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Condutores Eléctricos
A electricidade começa com electrões. Voçê sabe que cada átomo contém um ou mais electrões. Sabe também que os electrões têm uma carga negativa.
Em muitos materiais, os electrões são fortemente ligados aos átomos: madeira, vidro, plástico, cerâmica, ar, algodão, todos são exemplos disso.
Como os electrões não se movem, esses materiais quase não conduzem electricidade. São o que chamamos de isolantes eléctricos.
Por outro lado, a maioria dos metais têm electrões que podem se separar de seus átomos e se mover. Estes são chamados electrões livres. Ouro, prata, cobre, alumínio e ferro, entre outros, contêm electrões livres. Eles ajudam a electricidade a fluir por esses materiais, que são conhecidos como condutores eléctricos, por conduzirem electricidade. Os electrões em movimento transmitem energia eléctrica de um ponto a outro.
Resistividade
O fluxo de electrões através de um material sofre uma resistência específica em função do tipo de material. Um condutor terá uma resistência que varia em função do material, da temperatura, do seu comprimento e secção. Os valores de resistividade dos materiais são obtidos por verificação da resistência eléctrica com 1 metro de comprimento e 1mm2 de secção. Os materiais mais comuns têm os seguintes valores de resistividade.
Material Resistividade
Prata 0,016
Cobre 0,017
Zinco 0,061
Alumínio 0,030
Ferro doce 0,130
Mercúrio 0,950
Carvão 60
• Temperatura 20ºC
Sendo assim, a resistência eléctrica de um material pode ser calculado por:
R= ρ l/s
s - Secção em mm2
ρ - Resistência especifica em ohm
l - Comprimento em metros
Condutividade Eléctrica
A Condutividade é recíproca à Resistividade:
σ=1/ρ
σ- Condutividade eléctrica em Siemens
ρ- Resistividade em Ohm
________________________________________
A resistividade é muito útil para o cálculo das perdas nos fios condutores.
Um fio condutor em cobre com 200 metros e 1 mm2 terá de resistência 0,34 ohm R= 0,0017 * 200 / 1
Principais materiais condutores
Os principais materiais eléctricos utilizados para o fabrico de condutores são o cobre, o alumínio e a prata.
Além destes materiais existem ainda ligas condutoras e resistentes com variadíssimas aplicações, como por exemplo:
bronze, latão e o almelec - ligas condutoras;
constantan, mailhechort, manganina, ferro - níquel e o cromo - níquel -ligas resistentes.
A tabela 2.1 resume, para cada um dos principais materiais, as principais propriedades e as aplicações mais usuais.
Por análise dos materiais existentes na tabela, podemos tirar, entre outras, as seguintes conclusões:
• O condutor mais leve é o alumínio.
• A prata é o melhor condutor.
• O material condutor com ponto de fusão mais elevado é o cobre.
• O condutor com menor coeficiente de temperatura é o mercúrio, seguido do latão.
A tabela 2.2 resume as propriedades d0s materiais e ligas resistentes:
Após análise da tabela, podemos concluir o seguinte:
• As ligas resistentes têm todas resistividade elevada.
• A liga resistente com maior ponto de fusão é o ferro - níquel ( daí a sua utilização em aquecimento ).
• A manganina tem um coeficiente de temperatura praticamente nulo.
• O carvão tem coeficiente de temperatura negativo
Embora nas tabelas não estejam indicadas todas as propriedades de cada material, no entanto podemos
compreender, as razões por que cada um deles tem as aplicações indicadas.
Algumas das propriedades em falta foram referidas anteriormente, como sejam: a corrosão, factor importante na escolha do material para a função e local a instalar; a maleabilidade e a ductilidade, que determinam quais os materiais que se podem transformar em chapas ou reduzir a fios.
Outras propriedades dos condutores são de salientar:
• O ouro e a prata são os metais mais dúcteis e maleáveis, o que lhes permite facilmente serem reduzidos a
fios e chapas, são no entanto caros.
• O alumínio em contacto com o ar cobre-se de uma camada de óxido, chamado alumina, que o protege
contra a corrosão.
• O cobre também fica revestido por um óxido, chamado azebre, que o protege contra a acção dos agentes
atmosféricos.
Relativamente aos materiais resistentes são de salientar as seguintes características:
• Grande resistividade
• Temperatura de funcionamento elevada
• Baixo coeficiente de temperatura
Utilização de condutores
Cabos
1 – Condutores.
2 – Isolação, em XLPE.
3 – Enfaixamento, quando necessário.
4 – Cobertura, em PVC, na cor preta.
Cobertura
• Em geral, os cabos elétricos são protegidos do ambiente por coberturas extrudadas de materiais dielétricos - PVC, PE, Policloroprene (NEOPRENE), Polietileno Cloro Sulfonado (CSP OU HYPALON), Borracha não Halogenada.
• Em alguns casos, no entanto, se faz necessária proteção adicional contra agentes externos (esforços longitudinais, esforços transversais, roedores, etc).
• Tipos: fitas, fios, ou tranças de aço, alumínio, cobre ou bronze
Temperatura característica dos condutores em função do isolante
Material qz(oC) qsc(oC) qcc(oC)
PVC 70 100 160
EPR/XLPE 90 130 250
• qz - temperatura de serviço contínuo (normal)
• qsc – temperatura de sobrecarga
– < 100 h em 11 meses consecutivos
– < 500 h na vida útil do condutor
• qcc – temperatura de curto-circuito (t<5 segundos
Materiais Isolantes
Caracteristicas dos materiais condutores
