar aquecimento dielétrico,
ator limitante em outros capacitores cerâmicos. Esta família combina as vantagens dos
capacitores classe I (baixo fator de perdas), com as vantagens dos capacitores classe II
(dimensões reduzidas e menor custo). Os capacitores são revestidos com epoxy flame
retardant classe UL94-VO. Atendem especificações da indústria de telecomunicações e
informática. São particularmente indicados para uso em fontes de alimentação e circuitos
de deflexão em TV.
CAPACITORES CERÂMICOS MULTICAMADA
Capacitores cerâmicos multicamadas são capacitores de dielétricos empilhados, o que
aumenta a área de capacitância, propiciando a obtenção de valores elevados de capacidade.
Operam sob regime de temperatura de -55 a +125ºC, suportando teste de até 56 dias de
calor.
6 - INDUTORES
TIPOS DE INDUTORES
Os indutores são geralmente classificados com base num conjunto relativamente amplo
de parâmetros: o valor nominal; a tolerância do valor nominal; o tipo de material
constituinte do núcleo; a resistência do enrolamento (d.c.); a corrente máxima; o fator de
qualidade; a freqüência de ressonância própria; etc.
No que diz respeito ao material do núcleo, os indutores podem ser de quatro tipos
essencialmente distintos: com núcleo de ar; com núcleo de ferro; com núcleo de pó de
metal; e com núcleo de ferrite.
Os indutores com núcleo de ar consistem basicamente no enrolamento de um fio
condutor num suporte de material não magnético, como o plástico ou a fibra de vidro. O
material e a espessura do fio condutor diferem consoante o tipo de aplicação da indutor. Em
baixas freqüências utiliza-se fio de cobre isolado por um verniz, mas em aplicações de alta
freqüência é comum utilizar-se técnicas especiais de enrolamento dos fios condutores, em
particular com vista a reduzir as conseqüências negativas do efeito pelicular. A dimensão
dos indutores com núcleo de ar pode variar entre a fração e a centena de espiras, em geral
enroladas em camadas sobrepostas. É também usual impregnar os indutores com um
material isolador resistente aos agentes químicos presentes no ar, como a umidade,
garantindo-lhes, também, uma maior resistência mecânica.
O objetivo da utilização de um núcleo magnético num indutor é o aumento do
respectivo coeficiente de auto-indução. Como se referiu ao longo deste material, o
coeficiente de auto-indução de uma indutor é uma função crescente do número de espiras
(ao quadrado, note-se) e da permeabilidade magnética do meio em que são induzidas as
linhas de fluxo, podendo esta última ser largamente amplificada, com recurso a materiais
como o ferro, o ferro-silício, o ferro-níquel e as ferrites de níquel, cobalto, manganês e
magnésio.
É comum agrupar os núcleos magnéticos em três classes: de ferro maciço (raros) ou
laminado, de pó metálico e de ferrite. A minimização das correntes de Foucault orienta a
escolha entre as diversas alternativas. A variação continuada da magnetização do núcleo
induz no mesmo um fluxo de correntes elétricas parasitas, sobretudo em alta freqüência, às
quais se encontra associado o fenômeno da dissipação de calor por efeito de Joule. A
redução destas correntes passou inicialmente pela aplicação de núcleos de chapa laminada,
que ao se encontrarem isoladas umas das outras interrompem e reduzem a dimensão dos
caminhos percorridos pelas correntes. As alternativas à solução laminada são a utilização
de um núcleo de pó metálico de dimensões micrométricas, aglutinado e comprimido com
um material sintético isolador, ou então recorre-se às designadas ferrites. As ferrites são
basicamente cristais mistos que apresentam, simultaneamente, elevadas permeabilidade
magnética relativa e resistividade elétrica. As soluções mais comuns são as ferrites de
níquel, de cobalto, de manganês e de magnésio.
É comum caracterizar os indutores como seguinte conjunto de parâmetros técnicos:
(i) valor nominal do coeficiente de auto-indução;
(ii) tolerância do valor nominal;
(iii) resistência do enrolamento (d.c.);
(iv) corrente máxima;
(v) freqüência de ressonância intrínseca;
(vi) fator de qualidade às freqüências de referência;
(vii) resistência de isolamento entre as espiras;
(viii) coeficiente de temperatura;
(ix) faixa de variação do valor nominal (em indutores com núcleo móvel);
(x) faixa de freqüências recomendada, em particular devido ao efeito pelicular e às
capacidades parasitas entre espiras.
SENSORES INDUTIVOS
Os sensores ou transdutores indutivos associam a variação de uma grandeza não elétrica
a uma alteração da indutância ou coeficiente de auto-indução de uma bobina. Apesar de a
indutância de uma bobina ser uma função da permeabilidade magnética do núcleo e da
forma e dimensões físicas respectivas, é a primeira destas variáveis que geralmente se
utiliza para detectar as variações nas grandezas a medir. A variação da indutância é uma
conseqüência da variação do fluxo magnético total gerado pela corrente elétrica na bobina,
seja devido à variação da posição do núcleo no interior, seja devido à variação da distância
entre aquela e um objeto externo constituído por uma material de elevada permeabilidade
magnética.
Hoje em dia existe uma relativa variedade de sensores indutivos, principalmente de
deslocamento, de proximidade e de pressão. Na Figura 18.a consideram-se os exemplos de
dois transdutores indutivos de deslocamento e de proximidade. O sensor em (a) é
constituído por uma bobina cujo núcleo magnético é móvel e se encontra fisicamente ligado
ao objeto cujo movimento ou posição se pretende medir. O deslocamento do núcleo altera o
fluxo magnético total desenvolvido, neste caso por variação da relação entre o número de
espiras enroladas sobre o núcleo magnético e sobre o ar. Um outro exemplo de sensor
indutivo é o detector de proximidade ilustrado na Figura 18.b. Neste caso, a indutância da
bobina é alterada por efeito da aproximação ou afastamento do objeto cuja proximidade se
pretende detectar, objeto que regra geral é constituído por um material de elevada
permeabilidade magnética. A maior ou menor proximidade do objeto tem conseqüências
sobre o fluxo magnético total desenvolvido pela corrente na bobina, que equivale ao
coeficiente de auto-indução respectivo.
Figura 18 –Sensores indutivos
BIBLIOGRAFIA
1 - Condutores e Isolantes:
[1] Rodrigues, J. L. “Condutores e Isolantes”, Apostila do Módulo de Materiais Elétricos,
Escola Técnica de Eletro-Mecânica da Bahia, 2003.
2 – Resistores e Transdutores
[2] in http://www.cpdee.ufmg.br/~glassio/resistores_main.htm, visitado em 06/12/03.
[3] Netto, L.F, “Resistores 2 (teoria)”, in http://www.feiradeciencias.com.br, visitado em
06/12/03.
3 – Capacitores
[4] in http://www.coltec.ufmg.br/alunos/220/capacitores.htm, visitado em 06/12/03.
[5] in http://www.coltec.ufmg.br/alunos/210/capacitores.htm, visitado em 06/12/03.
4 –Indutores
[6] in in http://www.cpdee.ufmg.br/~glassio/indutores_texto.htm, visitado em 06/12/03.