Alimentação do Hardware

Alimentação do Hardware

Na aula sobre fontes de alimentação do hardware serão estudados conceitos gerais sobre:

  • rede elétrica, estabilizador
  • no break
  • potência: tensão e corrente elétrica
  • unidades: watt, volt, ampere
  • medir: comparar com um padrão
  • medidas de tensões, voltímetro
  • lei da potência: P = U * I
  • correntes alternada e contínua
  • respostas às questões em anexo

Conceitos sobre alimentação do hardware

Rede elétrica (Eletropaulo)

  • fornece tensão alternada
  • tensão nominal * de 127 volts ( * tensão prometida pelo fornecedor)
  • frequência 60 Hertz ** ( ** ciclos por segundo)

Rede Elétrica

Conceitos e valores de referência

  • Corrente Alternada (AC): ____________________________________
  • Valor nominal de uma grandeza: _______________________________
  • Valor real de uma grandeza: __________________________________
  • Hert: __________________________________________________
  • Dispositivos utilizam 5V: ____________________________________
  • Idem 12 volts: ____________________________________________
  • Tensão nominal do estabilizador: _______________________________
  • VCC: __________________________________________________
  • VDC:  __________________________________________________

Estabilizador

  • Recebe tensão (nominal=127V) da rede Eletropaulo e devolve 115 volts (nominais) para alimentar a fonte do gabinete.
  • Fonte do gabinete: fornece tensões contínuas para alimentar Ci’s (5Volts) e motores dos drives (12 volts).

Watt – unidade de potência elétrica

  • Energia por unidade de tempo. Produzida ou consumida por um sistema (mecânico, elétrico…).
  • É uma característica do dispositivo.
  • Exemplo: uma lâmpada elétrica com a indicação 127V/ 60 W indica que deve ser alimentada na rede de 127 volts e tem potência de 60 watts.

Exercício: Estime a potência mecânica que você desenvolve ao subir dois andares.

Watt – conceitos

  • A potência (P)de um dispositivo independe do tempo em operação, porém a energia (E) desenvolvida depende do tempo (t) de operação: E=P*t
  • Maior a potência implica em maior capacidade de produzir/consumir energia.
  • Um chuveiro elétrico (P=6000/4000W) consome mais energia que uma lâmpada (P=100W) quando ligados durante um mesmo tempo.

Qual a potência de um chuveiro?

  • Inverno: __________________________________________________
  • Verão: ___________________________________________________

Volt – voltagem

  • Unidade de Tensão Elétrica. Também é chamada de diferença de potencial (ddp).
  • É uma característica de operação de um equipamento ou dispositivo.
  • Pode operar contínua ou alternadamente.
  • A rede pública opera com tensão alternada.
  • Dispositivos eletrônicos em geral, operam com tensão contínua.

Alimentação do hardware: tensão e corrente contínua

  • Dois polos: positivo (+) e negativo (-). Exemplos:
  • Pilhas AA (1,5V); Baterias de carro (12V); Alimentação USB (5V)

alimentação do hardware com corrente contínua

Alimentação do hardware: tensão e corrente alternada

Não há polaridade fixa na alimentação do hardware. Exemplo: rede pública. Frequência: 60 Hertz. Voltagem nominal: 127 volts. Voltagem real: medida pelo usuário.

alimentação do hardware com corrente alternada

Ampère

  • Unidade de Corrente Elétrica.
  • Movimento de cargas elétricas em um condutor elétrico.
  • Dispositivos em operação são percorridos por correntes elétricas.
Medida em  Ampères – características de medição
  • Qualquer medição interfere no sistema ao retirar energia do mesmo.
  • Exemplo. A medida de temperatura retira calor (energia térmica) do corpo.
  • O processo de medição deve-se buscar minimizar a interferência no sistema que está sendo medido. Deve retirar o mínimo de energia do mesmo.

Aparelhos de medição elétrica

Durante a alimentação do hardware, são usados aparelhos de medições elétricas, para garantir o bom funcionamento, sem acidentes.

