06 materiais eletricos

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Matria Avinica

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  • 1. 6-1 CAPTULO 6 MATERIAIS ELTRICOS FIOS E CABOS CONDUTORES O desempenho satisfatrio de qualquer avio moderno depende, em grande parte, da confiana contnua nos sistemas e subsistemas eltricos. A instalao ou manuteno incorreta ou descuidada da fiao pode ser fonte de perigo imediato e potencial. O funcionamento adequado e contnuo dos sistemas eltricos depende do conhecimento e da tcnica do mecnico que instala, inspeciona e mantm os fios e cabos do sistema eltrico. OS PROCEDIMENTOS E PRTICAS APRESENTADOS NESTE MANUAL SO RECOMENDAES GERAIS, E NO PRE- TENDEM SUBSTITUIR AS INSTRUES E PRTICAS APROVADAS PELO FABRI- CANTE. Para efeito deste manual, um fio apresentado como um condutor singelo e rgido ou como um condutor retorcido, ambos revestidos com um material isolante. A figura 6-1 ilustra estas duas definies de um fio. Figura 6-1 Dois tipos de fio de avio O termo cabo, como usado nas instalaes eltricas da aeronave inclui: Dois ou mais condutores isolados separadamente e no mesmo invlucro (cabo multicondutor). Dois ou mais condutores isolados separadamente e torcidos juntos (par torcido). Um ou mais condutores isolados, revestidos com uma blindagem tranada metlica (cabo blindado). Um condutor central singelo isolado, com um condutor externo de revestimento metlico (cabo de radiofreqncia). A concentricidade do condutor central e do condutor externo cuidadosamente controlada durante a fabricao para assegurar que eles sejam coaxiais (cabo coaxial). BITOLA DE FIO O fio fabricado em bitola de acordo com o modelo padro especificado pelo AWG (American Wire Gage). Figura 6-2 Tabela da bitola AWG para o fio r- gido
  • 2. 6-2 Como apresentado na figura 6-2, os dimetros do fio tornam-se menores medida que os nmeros do calibre tornam-se maiores. A maior bitola do fio mostrado na figura 6-2 o nmero 0000, e a menor o nmero 40. As bitolas maiores e menores so fabricadas, mas no so comumente usadas. Um calibre de fio apresentado na figura 6- 3. Este tipo de calibre medir os fios variando em bitola do 0 at o nmero 36. O fio a ser medido colocado na fenda menor, que s medir o fio desencapado. O nmero do calibre correspondente fenda indica o bitola do fio. Figura 6- 3 Calibre para fio A fenda possui lados paralelos e no deve ser confundida com a abertura semi-circular na extremidade interna. A abertura simplesmente permite o movimento livre do fio em direo, e atravs da fenda. Os nmeros do calibre so teis na comparao da bitola dos fios, mas nem todos os tipos de fio ou cabo podem ser medidos precisamente com um calibre. Os fios maiores so geralmente tranados para aumentar sua flexibilidade. Em tais casos, a rea total pode ser determinada, multiplicando-se a rea de um fio tranado (geralmente computado em milipolegadas circulares quando o dimetro ou nmero da bitola conhecido) pelo nmero de fios no cabo tranado. Fatores que afetam a seleo da bitola do fio Diversos fatores devem ser considerados na seleo da bitola do fio para transmisso e distribuio de fora eltrica. O primeiro fator a perda da energia permitida (perda I2R) na linha. Esta perda representa a energia eltrica transformada em calor. O uso de condutores maiores reduz a resistncia e, portanto, a perda de I2R. Entretanto, os condutores maiores, em princpio, so mais caros do que os menores; eles so mais pesados e necessitam de suportes mais substanciais. Um segundo fator a queda de voltagem permitida (queda IR) na linha. Se a fonte mantiver uma voltagem constante na entrada para as linhas, qualquer variao na carga da linha provocar uma varia o na corrente e, conseqentemente, uma variao de queda IR na linha. Uma variao extensa da queda IR na linha provoca uma regulagem deficiente de voltagem na carga. A soluo bvia reduzir a corrente ou a resistncia. Uma reduo na corrente de carga diminui a potncia de sada da energia que est sendo transmitida, enquanto que, uma reduo na resistncia da linha aumenta o tamanho e o peso dos condutores necessrios. Geralmente alcanado um ponto de equilbrio, por meio do qual a variao de voltagem na carga permanece dentro dos limites tolerveis, e o peso dos condutores na linha no excessivo. Um terceiro fator a capacidade do condutor para conduzir corrente. Quando a corrente passa atravs do condutor h produo de calor. A temperatura do fio aumentar at que o calor irradiado, ou dissipado, seja igual ao calor gerado pela passagem de corrente atravs da linha. Se o condutor for isolado, o calor gerado no condutor no ser logo removido. Dessa forma, para proteger o isolante de calor excessivo, a corrente atravs do condutor deve ser mantida abaixo de um certo valor. Quando os condutores eltricos acham-se instalados em locais onde a temperatura ambiente relativamente alta, o calor pelas fontes externas constituem uma parte aprecivel do aquecimento total do condutor. Uma compensao pela influncia do aquecimento externo sobre a corrente permitida no condutor deve ser feita, e cada caso possui suas prprias limitaes especficas. A temperatura mxima de operao permitida no condutores isolados varia com o tipo de isolante que est sendo utilizado. Existem
