FRANCISCO TESIFOM MUNHOZ
2006
ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
Prof. Francisco Tesifom Munhoz
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Índice
1 O ÁTOMO ............................................................................................................... 3
2 CORRENTE ELÉTRICA ......................................................................................... 3
2.1 A VELOCIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA ................................................................... 4
2.2 PROPRIEDADES ELÉTRICAS DOS MATERIAIS ............................................................. 4
2.2.1 CONDUTORES ...................................................................................................... 4
2.2.2 ISOLANTES ........................................................................................................... 4
2.2.3 GRANDEZAS ELÉTRICAS ........................................................................................ 4
2.3 LEI DE OHM ............................................................................................................ 5
3 CIRCUITOS ELÉTRICOS ....................................................................................... 5
3.1 ELETRICIDADE ESTÁTICA ......................................................................................... 7
3.1.1 ELETRIZAÇÃO ....................................................................................................... 7
3.1.2 ELETRIZAÇÃO POR ATRITO .................................................................................... 7
3.1.3 ELETRIZAÇÃO POR CONTATO ................................................................................. 7
3.1.4 ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO .................................................................................. 7
3.1.5 GERAÇÃO ............................................................................................................ 7
4 CLASSIFICAÇÃO DA CORRENTE ELÉTRICA..................................................... 9
4.1 CORRENTE CONTÍNUA ............................................................................................. 9
4.1.1 HISTÓRIA ............................................................................................................. 9
4.2 CORRENTE ALTERNADA ........................................................................................... 9
4.2.1 HISTÓRIA ........................................................................................................... 10
4.3 MÉTODOS DE MEDIÇÃO .......................................................................................... 10
4.3.1 MULTÍMETRO ...................................................................................................... 10
4.4 PROBLEMAS EM CIRCUITOS AC ............................................................................. 11
5 ATERRAMENTO .................................................................................................. 13
5.1 OBJETIVOS DE UM ATERRAMENTO .......................................................................... 13
6 ATIVIDADES ........................................................................................................ 14
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1 O Átomo
O átomo é composto por três partículas: o elétron, o próton e o nêutron. Estas partículas localizam-se
em duas regiões do átomo: o núcleo atômico (prótons e nêutrons), e a eletrosfera (elétrons).
O elétron e o próton possuem a mesma carga, porém não a mesma massa. O próton é 1836,11 vezes
mais massivo que o elétron. Usando, como exemplo hipotético, um átomo de vinte prótons e vinte
nêutrons em seu núcleo, e este estando em equilíbrio eletrodinâmico, terá vinte elétrons orbitando em
suas camadas exteriores. Sua carga elétrica estará em perfeito equilíbrio eletrodinâmico, porém
99,97% de sua massa encontrará-se no núcleo. Apesar do núcleo conter praticamente toda a massa,
seu volume em relação ao tamanho do átomo e de suas orbitais é
minúsculo. O núcleo atômico mede em torno de 10 - 13 centímetros
de diâmetro, enquanto que o átomo mede cerca de 10 − 8
centímetros.
Convencionamos que elétrons têm carga elétrica negativa (-) e
prótons carga elétrica positiva (+). Assim, podemos dizer que cargas
de mesmo sinal se repelem (- com -, ou + com +) e cargas de sinais
opostos se atraem (+ com -).
Um elemento no seu estado "natural" é eletricamente neutro, isto é,
tem a mesma quantidade de cargas negativas e positivas (por
exemplo, 21 prótons e 21 elétrons: +21-21=0). Como visto, os
prótons são muito pesados e fixos no núcleo. Entretanto, elétrons têm muita mobilidade, sendo
retirados ou acrescentados a um elemento. Quando acrescidos elétrons temos como resultado material
carregado negativamente. Por outro lado se retirarmos elétrons o material estará carregado
positivamente. A quantidade de carga sobrando ou faltando é medida em unidades de Coulomb- C.
2 Corrente elétrica
Na Física, corrente elétrica é o fluxo líquido de qualquer carga elétrica. Raios são exemplos de
corrente elétrica, bem como o vento solar, porém a mais conhecida, provavelmente, é o do fluxo de
elétrons através de um condutor elétrico, geralmente metálico.
