A corrente elétrica que é produzida por um alternador (1), Notas de aula de Engenharia Elétrica. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
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Graziela16 de março de 2015

A corrente elétrica que é produzida por um alternador (1), Notas de aula de Engenharia Elétrica. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)

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Compreensão de funcionamento de um alternador.
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Eletricidade

A corrente elétrica que é produzida por um alternador, conforme o nome diz, produz corrente alternada, e tem que passar por diodos retificadores que a converte em corrente contínua.

Durante o processo de retificação, os picos positivos da corrente nos dois sentidos da corrente são convertidos para uma polaridade positiva, ocorre o mesmo com os picos de corrente negativa.

Na verdade, não fica uma corrente exatamente em linha contínua, mas sim uma corrente ligeiramente ondulada, este tipo de ondulação é chamado de riple.

Um alternador funcionando corretamente, o nível do riple não deve ser superior a 0,5 volts, caso contrário, pode significar que algum dos diodos retificadores do alternador estão danificados.

Para medir a tensão e corrente gerada, coloque o multímetro na seção DCV (CC) e numa escala não menor que 15 volts e não maior que 50 volts.

Coloque a ponta de prova vermelha (+) no terminal positivo do alternador, se tiver dificuldades em encontrar, ligue no fio que vai ao positivo da bateria, e a ponta de prova preta (-) ligue no pólo negativo da bateria ou num ponto a massa.

Verifique o nível de tensão, ao acelerar o nível da tensão aumenta, podendo chegar aos 18 volts, em rotação mais lenta a tensão fica em torno de 8 volts, medida diferente pode significar defeito no alternador.

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Se algumdos diodos retificadores não estiverem em bom estado, é possível que exista alguma fuga de corrente da bateria até ao alternador, o que deteriora aplaca onde estão os diodos e provoca a descarga da bateria.

A medida da tensão da bateria deve ser feita sem carga, ou seja, sem nada ligado, nem mesmo o motor do carro, somente assim é possível fazer uma medida precisa da tensão da bateria e seu real estado.

Com uma tensão entre 12,6 a 12,7 volts, pode-se estabelecer que a bateria está bem carregada e podemos diagnosticar que o sistema de carga da bateria está funcionando corretamente.

Estas leituras devem ser realizadas em temperatura ambiente entre 23 ° C e 27°C.

Para medir a tensão da bateria, coloque o multímetro para a medida de tensão, portanto, na seção DCV e numa escala não muito superior a 20 volts.

Coloque a ponta de prova positiva no terminal positivo da bateria e coloque a ponta de prova preta no terminal negativo da bateria.

A comprovação do estado da bateria do veículo pode ser feita medindo a tensão em seus bornes e executando uma série de testes, conforme a seguir.

1. A tensão da bateria sem nada ligado deve ser superior a 12,35 Volts.

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2. Com o motor parado, acender os faróis, luneta térmica, acender faros, ventilador, luneta térmica para provocar um entre 10 e 20 Ampères, para uma bateria boa a tensão deve manter-se por volta dos 10.5 volts depois de 1 minuto funcionando no regime descrito.

3. Desligando os faróis, luneta térmica, ventilador, luneta térmica, enfim, tudo que foi ligado, e a tensão da bateria deve subir aos 11.95 volts em menos de um minuto.

3. Ao acionar o motor de arranque a tensão deve baixar para aproximadamente 9.5 volts se a temperatura estiver acima de 20 graus, com temperaturas baixas pode cair para até 8.5 volts.

4. Com o motor a um regime de 3000 r.p.m., deve proporcionar uma carga de aproximadamente 10 ampères, a tensão deve estabilizar-se entre 13,80 e 14,40 Volts.

A medida que a bateria se carrega, a corrente de carga deve estabilizar- se em mais ou menos 1 ampère.

A Lei de Ohm, assim chamada 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, cuja fórmula é a seguinte:

Detalhado:

V é a diferença de potencial elétrico medida em Volts (tensão ou voltagem).

R é a resistência elétrica do circuito medida em Ohms.

I é a intensidade da corrente elétrica medida em Ampères.

Mas na prática, essa lei nem sempre é válida, na verdade depende do material que é usado para fazer o resistor (ou resistência).

Quando essa lei é verdadeira num determinado material, o resistor em questão denomina-se resistor ôhmico ou linear.

Na prática não existe um resistor ôhmico ou linear circuito, mas muitos materiais permitem fabricar dispositivos aproximadamente lineares,

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como exemplo, a pasta de carbono.

Um exemplo de resistor (ou resistência) não linear, que não obedece à Lei de Ohm é o diodo.

