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Tecnologia em Sistemas Elétricos

Laboratório de Eletricidade e Medidas Elétricas (LE3L3)

Prof. Igarashi / Prof. Febres

Laboratório de Eletricidade e Medições Elétricas 1

TECNOLOGIA EM SISTEMAS ELÉTRICOS

LE3L3 – LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE E

MEDIDAS ELÉTRICAS

(EXPERIENCIAS EXTRAS)





EXPERIENCIA 10 – Transformador Monofásico e

Sistema Monofásico

Aluno Prontuário

Data da experiência (preenchido aluno) Data de entrega (preenchido professor)





PARTE PRÁTICA

1) Para o transformador monofásico fornecido utilize a configuração 110V (primário) e 110V

(secundário). Alimente o transformador em vazio com a tensão nominal e meça:

Vprimário = _________V Vsecundário = __________V

2) Utilize agora a configuração 110V (primário) e 220V (secundário). Alimente o transformador em

vazio com a tensão nominal e meça:


3) Utilize agora a configuração 110V (primário) e 440V (secundário). Alimente o transformador em

vazio com a tensão nominal e meça:


4) Monte o circuito a seguir. Alimente o primário com uma tensão Vp igual a 110V. Meça a tensão

no primário(Vp) e no secundário (Vs) do transformador.

5) Monte o circuito a seguir. Alimente Vp com 110V. MeçaVp e Vs.

6) Monte o circuito a seguir. Alimente Vp com 110V. Meça Vp e Vs.





7) Monte o circuito a seguir, utilizando duas bobinas do primário do transformador. Alimente Vp

com 110V. MeçaVp e Vs.

QUESTÕES

1) Qual a diferença entre as montagens realizadas nos itens 4, 5e 6 da parte prática? Qual a razão

destas diferentes montagens?

2) Como se chama a configuração montada no item 7 da parte prática? Explique seu funcionamento.





CONCLUSÕES





EXPERIENCIA 11 – Medidores de Energia Ativa para

Tarifação

Aluno Prontuário






PARTE PRÁTICA

1) Monte o medidor de acordo com o esquema abaixo. Ele representa a forma correta de se

interligar o medidor. Utilize como carga 3 lâmpadas em paralelo. Verifique se, após energizado o

circuito, o disco de indução esta girando no sentido correto.

2) Altere a quantidade de lâmpadas conectadas e verifique se a velocidade de giro do disco de

indução sofreu alguma alteração.

Resposta:

3) Conectando três lâmpadas em paralelo como carga meça o tempo necessário para o disco dar

uma volta. Anote o valor. Com base nesta medição e na potência da carga calcule o valor da

constante de disco (Kd) e compare com o valor de placa do medidor.

Tempo para dar 1 volta (s) Potência da carga (W) Kd nominal de placa

Resposta:





4) Monte o medidor de acordo com o esquema abaixo. O que ocorreu?

Resposta:

5) Monte o medidor de acordo com o esquema abaixo. O que ocorreu?

Resposta:





6) Inverta as conexões, conectando a carga (lâmpadas) nos terminais de linha, e conectando a rede

elétrica nos terminais de carga. O que ocorreu?

Resposta:

7) Monte o medidor trifásico conforme o esquema abaixo. Considere como carga deste medidor um

arranjo estrela de lâmpadas.

QUESTÕES

1) Com relação ao consumo de energia medida pelo medidor qual a importância de se estabelecer

um limite de cos para os clientes consumidores de energia?





2) Pesquise como seria feita a instalação de um medidor para um cliente consumidor de energia que

deseje ter 110V e 220V em sua instalação.

3) Os esquemas realizados em sala de aula constituem o que chamamos de medição direta de

energia, ou seja, o medidor esta conectado diretamente na rede elétrica, sem a presença de

transformadores de corrente (TC) ou de tensão (TP). Pesquise como seria feita a instalação para

medição indireta em um sistema trifásico.





CONCLUSÕES





EXPERIENCIA 12 – Medição digital I: Algoritmos

digitais para medição

Aluno Prontuário






PARTE PRÁTICA

1) Anote os valores respectivos de cada amostra do Sinal A mostrado em sala de aula e, aplicando o

algoritmo DFT (Discrete Fourier Transform – Transformada Discreta de Fourier) obtenha a

magnitude do sinal de frequencia fundamental, bem como a magnitude do sinal de 2ª harmônica

presente no Sinal A.

Sinal A – Quantidade de sinal fundamental (60Hz)

N valor da

amostra

cte A Ys

(valor x cte A)

cte B Yc

(valor x cte B)

0 0,000 1,000

1 0,500 0,866

2 0,866 0,500

3 1,000 0,000

4 0,866 -0,500

5 0,500 -0,866

6 0,000 -1,000

7 -0,500 -0,866

8 -0,866 -0,500

9 -1,000 0,000

10 -0,866 0,500

11 -0,500 0,866

soma Ys = __________

soma Yc = __________

Magnitude fundamental = (2/12) x 0.707 x RAIZ ( (soma Ys)2 + (soma Yc)

2 ) = __________





Sinal A – Quantidade de sinal 2ª harmônica (120Hz)

N valor da

amostra

cte A Ys

(valor x cte A)

cte B Yc

(valor x cte B)

0 0,000 1,000

1 0,866 0,500

2 0,866 -0,500

3 0,000 -1,000

4 -0,866 -0,500

5 -0,866 0,500

6 0,000 1,000

7 0,866 0,500

8 0,866 -0,500

9 0,000 -1,000

10 -0,866 -0,500

11 -0,866 0,500

soma Ys = __________

soma Yc = __________

Magnitude 2a harmônica = (2/12) x 0.707 x RAIZ ( (soma Ys)2 + (soma Yc)