O símbolo convencional para representar a intensidade de corrente elétrica (ou seja, a quantidade de
carga Q que flui por unidade de tempo t) é o I, original do alemão Intensität, que significa intensidade.
A unidade padrão no SI para medida de corrente é o ampère. A corrente elétrica é também chamada
informalmente de amperagem. Embora seja um termo válido, alguns engenheiros repudiam o seu uso.
Fisicamente a corrente elétrica é um movimento de elétrons, como visto. Entretanto, a corrente elétrica
foi descoberta antes de se ter uma teoria coerente sobre o átomo, e assim incorreu-se ao erro de
considerar a corrente elétrica como um movimento de cargas positivas. Temos assim duas
representações do sentido da corrente elétrica: CORRENTE REAL movimento de elétrons (cargas
negativas), é o fenômeno que ocorre realmente no circuito, e CORRENTE CONVENCIONAL
movimento de cargas positivas, não ocorre realmente no circuito, sendo apenas uma convenção.
Por se tratar apenas de simbologia empregada isso não afeta o funcionamento dos circuitos. O
sentido real da corrente é utilizado apenas no modelo didático, sendo que para as referências diárias
dos profissionais envolvidos com a eletricidade, é válido apenas o uso do sentido convencional da
corrente.
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2.1 A velocidade da corrente elétrica
As partículas carregadas que se movimentam causando corrente elétrica nem sempre se deslocam em
linha reta. Em metais, por exemplo, elas seguem um caminhos desordenados, pulando de um átomo
para outro, mas geralmente impulsionadas em direção do campo elétrico.
Densidade de corrente é de importante consideração em projetos de sistemas elétricos. A maioria dos
condutores elétricos possuem uma resistência positiva finita, fazendo-os então dissipar potência na
forma de calor. A densidade de corrente deve permanecer suficientemente baixa para prevenir que o
condutor funda ou queime, ou que a isolação do material caia. Em supercondutores, corrente
excessiva pode gerar um campo magnético forte o suficiente para causar perda espontânea da
propriedade de supercondução.
2.2 Propriedades Elétricas dos Materiais
Os materiais existentes podem ser divididos em dois grandes grupos quanto à mobilidade dos
portadores de cargas elétricas no seu interior: condutores e isolantes.
2.2.1 Condutores
São materiais que apresentam portadores de cargas elétricas (elétrons ou íons) quase livres, o que
facilita a mobilidade dos mesmos em seu interior. São considerados bons condutores, materiais com
alto número de portadores de cargas elétricas livres e que apresentam alta mobilidade desses
portadores de cargas elétricas.
Exemplos: ouro, cobre, prata, alumínio, ferro, etc
Observação : Condutor ideal é todo material em que os portadores de cargas elétricas existentes se
movimentam livres, sem qualquer oposição do meio natural.
2.2.2 Isolantes
Os materiais isolantes se caracterizam por não apresentar portadores de cargas elétricas livres para
movimentação. Nesses materiais, a mobilidade dos portadores de cargas elétricas é praticamente nula,
ficando os mesmos praticamente fixos no seu interior.
Exemplos: borracha, madeira, água pura, etc
2.2.3 Grandezas elétricas
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Todo fenômeno elétrico pode ser descrito como uma relação de três grandezas elétricas: tensão,
corrente e resistência. Segue então um breve resumo das grandezas de maior importância para
nossos estudos.
Corrente elétrica – Passagem dos elétrons através de um condutor, do pólo positivo para o negativo.
Corrente contínua (CC) é aquela em que os elétrons seguem continua e invariavelmente do pólo
positivo para o negativo, como nas pilhas de uma lanterna. Corrente alternada (CA) é o fluxo de
elétrons ora num sentido ora noutro, sendo essa inversão de forma cíclica, em períodos de tempo
constantes. Ciclo é a série de valores que a corrente adquire durante um período. No Brasil, a
frequência legal é de 60 ciclos por segundo, ou seja, 60 Hertz. Em outros países, pode ser de 50 Hertz,
daí porque certos equipamentos (relógios elétricos, por exemplo) comprados no exterior podem
apresentar funcionamento anormal quando usados no Brasil.