Conhecendo-se duas das grandezas envolvidas na Lei de Ohm, é fácil calcular a terceira grandeza utilizando a fórmula:

No exemplo da acima, obtém a corrente conhecendo o valor da tensão e o valor da resistência, pois a fórmula diz que a corrente é igual a tensão divida pela resistência, note que se faz necessário um pouquinho de conhecimento de matemática e cálculo de frações.

O valor da resistência pode ser obtido através da fórmula:

Note que se chega ao valor da resistência dividindo o valor da tensão pelo valor da corrente.

A potência P, é medida em Watts, e dissipada num resistor, presumindo de que os sentidos da corrente e da tensão são aqueles assinalados na figura acima, é dada pela fórmula mostrada abaixo.

Então, a tensão ou a corrente podem ser calculadas a partir de uma potência conhecida:

A fórmula diz que a corrente é igual a potência divida pela tensão.

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A fórmula diz que a tensão é igual a potência dividida pela corrente.

Existem outras relações, envolvendo a resistência e a potência, e são obtidas através das fórmulas a seguir:

Obs.: Nas indicações das fórmulas relacionadas a Lei de Ohm, a tensão era indicada com e letra E em maiúscula, atualmente, por convenção, utiliza-se a letra V em maiúscula para indicar tensão ou voltagam, nos diagramas elétricos ou nas fórmulas.

V significa tensão R significa resistência I significa corrente P significa potência

Sobre o teste de capacitores é importantelembrar que quanto menor o valor do capacitor maior deve ser a escala de medição de resistência usada e quanto maior o valor do capacitor menor poderá será a escala utilizada.

Outra consideração importante é que o capacitor deve ser descarregado antes do teste, também após cada teste.

A descarga deve ser feita para que o teste seja correto e evitar danos permanentes ao multímetro.

Para descarregar um capacitor é só colocar os seus dois terminais em curto através de uma chave de fenda ou um alicate de bico, obviamente o capacitor deve estar fora de qualquer circuito eletrônico.

Dependendo do uso e do valor do capacitor, ele pode estar muito carregado e ao colocar seus terminais em curto poderá ocorrer faíscas e um estalo, na verdade um curto-circuito.

Caso o capacitor a ser medido seja para uso com uma tensão alta e

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possua um valor na ordem de microfarads (uF) pode ser necessário descarregá-lo através de um resistor de baixo valor (aproximadamente 100 Ohms) e só depois os seus terminais devem ser colocados em curto.

Cuidado para não levar choques ao fazer isto, use ferramentas com cabo isolado para manusear o resistor e para colocar o capacitor em curto.

Pelo descrito, é fácil perceber que devemos utilizar a escala de medição de resistência ou Ohms para a medição e teste de capacitores.

Antes de testarmos um capacitor, é bom recordar um pouco do funcionamento de um capacitor.

Como sabemos um capacitor impede a circulação de corrente contínua e para corrente alternada ele oferecerá uma certa dificuldade.

Esta dificuldade é chamada de reatância capacitiva (XC) e dependerá do valor do capacitor e do valor da freqüência.

Ao aplicarmos uma tensão contínua sobre um capacitor ele se carregará com o valor desta tensão, para que isto aconteça uma corrente surgirá entre a fonte de tensão contínua e as armaduras do capacitor. Depois que ele estiver carregado esta corrente cessará.

Sempre que falo em capacitores, alguém me pergunta: o capacitor não conduz corrente contínua?

Realmente ele não conduz, mas quando aplicamos sobre ele uma tensão continua a tendência é que aconteça uma movimentação de cargas para as suas armaduras de forma que a armadura que está ligada no positivo tenha a mesma quantidade de carga da armadura que esta ligada no negativo, e vice-versa.

Estas cargas terão valores opostos, pois em uma armadura serão cargas positivas e na outra armadura serão cargas negativas, e estabelecido o equilíbrio cessa a corrente, e quando cessar a corrente o capacitor estará carregado.

Podemos dizer que quanto maior o valor do capacitor maior será o tempo necessário para ele se carregar e maior será a corrente armazenada no capacitor.

É bom lembrar que na escala para medição de resistência, um multímetro apresenta em suas pontas de prova uma tensão e é através desta tensão que iremos testar os capacitores, vendo a sua carga através da movimentação do ponteiro do galvanômetro.

Também é bom relembrar que quase todos os multímetros analógicos invertem a polaridade das suas pontas quando estão nas escalas de resistência.

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A ponta vermelha passa a ser negativa e a preta positiva por isso deve- se ficar atento ao testar capacitores polarizados, como os eletrolíticos.

