UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA MATERIAIS ELÉTRICOS LUIS CARLOS KAKIMOTO LONDRINA 2003

2 1- CONDUTORES Sua finalidade principal é a condução de corrente elétrica, quer para uso na proteção, comando, sinalização, força, distribuição, etc. Podem ser constituídos por um ou vários fios de cobre eletrolítico, com ou sem revestimento metálico, ou de alumínio nu. Podem ser designados: - Condutores de seção maciça. - Condutores de seção circular de formação simples ou múltiplos. - Condutor de seção circular (Redondo Normal ou Redondo Compactado), etc. Classe de encordoamento do condutor - é o número de fios que forma um condutor. A Norma ABNT NBRNM 280, antiga NBR 6880, define as classes de encordoamento do condutor que podem ser 1, 2, ou 5 e 6, dependendo do número de fio existente.(exemplo: Classe 1-1 fio; Classe 2-7 fios; etc). Têmpera - corresponde ou designa a dureza do fio (Ex.: duro, meio duro ou mole ). TIPOS DE CONDUTORES Baixa Tensão: são utilizados na classe de tensão menor que 1,0 KV(600 e 700 V) Aplicação: Instalações internas e ligações de aparelhos de pequeno consumo; Cabos de controle e de comando - para uso em circuito de controle, comando e sinalização; Serviços leves; Geralmente com diâmetros do condutor e da isolação menores; Média Tensão: são utilizados condutores nas classes de tensão de 1,0 até 38 KV ou Nu/Barramentos ou redes aéreas. Aplicações: Podem ser utilizados internamente, externamente, aéreos, subterrâneos, etc. (Dependendo do tipo de instalação); Circuitos de Força/Potência, etc; Serviços Pesados; Possuem blindagens em fitas ou fios, semi-condutoras, etc Geralmente de maior diâmetro, seção, isolação, etc; Exemplos : Cabos isolados em XLPE ( Etileno Reticulado), EPR ( Etileno Propileno Reticulado, PE ( Polietileno ). Esses cabos podem ser utilizados em canaletas, bandejas, dutos, diretamente ao solo, etc.

3 Figura 01 Tipos de Cabos isolados Isolado, Nu ou Coberto - Material de Alumínio ou Cobre - AT e BT Aplicações: Nu - aplicação aérea - mais freqüentemente em linha de transmissão/distribuição, onde os valores das classes de isolamento/tensão são maiores. Esses condutores são apoiados/fixados sobre isoladores de vidro, porcelana ou poliméricos. Figura 2 - Cabos CAA (ACSR) - Exemplos de Encordoamento Isolado - aplicação em bandejas, canaletas, tubulações subterrâneas, aéreos, diretamente no solo, etc. Possuem Capa preta - utilizado o nego de fumo - resistente aos raios solares ultra violetas ( UV ).

4 Coberto - Uma opção bastante utilizada atualmente é o sistema de distribuição com condutores aéreos cobertos que minimizam os problemas relacionados com o impacto ambiental e melhora a confiabilidade no fornecimento de energia, em relação à rede aérea convencional. TIPOS DE CABOS Cabos Multiplexados - São condutores isolados e trançados em volta do neutro. O condutor fase é constituído por fios de alumínio e o condutor de sustentação é fabricado em liga de alumínio (CAL), esse pode ser coberto ou nu - isolação em PE (polietileno) - para redes secundárias nas seções de 10 a 25 mm2 e de polietileno reticulado (XLPE) para seções maiores. A isolação é aditivada com NEGO DE FUMO (proteção contra os raios ultra-violetas ). São utilizados em redes de distribuição de energia secundária; Multiplexados BT (PE ou XLPE) Multiplexados AT(PE ou XLPE) Figura 3 Cabos multiplexados Cabos cobertos: são constituídos de um condutor composto por fios de alumínio com ou sem bloqueio longitudinal para evitar a penetração da umidade. Possuem cobertura de polietileno reticulado XLPE, resistente à radiação solar, abrasão e com resistência ao trilhamento elétrico de 2,75 KV, aumentando assim sua vida útil. São fabricados na cor cinza e na série métrica. Possuem cobertura de 3,0mm para 15 KV ; 4,0 mm para 25 KV e 7,6 mm para 34,5 KV para a classe térmica de 90ºC. Devido suas excelentes características elétricas e mecânicas do polietileno reticulado esses cabos suportam, por longos períodos, contatos com objetos aterrados, porem recomendam-se inspeções periódicas para retirar os galhos grossos em contato com a rede. São identificados sobre a cobertura através : nome do fabricante; área de seção transversal do condutor; material do condutor; classe de tensão; data de fabricação e em alguns casos a expressão " Cabo não isolado". Benefícios : possibilidade de mais de um circuito na mesma posteação; redução na taxa de falha na rede com melhoria no atendimento; grande melhoria no nível de segurança do publico; maior equilíbrio com o meio ambiente - menor número de poda de árvores; Aplicação : indicados