Tensão Elétrica - É a capacidade das cargas elétricas realizarem trabalho, baseado na diferença de
potencial elétrico entre dois pontos. É a medida da força que impulsiona os elétrons para que eles se
movimentem. O símbolo da grandeza Tensão Elétrica é a letra U. A unidade de
medida da tensão é o Volt [V].
Resistência Elétrica - A resistência elétrica pode ser entendida como a oposição do condutor à
passagem de corrente elétrica. É claro que, para uma determinada tensão elétrica, quanto maior o
valor da resistência elétrica, tanto menor será o valor da intensidade de corrente elétrica. Seu símbolo
é o R, e sua unidade de medida é o Ω (ohm)
Potência elétrica - Quando uma corrente elétrica fluí num circuito elétrico, ela realiza trabalho. Muitos
dispositivos presentes no nosso dia a dia, se utilizam desse fenômeno convertendo esse trabalho em
calor (chuveiro, por exemplo), ou convertend0-o em luz (lâmpadas) ou ainda em movimentos (caso dos
motores elétricos). Pode-se dizer então que potência elétrica é a capacidade de converter energia
elétrica em trabalho . Seu símbolo é o P, e sua unidade de medida é o W (watt) ou VA (volt-ampére)
2.3 Lei de Ohm
A Lei de Ohm, assim designada em homenagem ao seu formulador Georg Simon Ohm, indica que a
diferença de potencial (V) entre dois pontos de um condutor é proporcional à corrente elétrica (I) que o
percorre:
U=RxI
onde:
U é a diferença de potencial elétrico (ou tensão, ou "voltagem") medida em Volts (V)
R é a resistência elétrica do circuito medida em Ohms (Ω)
I é a intensidade da corrente elétrica medida em Ampères (A)
3 Circuitos elétricos
Os circuitos elétricos e eletrônicos são compostos por uma série de componentes que, graças à
circulação de corrente através deles, podem ter diversos comportamentos, exercendo diversas
funções. Um circuito elétrico, por definição, sempre terá três componentes básicos:
Gerador (ou fonte) de Tensão: É o dispositivo que fornece a tensão que fará com que haja circulação
de corrente. Ele sempre tem dois pólos (positivo e negativo). A tensão produzida por um gerador é a
ddp entre seus pólos. Ele trabalha convertendo outras formas de energia em energia elétrica (ddp).
Exemplos:
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– Pilhas e Baterias (energia química);
– Usinas Hidrelétricas e Alternador do carro (energia mecânica);
– Aerogeradores (energia eólica).
Conexões: É o caminho que deve haver para que os elétrons saiam de um pólo do gerador de tensão,
fluam pelos componentes do circuito e cheguem ao outro pólo. Deve ser um material de resistência
muito baixa (o caminho ideal deveria ter resistência nula, mas isso é praticamente impossível).
Exemplos:
– Cabos das linhas de alta tensão;
– Cabo de força de um microcomputador;
– Trilhas de cobre em uma placa de circuito impresso.
Carga: É o componente ou conjunto de componentes que, quando alimentados por uma corrente
elétrica, exercerão alguma função pré determinada.
Exemplos:
– Lâmpada;
– Motor;
– Alto-falante;
Ilustração 1 - Diagrama elétrico de um circuito básico e seu equivalente em componentes
físicos
Fusíveis
Os fusíveis são dispositivos que protegem os circuitos elétricos contra danos causados por
sobrecargas de corrente, que podem provocar até incêndios, explosões e eletrocutamentos. Os
fusíveis são aplicados geralmente nos circuitos domésticos e na indústria leve, enquanto que os
disjuntores são projetados principalmente para atender as necessidades da industria pesada.
Funcionam como válvulas, cuja finalidade básica é cortar o fluxo toda vez que a quantidade de energia
que trafega por um determinado circuito for excessiva e puder causar danos ao sistema.
O curto-circuito é o contato direto acidental entre os condutores de uma rede, ou é decorrente de falha
em componentes eletro-eletrônicos que compõe algum equipamento. A corrente atinge valores
elevados, limitados apenas pela resistência ôhmica dos condutores ou capacidade da fonte geradora.
