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ELEC-011 - BASICO Eletricidade
Tipologia: Notas de estudo
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Não perca as partes importantes!



































































Este material está direcionado para as pessoas que se destinam a trabalhar com hardware. Nossa intenção não é que você saia deste curso como um bom eletricista, mas sim que você tenha uma boa noção daquilo que é muito importante para a máquina do século: ENERGIA. Sem ela, nada de “computar”.
A nossa apostila está dividida em capítulos, bastante enxutos e direcionados para o profissional mais frenético e mais sem tempo da história da humanidade: “O Micreiro”, o Peopleware.
Você encontrará conceitos de distribuição de energia até projetos de instalações elétricas, passando com certeza por dentro dos aparelhos que envolve a computação, tais como fontes, no breaks, filtros de linhas e estabilizadores.
Estaremos dando uma noção de dimensionamento de aparelhos e aterramento, bem como a utilização de alguns instrumentos que envolvem este tipo de trabalho.
Ao final lógico dos assuntos estaremos apresentando exercícios de fixação, que fará automaticamente um resumo do assunto estudado.
Na velocidade frenética na qual a tecnologia “engole” o mundo proporcionando, talvez, cada vez mais comodidade para o ser humano, cria automaticamente outra lacuna enorme que é a falta de profissionais especializados para manter toda esta “parafernália” funcionando.
Esperamos que este manual possa lhe ser útil no ingresso ao mundo fantástico da computação técnica. Ser um especialista em resolver o incompreensível, o inexplicável e inimaginável deve ser o seu objetivo, pois como em quase todas as áreas da informática, esta tem mil armadilhas e problemas cujas soluções podem parecer óbvias, mas os problemas não tem explicação ou não fazem sentido.
Este manual procurará abordar da forma mais didática e ampla possível, os principais tópicos necessários para permitir a montagem, diagnóstico e reparo de microcomputadores da linha PC/IBM. Assim começaremos por fundamentar os Conceitos Básicos da Eletricidade, afinal é de extrema importância que o computador esteja devidamente ligado à energia. Passaremos pelas características do funcionamento interno de um computador. Montaremos e configuraremos seus componentes como placas de vídeo, memórias e discos rígidos. Procuraremos estudar os principais sistemas operacionais e como compatibilizá-los com o computador, e finalmente veremos a instalação e configuração de acessórios como Fax/Modem, Placas de rede, kits multimídia, scanners e outros.
O Objetivo claro desta primeira parte, que compreende a Introdução a Eletricidade, não visa formar nenhum eletricista profissional, mas sim abrir nossos horizontes técnicos para uma área que anda de mãos dadas com a área principal a qual nós estamos almejando: “Técnicos de Hardware”. Ministrar um curso de Hardware sem explanar pelo menos o mínimo sobre conceitos básicos de eletricidade, seria como um curso de culinária sem liqüidificadores, batedeiras, forno microondas ou até o fogão a geladeira e o freezer. Aqui teremos uma noção totalmente direcionada para o nosso curso, e esperamos que estas noções lhe ajude bastante no seu dia a dia.
Levar um choque é quando a corrente elétrica passa pelo nosso corpo em direção à terra, é um processo natural, mas nada agradável. Entenderemos mais adiante que a sensação de queimor e contração dos músculos é um efeito da corrente e não da “voltagem” como muitos acreditam. A corrente elétrica é preguiçosa e procura sempre os caminhos mais curtos para chegar ao local que “ela” quer chegar. Se você foi o felizardo em ser o transporte desta, infelizmente ela nos deixa alguma lembrança, mesmo que seja ruim, mais com certeza deixa. Então, todo cuidado é pouco, queremos enfatizar ao máximo que estaremos mexendo
com corrente alternada e se obedecermos as instruções passadas pelo seu professor em sala de aula, nenhum dano chegará a sua pessoa. Mas caso um dia isto aconteça com você ou alguma pessoa que estiver a seu redor, ajude-o com os passos descritos na próxima seção: Primeiros Socorros.