5 para ruas e alamedas arborizadas; ruas com calçadas estreitas e vielas com balcões; sacadas e janelas próximas à rede primária; praças ajardinadas, etc. Devido ao seu baixo custo são os substitutos dos cabos de alumínio nu na rede de distribuição aérea. É utilizado um produto anti-oxidando na mistura com o polietileno para proteção contra os raios ultra violetas - semelhante ao nego de fumo dos cabos isolados. Esse cabo não é isolado mas protegido; Figura 04 Cabos cobertos Cabos Isolados - São cabos que podem ser utilizados em bandejas, tubulações subterrâneas, aéreos, etc. Figura 05 Cabos Isolados

6 Cabos Anti-Furto ou Cabos Concêntricos: São cabos de condutores compostos de fios de cobre nu - têmpera mole - encordoamento classe 2 - isolação e capa em XLPE ( Etileno Propileno ). O condutor neutro concêntrico - composto de fios de cobre nu - têmpera mole - classe de encordoamento 2. Esse condutor vem distribuido ao longo do condutor fase e isolado desse em XLPE. Aplicação - ligações de ramais de serviços secundários. Figura 6 Cabos concêntricos Cabos de Cobre nu - alem da utilização em linhas aéreas para transmissão e distribuição de energia, podem ser utilizados também em malhas de aterramento. ESPECIFICAÇÕES DE CONDUTORES Deve ser especificado em função das características do sistema onde será utilizado, tais como: Valor da tensão entre condutores; Valor da tensão entre condutor e terra ou blindagem da isolação ou qualquer proteção metálica sobre esta; Características Técnicas Principais - Para a definição de um condutor precisamos fornecer algumas informações básicas, tais como : Valor da tensão de isolamento; seção; classe de encordoamento; número e diâmetros dos fios, tipo da isolação; cobertura; tipo da blindagem; material do condutor; sua aplicação, normas e/ou especificações técnicas correspondentes; Nota : A definição do condutor serve para o projetista como parâmetro para a definição de outros componentes do sistema ( Conectores, isoladores, estruturas, etc. ). NORMAS TÉCNICAS APLICADAS AOS CONDUTORES Podemos afirmar que existem normas brasileiras para os principais tipos e aplicações de condutores elétricos no Brasil; A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. Seu conteúdo é formado por comissões de estudos, sendo essas formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazem partes : produtores, consumidores e neutros (Universidades, laboratórios e outros );

