Instalaes Eltricas

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Instalaes Eltricas(Para domingueiros e profissionais)Prof. Luiz Ferraz Netto leobarretos@uol.com.brIntroduo

Dia a dia cresce o nmero de aparelhos eletro-eletrnicos instalados na rede eltrica domiciliar. J no h mais uma diviso ntida entre o que de eletrnica e o que de eletricidade domstica. Conhecer o bsico das instalaes eltricas dever de todos os estudantes de Cincias, eletro-eletrnicos e famosos domingueiros.

Nesse texto analisaremos uma instalao eltrica domiciliar tpica, atravs de alguns conceitos de Eletricidade. Esses sero o ponto de partida para que possamos entender o funcionamento de alguns dispositivos nela utilizados.

3 fios

A energia eltrica que recebemos da empresa de eletricidade, chega at nossa casa por meio de 3 fios. O porque do uso de trs fios no muito bem entendido por muitos instaladores. Eles, pela prtica, simplesmente usam desses 3 fios para distriburem as tenses tpicas de 110 V e de 220 V entre os aparelhos domsticos comuns para que funcionem. De modo geral, as tcnicas usadas nessas distribuies e instalaes so simplesmente deplorveis.

Assim, nosso primeiro ponto importante, na anlise de uma instalao eltrica domiciliar tpica, saber de que modo a eletricidade vem por estes trs fios.

A energia eltrica que recebemos em nossa casa, numa linguagem simples, transportada por ondulaes da corrente eltrica que vai e vem pelos condutores, impulsionada pelo que denominamos de tenso eltrica.

Isso quer dizer que a tenso varia continuamente, mudando de polaridade 120 vezes por segundo, de modo que, 60 vezes, a cada segundo, ela empurra a corrente num sentido e 60 vezes, no mesmo segundo, ela puxa a corrente no sentido oposto, alternadamente. Da a denominao corrente alternada.

Representando isso por um grfico, teremos semiciclos positivos quando a corrente empurrada e semiciclos negativos quando a corrente puxada; algo como se ilustra a seguir.

Para que uma corrente eltrica possa circular por um aparelho que seja ligado a esses condutores de energia, ela precisa de um percurso completo (circuito fechado), ou seja, de ida e volta, o que significa que um s fio no pode alimentar nenhum aparelho.

Temos de usar dois fios, entre os quais a tenso eltrica ou diferena de potencial muda alternadamente de polaridade.

Um desses fios, por motivo de segurana, a prpria Companhia Eltrica coloca em contato mais ntimo possvel com o solo (cho, terra). Dos dois fios da rede eltrica, aquele que no apresenta nenhuma diferena de potencial com o solo (porque est intimamente ligado com ele) denominado subjetivamente de retorno, neutro ou terra. O outro, para diferenciao, denominado de fase ou vivo.

Para um aparelho eltrico esses nomes so suprfluos, uma vez que os dois fios trabalham exatamente do mesmo modo, alternadamente. Para o instalador e para os moradores da residncia que fio est ligando aonde, importante por motivos de segurana e no por motivos de funcionamento do aparelho. Isso fica patente quando ligamos um liquidificador na tomada de qualquer lado que se espete o plugue, ele funcionar!

Como aqueles que manuseiam os aparelhos esto permanentemente em contato com a terra (assim como um dos fios da rede), prudente que as partes metlicas do aparelho que possam ser tocadas, sejam aquelas ligadas ao fio neutro ou terra. Desse modo, como no h diferena de potencial, no haver riscos de choques eltricos (passagem de corrente eltrica pelo corpo e suas conseqncias) .

Erros comuns

Um erro comum dos instaladores, por falta de slidos conceitos, deriva desses nomes diferenciadores.

Quando se trata do fio vivo ou fio fase, eles lhe conferem certas importncias eltricas (em relao ao circuito todo), que simplesmente no existem!