  • 3. 6-3 tabelas que relacionam os valores de segurana de corrente para as vrias bitolas e tipos de condutores, revestidos com diversos tipos de isolantes. A figura 6-4 mostra a capacidade dos condutores singelos de cobre em conduzir corrente em ampres, numa temperatura ambiente abaixo de 30 C. Este exemplo fornece medidas somente para uma relao limitada de bitolas de fios. Figura 6-4 Capacidade do fio em conduzir corrente Fatores que influenciam na seleo do material condutor Embora a prata seja o melhor condutor, seu custo limita o uso a circuitos especiais, onde necessrio um material com alta condutibilidade. Os dois condutores mais comumente usados so o cobre e o alumnio. Cada um possui caractersticas prprias que tornam seu uso vantajoso sob certas circunstncias. Possuem tambm suas desvantagens. O cobre possui maior condutibilidade; ele mais dctil (pode ser estirado), possui relativamente alta resistncia trao e pode ser facilmente soldado. Ele mais caro e pesado do que o alumnio. Embora o alumnio possua apenas cerca de 60% da condutibilidade do cobre, ele usado extensivamente. Sua leveza torna possvel vos extensos e, seu dimetro, relativamente grande para uma dada condutibilidade, reduz a corona (a descarga de eletricidade do fio quando ele possui um alto potencial). A descarga maior quando usado um fio de dimetro menor ao invs de um fio de dimetro maior. Algumas barras de ligao so feitas de alumnio ao invs de cobre onde existe uma superfcie de radiao maior para a mesma condutncia. As caractersticas do cobre e do alumnio so comparadas na figura 6-5. CARACTERSTICAS COBR E ALUM NIO Resistncia a tenso 55.00 0 25.000 Resistncia a tenso para a mesma condutividade (lb) 55.00 0 40.000 Peso para a mesma condutividade (lb) 100 48 Seco para a mesma condutividade (C.M) 100 160 Resistncia especfica (W/mil ft.) 10,6 17 Figura 6-5 Caractersticas do cobre e do alumnio Queda de voltagem nos fios e nos cabos de um avio recomendado que a queda de voltagem dos cabos principais da fonte de fora de gerao do avio ou a da bateria para a barra no deve exceder 2% da voltagem regulada, quando o gerador estiver conduzindo uma corrente nominal ou a bateria estiver sendo descarregada na razo de 5 minutos. A tabela da figura 6-6 mostra a queda de voltagem mxima recomendada em circuitos em carga entre a barra e o equipamento de utilizao QUEDA DE VOLTAGEM PERMISSVEL VOLTAGEM NOMINAL DO SISTEMA OPERAO CONTNUA OPERAO INTERMITE NTE 14 0,5 1 28 1 ---- 115 4 8 200 7 14 Figura 6-6 Queda de voltagem mxima recomen- dada nos circuitos de carga
  • 4. 6-4 A resistncia do circuito de retorno de corrente massa, atravs da estrutura da aeronave, sempre considerada desprezvel. Entretanto, isto se baseia na suposio de que tenham sido proporcionadas adequadas ligaes estrutura ou ao circuito especial de retorno da corrente eltrica massa, e que sejam capazes de conduzir a corrente eltrica necessria com uma queda mnima de voltagem. A medida de resistncia de 0,005 ohm de um ponto massa do gerador ou da bateria, at o terminal massa de qualquer componente eltrico, considerado satisfatrio. Outro mtodo satisfatrio de determinar a resistncia do circuito o de verificar a queda de voltagem atravs do circuito. Se a queda de voltagem no exceder os limites estabelecidos pelo fabricante do componente ou do avio, o valor da resistncia para o circuito ser considerado satisfatrio. Quando se usa o mtodo de queda de voltagem para verificar um circuito, a voltagem de entrada deve ser mantida num valor constante. Instrues para usar o grfico de fios eltricos Os grficos das figuras 6-7 e 6-8 aplicam-se a condutores de cobre conduzindo corrente contnua. As curvas 1, 2 e 3 so traadas para mostrar a mxima amperagem nominal para o condutor, especificado sob as condies apresentadas. Figura 6-7 Grfico de condutor fluxo contnuo (aplicvel aos condutores de cobre) Para selecionar a bitola correta do condutor, dois requisitos principais devem ser obedecidos: 1. A bitola do fio deve ser suficiente para evitar queda de voltagem excessiva, enquanto estiver conduzindo a corrente devida na distncia necessria; 2. A bitola deve ser suficiente para evitar superaquecimento do cabo durante o transporte da corrente devida. 3. Os grficos das figuras 6-7 e 6-8 podem simplificar essas determinaes. Para usar estes
  • 5. 6-5 grficos, a fim de selecionar a bitola apropriada do condutor, deve-se conhecer o seguinte: O comprimento do condutor em ps. O nmero de ampres da corrente a ser conduzida.