Sem uma proteção adequada, danos graves ocorrerão e o risco de incêndio é grande.
O fusível é um dispositivo de proteção simples e econômico e, por isso, amplamente utilizado. Nada
mais é que um pequeno trecho condutor de um material de baixo ponto de fusão. O aquecimento
provocado por uma corrente elevada funde o elemento, abrindo o circuito.
Em
Os pequenos fusíveis usados em circuitos eletrônicos são geralmente simbolizados por
.
instalações elétricas é comum o símbolo
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3.1 Eletricidade Estática
A eletricidade estática é a carga elétrica num corpo cujos átomos apresentam um desequilíbrio em sua
neutralidade. O fenômeno da eletricidade estática ocorre quando a quantidade de elétrons gera cargas
positivas ou negativas em relação à carga elétrica dos núcleos dos átomos. Quando existe um excesso
de elétrons em relação aos prótons, diz-se que o corpo está carregado negativamente. Quando
existem menos elétrons que prótons, o corpo está carregado positivamente. Se o número total de
prótons e elétrons é equivalente, o corpo está num estado eletricamente neutro.
Existem muitas formas de "produzir" eletricidade estática, uma delas é friccionar certos corpos, por
exemplo, o bastão de âmbar, para produzir o fenômeno da eletrização por fricção
3.1.1 Eletrização
Quando os objetos estão carregados, não importa a polaridade, estão eletrizados. A eletrização pode
ocorrer por indução, contato e posterior separação entre dois materiais, ou atrito.
Casualmente podemos gerar eletricidade estática ao atritar um cobertor, roupa de lã, etc. ao nosso
corpo, também no caminhar, o contato e separação da sola de nossos calçados com o piso gera
eletricidade estática.
3.1.2 Eletrização por Atrito
Pode-se eletrizar um corpo atritando-o á outro, fazendo com que um deles perca elétrons, e
consequentemente deixando-o com carga elétrica (positiva ou negativa). A carga dos corpos
eletrizados desse modo possuem carga de sinais opostos. Um exemplo é quando passamos um pente
várias vezes no cabelo , o pente fica carregado,podemos perceber isso aproximando-o a pequenas
partículas...
3.1.3 Eletrização por Contato
Ao se pegar um corpo eletrizado e encostá-lo em um neutro, este cede uma parte de sua carga ao
corpo neutro, deixando-o com carga de mesmo sinal que o primeiro.
3.1.4 Eletrização por Indução
Aproximando um corpo eletrizado de um corpo neutro, as cargas de mesmo sinal na área eletrizada se
afastarão e o corpo ficará com suas cargas separadas pela sua área. O corpo fica neutro, porém se
analisada cada área separadamente elas estarão com predominância de uma carga enquanto o corpo
eletrizado estiver próximo.
3.1.5 Geração
Um exemplo típico de geração casual de eletricidade estática em nosso corpo ocorre quando vestimos
roupas de lã, etc. Um fator importante na geração de eletricidade estática é a umidade, pois quanto
mais seco estiver o ar, mais facilmente a carga se desenvolve.
Influência em máquinas e equipamentos
Na aviação, a eletricidade estática é fator relevante à segurança das aeronaves. Um avião, por
exemplo, após aterrissar necessita ser descarregado estaticamente, pois a tensão desenvolvida pode
facilmente ultrapassar 250.000 Volts.
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Nos automóveis também ocorre a eletrização quando estes são submetidos a grandes velocidades ao
ar seco, podendo seus ocupantes ao sair ou entrar no veículo tomarem uma descarga elétrica.
Em eletrônica, a eletricidade estática é objeto de estudo e pesquisa, pois muitos são os danos
causados pela eletrização dos corpos e sua conseqüente descarga (Electro-Static Discharge ESD)
em equipamentos e componentes.
Recentemente (2003), ocorreu um acidente que presume-se foi causado pela descarga de uma
centelha estática num foguete brasileiro na base aero-espacial de Alcântara. Cuja explosão causou a
morte de diversos técnicos e engenheiros
Isto posto, fica fácil perceber os efeitos nocivos da eletricidade estática quando uma descarga provinda
do corpo humano se dirige para um objeto sensível.
