Orientações:
Montar apresentação na Wiki contendo texto, fotos e ainda vídeos e equações se for relevante,
Este seminário deverá apresentar:
- Explicação sobre cabos condutores
- Explicação sobre o SF6
- Visão de caixas subterrâneas
- Descrição dos materiais envolvidos
- Criar 2 questões em cima do tema e não responder na Wiki (deixar apenas a pergunta).
- Experimento:
A. Criar uma experiência e apresentar em sala
ou
B. Mostrar vídeo com a experiência e explicar detalhes do vídeo
ou
C. Criar experiência em casa, filmar e mostrar em sala, explicando detalhes.
Cabos subterrâneos
- Explicação sobre cabos condutores
Diferença entre fios e cabos condutores Escrito por RL em 04-04-2009 / Comentários: 47 / Categoria: Aulas Neste post explicarei de forma resumida, as principais diferenças e as principais características entre os fios condutores eléctricos e os cabos condutores eléctricos.
Quando usar um fio ou um cabo condutor? Quais as principais diferenças entre eles?
CARACTERÍSTICAS DOS CONDUTORES ELÉCTRICOS Tanto o fio condutor como o cabo condutor eléctrico, são utilizados para transportar a energia eléctrica (corrente eléctrica) de um ponto para outro ponto de um aparelho ou de um circuito. Os fios condutores ou os cabos condutores eléctricos são feitos de cobre e também de alumínio, pois como todos nós sabemos, o cobre e o alumínio são metais com excelentes características condutoras de electricidade e a um preço bastante acessível, principalmente o alumínio. Afim de facilitar a sua soldadura, estes condutores são muitas vezes estanhados, ou seja, são cobertos por uma pequena camada de estanho. A secção, ou a “espessura” de um fio ou de um cabo condutor, depende da quantidade de electricidade que este terá que suportar. Tal como um cano de água terá que ser mais largo (ou ter maior secção) se por ele tiver que passar mais água, assim também terá um fio ou cabo condutor que ter maior secção se por este tiver que passar uma maior quantidade de electricidade, ou intensidade de corrente eléctrica.Pode-se ainda dizer que existem condutores com variadas secções e com múltiplas configurações. Como exemplo posso salientar os condutores unifiliares (de um só fio), os condutores bifilares (de dois fios), os condutores trifilares (de três fios), etc.
ISOLAMENTO DOS CONDUTORES Num circuito eléctrico podem-se usar condutores desnudados quando não existir a possibilidade de contacto eléctrico entre eles. Têm o nome de desnudados quando não é usado qualquer material isolante para os cobrir. Como é óbvio, estes condutores têm um preço mais baixo. Quando existe a possibilidade de existir algum tipo de contacto entre os condutores, estes terão que ser cobertos por um material isolante. Os materiais isolantes mais usados na cobertura dos condutores são o policloreto de vinilo e o teflon (plásticos). Tal como um condutor terá que ter maior secção se por ele passar uma corrente eléctrica maior, também este terá que ter um isolamento com mais espessura se nele estiver presente uma tensão ou voltagem de maior valor.Certos condutores podem irradiar ou captar energia eléctrica. Quando isto acontece, funcionam como antenas. Quando não se pretende que isto aconteça, utilizam-se condutores cobertos de uma malha de cobre flexível que fica por cima do isolamento dos condutores que evita que estas radiações sejam emitidas ou captadas.
FIO CONDUTOR ELÉCTRICO Um fio condutor é formado por um só fio, com uma secção muito pequena em relação ao comprimento que tem. Devido à sua rigidez é mais fácil de partir se for dobrado algumas vezes por isso só são utilizados em situações em que não vão ser submetidos a dobragens. Como exemplo temos os condutores que passam no interior das paredes das nossas casas, onde são introduzidos em tubos plásticos e permanecem inamovíveis.
CABO CONDUTOR ELÉCTRICO Um cabo condutor é formado por vários fios condutores, entrelaçados uns nos outros. São flexíveis e suportam muitas dobragens sem nunca se quebrarem. São por isso utilizados na ligação entre duas partes de um circuito que podem mudar de posição e que estão, por isso, submetidos a esforços de dobragem. Podemos encontrar cabos eléctricos em todos os aparelhos electrodomésticos, na ligação destes às tomadas da rede eléctrica. Se aqui fossem utilizados fios, o uso contínuo acabaria por quebrá-los.