Atribuem o conceito de presso ou de tenso eltrica apenas para o fio fase e um papel secundrio de retorno para o fio terra. Para eles o fio fase que provoca a corrente. A falha est no conceito de tenso eltrica ou d.d.p. conceito aplicado a pelo menos dois condutores eltricos (rigorosamente, entre dois pontos distintos de um campo eltrico, em superfcies no eqipotenciais). No existe um condutor com tenso eltrica pode existir um par de condutores (dos quais um deles pode ser o fio terra) entre os quais estabelece-se uma tenso eltrica ou diferena de potencial. Um fio de alto potencial eltrico comumente citado como um fio de alta tenso um erro!

Outro erro comum dos instaladores imaginar que, pelo fato da Companhia Eltrica aterrar um dos fios, a terra seja efetivamente utilizada como um dos fios de transporte de energia eltrica. Se isso fosse verdade, no seriam necessrios 3 fios entrando em nossas residncias; bastariam 2, o terceiro seria ligado a uma longa haste cobreada enfiada no cho.

Nomenclaturas

Na figura, a seguir, mostramos um circuito eltrico simples e a nomenclatura associada.

Dos trs fios que chegam at nossa casa, trazendo energia eltrica da empresa geradora e distribuidora, um deles ligado em terra (na sada do gerador, no transformador da rua e em centenas de outros pontos ao longo de seu percurso). Os outros dois so isolados da terra. So os denominados fios vivos.Entre qualquer fio vivo e o fio terra h uma diferena de potencial (110V - nominal). Entre os dois fios vivos tambm h uma diferena de potencial (220V - nominal); o dobro daquela que se estabelece entre um fio vivo e o fio terra. A fase da tenso alternada entre um fio vivo e o terra oposta fase que existe entre o outro fio vivo e o terra.

A figura a seguir ilustra as tenses eltricas e as correspondentes fases entre eles.

Modelos didticos.A melhor ilustrao possvel, a nvel de demonstrao, para a rede eltrica domiciliar feita com um transformador abaixador de tenso com center-tape (CT - terminal central) no secundrio de baixa tenso.

Ligamos o primrio do transformador na rede eltrica (110 ou 220V, conforme a rede). Nos trs fios do secundrio (num transformador para 6V + 6V, por exemplo) temos a exata imagem de nossa rede domiciliar.

Os trs fios que chegam a nossas casas tambm vm de um transformador abaixador de tenso (instalado em algum poste perto de sua casa!) so os trs fios do secundrio desse transformador ... com center-tape.

Usando nosso "transformadorzinho didtico", basta ligar o fio central (center-tape) num condutor aterrado (um cano metlico enfiado na terra mida). Os fios laterais do secundrio desse transformador passam a denominar-se fios vivos ou fios fases e o fio central ser o fio neutro ou fio terra.No exemplo desse transformador teremos:6VAC entre qualquer fio vivo e o fio terra;12VAC entre os dois fios vivos.Entre os fios vivos h uma diferena de fase de 180 graus.

Eis um outro modelo didtico.

A menos do tipo e valores da d.d.p. desenvolvida, podemos fazer uma analogia desse circuito domiciliar (ou do modelo do transformadorzinho) com o circuito de duas pilhas associadas. Confronte!Nessa figura, 1,5V , 3,0V e 1,5V so tenses eltricas (diferenas de potenciais); +1,5V , 0V e -1,5V so potenciais eltricos em relao Terra.Como nos circuitos de pilhas no h aterramento (ainda que muitos deles usem dos chassis dos aparelhos como sendo um dos condutores), no comparece aqui os termos vivos e terra. Por motivos da histria da eletrnica, um dos condutores pode ser denominado de +B e o outro de chassis, massa ou terra.

Curtos e fusveis.

Evidentemente, antes do primeiro acesso que temos a esses fios condutores de energia eltrica, a empresa coloca um medidor de energia eltrica ou de consumo de energia. O "relgio da luz", como popularmente conhecido, mede os quilowatts-horas consumidos que correspondem quantidade de energia fornecida.

Em outra oportunidade abordaremos como calcular esses consumos domiciliares.

O medidor s funciona quando a corrente circula, ou seja, quando algum aparelho ligado e exige ,com isso, a circulao de uma corrente que lhe fornea energia.

Observe que, se houver alguma deficincia na instalao de energia que provoque um "escape" de corrente, por exemplo, um fio desencapado encostado num ferro da estrutura da casa, conforme exemplo da figura a seguir, a corrente circulante acionar o medidor que registrar um consumo indevido.