Como estaremos trabalhando diretamente com eletricidade, devemos tomar cuidados extras com o manusear das máquinas e equipamentos que estão ao nosso redor. O perigo de choques é constante e tenho certeza que você não quer passar por esta experiência neste curso. Todos nós sabemos os “efeitos colaterais” de uma descarga elétrica. Ela nos pode causar queimaduras, contrações involuntárias, espasmos e até a morte de uma pessoa.
Leia atentamente os primeiros socorros que você deve prestar a uma pessoa que acaba de levar uma descarga elétrica, talvez um dia você precise aplicá-los.
O que acontece
Além de apresentar ausência de respiração e pulsação, a vítima também poderá apresentar inconsciência, pele fria e pálida, lábio e unhas azulados.
O que não se deve fazer
Sintomas:
Procedimento : Lavar com água fria
Terceiro Grau
Lesão da pele e tecidos mais profundos (músculos, vasos e nervos)
Sintomas
Procedimentos : Nos casos mais graves procedimentos cirúrgicos e cirurgia plástica. No momento lavar com água fria.
Em todos os casos de queimadura é necessário:
Energia pode ser definida como sendo tudo aquilo que seja capaz de realizar ou produzir trabalho.
Todas as movimentações que ocorrem no universo, podem gerar forças capazes de transformar energia, num encadeamento sucessivo, ou seja, em modalidades diferentes de energia. As pessoas somente sentem os efeitos da energia através dos sentidos. Apresenta-se sob várias formas:
Energia Mecânica
Energia Elétrica
Energia Térmica
Energia Química
Energia Atômica, etc...
A Energia Mecânica é constituída por duas modalidades de energia: a cinética e a potencial. Na figura abaixo, vemos um guindaste que está realizando trabalho, ou seja, com seus motores e engrenagens, ao levar a carga para cima, existe aí um copo (carga) em movimento. Um corpo (carga) em movimento possui energia. E quando a energia está associada a movimento, chama-se, em física, Energia Cinética. No momento que a carga está parada no alto, no aguardo para produzir trabalho, chama-se Energia Potencial. É a energia que está relacionada à posição em que se encontra o corpo. Podemos citar outras fontes de energia cinética e potencial a saber:
Energia Cinética, como por exemplo a energia do vento, da água corrente, etc...
Energia Potencial: como por exemplo a energia da água represada, dos elásticos da molas, etc...
A Energia Elétrica é uma forma de energia que apresenta inumeráveis benefícios e tornou-se no decorrer dos tempos, parte integrante e fundamental de nossas atividades diárias. Tão importante que nossa vida seria praticamente impossível sem sua existências, e muitas vezes nos damos conta da sua importância, somente no momento da sua falta.
Sem dúvida, a energia elétrica é a forma mais prática de energia, pois pode ser transportada a grandes distâncias através do condutores elétricos (fios ou cabos), desde a geração até os centros de consumo, que são os nossos lares, indústrias, comércio, etc... Trata-se de uma forma de energia extraordinária, pois além de poder ser transportada com facilidade, pode transformar-se em outras modalidades de energia, sem muitas dificuldades e com custos relativamente baixos.
...ela percorrerá os circuitos do aparelho em questão, convertendo-se em energia sonora.
A energia elétrica pode acionar o motor de ...
produzindo movimento (energia cinética). Vimos então, alguns exemplos de utilização da energia elétrica, e nos dá uma pequena idéia de quanto é importante na vida do homem moderno.
A energia elétrica, normalmente não é utilizada no mesmo local onde é produzida. Como é produzida a grandes distâncias do centro de consumo, é necessário que seja transportada; e por motivos estritamente econômicos, deve ser feitos em altas tensões. Isto é, a energia elétrica não pode ser transportada nos mesmos valores de tensão do ponto de produção, por questões de isolamento dos geradores.
Assim sendo, a energia elétrica desenvolve-se em quatro fases fundamentais:
Geração (produção)
Transmissão
Distribuição
Utilização
Podemos ter várias formas de geração de energia elétrica. A forma mais econômica de produção de grandes quantidades de energia elétrica se utiliza da energia mecânica da rotação de eixos de turbinas que movimentam os grandes geradores.
Para movimentar o eixo das turbinas, podemos utilizar vários tipos de fontes, como a queda d’água (hidráulica), a propulsão a vapor (térmica), utilizando-se da queima de combustíveis (gasolina, diesel, carvão) e pela fissão de materiais como o urânio ou tório (nuclear).
