ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES.. Prof. Francisco Tesifom Munhoz 1 O ÁTOMO CORRENTE ELÉTRICA CIRCUITOS ELÉTRICOS...

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1 FRANCISCO TESIFOM MUNHOZ 2006

2 Índice 1 O ÁTOMO CORRENTE ELÉTRICA A VELOCIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA PROPRIEDADES ELÉTRICAS DOS MATERIAIS CONDUTORES ISOLANTES GRANDEZAS ELÉTRICAS LEI DE OHM CIRCUITOS ELÉTRICOS ELETRICIDADE ESTÁTICA ELETRIZAÇÃO ELETRIZAÇÃO POR ATRITO ELETRIZAÇÃO POR CONTATO ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO GERAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA CORRENTE ELÉTRICA CORRENTE CONTÍNUA HISTÓRIA CORRENTE ALTERNADA HISTÓRIA MÉTODOS DE MEDIÇÃO MULTÍMETRO PROBLEMAS EM CIRCUITOS AC ATERRAMENTO OBJETIVOS DE UM ATERRAMENTO ATIVIDADES

3 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 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: =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. 3

4 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 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 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 Grandezas elétricas 4

5 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 = R x I 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: 5

6 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. Os pequenos fusíveis usados em circuitos eletrônicos são geralmente simbolizados por Em instalações elétricas é comum o símbolo. 6

7 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 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 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 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 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 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 Volts. 7

8 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 8

9 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.) 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. 9

10 Ilustração 4 - Geradores AC e ao lado a forma de onda da corrente alternada 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 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 10

11 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. 11

12 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 12

13 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. I lustração 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. 13

14 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? 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? 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? 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 deskto p, 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. 14