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relatorio de eletrotecnica geral
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
CAMPUS ITABIRA
JOÃO VITOR SOARES RAMOS – 23652 – P2
MARINA DOS SANTOS COIMBRA – 25697 – P2
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA – ELETROTÉCNICA GERAL (EEL025)
Circuitos Monofásicos
Itabira2014
1. INTRODUÇÃO
Circuitos de corrente alternada estão em todos os lugares hoje em dia. Diversas
são as vantagens de sua utilização como, por exemplo, a facilidade de transmissão para
longas distâncias com menos perdas. Um dos sistemas de corrente alternada usados é o
monofásico. Constituído apenas de uma fase e um neutro, mesmo que seja mais
limitado do que o trifásico, para projetos mais simples ele se adequa bem. A tensão
desses circuitos é dada pela diferença de potencial entre fase e neutro e é representada
pela forma senoidal.
Em circuitos de corrente alternada os componentes se comportam de maneiras
distintas. Num sistema com cargas puramente resistivas, por exemplo, tensão e corrente
estão em fase. Já em circuitos capacitivos, a tensão é atrasada em relação a corrente,
isso acontece devido à necessidade do capacitor de se carregar, assim a tensão fica
“retida” enquanto a corrente passa livremente por suas placas. O inverso ocorre em
circuitos indutivos. Nele, a corrente é atrasada em relação à tensão. Ao ligar o circuito,
o indutor funciona como um curto circuito, retendo a corrente, passando apenas a
tensão. Ao chegar num equilíbrio a tensão passa a ser nula, enquanto a corrente se
estabelece.
2. METODOLOGIA E DESCRIÇÃO DOS EXPERIMENTOS
Para a realização dos experimentos foram utilizados:
Um varivolt
Dois multímetros (um na função voltímetro e outro na função amperímetro)
Um wattímetro
Fios e conectores
Cargas resistivas, indutivas e capacitivas
Osciloscópio
Ao total, três circuitos foram montados. A seguir, a descrição de cada um dos
três.
No primeiro circuito, foi aplicada uma tensão correspondente a 50% no varivolt
a uma carga resistiva de 220V, 350W. Foram medidos os valores de tensão, corrente e
potência deste. A Figura 1 representa o esquema do circuito.
Figura 1 – Circuito com Carga Resistiva
Seguindo a mesma linha de raciocínio, no segundo circuito, foi aplicada uma
tensão correspondente a 50% no varivolt a uma carga resistiva de 220V, 350W em série
com uma carga indutiva de 220V,350VAR. Foram medidos os valores de tensão,
corrente e potência do circuito. A Figura 2 representa o esquema do circuito.
Figura 2 – Circuito com Carga Resistiva e Indutiva em Série
Finalmente, o terceiro circuito foi montado, aplicando uma tensão
correspondente a 50% no varivolt a uma carga resistiva de 220V, 350W em série com
uma carga capacitiva de 220V,350VAR. Foram medidos os valores de tensão, corrente e
potência do circuito. A Figura 3 representa o esquema do circuito.
Figura 3 - Circuito com Carga Resistiva e Capacitiva em Série
Ao final de todos os três experimentos, os dados coletados foram anotados e
analisados de acordo com a teoria envolvida em cada circuito.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.1 CIRCUITO A
Os dados coletados desse circuito estão descritos na tabela 1.
Tensão (V) 75Corrente (A) 0,46Potência (W) 39,4
Tabela 1- Dados coletados do circuito A
A partir dos valores de tensão e potência das cargas, foi possível achar o valor da impedância, dado por
Logo, com o valor da impedância e o valor de tensão medido, é possível calcular a corrente e a potência do circuito, através de cálculos.
Nesse circuito, os valores se aproximaram dos medidos.
3.2 CIRCUITO B
As medições realizadas nesse circuito retornaram os valores apresentados na tabela 2.
Tensão (V) 78,9Corrente (A) 0,31Potência (W) 15,3
Tabela 2 - Dados coletados do circuito B
Como neste circuito há uma carga indutiva em série com uma carga resistiva, o cálculo da impedância se dá por
A partir do valor de impedância, é possível encontrar a corrente que percorre o circuito através da fórmula
É possível perceber uma diferença entre a corrente medida e a calculada. Com o auxílio da medição do osciloscópio, apresentado na figura 4, pode-se perceber que as tensões das cargas resistiva e indutiva são diferentes, sabendo que a forma de onda da carga resistiva é representada pelo canal 1 (CH1) e a indutiva no canal 2 (CH2). Logo, as impedâncias dessas cargas devem ser diferentes.
Figura 4 - Formas de ondas das cargas do circuito B
Esses valores explicam então a diferença entre os valores medidos e calculados, pois para calculos a queda de tensão nas duas cargas são consideradas iguais.
3.3 CIRCUITO C
O circuito C foi montado com uma carga resistiva e uma capacitiva em série. Os valores das medições realizadas nesse circuito são mostrados pela Tabela 3.
Tensão (V) 76,7Corrente (A) 0,31Potência (W) 16,8
Tabela 3- Dados coletados do circuito A
Calculando a impedância total desse circuito, tem-se
Por esse valor encontra-se a corrente que atravessa o circuito.
Esse valor também difere do medido e pelos mesmos motivos. A figura 5 mostra as formas de onda no osciloscópio, com o canal 1 (CH1) sendo a carga resistiva e o canal 2 (CH2) sendo a carga capacitiva.
Figura 5 - Formas de ondas das cargas do circuito C
Pela mesma análise do circuito B, percebe-se a diferença entre os valores de tensão das duas cargas, o que demonstra que suas impedâncias tem valores distintos, o que não foi considerado para fins de cálculo.
4. CONCLUSÃO
Nesta primeira prática, três circuitos com elementos passivos foram montados. Em todos os três comprovou-se que os valores medidos se aproximaram de forma coerente com os valores calculados.
Primeiramente, verificou-se o comportamento da carga resistiva, sendo que a corrente e a tensão estavam em fase. Já no segundo experimento observou-se que a tensão no indutor estava 90º adiantada em relação a tensão no resistor, fato comprovado pela teoria pois, em um indutor, a tensão é adiantada em relação a corrente. Finalmente, no ultimo circuito, observou-se que a tensão no capacitor estava atrasada em relação a tensão no resistor. Esse fato ocorre pois o capacitor leva um certo tempo para carregar.
Em cada um dos circuitos foi efetuada a medição de potência. Através desta percebe-se que o circuito com maior valor de potência ativa, potência que realiza trabalho, é o primeiro, pois a tensão aplicada se encontrada toda no resistor, elemento que mais dissipa potência. Ainda é importante ressaltar que passamos a conhecer o wattímetro, instrumento que ainda não tinha sido utilizado.
Durante os experimentos, foi possível perceber pequenas diferenças entre os valores medidos e formas de ondas vistas no osciloscópio, com os valores calculados. Estes fatos podem ter ocorrido pelas diferenças nas impedâncias das cargas resistivas, capacitivas e indutivas, pois estas só possuíam valor de tensão e potência, não sendo especificado o valor de suas impedâncias e reatâncias. Também é necessário considerar as faixas de erro dos equipamentos utilizados.
Por fim, os resultados esperados da prática foram atingidos, e através dos três circuitos montados, ficou mais claro o funcionamento de elementos passivos sob o domínio frequência.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BOYLESTAD, Robert. Introdução a análise de circuitos. 10ª ed. Prentice Hall do Brasil, 2004.