7 Temos normas que regulamentam as características dimensionais, elétricas e mecânicas - denominada - Padronização; Regulamentam os ensaios - denominadas - Método de Ensaios; Regulamentação geral - Especificação; Exemplos : NBR Cabos de Potência com Isolação Sólida Extrudada de Borracha Etilenopropileno ( EPR ) para tensões de 1 KV até 35 KV - Especificação; NBR 6251 Cabos de Potência com Isolação Sólida Extrudada para Tensões de 1kv até 35 KV - Requisitos Construtivos; NBR 6252 Condutores de Alumínio para Cabos Isolados. Características Dimensionais, Elétricas e Mecânicas - Padronização; NBR 7295 Fios e Cabos Elétricos - Ensaios de Capacitância e Fatos de Dissipação - Métodos de Ensaios; NBR 7289 Cabos de Controle com Isolação Sólida Extrudada com Polietileno ( PE ) ou Cloreto de Polivinilha ( PVC ) para tensões até 1 KV - Especificação; REDES AÉREAS O padrão de rede de distribuição no Brasil é o aéreo - baseado nos padrões dos USA - onde os condutores nus são apoiados sobre isoladores de vidro, porcelanas ou poliméricos ( borracha, silicone ou epox) e fixados em cruzetas de madeira/concreto. Este tipo de rede tornou-se padrão nacional, porem vem sendo substituído gradualmente devido ao baixo nível de confiabilidade quando utilizado em áreas com maior densidade populacional. A utilização do cabo com cobertura de XLPE, já descrito anteriormente, vem sendo utilizado em substituição ao cabo nu de alumínio. Ratificamos, porem que esse cabo NÃO É ISOLADO. Algumas considerações quanto a sua aplicação : Impacto ambiental - poda de arvores - contato poderá ocasionar o desligamento; Proximidades com marquises, sacadas, painéis e andaimes - pode facilitar o contato acidental de pessoas com condutores nus - as vezes fatais; Opção atualmente utilizada - condutores aéreos cobertos e/ou isolados que minimizam os problemas - impacto ambiental - melhoram a confiabilidade com riscos de acidentes; Cabos subterrâneos são muito confiáveis porem a rede fica mais caro.

8 2 - ISOLANTES, DIELÉTRICOS E ISOLADORES Isolante é todo corpo que não conduz a eletricidade. Porem observamos que cada corpo possui seu nível de isolamento para uma classe de tensão específica. Se ultrapassarmos esse valor de isolamento ele pode se tornar um condutor de corrente sempre com maior intensidade a medida que o valor da tensão, sobre ele, seja aumentada. Exemplo : O ar atmosférico é um isolante até um valor de tensão específico para uma determinada distância, porem ao se elevar o valor dessa tensão ou diminuir a distância existente (aproximação), o mesmo vai perdendo a condição de isolante até provocar a descarga elétrica (através do rompimento do dielétrico). Para os condutores elétricos temos : TIPOS DE ISOLANTES Termofixos - EPR e XLPE (Tensão Isolam. Maior 3,6/6KV) Termoplásticos - PE ( Tensão de Isolam. menores/iguais 3,6/6KV) Termoplásticos - PVC/A (Tensão Isolam. Menor/igual 3,6/6 KV) Para as coberturas: Definições : Policloreto de Vinila - ST1(80ºC) e ST2(105ºC) Polietileno termosplástico - ST3(80º) e ST7(105ºC) Policloropreno, polietileno, etc - SE 1/A(90ºC) e SE1/B(90ºC) EPR - Borracha etilenopropileno XLPE - Polietileno reticulado quimicamente PE - Polietileno termoplástico PVC/A - Policloreto de Vinila TINTAS, VERNIZES E ÓLEOS Tipos: Tintas a base de epox, etc; Vernizes - fios utilizados em bobinas de motores; Óleos - utilizados em Transformadores de Distribuição/Força(SE), Disjuntores, Transformadores para Instrumentos ( TP e TC ), etc; Fibra de vidro - utilizada na fabricação do cartucho para chaves fusível, etc;

9 MATERIAIS BÁSICOS Utilizados na Fabricação de Isoladores/Isolantes: Isoladores de Vidro - quartzo; Isoladores de Porcelana - louça; Isoladores Poliméricos - tarugo central de fibra de vidro e saias/borracha ou silicone; Isolador Vidro Isolador Porcelana Isolador Polimérico Figura 07 Tipo de Isoladores CLASSE DE ISOLAÇÃO Sua definição é semelhante a isolação do condutor, ou seja : Classe de Baixa Tensão - 0,6 e 1,2 KV; Classe Média Tensão - 15 e 36,2 KV; Classe AT - Maior ou igual a 72,5 KV; ESCOLHA E APLICAÇÃO DOS ISOLADORES São também utilizados de acordo com as necessidades do sistema ou características particulares de cada equipamento. Podem ser utilizados em redes de distribuição ou substações. Dependendo do tipo podem ser solicitados em tração, flexão, torção ou compressão e esforços combinados. Tipos de isoladores para BT : Roldana, Castanha, Ilhais e Braquetes, Pino para Telecomunicações, Castanha para Comunicações, Suporte Maciço, Multicorpo, Pilar/Line Post, Buchas( TC, TP, Transformadores, etc ), Pino para Distribuição, Suspensão, etc. Pela classe de tensão do equipamento ou esforço mecânico da linha a ser isolada; Característica da estrutura utilizada; Dificuldade de montagem; Criticidade quanto ao vandalismo;