Quando da construção de uma usina, primeiramente, devem-se levantar indicadores (econômicos, técnicos, ecológicos e sociais), para posteriormente fazer a opção de qual tipo de usina vais ser construído naquele local. Observando o desenho logo abaixo, vamos descrever o caminho percorrido pela energia, desde a sua geração até o ponto de consumo.
1 – Barragem 2 - Condutos Forçados 3 - Casa de Força
4 - Subestação Elevadora 5 - Torres de Transmissão 6 - Subestação Abaixadora
7 - Subestação de Distribuição 8 - Postos de Transformação para Baixa Tensão
9 - Consumidor Residencial
10 – Consumidor Industrial 11 – Derivação para Distribuição Rural
12 – Consumidor Rural
Em função da quantidade de energia elétrica a ser gerada, escolhe-se o melhor lugar para a construção da barragem, levando-se em consideração o clima da região, a vazão d’água do rio, a topografia do local, o tipo de rocha e a facilidade de deslocamento de materiais de construção até a obra.
O conduto forçado sai da barragem e vai até a turbina acoplada ao gerador na casa de força, sendo que este varia de diâmetro e comprimento em função da potência da turbina acoplada ao gerador.
(^1 )
3
4
5
5
6
7
(^8 )
11 10
12
No capítulo anterior, tivemos a oportunidade de conhecer os diversos tipos de energia , bem como os processos de produção e transformação.
Vimos que todas as formas de energia , a eletricidade , ou energia elétrica , é uma das mais versáteis, pois se transforma com muita facilidade e eficiência em muitas outras modalidades.
Conhecemos também as usinas hidrelétricas, transmissão, distribuição, seus equipamentos e os serviços que a eletricidade presta ao homem, mas nada foi dito quanto à essência dessa modalidade de energia, ou seja, quais as partículas que de fato determinam seu comportamento.
O estudo da eletricidade ficará mais fácil se partirmos dos conceitos básicos do estudo da matéria.
Tudo que existe no universo , desde estrelas e planetas situados nos pontos mais afastados, até a menor partícula de poeira, é constituído de matéria, que pode se apresentar das mais variadas formas.
Por outro lado, a menor parte da matéria , sem que a mesma perca suas características originais é denominado molécula.
Átomo de Oxigênio
Átomos de Hidrogênio
Quando dividimos ainda a molécula temos os átomos , que vem do grego: indivisível. E com muitos estudos descobriram que o significado não condiz com o assunto pois a indivisibilidade de um átomo é falsa, podemos dividi-lo e entramos nos méritos da energia atômica e nuclear.
Ante de falarmos sobre os conceitos que envolverão o nosso curso, é importante nós conhecermos a menor parte de qualquer “coisa”, ou seja: matéria.
Matéria: É tudo aquilo que ocupa lugar no espaço. Toda matéria é composta por elementos básicos que representam a menor parte desta mesma matéria, estes elementos básicos são chamados de átomos.
Átomo: Menor parte de uma matéria, estrutura indivisível de uma matéria. O átomo é formado pelos seguintes elementos: Prótons, Nêutrons e Elétrons.
Prótons: Está localizado no núcleo do átomo. Possui carga elétrica positiva ( + ).
Nêutrons: Está localizado também no núcleo do átomo porém não possui carga elétrica.
Elétrons: Está localizado em uma região chamada eletrosfera. Possui carga elétrica negativa ( - ). Os elétrons distribuem-se na eletrosfera de forma ordenada, em sete camadas, da seguinte forma.
K = 2 elétrons
L = 8 elétrons
M = 18 elétrons
N = 32 elétrons
O = 32 elétrons
P = 18 elétrons
Q = 8 elétrons
Por exemplo: o átomo de alumínio possui 13 elétrons e estão distribuídos da seguinte forma:
Átomo de Sódio
Átomo de Cloro
Se os elétrons se libertarem com facilidade de suas órbitas, como é o caso dos metais omo o ouro, a prata, o cobre, o alumínio, a platina, etc... são denominados... ...condutores elétricos Entretanto, se os elétrons têm dificuldade de se libertarem de suas órbitas, isto é, estão “presos” ao núcleo, como é o caso do vidro, cerâmica, plástico, baquelite, etc., são denominados...
...isolantes elétricos
Obs: Condutores e isolantes serão discutidos mais adiante.
