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.