10 CLASSE DE TENSÃO DE ISOLADORES Temos isoladores utilizados em sistemas/cadeias com classes de isolação até 800 KV no Brasil; Isoladores para tensão nominal do sistema : 1,2 ; 3,8; 4,8; 7,2; 13; 15; 22; 25; 38; 46; 69; 145; 230 KV,... Mais usuais : 1,2; 15; 36,2; 72,5; 145; 230 KV... CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS Tensão Nominal - KV; Distância de Escoamento - mm; Distância de arco a seco - mm; Ruptura a Flexão - KN; Perfuração sob óleo - KV; Tensão Critica de Impulso ( 1.2 x 50 micro seg. ) - KV; Tensão de rádio interferência ( 1000 khz ) - micro Volt; Tipo do Material; Tipo do Isolador/Aplicação ESPAÇADORES Espaçadores Poliméricos : tem classe de tensão de 8,7/15 KV - altíssima resistência a impactos, ao trilhamento elétrico e as intempéries. Sua estrutura é feita de polietileno de alta densidade - cor cinza - pesa 450 g. Acompanha o anel de amarração para o cabo. Isolador Polimérico - classe de tensão 8,7/15 Kv de altíssima resistência a impactos, ao trilhamento e a intempéries. Sua estrutura é feita de polietileno de alta densidade - cor cinza - pesa 535 g e a rosca do pino é de 25 ou 35 mm. Acompanha também o anel de amarração - material elastomérico - para o isolador e para amarração de topo ou lateral.

11 3 - RESISTORES Na prática, os resistores limitam a intensidade de corrente elétrica através de determinados componentes. Em outros circuitos, os resistores podem ser usados para dirigir frações da corrente elétrica para partes particulares do circuito, assim como podem ser usados para controlar o "ganho de tensão" em amplificadores. Resistores também são usados em associações com capacitores no intuito de alterar sua "constante de tempo" (ajuste do tempo de carga ou descarga). A maioria dos circuitos requer a presença de resistores para seu correto funcionamento. Assim sendo, é preciso saber alguns detalhes sobre diferentes tipos de resistores e como fazer uma boa escolha dos resistores disponíveis (valores adequados, seja em Ω, kω ou MΩ ) para uma particular aplicação. O "retângulo" com terminais é uma representação simbólica para os resistores de valores fixos tanto na Europa como no Reino Unido; a representação em "linha quebrada" (zig-zag) é usada nas Américas e Japão. Apesar disso, nas ilustrações eletrônicas brasileiras (de revistas etc.) opta-se pelo "retângulo", talvez por simplicidade do desenho. Nos livros de Física publicados no Brasil, em geral, usam-se do "zig-zag" (linha quebrada). CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DAS RESISTÊNCIAS A seleção e utilização de resistências em circuitos nos quais a precisão é um dos fatores decisivos do desempenho, deve ser acompanhada de precauções técnicas, quanto: (1) à tolerância do valor nominal e à sua estabilidade em função das condições de armazenamento e de funcionamento (por exemplo, as resistências mais estáveis são as de fio bobinado, seguindo-se-lhes, por ordem, as de película fina metálica, de carvão e as aglomeradas); (2) à potência máxima dissipável; (3) ao coeficiente de temperatura; (4) à tensão máxima aos terminais; (5) ao ruído de fundo; (6) à faixa de frequências recomendada, fora da qual se tornam significativas as capacitâncias e as indutâncias parasitas associadas, seja ao corpo, seja aos terminais de acesso; (7) à linearidade. A não consideração de uma ou mais destas características, pode conduzir a desempenhos bastante diferentes daqueles previstos no projeto.