Matéria
Átomo
Prótons
Nêutrons
A carga elétrica foi descoberta por volta do ano 600 A.C. Nesta época descobriu-se que ao atritar uma resina (âmbar amarelo) numa substância seca (pele de gato) a resina adquiria uma propriedade de atrair corpos leves como pedaços de palha.
O nome elétrica vem da palavra grega ELEKTRON que significa âmbar amarelo, o nome da resina que tinha a propriedade descrita acima.
Para explicar essa propriedade, considerou-se que pelo atrito os corpos passavam a possuir algo que lhes atribuía tal condição. A esse algo que era adquirido deu-se o nome de carga elétrica. Esse conceito é tão abstrato como o tempo, a temperatura e outros conceitos naturais, isto é, não se pode definir carga elétrica. O que podemos é garantir a sua existência pelo seu efeito.
Ao atritarmos dois corpos estaremos gerando dois tipos de cargas. As cargas positivas (prótons) e as cargas negativas (elétrons). Daí tira-se o conceito que cargas de sinais iguais se repelem e cargas de sinais diferentes se atraem.
O Exemplo você pode fazer em casa. Atrite um pente em um pedaço de papel ou passe-o no seu cabelo várias vezes e aproxime de pequenos pedaços de papel. Rapidamente os pedaços de papel irão agarrar no pente e podemos concluir que a carga que o pente adquiriu com o atrito é oposta a carga do papel.
Tais conclusões levam a confirmação de que quando atritarmos um corpo em outro há uma passagem de partículas de um para outro de forma que aquele que recebe torna-se mais carregado que anteriormente.
Foi convencionado que os sinais das cargas elétricas seria o seguinte:
Quando dois corpos carregados entram em contato, as cargas destes corpos tendem a entrar em equilíbrio.
Veja o exemplo abaixo
Antes de falarmos sobre Grandezas Elétricas, precisamos definir primeiramente o que é grandeza.
É tudo aquilo que pode ser medido.
Por exemplo: Área (metro quadrado, quilômetro quadrado)
Comprimento (centímetro, metro, quilômetro)
São grandezas que provocam ou são provocadas por efeitos elétricos, ou ainda que contribuem ou interferem nestes efeitos.
Os corpos carregados possuem uma quantidade de cargas elétricas que lhe dão maior ou menor intensidade. Justamente por essa quantidade de cargas é que se pode dizer se um corpo está mais ou metros carregado que outro. Naturalmente essa comparação deve ser feita entre corpos com cargas de mesmo sinal. Essa propriedade de estar mais ou menos carregado é chamada de Potencial Elétrico.
Exemplo:
Na tomada de nossa casa, dizemos que tem 220 volts. Mais na verdade você está falando da diferença de potencial que existe entre os pólos da tomada. Veja:
+ + +
+ + +
Neste lado temos 220v em relação a terra
Neste lado: zero em relação a terra
Então concluímos que a diferença de potencial (D.D.P.) desta tomada é 220 volts pois: 220 - 0 = 220
A unidade de medida da Diferença de Potencial é o Volt (v)
A Diferença de Potencial é conhecida como: D.D.P., Tensão Elétrica e Tensão Nominal, Força Eletromotriz (FEM) ou ainda voltagem
O Aparelho utilizado para medir a Diferença de Potencial é o Voltímetro.
Símbolo do Voltímetro:
Obs.: A voltagem se mede em paralelo
QUILOVOLT: abreviada pela letra KV
Um Quilovolt ( 1 KV ) equivale a 1.000 V.
Para converter Quilovolt em volt, deve-se multiplicar o valor em Quilovolt por 1000 (mil), o resultado desta divisão será dado em volts.
Ex.: Converter 13,8 KV em volts (V)
13,8 x 1000 = 13800 V
Para converter volts (V) em Quilovolts (KV), deve-se dividir o valor dado em volts por mil.
Ex.: Converter 13800 V em KV
13800 / 1000 = 13,8 KV
MILIVOLT: abreviada por mV
Um Milivolt (mV), eqüivale a 0,001V
Para converter Milivolts em Volts, deve-se dividir o valor dado em Milivolts (mV) por 1000 (mil), o resultado desta divisão será dado em Volts.
Ex.: Converter 400mV em V
400 / 1000 = 0,4 V
Para converter Volts em Milivolts deve-se multiplicar o valor dado em Volts (V) por 1000 (mil), o resultado desta multiplicação será dado em Milivolts (mV).
Ex.: Converter 2V em mV.