De uma maneira mais simples, podemos dizer que se trata de um "vazamento" de energia pelo qual o usurio paga sem saber, pois toda a corrente que passa pelo "relgio" registrada, determinando o consumo de energia. Isso algo anlogo ao uso de uma mangueira d'gua para regar uma planta (e no para lavar a calada, como estupidamente se faz), mas que apresenta algum furo em sua extenso. O "relgio da gua" marcar o consumo total: gua que vaza pelo furo + gua para a planta.

Aps o relgio, encontramos um conjunto de dispositivos de proteo que podem ser fusveis comuns ou disjuntores.

Os fusveis comuns so ligas metlicas que "queimam" (fundem-se) quando a corrente ultrapassa um valor considerado perigoso para a instalao.

A intensidade mxima da corrente que pode passar por um fio determinada basicamente pelo material de que ele feito e por sua espessura.

Nas ligaes com fios de cobre com determinada espessura, se a corrente ultrapassar um certo valor, a quantidade de calor produzida pode ser exagerada, a ponto de afetar a integridade da capa plstica do fio.

Se essa capa derreter, com a perda do isolamento, o perigo se torna maior, pois pode ocorrer um curto-circuito. Assim, a funo do fusvel queimar, interrompendo assim a circulao da corrente, caso sua intensidade se tome perigosa a ponto de colocar em risco a integridade da instalao. Se o fusvel no queimar, por ocasio de um surto extra de corrente, a instalao e todos os aparelhos (em funcionamento) ligados a ela sero percorridos por esse surto de corrente ... alguns podero "pifar"!

Nota: "curto-circuito" no um circuito "curto"; no um trajeto fsico de pequena extenso ... um percurso de menor resistncia eltrica para a corrente.Disjuntores

Os disjuntores tm a mesma finalidade que os fusveis comuns, se bem que funcionem de modo um pouco diferente. Os disjuntores tm a aparncia mostrada a seguir.

Consistem, basicamente, numa chave que desliga automaticamente quando a intensidade da corrente alcana o valor para o qual projetado. Vale a pena desmontar um deles para uma anlise criteriosa de seu funcionamento.

A vantagem do disjuntor em relao ao fusvel que o disjuntor simplesmente "desarma", interrompendo a corrente quando ela se torna perigosa, enquanto que o de fio fusvel queima. Uma vez que a causa do excesso de corrente tenha sido eliminada, o fusvel precisa ser trocado por outro novo, enquanto o disjuntor simplesmente rearmado.

Fusveis em d.c.

Nos circuitos DC, alimentados por pilhas ou baterias os fusveis tambm tm sua atuao como protetores. Nos automveis, por exemplo, h um bom conjunto de fusveis protegendo as mais variadas partes. Os rdios e toca-fitas tambm devem ser protegidos mediante fusveis. Em muitos desses rdios, o circuito interno no tem qualquer contato com a carcaa do aparelho, por isso, alm dos fios que vo aos alto-falantes, aparecem em destaque os fios de alimentao: vermelho (+) e preto (-). O vermelho deve ser ligado ao positivo da bateria (regra geral para os veculos modernos) e o preto ao chassis do veculo.

E o fusvel onde deve ser posto?

No fio vermelho? No fio preto?

Faa essa pergunta a 100 instaladores de rdio e equipamentos de som em carros. A maioria dir: no fio vermelho, no positivo, no que vai para a bateria.

Sem dvida, certos instaladores de rdios e aparelhos de som em automveis, insistem na instalao dos fusveis no fio positivo (fio vermelho que vai para o plo positivo da bateria).

Eles alegam que a alta corrente extra entra por ali e queima o fusvel antes de entrar no rdio! Realmente, isso uma falha grave no conceito. A corrente que passa pelo fusvel tambm passa pelo rdio ... sempre! A corrente que passa pelo fio positivo tambm passa, ao mesmo tempo e com a mesma intensidade pelo fio negativo ... sempre! indiferente colocar o fusvel no fio preto ou no vermelho.

A principal causa da queima de fusveis ou desarme de disjuntores numa instalao eltrica o curto-circuito.