Nestes casos devemos ligar a ponta positiva com o terminal positivo do capacitor, também é bom relembrar que a escala de resistência apresenta um símbolo, que representa o infinito, de um lado e o zero do outro.

Já revistos estes conceitos vamos aos testes:

- Colocar o multímetro na escala de resistência. - Encostar uma ponta de prova em cada terminal do capacitor. - Observar a movimentação do ponteiro do multímetro, ele não deve marcar o valor. - Caso o ponteiro suba e desça o capacitor estará bom, ou seja, o ponteiro subiu pois estava circulando uma corrente para carregar o capacitor, terminada a carga acaba a corrente e o ponteiro volta para a posição inicial, e quanto maior o valor do capacitor maior será o tempo que o ponteiro levará para subir e descer.

- Se o ponteiro subir e ficar parado em alguma posição entre zero e o infinito, e mesmo que comece a descer e pare, o capacitor estará com fuga, ou seja, uma corrente contínua está circulando através dele e isto já é sinal que este capacitor não está bom.

- Se o ponteiro for direto para o zero o capacitor estará em curto, portanto, também não está bom, neste caso toda a corrente fornecida pelas pilhas do multímetro atravessará o capacitor, ele não oferece nenhuma resistência, e por isto o ponteiro vai para o zero.

- Se o ponteiro não se mover o capacitor estará aberto, sem capacitância, e não estará bom, neste caso o capacitor nem chegou a se carregar e é por isto que o ponteiro nem se moveu e ficou na posição indicada por infinito.

Não é possível utilizar qualquer escala para testes, dependendo do valor do capacitor, deve-se usar escalas diferentes, observe a lista:

Para medir capacitores acima de 10000 uF use a escala X1.

Para medir capacitores entre 1000 uF a 10000 uF use as escalas X1 ou X10.

Para medir capacitores entre 100 uF a 1000 uF use as escalas X10 ou X100.

Para medir capacitores entre 10 uF e 100 uF use as escalas X100 ou X1K.

Para medir capacitores entre 1 uF e 10 uF use as escalas X1K ou X10K.

Para medir capacitores entre 100 nF e 1 uF use as escalas de 1K ou 10K

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ou 100K.

Para medir capacitores entre 1nF e 100 nF use a escala de 100K.

Para medir capacitores abaixo de 1 nF use a escala de 100K mas a leitura será difícil e conseqüentemente, o teste não terá precisão.

Com este tipo de teste não dá para saber o valor do capacitor, mas apenas se ele não está aberto, com fuga ou em curto.

Para saber o valor exato é necessário o uso de um capacímetro.

O que podemos fazer é pegar um capacitor, que sabemos que está bom e seja do mesmo valor do capacitor testado, e comparar a leitura no multímetro deste capacitor com o capacitor a ser testado, para isto memorize as posições em que o ponteiro para na medição de um e do outro.

Se der muita diferença entre estas posições provavelmente o capacitor em teste terá alguma alteração.

Embora as escalas de medição de resistência de um multímetro possam apresentar alguma diferença entre a máxima resistência que pode ser medida, pois a máxima resistência a ser medida depende, além do fator de multiplicação (X1, X10, etc) do fundo de escala indicado no galvanômetro, as escalas acima servem como uma boa referência para o teste de capacitores.

Alguns capacitores eletrolíticos, geralmente os de alta tensão de isolação, costumam apresentar uma certa corrente de fuga, sendo assim pode ser que em determinadas escalas o ponteiro suba e, ao descer, pare próximo ao infinito.

Se isto acontecer diminua a escala de multiplicação e veja se o ponteiro chega ao infinito, caso isto aconteça o capacitor estará bom.

Todos estes testes foram desenvolvidos com o auxílio da prática e embora possam variar um pouco de multímetro para multímetro, sempre serviram e servirão para testar capacitores.

É interessante que ao adquirir um multímetro se escolha um que tenha várias escalas de medição de resistência e seja capaz de medir valores máximos de 50M ohms para cima.

Para saber qual a maior resistência que um multímetro é capaz de medir basta ler o maior valor da escala de resistência e multiplicar pela maior escala.

Tome como exemplo:

Fundo de escala = 5K ohms

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Maior escala = X10K

Maior resistência que pode ser medida = 5K x 10K = 50 M ohms.

Ao realizar as medidas não encoste as mãos nas partes metálicas das pontas de prova, nem nos terminais dos capacitores, pois isto alterará as medições e testes.

Nas aulas de laboratório das disciplinas de eletrônica os alunos tem contato com alguns tipos de instrumentos de medida de grandezas elétricas: de grandezas constantes no tempo, como é o caso do voltímetro, do amperímetro, do wattímetro e do multímetro, e de medição de grandezas variáveis no tempo, isto é, de sinais elétricos, como é o caso do osciloscópio.