Imaginemos uma placa de circuito eletrônico, da mesma forma que descrito acima, a eletricidade
estática é gerada devido ao atrito entre nosso corpo e objetos dos mais diversos (lanosos, por
exemplo). Uma vez acumulada pode se descarregar facilmente para restabelecer o equilíbrio elétrico.
Componentes de placas eletrônicas (computadores, por exemplo) são bastante sensíveis à descargas
elétricas e se danificam facilmente.
Ao manusearmos aqueles circuitos, devemos portanto tomar certos cuidados para evitar danos. O
primeiro é sempre descarregar nosso corpo através de um bom aterramento, pulseiras aterradas,
tornozeleiras metálicas aterradas, etc.
Ao tocar placas, módulos de memórias, etc., devemos evitar tocar nos chips ou contatos metálicos.
Porém é necessário que você esteja descarregado eletricamente.
Ilustração 2 - Pulseira Anti-estática
Algumas práticas:
•
•
•
•
•
Deve-se manusear as placas somente pelas bordas, pois as fibras que compõem sua
construção são de material isolante.
Evitar trabalhar com eletrônica utilizando roupas de lã, sabe-se que devida própria
movimentação corporal, as roupas (em seu atrito com nosso corpo) geram cargas que se
acumulam em grande quantidade, e que se descarregam de tempos em tempos, buscando o
equilíbrio eletrostático
Devemos evitar manusear placas e componentes eletrônicos em locais onde existam carpetes.
Não se deve trabalhar com eletrônica descalço em hipótese alguma.
Tornar habitual a utilização de pulseiras, ou tornozeleiras anti-estáticas, estas devem ser
conectadas a um fio terra (jamais neutro da rede elétrica...), eliminando assim qualquer carga
elétrica do corpo.
Os danos ocasionados pela estática são muito comuns, apesar de alguns negarem. Outro detalhe que
não se pode esquecer é que a tensão desenvolvida no gabinete de um equipamento (computador) não
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aterrado é suficiente para danificá-lo em caso de toque inadvertido entre nosso corpo, o gabinete (não
aterrado) e um componente qualquer (HD, por exemplo), mas neste caso o dano não ocorre devido a
estática, e sim por condução entre a fonte chaveada, nosso corpo e o componente. Por isto, ao
manusearmos equipamentos, estes devem sempre estar desconectados da tomada elétrica.
4 Classificação da corrente elétrica
4.1 Corrente contínua
Corrente contínua (CC ou, em inglês, DC) é o fluxo constante e ordenado de elétrons sempre em uma
direção. Esse tipo de corrente é gerado por baterias de automóveis ou de motos (6, 12 ou 24V),
pequenas baterias (geralmente 9V), pilhas (1,2V e 1,5V), dínamos, etc. Normalmente é utilizada para
alimentar aparelhos eletrodomésticos de som e vídeo (entre 1,2V e 24V) e os circuitos digitais de
equipamento de informática (Computadores, Modems, Hubs, etc.).
4.1.1 História
As primeiras experiências de eletrodinâmica foram feitas com corrente contínua. As primeiras linhas de
transmissão também usavam CC. Posteriormente passou-se a usar Corrente alternada devido às
dificuldades de conversão (elevação/diminuição) da voltagem em CC. No entanto com o
desenvolvimento da tecnologia (inversores), voltou-se a usar CC nas linhas de transmissão.
Atualmente é usada HVDC na linha de transmissão de Itaipu: 500 KV.
Ilustração 3 - Forma de onda da corrente contínua
4.2 Corrente alternada
A corrente alternada, ou CA (em inglês AC) é uma corrente elétrica cuja magnitude e direção da
corrente varia ciclicamente, ao contrário da corrente contínua cuja direção permanece constante. A
forma de onda usual em um circuito de potência CA é senoidal por ser a forma de transmissão de
energia mais eficiente. Entretanto, em certas aplicações, diferentes formas de ondas são utilizadas tais
como triangular ou ondas quadradas.