Curto circuito = caminho de menor resistncia eltricaOcorre curto-circuito quando a energia eltrica encontra um caminho de retorno com menor resistncia que aquele que encontraria passando normalmente por um aparelho. Esse novo caminho, no necessariamente o mais curto, em termos de distncia. Ele o mais curto, em termos de menor resistncia.

Se um fio encostar em outro (fase e neutro, por exemplo) no havendo um aparelho para entregar a energia, mas sim um percurso de muito baixa resistncia, a corrente se torna intensa a ponto de colocar em perigo a instalao. Ocorreu o que denominamos de curto-circuito, ou seja, o "circuito" (percurso) no passa pelo aparelho alimentado (grande resistncia), mas vai diretamente ao retorno (quase nenhuma resistncia).

Nas instalaes que utilizam fusveis existem tambm chaves que permitem desligar os diversos setores da instalao, para o caso de necessidade de manuteno, reparos ou alteraes. Observe que desse local que a distribuio de energia pela residncia feita.

Distribuio da energia

O normal numa residncia termos trs circuitos de distribuio.

Estes circuitos podem fornecer tenses de 110 V e 220 V ou somente uma delas, conforme a instalao.

Partindo da chave principal (*) onde chegam os trs fios, observamos que a partir deles podemos obter duas tenses.

Cada fio vivo extremo est ao potencial eltrico de 110 V e tm como terra comum o fio do meio, ou seja, ele o neutro para os dois fios vivos extremos.

Um osciloscpio de trao duplo devidamente instalado para colher informaes de tenses entre esses fios denunciar que h uma defasagem de 180 graus entre os dois pares vivo-terra.

A distribuio de energia eltrica pela residncia deve ser feita de modo a equilibrar as correntes que passam pelos dois fusveis.

(*) NOTA: Em instalaes j um tanto antigas, comum encontrarmos uma chave geral, de faca, com 3 facas. Elas tm incorporados os suportes (soquetes) para 3 fusveis. Cada fusvel da lateral protege um fio vivo. O fusvel central no protege nada, ele no est ligado em nada. O suporte central apenas "um armrio" para um fusvel de reserva. Se durante a noite um dos fusveis laterais queima, com uma lanterna o localizamos e o substitumos pelo fusvel do meio o reserva.

Se voc retirar esse fusvel central ver que h uma arruela de lato (e um parafuso central) curto-circuitando essa entrada de terra. Essa arruela, com as habituais trepidaes do prdio, pode desfazer a ligao do terra ... e algum aparelho vai queimar l dentro da casa! Vale a pena, periodicamente, desligar a chave geral, retirar esse parafuso central do suporte do meio da chave, retirar a arruela e lix-la bem. Recoloque-a no lugar e aperte bem esse parafuso central. Enrosque, nesse suporte-"armrio" o fusvel de reserva.

As duas fases ou fios vivos iro para os dispositivos que requeiram 220V (chuveiro, torneira eltrica etc.). Deve haver um par de disjuntores ou uma chave especial com fusveis para esse circuito.

Uma das fases e o neutro so usados para alimentar as tomadas de energia distribudas pela casa. Neste circuito, pode-se fazer uma segunda separao nas casas tipo sobrado, por exemplo, para as tomadas do andar de cima e para as tomadas do trreo.

A outra fase e o neutro servem para alimentar as lmpadas. Aqui tambm podemos fazer a separao entre o circuito do andar de cima e o trreo, no caso de um sobrado.

Veja que essas separaes so interessantes no s em termos de distribuio das correntes como tambm para a manuteno. Podemos desligar a chave que alimenta as tomadas para trabalhar numa delas, sem precisar desligar a luz, que vai iluminar o local que esta sendo trabalhado.

Os circuitos individuais dos dispositivos alimentados vm a seguir.

Interruptores

Os interruptores so ligados em srie com as lmpadas ou seja, a corrente que passa pelo interruptor a mesma que passa pela lmpada.

