Lâmpada fluorescente

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A Figura 01 mostra o funcionamento de uma lâmpada fluorescente comum. A estrutura é um bulbo tubular de vidro, com um filamento em cada extremidade, contendo uma pequena quantidade de mercúrio e um gás nobre (argônio, criptônio ou neônio) sob baixa pressão.

Sob ação do potencial elétrico aplicado aos filamentos, os elétrons se movem de um lado a outro em alta velocidade. A colisão com os átomos do mercúrio emite radiação ultravioleta. Um revestimento interno de material apropriado, por exemplo, halofosfato de cálcio, converte essa radiação em luz visível.

A eficiência de uma lâmpada fluorescente está na faixa de 23%. Entretanto, ela exige dispositivos adicionais para operar.

Fig 01

Na parte inferior da Figura 02, o esquema de ligação mais simples, com partida manual.

O reator R (bobina com núcleo de ferro) é necessário para limitar a corrente e fornecer a tensão adequada.

Para acender é necessário pressionar por um breve período o botão S, de forma a aquecer os filamentos e formar o arco entre as extremidades. Uma vez acesa o filamento pode e deve ser desligado, pois a descarga se mantém enquanto houver tensão aplicada.

É evidente que esse método é pouco prático. Existem dispositivos denominados starters, que fazem essa operação automaticamente. Há reatores que dispensam starters, chamados de partida rápida. E também os reatores eletrônicos.

Desde a década de 1990, são bastante usadas as lâmpadas fluorescentes compactas, em formato de U ou circular. Contendo o reator na própria base e soquete-padrão, tornam a instalação tão simples quanto a das incandescentes.

Lâmpada halógena

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A lâmpada incandescente é o meio mais antigo e simples de se produzir luz a partir da energia elétrica. A Figura 01 deste tópico dá o esquema simplificado.

O filamento é um fino fio de um metal de alto ponto de fusão (quase sempre o tungstênio). Ele fica no interior de um bulbo de vidro e condutores em cada extremidade são conectados a um meio de encaixe (rosca ou outro tipo) para fixação do conjunto e condução da corrente elétrica. No centro das lâmpadas comuns há ainda um suporte de vidro ao qual são fixados filetes metálicos de apoio do filamento para melhorar a resistência a vibrações.

A corrente elétrica aquece o filamento a uma temperatura de cerca de 2500°C e, nessa condição, há emissão de calor e luz visível. Se estivesse exposto ao ar, o filamento seria rapidamente destruído devido à ação do oxigênio. Nas primeiras lâmpadas, vácuo era feito no interior do bulbo para prevenir isso.

Fig 01

Entretanto, devido à alta temperatura, ocorre a vaporização do tungstênio, que se deposita nas paredes do bulbo até a completa ruptura do filamento em relativamente pouco tempo.

Lâmpadas atuais, no lugar do vácuo, usam um gás inerte (em geral argônio) para reduzir a vaporização. Mas a duração ainda é pequena. Em média, cerca de 1000 horas em condições normais de utilização.

Além da pequena durabilidade, as lâmpadas incandescentes comuns têm outra importante desvantagem: a baixa eficiência energética. Somente cerca de 10% da energia consumida é convertida em luz. O restante é desperdiçado sob forma de calor.

A lâmpada halógena usa o mesmo princípio da incandescente, mas o gás de enchimento é em geral criptônio ou xenônio com traços de um elemento halogênio (normalmente bromo ou iodo). O halogênio tem a propriedade de se combinar com os átomos do tungstênio evaporado e depositá-los no filamento, ou seja, um processo de reciclagem. Assim, a temperatura de trabalho pode ser mais alta para aumentar a parcela de luz visível e, por conseqüência, a eficiência. Os bulbos são menores, mais próximos do filamento e em vidro de quartzo para suportar as temperaturas mais altas e também as pressões, que podem chegar até 25 bar. Tudo isso resulta em vida média maior (próxima de 3000 h), rendimento energético cerca de 50% maior que o da incandescente comum e um espectro de emissão que permite uma reprodução mais fiel das cores.

Tensões e correntes em ligações trifásicas

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A Figura 01 mostra as ligações trifásicas comuns: em (a), as cargas são ligadas em delta (ou triângulo) e, em (b), em Y (ou estrela).

As considerações deste tópico pressupõem circuitos equilibrados, isto é, cargas iguais e tensões iguais entre linhas.

Fig 01

Na figura, A, B e C são os condutores da rede trifásica. Tensão de linha é a tensão entre dois desses condutores (V_L). Corrente de linha é a corrente nesses condutores (I_L).

Tensão de fase e corrente de fase são tensões e correntes em cada carga, V_F e I_F.

Na ligação delta ocorre:

• V_L = V_F #A.1#.
• I_L = √3 I_F #A.2#.

Na ligação Y ocorre:

• V_L = √3 V_F #B.1#.
• I_L = I_F #B.2#.


Em ambos os casos, a potência é calculada pelas fórmulas:

Potência aparente √3 VL IL #C.1#

Potência ativa √3 VL IL cos φ #C.2#

Potência reativa √3 VL IL sen φ #C.3#

Onde cos φ é o fator de potência do circuito.

Termostato

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O termostato é um dispositivo simples e de baixo custo, usado para controle de temperatura em equipamentos com aquecimento elétrico.

O elemento fundamental é uma lâmina formada por dois metais de diferentes coeficientes de dilatação, mantidos juntos (por meio de rebites ou soldas) de forma que não possam deslizar entre si. Devido a essa construção, o conjunto é denominado bimetal.

Fig 01

Na Figura 01, o metal 1 tem supostamente um coeficiente de dilatação maior do que o do metal 2.

O aquecimento faz o comprimento do metal 1 maior que o do metal 2 e, desde que não há deslizamento, o conjunto se deforma conforme indicado em (b), abrindo o contato elétrico e desligando a resistência de aquecimento do aparelho.

Desligado o aquecimento, a temperatura cai e o bimetal retorna à posição original e religa o circuito.

Existe ainda um parafuso para ajustar a temperatura desejada. O controle não é dos mais precisos, mas é suficiente para muitos aparelhos como ferros de passar, refrigeradores e mesmo para diversos equipamentos industriais.