Conceitos Básicos(complementar)
Basicamente, o condutor elétrico é um material tem a propriedade de conduzir corrente elétrica e são analisados da seguinte forma:
-> material a ser utilizado como condutor; -> forma geométrica do condutor; -> isolação e isolamento; -> blindagem; -> seção nominal;
Material
O material que o condutor é classificado em dois grupos: ->Materiais de elevada resistividade; ->Materiais de elevada condutividade;
Materiais de elevada resistividade é destinado ás seguintes aplicações:
-Transformação de energia elétrica em térmica
-fornos elétricos;
-chuveiros elétricos;
-aquecedores;
-ferros elétricos;
-soldadores elétricos.
-Transformação de energia elétrica em luminosa
-filamentos para iluminação em geral (tungstênio).
-Criar nos circuitos certas condições destinadas a provocar quedas de tensão
-resistores; -reostatos.
Materiais de elevada condutividade
Os materiais que são os bons condutores devem ter as menores perdas possíveis para a circulação da corrente. Aplicações: ->ligações de aparelhos, equipamentos e dispositivos; ->transformação da energia elétrica em outra forma de energia. Materiais que são bons condutores de energia elétrica: ->Mercúrio ->Cobre ->Prata ->Alumínio ->Chumbo ->Latão ->Bronze ->Ouro
Metais condutores
Cobre
É um metal não ferroso com cor avermelhada brilhante, muito maleável e dúctil. É utilizado muito na industria por causa devido ao seu comportamento quanto a condutividade elétrica e térmica.
Características: Baixa resistividade (fundido: 169 W.mm²/m). (laminado e recozido: 0,0179 W.mm²/m). (encruado: 0,0182 W.mm²/m).
Alumínio Metal de coloração branco-prateada, muito maleável e dúctil. É o metal mais abundante na crosta terrestre e o segundo mais utilizado em instalações elétricas. Os minerais dos quais são extraídos o alumínio, são: a bauxita e a criolita.
Características: Baixa resistividade (laminado e recozido: 0,0262 W.mm²/m). (encruado: 0,0295 W.mm²/m).
Forma Geométrica
Fio
É formado por um único fio de metal sólido, é conhecido como condutor rígido. Aplicações: instalações de iluminação e força e formação de cabos.
Blindagem(complementar)
São camadas de materiais semicondutores, aplicadas sobre o condutor, ou partes metálicas aplicadas sobre uma segunda camada semicondutora que recobre a isolação, cuja finalidade é concentrar o campo elétrico ou facilitar o escoamento das correntes de curto circuito e das induzidas. A blindagem é necessária e aplicada em cabos de média e alta tensões. De acordo com as finalidades a que se destinam e a forma de execução.
-Blindagem sobre o Condutor (Blindagem Interna)
É a camada de material semicondutor aplicada diretamente sobre o condutor pelos processos de extrusão e vulcanização, e tem as seguintes finalidades:
-uniformizar a distribuição das linhas de campo elétrico; -impedir a ionização.
-Blindagem sobre a Isolação (Blindagem Externa)
É constituída de uma parte não metálica e de uma parte metálica, cujas funções e construções são descritas a seguir:
a- Parte não metálica: trata-se de uma camada de material semicondutor aplicado sobre a isolação pelos processos de extrusão e vulcanização. A aplicação dessa camada semicondutora possibilita uma distribuição uniforme e radial do campo elétrico na isolação, e eliminar os espaços vazios ionizáveis entre as camadas (isolação e blindagem metálica).
b- Parte metálica: é formada por uma camada concêntrica de fios ou fita de cobre nu (não estanhado) aplicadahelicoidalmente sobre a camada semicondutora da isolação, e tem como finalidade confinar o campo elétrico nos limites da isolação.
- Explicação sobre o SF6
O hexafluoreto de enxofre (SF6) é um gás que é usado em equipamento de energia eléctrica. É transparente, inodoro, não inflamável e quimicamente estável. Isto significa que à temperatura de quarto não reage com qualquer outra substância. A estabilidade vem do arranjo simétrico dos seis átomos de fluoreto em torno do átomo central de enxofre. É esta estabilidade que faz este gás útil em equipamentos eléctricos. O SF6 é um isolador eléctrico muito bom e pode efectivamente extinguir arcos eléctricos nos aparelhos de alta e media tensão enchidos com SF6. O SF6 pode ser achado no mundo inteiro em milhões de aparelhos eléctricos; o equipamento eléctrico que contém SF6 é um artigo de grande exportação. O SF6 é formado por uma reacção química entre enxofre fundido e fluoreto. O fluoreto é obtido pela electrólise de ácido de fluorídrico (HF). O SF6 puro não é venenoso. O gás não é perigoso ao inalar, uma vez que o conteúdo de oxigénio é bastante alto. Em princípio pode-se inalar sem perigo uma mistura de 80% de oxigénio e 20% de SF6. O SF6 é aproximadamente 6 vezes mais pesado do que o ar. Isso significa que pode concentrar-se em canalizações de cabos ou no fundo de depósitos. O gás não é perigoso ao inalar mas se há uma acumulação importante do gás, há um risco de sufocação devido à falta de oxigénio.