12 TIPOS DE RESISTORES Em função da tecnologia subjacente à sua construção e das aplicações visadas, as resistências podem ser agrupadas em três classes principais: (i) resistências discretas, utilizadas para construir circuitos com componentes discretos em placas de circuito impresso ou de montagem. (ii) resistências híbridas, utilizadas na construção de circuitos híbridos discreto-integrados. (iii) resistências integradas, neste caso com dimensões micrométricas e utilizadas na realização de circuitos integrados em tecnologia de silício. Este material limita-se a estudar os grupos de resistências discretas e híbridas, deixando a cargo de outras disciplinas a apresentação das múltiplas alternativas em matéria de resistências integradas. Para além da tecnologia subjacente à sua construção, é comum classificar as resistências discretas em fixas, ajustáveis e variáveis. O valor nominal de uma resistência fixa é pré-estabelecido durante o processo de fabricação da mesma, ao passo que aquele relativo às resistências ajustáveis e variáveis pode ser alterado pelo usuário. A distinção entre resistência ajustável e variável é mínima. Esta depende essencialmente da aplicação a que se destinam: as resistências ajustáveis são normalmente inacessíveis ao usuário comum e são utilizadas no ajuste fino do desempenho dos circuitos, que em regra é feito imediatamente após a sua produção, ao passo que, pelo contrário, as resistências variáveis, onde se pode citar o potenciômetro, destinam-se a ser acessíveis ao utilizador comum e são usadas, por exemplo, no controle do volume de som de um rádio, do brilho ou do contraste de um aparelho de televisão, etc. Apesar da sua enorme variedade, as resistências discretas mais utilizadas na prática são as seguintes: (i) as de carvão, na realidade de pasta de aglomerados de grafite. (ii) as de película ou camada fina de material metálico ou de carvão. (iii) as de fio metálico bobinado. Para além das diferenças tecnológicas de construção, é comum utilizarem-se classificálas como: resistências de montagem superficial (resistências de pequenas dimensões para montagem superficial sobre a placa de circuito impresso), redes ou agregados de resistências (encapsuladas em invólucros semelhantes aos dos circuitos integrados), resistências de potência, etc. RESISTÊNCIAS DE CARVÃO As resistências de carvão são construídas a partir de uma massa homogênea de grafite misturada com um elemento aglutinador. A massa é prensada com o formato desejado encapsulada num invólucro isolante de material plástico e ligada ao exterior através de um

13 bom material condutor. Na Figura 8 ilustram-se alguns detalhes relativos à construção deste tipo de resistências. Figura 08 Resistores de Carvão O valor nominal de uma resistência de carvão é uma função das dimensões físicas e da percentagem, maior ou menor, de grafite utilizada no aglomerado (mais grafite é igual a menor resistência). As resistências de carvão existem numa faixa muito variada de valores, sobretudo no intervalo compreendido entre 1Ohm e 22 MOhm, e para diversos valores da potência máxima dissipável, tipicamente ¼ W, ½ W, 1W e 2 W. RESISTÊNCIAS DE PELÍCULA OU CAMADA FINA As resistências de película fina são construídas a partir da deposição de uma finíssima camada de carvão ou metal resistivo (níquel-crômio, óxido de estanho, etc.) sobre um corpo cilíndrico de material isolante. Nas resistências de menor valor absoluto, tipicamente inferiores a 10 KOhm, o material resistivo é depositado sob a forma de uma camada contínua que une os respectivos terminais de acesso (Figura 9.a), ao passo que nas de maior valor se adota a solução de construir uma espiral de filme em torno do corpo cilíndrico (Figura 9.b). Em qualquer dos casos, a composição e a espessura da camada determinam o valor nominal da resistência implementada. O corpo da resistência é constituído por um material isolante, em geral um material vítreo ou cerâmico, sendo o conjunto protegido do exterior através de uma tinta isolante. As resistências de película fina existem em faixas de valores nominais e de máxima potência dissipável muito variada. Por exemplo, as resistências de filme fino de carvão existem para os valores estandardizados de 1/10 W, ¼ W, 1/3 W, ½W, 2/3 W, 1 W, 3/2 W e 2 W. Figura 9 Resistores de película