  • Potência: watímetro
  • Corrente: amperímetro
  • Tensão: voltímetro
  • Multímetro: aparelho para medidas de tensão, corrente, temperatura e outras grandezas de acordo com seleção de escalas e funções.

Lei da potência elétrica – P = V * I

  • P = potência em watts
  • V = voltagem em volts
  • I = corrente em amperes

Exercício. Estime a corrente em um chuveiro elétrico (6000W/220V) operando no inverno : ______________________________________________________________

Estime o consumo de energia em KW_h para um mês (30dias), ligado 25 minutos por dia: _____________________________________________________________

Questões
  • Funções  do estabilizador: ____________________________________________
  • Potência nominal do estabilizador (no corpo do estabilizador): __________________________________
  • Estime a corrente nominal do estabilizador do laboratório  (use a lei da potência e o valor no copo do aparelho):

Potência nominal: _____________

Corrente nominal: _____________

Nota: Dispositivos elétricos necessitam de energia para operação. Suponha que 20% da potência nominal do estabilizador seja usada em consumo próprio.

Calcule a máxima potência que pode ser fornecida pelo estabilizador de 500W: _______________________________________________________

Qual deve se a potência de um estabilizador para ligar um servidor (400W) e uma impressora laser (600W).

Anote (para consulta)
  • Valor da tensão real (medida) da rede Eletropaulo: ________________
  • Valor real da tensão fornecida pelo estabilizador: ______________
  • Estime a corrente nominal máxima do  estabilizador:    ________________________

Transdutor (características)

Transdutor é um dispositivo que converte um tipo de energia em outro. Exemplos:

  • Microfone: Energia sonora em elétrica;
  • Termopar: Dois metais diferentes em contato físico produzem uma ddp (tensão) em suas extremidades.

A ddp é correlacionada à temperatura pelo valor da tensão medida.

Resumo. Medida de temperatura

  • Multímetro em escala adequada realiza a medida da voltagem de um transdutor (termopar) que é “convertida” em valor de temperatura.
  • Termômetro. Uma substância que ao aquecer aumenta de volume. Uma escala relaciona o volume do líquido com a temperatura.
  • Dispositivos semicondutores. Fornecem tensões proporcionais à temperatura.
O que entende por:
  • Corrente elétrica: _________________________________________
  • Tensão elétrica: __________________________________________
  • Potência elétrica: _________________________________________
  • Valor nominal de uma grandeza: _______________________________
  • Valor real de uma grandeza: __________________________________
  • Rede Eletropaulo. Tensão nominal: _____________________________
  • Tensão real: _____________________________________________
Questões adicionais

Explique porque os valores de tensão da rede elétrica diferem quando medidas:

  • (a) por equipamentos diferentes: ___________________________________
  • (b) em locais diferentes: _________________________________________
  • (c ) em horários diferentes: _______________________________________
Tensão (voltagem): contínua e alternada
  • Voltagem alternada. Sem polaridade fixa. Polaridade inverte no tempo. Rede Eletropaulo: Frequência: 60 Hertz. Voltagem nominal: 127 volts. Voltagem real: medida pelo usuário.
  • Estabilizador: Recebe 127 volts nominais da rede Eletropaulo e devolve (aproximadamente) 115 volts (nominais).
  • Potência. Energia potencial desenvolvida no tempo. Exemplo: lâmpada incandescente: 100W (potência)/ 127V (tensão).
  • TERMOPAR (pesquise na internet o funcionamento). Dispositivo usado para medida de temperatura.

Transdutor. Converte formas de energias diferentes

Padrão de cores (polaridade)
  • Tensão continua: polaridades fixas.
Código de cores na fonte do gabinete
  • Preto → Comum (GND; Ground)
  • Vermelho → 5 Volts (alimentação do CI)
  • Amarelo →12 Volts(motor)

Fontes de alimentação de equipamentos – baixe arquivo PPT

Sobre o Autor

Milton Silva da Rocha editor

Prof. Milton Silva da Rocha; Bacharel em Engenharia Elétrica (UFPa - 1973); Mestre em Ciências (ITA) - 1978); Doutor em Ciências (USP - 1998).