2 x 1000 = 2000mV
V
MILIAMPÈRE: abreviada por mA
Um Miliampère (mA), eqüivale a 0,001A
Para converter Miliampère em Ampères, deve-se dividir o valor dado em Miliampères (mA) por 1000 (mil), o resultado desta divisão será dado em Ampères.
Ex.: Converter 400mA em A
400 / 1000 = 0,4 A
Para converter Ampères em Miliampères deve-se multiplicar o valor dado em Ampères (A) por 1000 (mil), o resultado desta multiplicação será dado em Miliampères (mA).
Ex.: Converter 2A em mA.
2 x 1000 = 2000mA
O sentido da corrente é definido pela direção em que os elétrons se movimentam. A corrente pode ser classificada em relação a movimentação de seus elétrons em corrente alternada e corrente contínua.
6.4.3.1. Corrente Contínua (CC ou DC)
Quando as cargas elétricas se movimentam em uma só direção temos a Corrente Contínua. - C.C, ou DC (Direct Corrent). Podemos observar o movimento global da cargas de um corpo na mesma direção e sentido em um dado momento. Quando esse movimento de cargas é sempre no mesmo sentido, surge no corpo uma corrente elétrica contínua, conhecida como CC. É exatamente o tipo de corrente fornecido por uma pilha de lanterna, bateria de automóvel e a fonte de alimentação do computador. Os circuitos integrados das placas dos computadores trabalham sob uma alimentação de CC.
A Voltagem de Corrente Contínua (VCC) ou DCV (Direct Corrent Voltage) é quem realmente alimenta a maioria dos equipamentos eletro-eletrônicos, quando um equipamento é ligado na tomada de tensão VAC - Voltagem de Corrente Alternada (220/115), um circuito eletrônico chamado fonte de alimentação converter a tensão VAC em DCV que alimenta os circuitos eletrônicos em geral, outras formas de geração de energia contínua são as: Baterias (Carros, Telefone celulares, rádio comunicadores, etc.), Pilhas ( rádios portáteis, brinquedos, etc. ) ou até mesmo a energia solar, entre outras. Observe que as baterias geralmente são carregadas tendo como origem a tensão VAC.
Observe o gráfico abaixo. Note que não há variação na tensão de CC.
Símbolos da Corrente Contínua e da Voltagem de Corrente Contínua:
Obs.: Note que na explicação acima, estamos tratando de duas grandezas que estão relacionadas diretamente: Corrente Contínua (CC ou DC), que é medida em ampères e Voltagem de Corrente
Contínua (VCC ou DCV) que é medida em volts. Uma trata do movimento dos elétrons (corrente) e a outra trata da diferença de potencial entre dois pontos (voltagem). 6.4.3.2. Corrente Alternada (CA ou AC)
É definida como a corrente que não só varia de sentido, mas também em sua intensidade ao longo do tempo. Quando a movimentação dos elétrons varia de sentido em um determinado tempo, classificamos esta como Corrente Alternada – CA (ou AC: Alternate Corrent). A Voltagem de Corrente alternada – VCA (ou ACV: Alternat Corrent Voltage) é gerada no Brasil em sua grande parte pelas hidrelétricas que convertem a energia cinética da água em energia potencial, através do movimento de turbinas que transformam o efeito magnético em energia alternada, que é muito mais fácil de transportar por não ter grandes perdas na transmissão a longas distâncias.
Podemos representar a tensão alternada como VAC , você pode encontrar esta representação atrás da fonte do microcomputador ou de todos os equipamentos elétricos alimentados pela tensão alternada que possuem uma chave seletora de tensão 220/115 VAC.
Observe o gráfico abaixo. Note que a variação é intensa e constante. Ora os elétrons se movimentam do positivo para o negativo, ora o contrário.
Existem equipamentos que não tem a chave seletora para fazerem a seleção de tensão automaticamente, mais ainda assim são alimentados pela tensão VAC, por exemplo: 220 – 110.
Quando falamos no sentido da corrente elétrica, estamos querendo definir em que direção as cargas elétricas estão se movimentando.
6.4.4.1. Sentido Convencional
É o sentido usado para estudos na maioria dos livros técnicos. Neste sentido a corrente se desloca do positivo para o negativo.
6.4.4.2. Sentido Real
Este é o sentido verdadeiro dos elétrons, do negativo para o positivo
+ -
- +