14 RESISTÊNCIAS BOBINADAS As resistências bobinadas são construídas a partir do enrolamento de um fio metálico resistivo em torno de um núcleo cilíndrico de material isolante(figura 10.a). O material resistivo mais utilizado é o constantan, que consiste basicamente numa liga metálica de níquel, cobre e magnésio. Em alguns casos, as extremidades do fio bobinado são ligadas a braçadeiras que permitem a ligação e a fixação da resistência ao circuito. No que diz respeito ao isolamento, as resistências bobinadas podem ser esmaltadas, vitrificadas ou cimentadas, sendo em geral o conjunto protegido mecanicamente do exterior por um invólucro de material cerâmico selado com silicone (Figura 10.b). As resistências de fio bobinado são comercializadas em faixas de valores nominais inferiores a 100 KOhm, cobrindo no entanto uma faixa de máxima potência dissipável razoavelmente elevada (tipicamente até uma a duas dezenas de watt). Existem resistências bobinadas cujas dimensões vão desde alguns milímetros até vários centímetros. Figura 10 Resistências Bobinadas RESISTÊNCIAS HÍBRIDAS DE FILME ESPESSO E DE FILME FINO As resistências de filme espesso e de filme fino são utilizadas na realização de circuitos híbridos discreto-integrados. As resistências deste tipo são construídas por deposição de uma fita de material resistivo sobre um substrato isolante (alumina, magnesia, quartzo, vidro, safira, etc.), fitas cuja espessura é da ordem das dezenas de micrometro na tecnologia de filme espesso e inferior ao micrometro (até algumas dezenas de angstrom) no caso das tecnologias defilme fino. Os materiais resistivos mais utilizados são os compostos de ruténio, irídio, e rénio, no caso das resistências de filme espesso, e o níquel-crômio, o nitrato de tântalo e o dióxido de estanho no caso das de filme fino. Em face das aplicações a que se destinam, a dimensão deste tipo de resistência é relativamente reduzida (da ordem do milímetro), intermédia entre aquelas características dos componentes discretos e integrados. Existem também resistências de filme espesso encapsuladas em suportes semelhantes aos utilizados para os circuitos integrados, disponibilizando neste caso um conjunto variado de resistências independentes ou com terminais comuns.

15 RESISTÊNCIAS AJUSTÁVEIS E VARIÁVEIS As resistências ajustáveis e variáveis, também conhecidas por reostatos, potenciometros ou, em adaptação da língua inglesa, trimmers; são utilizadas em aplicações nas quais se exige a afinação ou a variação continuada do valor nominal de uma resistência. Exemplos da aplicação de resistências variáveis são o controle do volume de som de um rádio, o controle do brilho ou contraste de um monitor de TV, o ajuste do período de oscilação em circuitos temporizadores, etc. Na Figura 11 representa-se o símbolo, o esquema de ligações e um croqui do mecanismo de controle utilizado. Existem resistências com controle por tubo rotativo, manípulo ou ranhura, com escala linear ou logarítmica, simples ou em tandem, multivoltas ou de volta única, de carvão ou de metal, encapsuladas ou desprotegidas, etc. Na base da Figura 11 encontrará algumas das soluções atualmente comercializadas. Figura 11 Resistências Variáveis

16 CÓDIGO DE CORES Os valores ôhmicos dos resistores podem ser reconhecidos pelas cores das faixas em suas superfícies. Cada cor e sua posição no corpo do resistor representa um número, de acordo com o seguinte esquema, COR - NÚMERO : PRETO MARROM VERMELHO LARANJA AMARELO VERDE AZUL VIOLETA CINZA BRANCO A PRIMEIRA FAIXA em um resistor é interpretada como o PRIMEIRO DÍGITO do valor ôhmico da resistência do resistor. Para o resistor mostrado abaixo, a primeira faixa é amarela, assim o primeiro dígito é 4: Figura 12 Código de cores de resistores A SEGUNDA FAIXA dá o SEGUNDO DÍGITO. Essa é uma faixa violeta, então o segundo dígito é 7. A TERCEIRA FAIXA é chamada de MULTIPLICADOR e não é interpretada do mesmo modo. O número associado à cor do multiplicador nos informa quantos "zeros" devem ser colocados após os dígitos que já temos. Aqui, uma faixa vermelha nos diz que devemos acrescentar 2 zeros. O valor ôhmico desse resistor é então ohms, quer dizer, ohms ou 4,7 k ohms. Verifique novamente, nosso exemplo, para confirmar que você entendeu realmente o código de cores dados pelas três primeiras faixas coloridas no corpo do resistor. A QUARTA FAIXA (se existir), um pouco mais afastada das outras três, é a faixa de tolerância. Ela nos informa a precisão do valor real da resistência em relação ao valor lido pelo código de cores. Isso é expresso em termos de porcentagem. A maioria dos resistores obtida nas lojas apresentam uma faixa de cor prata, indicando que o valor real da resistência está dentro da tolerância dos 10% do valor nominal. A codificação em cores, para a tolerância é a seguinte:

