Aula 13 Corrente Continua

ELETRÔNICA E ELETRICIDADE BÁSICA

Circuitos de Corrente Contínua e Alternada

Corrente Contínua

Na corrente contínua o fluxo de elétrons passa pelo fio sempre no mesmo sentido. Como não há alternância, essa corrente não é aceita pelos transformadores e não ganha voltagem maior. Resultado: a energia elétrica não pode seguir muito longe. Por isso, a corrente contínua é usada em pilhas e baterias ou para percorrer circuitos internos de aparelhos elétricos, como um chuveiro. Mas ela não serve para transportar energia entre uma usina e uma cidade.



Uma corrente é considerada contínua quando não altera seu sentido, ou seja, é sempre positiva ou sempre negativa.A maior parte dos circuitos eletrônicos trabalha com corrente contínua, embora nem todas tenham o mesmo "rendimento", quanto à sua curva no gráfico i x t, a corrente contínua pode ser classificada por:Corrente constante



Diz-se que uma corrente contínua é constante, se seu gráfico for dado por um segmento de reta constante, ou seja, não variável. Este tipo de corrente é comumente encontrado em pilhas e baterias.



Embora não altere seu sentido as correntes contínuas pulsantes passam periodicamente por variações, não sendo necessariamente constantes entre duas medidas em diferentes intervalos de tempo. Esta forma de corrente é geralmente encontrada em circuitos retificadores de corrente alternada. A ilustração do gráfico acima é um exemplo de corrente contínua constante.

Corrente contínua constante

Corrente contínua pulsante



A corrente pulsante ainda apresenta diversas formas de onda, onde cada uma apresenta sua forma e aplicação característica.



Toda vez que estivermos usando componentes polarizados será necessário estar trabalhando com corrente contínua ou pulsante, caso contrário o componente será destruído, nem todos os componentes são polarizados, a exemplo da lâmpada, do resistor e do fusível.Componentes com polaridade:



Corrente Alternada

Um sinal alternado é aquele muda de polaridade periodicamente e varia sua intensidade no tempo.



Corrente Alternada

A forma de onda senoidal é utilizada tanto para a geração quanto para a distribuição de energia elétrica porque permite que ela seja elevada ou reduzida por meio de transformador. No transporte de energia para longas distâncias é necessário elevar a tensão a níveis que chegam a 750 kV, reduzindo assim as perdas no transporte(principalmente por efeito Joule). Nos centros de consumo a tensão é reduzida e distribuída aos consumidores.



Corrente Alternada

Os geradores de corrente alternada são construtivamente menos complexos que os geradores de corrente contínua. Isto é uma grande vantagem, pois reduz custos e cuidados com a manutenção.



Corrente AlternadaPeríodoPeríodo é o tempo que a onda necessita para completar um ciclo completo. Um ciclo completo é igual ao comprimento da onda. O ciclo completo é composto por dois semiciclos, um positivo e outro negativo.



Corrente AlternadaFrequênciaA frequência de um sinal é dada pelo inverso do período, ou seja, é a quantidade de ciclos completos em 1 s. A frequência da onda senoidal da figura anterior é de 0,1 Hz, ou seja, em um segundo ela completou apenas 10% de seu ciclo. A unidade de medida da frequência é o Hertz (Hz) e a grandeza é representada pela letra f. Quanto menor for o período da onda, maior será a frequência dela.



Corrente AlternadaAmplitudeA amplitude de uma onda é dada pelo valor máximo. A amplitude de uma onda senoidal é também denominada de Valor de pico (Vp). O valor de pico é igual à metade do Valor pico a pico (Vpp).



Corrente AlternadaValor instantâneoValor instantâneo em uma onda senoidal é o valor medido em um determinado momento. O valor instantâneo da tensão em qualquer ponto da onda senoidal é dadopela equação: ν = V * sen θ



Corrente AlternadaValor eficaz (Vrms)É a intensidade do sinal senoidal que desenvolve, em uma resistência, o mesmo efeito de aquecimento que um sinal contínuo de mesmo valor. Para exemplificar o valor eficaz em uma onda senoidal, pode-se imaginar que essa onda pudesse ser achatada, tornando-se assim um sinal contínuo.O valor eficaz (Vrms) é igual ao valor de pico divido pela raiz de 2.



Exercícios:1. Por que o sinal alternado disponível em nossas

residências é senoidal?2. Quais são as vantagens de um sinal alternado

ser senoidal?3. Determine o período de um sinal alternado cuja

frequência é de 20 kHz.4. Um sinal alternado apresenta uma tensão eficaz

de 97 V. Qual é o valor de pico desse sinal?