B. Onde e como é usado o SF6?
O SF6 é usado como um gás isolante em subestações, como um isolador e médio refrescante em transformadores e como um isolador e extintor de arco eléctrico em interruptores para aplicações de alta e média tensão. Estes são sistemas fechados que estão extremamente seguros e livres de improváveis fugas. Em sistemas de energia eléctrica, é exigido nos interruptores de alta e media tensão no poder de corte para no caso de uma falha proteger as pessoas e os equipamentos. As subestações isoladas com gás encontram-se principalmente em áreas urbanas e frequentemente instaladas em edifícios num pequeno local. Estas subestações reduzem o campo magnético e removem completamente o campo eléctrico. Esta é uma real vantagem para os instaladores, pessoal de manutenção e as pessoas que vivem na redondeza de subestações. O SF6 é também usado de outros modos. Misturado com argónio, pode ser usado em janelas isoladas. O SF6 é usado na indústria de metal, por exemplo, quando o magnésio é utilizado. Os cirurgiões dos olhos usam SF6 como agente refrescante em operações. O SF6 também pode ser usado como um agente que extingue o fogo porque é não inflamável e refrescante. Em aplicações eléctricas, o SF6 é só usado hermeticamente em sistemas fechados e seguros que debaixo de circunstâncias normais não libertam gás.
D. Cabo de isolação gasosa
Os gerentes de redes são cada vez mais sensíveis aos protestos que provoca a presença das linhas de transporte AT. Tendo um impacto visual importante, as linhas aéreas geram perturbações electromagnéticos que, justamente ou injustamente, são suspeitas de terem um impacto na saúde das pessoas expostas. Por isso, a técnica de linhas de transporte subterrâneas deve ser desenvolvida. A solução mais imediata consistiria em utilizar cabos de insolação forte (polietileno). Porém, a implementação destes cabos não é tecnicamente possível para distâncias superiores a algumas dezenas de quilómetros visto que as suas capacidades lineares atingem valores muito elevados. Além disso, esta técnica é claramente mais cara comparada com as linhas aéreas (ou seja, 15 a 20 vezes mais para as linhas de 400kV).
- Visão de caixas subterrâneas
Caixa de Passagem Elétrica de Piso(complementar) Impede a entrada de água e é muito fácil de instalar. O produto surgiu com a função permitir a derivação e passagem de instalações elétricas enterradas de baixa tensão e telecomunicações, facilitando a passagem dos cabos e funcionando como ponto de acesso para inspeção ou manutenção da instalação.
3 Câmaras para transformador e caixas de inspeção Um sistema subterrâneo de transmissão elétrica, além dos eletrodutos, também abriga câmaras para transformador e caixas de inspeção. Essas caixas são, geralmente, monoblocos pré-fabricados em concreto armado. Para o transformador, costumam ter 5 x 2,5 m, com 4,5 m de profundidade. Já os pontos de inspeção têm, no geral, 4 x 2 m e 3,5 m de profundidade - a principal função dessas caixas é fazer derivação da rede, emendas e conexões, além de poderem receber a instalação de equipamentos de menor porte da linha.