17 COR MARROM VERMELHO OURO PRATA TOLERÂNCIA + ou 1% + ou 2% + ou 5% + ou 10% A ausência da quarta faixa indica uma tolerância de 20%. PADRÕES E12 E E24 Na tabela abaixo indicamos os valores encontrados nos denominados padrões E12 e E24, um para aqueles com tolerância de 10% e outro para a tolerância de 5%: Os resistores são fabricados com resistências nominais de valores múltiplos desses vistos nas tabelas, por exemplo, 1,2Ω 12Ω 120Ω 1200Ω etc. Os padrões E12 e E24 são projetados para cobrir todos os valores de resistência, com o mínimo de sobreposição entre eles. Isso significa que, quando você substituir um resistor danificado por outro com um valor nominal mais alto, sua resistência real, quase certamente, também terá valor maior. POTÊNCIA NOS RESISTORES: É importante e indispensável que a energia térmica produzida num resistor seja transferida para o meio ambiente sob a forma de calor. Ora, essa transferência irá depender, entre outros fatores, da superfície do corpo do resistor. Quanto maior for a área dessa superfície mais favorável será essa transferência. Um resistor de tamanho pequeno (área pequena) não poderá dissipar (perder energia térmica para o ambiente sob a forma de calor) calor com rapidez adequada, quando percorrido por corrente muito intensa. Ele irá se aquecer em demasia o que o levará à destruição total. A cada finalidade, prevendo-se as possíveis intensidades de corrente que o atravessarão, deve-se adotar um resistor de tamanho adequado (potência adequada) para seu correto funcionamento. Quanto maior o tamanho físico de um resistor maior será a potência que pode dissipar (sem usar outros artifícios).

18 A ilustração abaixo mostra resistores de tamanhos diferentes: Figura 13 Potência nos resistores Os resistores de carvão mais comum nos circuitos de aprendizagem são os de 0,5W. Em média, tais resistores, pelo seu tamanho, podem dissipar calor à razão de 0,5 joules a cada segundo, ou seja, têm potência máxima de 0,5W. Alguns tipos de resistores (cujo tamanho físico não pode exceder uma dada dimensão mesmo porque nem caberiam nas caixas que alojam o circuito) devem usar outros recursos que permitam uma maior dissipação para os seus tamanhos. Um dos recursos é manter uma ventilação forçada mediante ventiladores. Outro, é coloca-los no interior de uma cápsula de alumínio dotada de aletas. Isso determina uma superfície efetiva bem maior. Temos uma ilustração dessa técnica na figura acima, para o resistor de 25W.