O voltímetro é um instrumento para a medida da amplitude da tensão elétrica, nos tempos remotos, o voltímetro era um instrumento único, ou seja, um voltímetro era um instrumento só para medição de tensão, nos tempos atuais, o voltímetro vem incorporado ao multímetro, a seção ACV do multímetro, é exatamente o voltímetro para medição de tensão alternada.

A seção DCV do multímetro também é um voltímetro, só que para medição de tensão contínua, como pode ser deduzido, não é à toa que o multímetro é assim chamado, porque é um equipamento multi-funções.

O multímetro é dotado de duas pontas de prova de acesso ao exterior através das quais é possível medir a tensão dos terminais de uma fonte de tensão constante, entre dois quaisquer pontos de um circuito elétrico, ou ainda entre um qualquer ponto e a referência.

Vale lembrar que o chaveamento de cada instrumento de medição incorporado ao multímetro, é feito segundo a sua posição na chave seletora que fica geralmente na parte frontal do multímetro, não é preciso saber como são feitas as ligações internas, apenas é preciso lembrar que cada seção que existe no multímetro, é um instrumento diferente a ser utilizado, portanto, o modo de utilizar também é variável.

Veja abaixo um exemplo de multímetro analógico, onde está sendo

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usado na seção ACV e na escala de 250 volts, portanto, na posição correta para a medição de tensão alternada, que é indicada como ACV (Alternate Current Voltage).

O exemplo abaixo mede o nível da tensão diretamente na tomada de 220 volts, é preciso lembrar que as pontas do multímetro devem sem isoladas, e não deve ser tocado nas partes metálicas das pontas de prova durante a medição, pois se se forem tocadas nas partes metálicas, com certeza, o usuário irá levar choque.

Outro detalhe: não é preciso observar a posição das pontas de prova, apenas certifique-se de não tocar nas partes metálicas durante a medição e não deixar o instrumento conectado ao ponto em que está realizando a medida.

Abaixo pode ser observado um exemplo de medição de tensão alternada, onde a tensão já foi baixada pelo transformador, o multímetro utilizado é digital e está na seção ACV e na escala máxima de 200 volts, como a tensão de entrada é de 110 volts e a tensão de saída é 9 + 9 volts, pode ser feita a medição na mesma escala.

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Note que no exemplo acima, a tensão de entrada é 110 volts, por esse motivo é que mesmo estando a chave seletora na seção correta, é preciso observar sempre com muita atenção a posição da chave seletora para que esteja numa escala compatível com o nível da tensão máxima esperada no ponto a ser medido.

Se o nível de tensão for muito acima da escala escolhida, o multímetro pode ser danificado, se não sabe a tensão esperada, escolha escalas mais altas do multímetro e vá baixando até encontrar uma medida que satisfaça.

Tenha sempre em mente que a ligação de um voltímetro ao circuito para a medida de tensão é de tipo paralelo, é o mesmo é dizer que durante a medição o instrumento constituí um caminho paralelo ao elemento ou circuito a diagnosticar.

Observe o exemplo da figura abaixo, é um teste me medição do nível de uma bateria, onde se espera encontrar próximo 12 volts, note que a bateria tem tensão contínua, então a seção deve ser a seção DCV, e como esperamos encontrar próximo de 12 volts ou quem sabe menos, se a bateria estiver ruim ou descarregada, então a seção DVC e escala de 20 volts é perfeito para realizar a medição, mas nesse caso é preciso observar a posição das pontas de prova, e observe bem o seguinte: se for feita a medição sem observar a posição das pontas de prova em um multímetro digital, ele irá mostrar a tensão, porém, com um sinal de menos (-) antes da tensão medida, isso significa que as pontas de prova estão invertidas, mas não altera o resultado da medição.

Se a mesma medição for realizada com um multímetro analógico, o ponteiro irá voltar (defletir), impossibilitando a medida da tensão.

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Um voltímetro ideal procede à medição da tensão sem absorver qualquer corrente elétrica, pois apresenta, uma resistência elétrica de entrada infinita, essa é uma característica que garante a não interferência do aparelho de medição no funcionamento do circuito.

No passado, todos os voltímetros eram de tipo analógico, e nos aparelhos deste tipo, a amplitude da tensão é indicada através da posição de um ponteiro sobre uma escala graduada, cuja seleção deve condizer com a amplitude prevista para a tensão.

Atualmente existe uma grande variedade de voltímetros analógicos e digitais, sendo em geral uma das múltiplas funções disponibilizadas pelo multímetro.

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