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Ilustração 4 - Geradores AC e ao lado a forma de onda da corrente alternada
4.2.1 História
A corrente alternada surgiu quando Nikola Tesla foi contratado por J. Westinghouse para construir uma
linha de transmissão entre Niágara e Búfalo, em NY. Thomas Edison fez o possível para desacreditar
Tesla, mas o sistema polifásico de Tesla foi adotado. A Corrente Alternada é a forma mais eficaz de se
transmitir uma corrente elétrica para longas distâncias, nela os elétrons invertem o seu sentido várias
vezes por segundo.
Na primeira metade do século XX haviam sistemas de Corrente Alternada de 25 Hz no Canadá
(Ontário) e no norte dos EUA. Em alguns casos alguns destes sistemas (por exemplo, nas quedas de
Niágara) perduram até hoje por conveniência das plantas industriais que não tinham interesse em
trocar o equipamento para que operasse a 60 Hz. As baixas freqüências facilitam confecção de
motores de baixa rotação.
Há também sistemas de 16,67 Hz em ferrovias da Europa (Suíça e Suécia).
Sistemas AC de 400 Hz são usados na indústria têxtil, aviões, navios, espaçonaves e em grandes
computadores.
No Brasil a variação (freqüência) da rede elétrica é de 60 Hz. Na América do Sul, além do Brasil,
também usam 60 Hz o Equador e a Colômbia. Em outros países, por exemplo, a Argentina, a Bolívia, o
Chile, o Paraguai e o Peru é usada a freqüência de 50Hz.
A Corrente Alternada foi adotada para transmissão de energia elétrica a longas distâncias devido à
facilidade relativa que esta apresenta para ter o valor de sua tensão alterada por intermédio de
transformadores. No entanto as primeiras experiências e transmissões foram feitas com Corrente
contínua (CC ou, em inglês, DC).
4.3 Métodos de medição
Para medir a corrente, pode-se utilizar um amperímetro. Apesar de prático, isto pode levar a uma
interferência demasiada no objeto de medição, como por exemplo, desmontar uma parte de um circuito
que não poderia ser desmontada.
Como toda corrente produz um campo magnético associado, podemos tentar medir este campo para
determinar a intensidade da corrente. O efeito Hall, a bobina de Rogowski e sensores podem ser de
grande valia neste caso.
Para medir tensão, pode-se utilizar um voltímetro, que ao contrário do amperímetro, não necessita a
interrupção do circuito para se realizar a medição.
4.3.1 Multímetro
Um Multímetro ou Multitestes (Multimeter em inglês) é um instrumento analógico ou digital que serve
para efetuar diversas medições elétricas. Incorpora diversos instrumentos de medida, num único
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aparelho como voltímetro , amperímetro e ohmímetro por padrão, e capacímetro , frequencímetro ,
termômetro entre outros, como opcionais conforme o fabricante do instrumento disponibilizar. Tem
ampla utilização entre os técnicos em eletrônica, pois são os instrumentos mais usados na pesquisa de
defeitos em aparelhos eletro-eletrônicos
Ilustração 5 – Multímetro Digital e Multímetro analógico
4.4 Problemas em Circuitos AC
Os problemas de energia elétrica são as maiores causas de defeitos nos computadores e na perda de
dados.
Surtos, quedas de tensão, blackout, etc: Um raio que caia nas proximidade, por exemplo, poderá gerar
um pico de tensão que atravessará imediatamente a fiação, rede, linhas telefônicas e outros meios. O
pico de tensão entrará então em seu computador através da tomada da rede elétrica, linha telefônica
ou de dados da rede, podendo vir a danificar partes internas do computador, placa de rede, placa mãe,
disco rígido e outros. Problemas de perda de dados poderão também ocorrer.
Os problemas mais comuns na rede de fornecimento de energia elétrica, podem ser classificados
como:
Subtenção - Também conhecidas como quedas de voltagem, as sub-tensões são diminuições por
curto período dos níveis de voltagem. Este tipo de problema é o mais comum abrangendo mais de
85% de todos os tipos de problemas de energia elétrica.