Corrente AlternadaFator de Potência Antes de iniciar o estudo sobre Fator de Potência (FP), é necessário rever alguns conceitos fundamentais e muito importantes para a compreensão das causas e efeitos do FP.

W (watt)Esta é a unidade que representa a energia que está sendo convertida em trabalho no equipamento. É chamada de Potência Ativa ou também de Potência Real.



Corrente AlternadaVAr Esta é a unidade que representa a energia que está sendo utilizada para produzir os campos elétrico e magnético necessários para o funcionamento de alguns tipos de cargas como, por exemplo, motores, transformadores, cargas não-lineares, retificadores industriais etc. Também é resultado de cargas onde a corrente é “chaveada” através de transistores, diodos, tiristores, etc. É chamada de Potência Reativa.



Corrente AlternadaVA Esta é a unidade da Potência Aparente, que é obtida pela “soma vetorial” das Potências Ativa e Reativa. Para melhor entender o real significado dessas três potências, podem ser feitas algumas analogias:



Corrente AlternadaFator de potência Em um circuito puramente resistivo (lâmpadas incandescentes, ferros de passar roupa, chuveiros), a tensão e a corrente estão em fase, ou seja, o valor máximo de tensão corresponderá ao valor máximo da corrente.



Corrente AlternadaFator de potência Podemos perceber que, devido ao chuveiro ser uma carga resistiva, a tensão aplicada sobre o chuveiro e a corrente que por ele circula estão exatamente em fase, ou seja, o instante T1 nas duas formas de onda correspondem a zero. Mas nem todas as cargas são resistivas. Existem cargas capacitivas e indutivas, também chamadas genericamente de cargas reativas.



Corrente AlternadaFator de potência Acontecerá o seguinte, ao aplicarmos uma tensão alternada sobre um indutor: a corrente irá se atrasar em relação à tensão, ou seja, haverá uma defasagem entre uma e outra.



Corrente AlternadaFator de potência Agora, no instante T1, enquanto a tensão está em zero, a corrente não está. Ela terá um valor indicado, genericamente, por X. Sempre uma carga indutiva irá atrasar a corrente em relação à tensão. Podemos dizer, simplesmente, que isto acontece pelo aparecimento de um campo eletromagnético que envolve o indutor, o que atrasa a circulação da corrente



Corrente AlternadaFator de potência Agora, no instante T1, enquanto a tensão está em zero, a corrente não está. Ela terá um valor indicado, genericamente, por X. Sempre uma carga indutiva irá atrasar a corrente em relação à tensão. Podemos dizer, simplesmente, que isto acontece pelo aparecimento de um campo eletromagnético que envolve o indutor, o que atrasa a circulação da corrente



Corrente AlternadaFator de potência O Fator de Potência é um parâmetro de medição da defasagem entre a tensão e a corrente que circulam por uma rede. Ele é o cosseno do ângulo dessa defasagem. Se a defasagem for de um oitavo de ciclo, 45º, o fator de potência é de cosseno de 45º que é 0,71. A maior defasagem que se pode ter, tanto a corrente estando à frente da tensão quanto estando atrás, é de 90º, sendo assim o fator de potência sempre estará entre zero e 1.



Corrente AlternadaFator de potência Mas por que um fator de potência baixo é ruim? A potência de um circuito elétrico é dada por P = i x U, onde P é a potência, i é a corrente que circula e U é a tensão aplicada. É só multiplicar a corrente pela tensão que se tem a potência. Em uma carga resistiva isso é verdade, pois a tensão anda junto com a corrente. Em uma carga indutiva já não é assim. Quando a tensão está em zero volts, a corrente está no seu máximo e quando a tensão está em seu máximo, a corrente é zero ampéres.



Corrente AlternadaFator de potência Com isso se tem corrente passando na rede e nenhuma potência sendo fornecida. É por essa razão que as concessionárias de energia exigem um fator de potência de no mínimo 0,92, caso contrário elas teriam que ter uma rede elétrica de capacidade muito grande, que suportaria correntes enormes, mas forneceriam pouca potência. Aumentando o Fator de Potência, pode-se até usar cabo mais finos, já que a corrente diminuiria, e assim economizando muito dinheiro em cabos e transformadores. Essa potência é chamada potência ativa.



Corrente AlternadaFator de potência É essa potência que realiza trabalho nas indústrias. Então, para se calcular essa potência ativa se introduziu mais um termo na fórmula da potência: o fator de potência.

P = i x U x fp –> Potência ativa (unidade Watts).

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