19 4 - TRANSDUTORES Resistores especiais também são usados como transdutores em circuitos sensores. Transdutores são componentes eletrônicos que efetuam conversão de energia de uma modalidade para outra onde, uma delas, é necessariamente energia elétrica. Microfones, interruptores, Resistores Dependentes da Luz (LDR) ou de tensão (VDR), são exemplos de transdutores de entrada. Alto-falantes, lâmpadas de filamento, relés, "buzzers" e também os LEDs, são exemplos de transdutores de saída. VARISTORES O varístor, em inglêsvdr, voltage dependent resistor, é uma resistência cujo valor nominal é uma função da própria tensão aplicada aos terminais (Figura 13.a). A elevada não linearidade do varístor é normalmente utilizada na eliminação de picos de tensão introduzidos nas linhas de alimentação durante as operações de ligação e desativação de aparelhos, descargas atmosféricas, acionamento de termostatos, fundição de fusíveis, etc. Os varístores são em geral ligados em paralelo com o circuito cuja proteção garantem. Quando um transitório ocorre, o valor nominal da resistência reduz-se drasticamente, absorvendo assim os eventuais picos de corrente que, caso contrário, seriam injetados no circuito. Os varístores encontram aplicação em computadores, televisores, automóveis, brinquedos, etc. Um dos materiais amplamente utilizados na construção dos varístores éo óxido de zinco (ZnO), o qual apresenta uma característica tensão-corrente cuja forma é (Figura 13.b): V = CI b em que C e b são duas constantes características do material. Por exemplo, um varístor cujos parâmetros C e b valem, respectivamente, 230 e 0.035, apresenta aos seus terminais uma tensão de 230V quando a corrente é 1mA, e 270V quando a corrente ascende a 100A. Na Figura 13.c apresenta-se um circuito que exemplifica a função de um varístor na proteção de um circuito.

20 Figura 13 -Varistores Admitindo-se que em condições normais, a tensão aos terminais da fonte de alimentação é Vs = VR + Vo = RI + CI b mas que em condições anormais apresente um pico de amplitude (delta)v s tal, que no entanto, uma vez que b <<1 Vs +DVs = R(I + DI) + C(I + DI) b <> R(I + DI) + CI b Vs +DVs <> R(I + DI)+ CI b e o pico de tensão é quase na íntegra absorvido pela resistência R, protegendo assim o circuito.

21 TERMO-RESISTÊNCIAS E TERMÍSTORES As termo-resistências e os termístores são resistências que exibem uma variação do valor nominal em função da temperatura. A distinção entre termo-resistência e termístor (ou termistência) prende-se com o tipo de material utilizado na sua construção. Assim, (i) as termo-resistências, que em língua inglesa se designam por resistance temperature detectors, RTD, utilizam materiais condutores como a platina, o cobre ou o níquel; (ii) e os termístores (ingl. thermal resistors ) utilizam misturas de cerâmicas de óxidos semicondutores, como o manganésio,o níquel, o cobalto, o cobre, o ferro, o titânio, etc., no caso das resistências com coeficiente de temperatura negativo (negative temperature coefficient, NTC), e de titanato de bário, no caso dasptc (positive temperature coefficient). Outros termos normalmente utilizados na classificação dos termistores são os seguintes: silístor, para designar os termístores do tipo PTC de relativa linearidade, e termístor comutado ( switched-type), para indicar os termístores que manifestam um aumento brusco no valor nominal da resistência a partir de uma temperatura pré-estabelecida. As termo-resistências e os termístores são amplamente utilizados como sondas de temperatura em aplicações industriais, em aparelhagem médica, em eletrodomésticos, em instrumentação para investigação científica, em telecomunicações, em aplicações militares, etc. Em algumas aplicações destinam-se a medir valores absolutos de temperatura razoáveis, como é o caso das aplicações médicas, ao passo que noutras, como as aplicações industriais, podem destinar-se a medir temperaturas de vários milhares de kelvin. Outra distinção importante consiste na precisão da medida de temperatura a efetuar. Em alguns casos uma precisãode 1 ºC na medição da temperatura é suficiente, ao passo que noutras se exige uma precisão da ordem de décimos ou, até mesmo, de centésimos de grau. Por outro lado, o circuito de revelação do sinal pode ser mais ou menos complexo, por vezes envolvendo mesmo capacitores de sinal e placas de aquisição de dados para digitalização da informação e processamento em computador. Na Figura 14 ilustram-se de forma qualitativa algumas características temperaturaresistência possíveis para as termo-resistências e os termístores. As termo-resistências de platina são largamente utilizadas em sondas de temperatura de elevada precisão, em particular devido às elevadas gama e linzearidade da característica. Convém salientar o fato de a grande maioria das termo-resistências e termístores se caracterizarem por relações acentuadamente não-lineares. Atualmente existem no mercado termístores em formato de gota, tubo, disco, anilha ou circuito integrado, e com diâmetros que podem variar entre 0.1 mm e vários centímetros (ver os croquis da Figura 14).