Normalmente as sub-tensões são causadas pelas exigências de energia na inicialização de
equipamentos elétricos tais como máquinas, elevadores, motores, compressores, ar condicionados,
etc. Ao serem ligados, estes equipamentos consomem grande quantidade de energia.
Blackout - O Blackout é a perda total de energia, também conhecida como "apagão".
Geralmente são causados por demanda excessiva de energia na corrente elétrica, raios / tempestades,
acidentes, etc.
Pico de Tensão - Aumento instantâneo da tensão nominal. Normalmente causado pela queda de
um raio próximo a sua instalação ou pela própria companhia de energia elétrica, quando do
reestabelecimento do fornecimento após interrupção de energia. Um pico de energia pode penetrar em
equipamentos eletrônicos através da linha de energia elétrica AC, conexões de rede, linhas seriais ou
telefônicas e danificar ou destruir completamente seus componentes
Surto - Um breve aumento de voltagem durando pelo menos 1/120 de segundo. Aparelhos de ar
condicionados, equipamentos elétricos e outros podem causar o Surto. Quando o equipamento é
desligado, a voltagem extra é dissipada pela linha de energia elétrica .
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Ruídos - Conhecido como Interferência Eletro-Magnética EMI e Interferência de Rádio Frequência
RFI, o Ruído elétrico é a distorção da forma de onda senoidal presente nas linhas de fornecimento de
energia elétrica Causado por diversos fatores tais como raios, motores, equipamentos industriais,
transmissores.
Para tentar minimizar, ou até mesmo permanecer livres desses problemas, fazemos uso de alguns
dispositivos de proteção e de tratamento das condições de fornecimento de energia elétrica. Alguns
desses dispositivos estão listados a seguir.
Filtro de Linha: Tem a função de filtrar da rede elétrica “ruídos” que poderiam ser prejudiciais a
equipamentos eletro-eletrônicos sensíveis, como os microcomputadores. Não tem capacidade para
proteger os equipamentos contra descargas atmosféricas ou mesmo para estabilizar o fornecimento de
energia.
Estabilizador – Equipamento destinado a alimentar os equipamentos eletro-eletrônicos a ele
acoplados com energia elétrica estabilizada na voltagem requerida (geralmente 110 ou 220 volts).
Pode ter acessoriamente funções de transformador e filtro de linha, mas o equipamento em si não se
destina a proteger contra falta de energia e transientes.
No-break – Equipamento destinado a suprir a alimentação elétrica dos equipamentos a ele
acoplados, quando é interrompido o fornecimento pela concessionária de energia elétrica, evitando a
paralisação da atividade realizada nos aparelhos a ele acoplados. Para isso, o no-break (em inglês,
“sem parada”) utiliza baterias, normalmente de 12 volts de corrente contínua que são transformados
em 110 ou 220 volts de corrente alternada. O tempo de funcionamento do no-break durante a falta de
energia da rede elétrica dependerá da potência das baterias. Em algumas situações, o no-break é
utilizado para manter o fornecimento elétrico por uns poucos minutos, tempo suficiente apenas para se
fazer o correto encerramento dos programas em uso num computador e o seu desligamento normal.
Para casos onde essa prática é tolerável, emprega-se então no-breaks de baixo custo.
Outra categoria de nobreaks são os nobreaks microprocessados ou “inteligentes”. A inteligência do nobreak está relacionada à execução de ações automáticas programadas pelo usuário. Para um nobreak ser inteligente ele precisa de uma porta de comunicação com o computador ou servidor, que
pode ser serial – ou nos modelos mais recentes, USB – e um software de controle e gerenciamento ou
driver do sistema operacional.
A função principal desta “inteligência” é garantir a integridade dos dados no caso de falta de energia
prolongada. Se o usuário não estiver presente, o software faz automaticamente o desligamento dos
aplicativos, salvando os arquivos abertos e desligando o sistema operacional antes que a bateria
acabe. Além disso, o software pode interagir com sensores internos e externos do no-break ativando
ações para cada evento específico que o equipamento ou a rede elétrica tiver.