Circuito srie do interruptor e lmpada

Observe que basta interromper a corrente em apenas um fio, pois isso interrompe seu percurso, impedindo sua circulao: a lmpada no acende. Em princpio, podemos interromper a corrente no fio vivo ou no fio neutro, mas uma boa prtica do instalador identificar o plo vivo e nele colocar o interruptor.

Esse procedimento interessante porque, se tentarmos trocar uma lmpada tendo apenas o interruptor desligado e esse se achar no neutro, um toque em qualquer parte metlica do soquete ou do circuito no impede que levemos um choque, pois passamos a formar o circuito de terra para a corrente.

Ligao inadequada do interruptor Ligao recomendada para o interruptor

Se o fio interrompido for o vivo, nas partes metlicas do soquete da lmpada teremos apenas neutro, ou seja, elementos com o mesmo potencial de nosso corpo e que portanto, no podem dar choque mesmo que toquemos neles.

Evidentemente, isso no se aplica a uma lmpada alimentada por 220 V, onde temos os dois fios vivos.

Outros dispositivos so as tomadas de energia que alimentam diversos tipos de dispositivos.

Essas so conectadas nos diversos pontos da instalao, conforme as necessidades. Podemos ter numa instalao tomadas especiais de 220 V conectadas aos pontos em que existe essa tenso.

Termos usados

TERRA, NEUTRO, MASSA E FASEEm diversos pontos deste artigo, onde analisamos a estrutura bsica de uma instalao eltrica domiciliar, falamos nos quatro termos acima, mostrando aos leitores que existem "estados" ou nveis de potenciais eltricos que caracterizam de forma bem distinta os fios ou os pontos de uma instalao em que os dispositivos externos so ligados.

As definies com as explicaes mais detalhadas dos termos usados so dadas a seguir:

TERRA - O solo terrestre um semicondutor de eletricidade. Em certas situaes, qualquer corpo que esteja em conexo com a terra ter o potencial desta, ou seja, no haver diferena de potencial entre eles (corpo e terra), de modo que, no haver circulao de corrente de um para o outro.

Se um corpo estiver carregado ou sob um potencial diferente da terra, ao ser colocado em contato com ela, ele se descarrega. Em outras palavras, adquire o mesmo potencial eltrico que a Terra que, por conveno de 0 volts. Isso esclarece porque o usurio da rede eltrica, ao tocar pontos da rede que esto interligados com a terra, no toma choque.

Isso significa que a ligao de um objeto terra a garantia de que ele no vai causar choque se for tocado. A barra de terra de uma instalao eltrica para garantir que, em caso de interrupo dos fios ou problemas na instalao teremos um dos condutores ligado terra.

NEUTRO - Um dos condutores de energia da empresa distribuidora ligado terra.

No local onde a energia eltrica gerada, ao longo das torres de distribuio, nas subestaes e nos transformadores de rua h uma ligao desse condutor at o solo. Esse condutor denominado de neutro.Na maioria das instalaes ele est no mesmo potencial da terra (caso em que ambos podem ser confundidos), mas existem casos em que um defeito na instalao, como por exemplo, uma interrupo de um fio, torna o potencial do neutro diferente do potencial do terra, caso em que choques podem ocorrer. Quando o neutro e o terra apresentam potenciais eltricos diferentes dissemos que houve um "mau aterramento".

MASSA - Se o neutro ou o terra for ligado a um chassi de um aparelho de modo que esse chassi de metal sirva como um condutor de corrente, esse chassi ser chamado de massa. Na maioria dos casos, a MASSA de um aparelho coincide com o terra e o neutro, o que significa que se for tocada nada acontece em termos de choque. No entanto, existem aparelhos em que a MASSA no obrigatoriamente terra ou neutro. Existem televisores, por exemplo, em que um dos fios da rede de energia ligado ao chassi e ele no necessariamente o neutro. Desta forma, a MASSA desses televisores pode estar com um potencial de 110 V ou 220 V em relao Terra, podendo assim causar choques em quem nele tocar.

FASE - O condutor isolado da Terra e que apresenta potencial eltrico em relao a ela denominado de fio fase. Evidentemente, se com os ps no cho, tocarmos nesse condutor, tomaremos choque.

Pg. 2Material oriundo do site www.feiradeciencias.com.br. Reproduo autorizada pelo autor.

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