- Funcionamento
Antigamente, quase toda a comunicação intercontinental era feita através de satélites: de ligações telefônicas a sinais de TV, quase tudo era recebido e enviado através deles. No início da Internet, os links de satélite também eram muito comuns, mas o alto custo, altíssima latência e baixa largura de banda acabaram fazendo com que os satélites perdessem a corrida para os links de fibra. Hoje em dia, satélites são usados como links de backup e como opção de acesso remoto para áreas remotas, porém mais de 99% do tráfego intercontinental passa pelos onipenetrantes links de fibra, que hoje em dia envolvem os 6 dos 7 continentes, deixando de fora apenas a Antártida. Cabos transatlânticos de comunicação não são uma coisa nova. De fato, no final do século 19 já existia uma grande malha de cabos de telégrafo ligando a Europa, Américas, África, Ásia e Oceania, a maior parte deles obra do império Britânico. Na época eram usados cabos de cobre e não existiam repetidores, de forma que era necessário usar uma tensão muito alta de um lado para obter um sinal fraco e ruidoso do outro. Ao longo do século 20 vários novos cabos foram instalados com o objetivo de atender às empresas de telefonia, mas foi apenas nas últimas décadas que os links transatlânticos deram seu grande salto, passando a atender à Internet. Embora relativamente finos (com cerca de 7 centímetros de espessura) os cabos submarinos são construídos para serem bastante resistentes. Por baixo de uma grossa camada de poliestireno (1) temos uma camada de mylar (2), múltiplos cabos de aço, destinados a tornarem o cabo resistente mecanicamente (3), camadas de alumínio e policarbonato, que garantem a proteção contra a água (4, 5), um tubo de cobre (6) uma camada de gel (7) e por fim o feixe de cabos de fibra, que são a parte realmente importante:
ft cabo fibra optica
Além do uso de fibras de alta qualidade, os links incluem repetidores ópticos de estado sólido, integrados aos cabos em intervalos de cerca de 100 km. Eles retransmitem o sinal degradado, permitindo que os links sejam estendidos por milhares de quilômetros. Estes repetidores são alimentados por energia transmitida através do próprio cabo, fazendo com que estações em terra sejam realmente necessárias apenas nos pontos em que é necessário realizar roteamento de pacotes ou integrar vários links. Estes cabos são instalados no leito do oceano a um custo de vários bilhões de dólares por navios especializados. O trabalho é feito em duas etapas, com o navio movendo-se lentamente e despejando o cabo no leito do oceano e um instalador robótico conectado a ele cavando uma cova rasa no leito do oceano e enterrando o cabo na mesma velocidade. Para que a degradação do sinal seja a menor possível, o cabo precisa ser instalado em trechos perfeitamente retos, o que demanda uma navegação especialmente precisa.Atualmente, já é possível transmitir 40 gigabits por fio de fibra e cada cabo é composto por um grande número de fio, levando a capacidade total de transmissão para a casa dos terabits, de acordo com a capacidade do cabo específico e o percentual de fibras escuras (links de fibra que ainda não estão sendo usados):
ft navio instalador
ft mapa de cabos mundial
Os cabos submarinos são complementados pelos cabos instalados em terra, que normalmente são instalados junto a estradas ou linhas de transmissão de energia ou gás, criando uma malha de fibra que se espalha por todas as principais cidades. Outras modalidades de acesso, como o ADSL, cabo, 3G etc. são conectadas a estes links de fibra, permitindo que os assinantes ganhem acesso à grande rede.
Enquanto escrevo, existem 188 trechos submarinos ativos ou planejados (que você pode examinar no submarinecablemap.com), mas novos trechos estão sendo continuamente estudados para aumentar a capacidade da rede ou reduzir a latência.
Dentro dos cabos, o sinal viaja praticamente à velocidade da luz e mesmo com o atraso introduzido pelos repetidores e roteadores pelo caminho, é possível conseguir latências muito boas. Hoje em dia, é possível conseguir pings entre São Paulo e Londres abaixo de 150 ms, ou entre São Paulo e Tóquio na casa dos 300 ms, o que seria impensável no início da Internet.
Mesmo assim, novos cabos estão sendo continuamente instalados, com o objetivo de aumentar a capacidade ou reduzir a latência. Um exemplo recente é o novo trecho que ligará o Reino Unido ao Japão, passando pelo oceano ártico, ao norte do Canadá, a um custo total de mais de 3 bilhões de dólares (pela instalação de três cabos, juntamente com as estações de controle, roteadores, etc.) em um esforço para reduzir a latência das transmissões entre o Reino Unido e os países da Ásia. A latência entre Londres e Tóquio por exemplo será reduzida de 230 para 170 ms, uma diferença importante para aplicações críticas, como no caso do mercado de ações. Aproveitando a deixa, serão interligadas diversas regiões do Ártico que anteriormente dispunham apenas de lento acesso via satélite.
- Experiência prática
- Questões
- 1.
Qual é o benefício de usar o SF6?
Há duas razões para usar o SF6 em equipamento eléctrico:
O SF6 garante uma insolação eléctrica extremamente boa e uma boa extinção do arco eléctrico. Estas propriedades do SF6 tornam possível construir equipamentos eléctricos e aparelhos que são compactos, usam uma quantidade pequena de material, estão seguros e duraram muito tempo. À pressão atmosférica normal, o SF6 têm um dieléctrico de capacidade resistiva que é 2.5 vezes melhor que a do ar. Normalmente o gás é usado a 3-5 vezes a pressão atmosférica e então as propriedades de dieléctrico são dez vezes melhorque a do ar.
O SF6 é um bom isolador porque é fortemente dopado em electrões negativos. Isto significa que as moléculas de gás pegam electrões livres e constróem iões negativos, que não se movem rapidamente. Isto é importante quando se criam avalanches de electrões que podem conduzir a flashovers.
- 2.
(editarei em casa)