Nos equipamentos mais sofisticados, geralmente usados para servidores ou rede, existem pacotes de
integração entre o no-break e o software de gerenciamento corporativo da empresa. Isso significa que
o administrador da rede pode usar o mesmo software e a mesma interface gráfica que ele já usa para
gerenciar o servidor, roteadores, switches, etc, para gerenciar o no-break e a energia.
Ilustração 6 –Diagrama de blocos de Nobreak on-line
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5 Aterramento
Aterramento, é a arte de se fazer uma conexão com toda a terra. A conexão terra é na realidade a
interface entre o sistema de aterramento e toda a terra, e é por esta interface que é feito o contato
elétrico entre ambos (“terra” e sistema de aterramento). Através desta interface passarão os eventos
elétricos para o mencionado sistema. Estes eventos elétricos incluem energia (surtos e transientes) e a
energia proveniente das descargas atmosféricas.
O aterramento é obrigatório e a baixa qualidade ou a falta do mesmo invariavelmente provoca
queima de equipamentos. Suas características e eficácia devem satisfazer às prescrições de
segurança das pessoas e funcionais da instalação. O valor da resistência deve atender as condições
de proteção e de funcionamento da instalação elétrica. Conforme orientação da ABNT a resistência
deve atingir no máximo 10 Ohms, quando equalizado com o sistema de pára-raios ou no máximo 25
Ohms quando o sistema de pára-raios não existir na instalação.
5.1 Objetivos de um aterramento
•
•
•
•
•
Obter uma resistência de aterramento a mais baixa possível, para correntes de falta à terra;
Manter os potenciais produzidos pelas correntes de falta dentro de limites de segurança de
modo a não causar fibrilação do coração humano;
Fazer que os equipamentos de proteção sejam mais sensibilizados e isolem rapidamente as
falhas à terra;
Proporcionar um caminho de escoamento para terra de descargas atmosféricas;
Escoar as cargas estáticas geradas nas carcaças dos equipamentos.
Nunca usar o fio neutro da rede elétrica como aterramento.
Ilustração 7 - Esquema básico de um sistema de aterramento com barra Cooperweld e a direita,
identificação dos pinos de uma tomada universal 2P+T, vista de frente.
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6 Atividades
1. Calcule a resistência elétrica do filamento de uma pequena lâmpada sabendo-se que, sob
tensão de 4,5 V, a intensidade de corrente através dele é de 150 mA.
2. No circuito 1, que interruptor(es) deve(m) ser
fechado(s) para:
a. acender só a lâmpada L1?
b. acender só a lâmpada L2?
c. acender as lâmpadas L1 e L2?
3. O que acontecerá com as lâmpadas L1 e L2 se os
interruptores S1, S2 e S3 forem fechados todos
ao mesmo tempo? O que essa ação irá
desencadear?
4. Baseado na figura 2, Considerando
tensão
Vr2=2v e a tensão Vr1=3v, qual a tensão U?
5. Supondo o esquema da figura2, onde a tensão
U=12v e a corrente I total no circuito é 2A . O valor
de R2 é o triplo de R1. Qual o valor do resistor
R1?
6. Supondo que a potência total consumida pelo circuito da figura1seja de 42 W sob uma tensão
U=12v, e que o valor dos resistores sejam iguais. Qual o valor do resistor R1, sabendo que a
corrente que circula no circuito é a mesma para todos
os resistores?
7. No circuito da figura3, circula uma corrente elétrica de
intensidade I, que pelas características próprias desse
circuito é a mesma para os dois resistores, que ,
inclusive apresentam o mesmo valor de resistência.
Calcule o valor da tensão Vr.
8. Como surge a eletricidade estática?
9. Que precauções deve-se tomar para minimizar os
efeitos da ESD? De que efeitos estamos falando?
10. Elabore um diagrama de blocos que descreva a
interligação de equipamentos de proteção elétrica a um
desktop, considerando ter em mãos o(s) seguinte(s)
dispositivo(s):
a. Filtro de linha
b. Estabilizador
c. filtro de linha e estabilizador
d. filtro de linha e nobreak
e. filtro de linha, nobreak e estabilizador
11. Descreva os problemas observados em circuitos
alimentados por corrente alternada.
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