2 ) = __________

Magnitude 2a harmônica

Proporção de 2a harmonica = ---------------------------------- x 100% = __________

Magnitude fundamental





Sinal A – Valor RMS

N valor da

amostra

valor da amostra

ao quadrado

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

soma dos valores das amostras ao quadrado = Sn2 = __________

RMS = RAIZ ( (1/13) * (Sn2) ) = __________





2) Anote os valores respectivos de cada amostra do Sinal B mostrado em sala de aula e, aplicando o

algoritmo DFT (Discrete Fourier Transform – Transformada Discreta de Fourier) obtenha a

magnitude do sinal de frequencia fundamental, bem como a magnitude do sinal de 2ª harmônica

presente no Sinal B.

Sinal B – Quantidade de sinal fundamental (60Hz)

N valor cte A Ys

(valor x cte A)

cte B Yc

(valor x cte B)

0 0,000 1,000

1 0,500 0,866

2 0,866 0,500

3 1,000 0,000

4 0,866 -0,500

5 0,500 -0,866

6 0,000 -1,000

7 -0,500 -0,866

8 -0,866 -0,500

9 -1,000 0,000

10 -0,866 0,500

11 -0,500 0,866

soma Ys = __________

soma Yc = __________

Magnitude fundamental = (2/12) x 0.707 x RAIZ ( (soma Ys)2 + (soma Yc)

2 ) = __________





Sinal B – Quantidade de sinal 2ª harmônica (120Hz)

N valor cte A Ys

(valor x cte A)

cte B Yc

(valor x cte B)

0 0,000 1,000

1 0,866 0,500

2 0,866 -0,500

3 0,000 -1,000

4 -0,866 -0,500

5 -0,866 0,500

6 0,000 1,000

7 0,866 0,500

8 0,866 -0,500

9 0,000 -1,000

10 -0,866 -0,500

11 -0,866 0,500

soma Ys = __________

soma Yc = __________

Magnitude 2a harmônica = (2/12) x 0.707 x RAIZ ( (soma Ys)2 + (soma Yc)

2 ) = __________

Magnitude 2a harmônica

Proporção de 2a harmonica = ---------------------------------- x 100% = __________

Magnitude fundamental





Sinal B – Valor RMS

N valor da

amostra

valor da amostra

ao quadrado

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

soma dos valores das amostras ao quadrado = Sn2 = __________

RMS = RAIZ ( (1/13) * (Sn2) ) = __________





QUESTÕES

1) Compare as proporções de 2a harmonica presentes no Sinal A e no Sinal B. Pesquise e mostre

um exemplo prático de utilização da análise destas proporções de conteúdo de fundamental e de 2a

harmônica de um sinal.

2) Os multímetros TRUE RMS são capazes de medir o valor RMS de qualquer tipo de sinal? Ou

existe algum limite? Pesquise a respeito nos manuais de fabricantes destes tipos de equipamento.

Anexe ao relatório a página impressa do manual do multímetro onde encontrou a resposta.

3) Existe alguma forma de se corrigir as medidas feitas por um multímetro convencional para que o

resultado de sua medição se aproxime dos multímetros TRUE RMS? Pesquise a respeito nos

manuais de fabricantes destes tipos de equipamento. Anexe ao relatório a página impressa do

manual do multímetro onde encontrou a resposta.





CONCLUSÕES





EXPERIENCIA 13 – Medição digital II: Multímetro

Digital

Aluno Prontuário






PARTE PRÁTICA

1) Monte o circuito a seguir e anote na tabela abaixo os valores de corrente, tensão e potência na

carga (3 lâmpadas incandecentes de 220V), medidos pelo multímetro em seu display, para cada

caso.

Qtde de espiras

1 espira

2 espiras

3 espiras

4 espiras

5 espiras

Tensão (V)

valor display

Corrente (A)

valor display

Pot. Ativa (W)

valor display

Pot. Reativa (VAR)

valor display

Pot. Aparente (VA)

valor display





2) Com base nos valores medidos na tabela do item 1 calcule a correção dos valores medidos, de

acordo com a quantidade de espiras utilizada, e anote na tabela abaixo.

Qtde de espiras

1 espira

2 espiras

3 espiras

4 espiras

5 espiras

Tensão (V)

valor corrigido

Corrente (A)

valor corrigido

Pot. Ativa (W)

valor corrigido

Pot. Reativa (VAR)

valor corrigido

Pot. Aparente (VA)

valor corrigido

3) Monte o circuito a seguir. L1, L2 e L3 são lâmpadas incandescentes 220V.





Meça os valores a seguir, utilizando a quantidade de espiras que julgar mais adequada, e anote na

tabela abaixo os valores já corrigidos:

Lâmpada

L1

L2

L3

Tensão

(V)

Corrente

(A)

Potência

Ativa (W)

4) Calcule a potência trifásica do conjunto de lâmpadas através da fórmula:

W3 = W lamp L1 + W lamp L2 + W lamp 3 = ___________

QUESTÕES

1) Analise os resultados obtidos no item 4. Qual seria o valor teórico esperado? Comente a respeito.

2) Por que a potência trifásica é calculada pela formula W3= 3 x V x I?





CONCLUSÕES





EXPERIENCIA 14 – Osciloscópio e Medição de

Sistemas Trifásicos

Aluno Prontuário






PARTE PRÁTICA

1) Utilizando o osciloscópio, conforme a figura a seguir, meça a tensão da fase A. Utilize o

atenuador da ponta de prova na posição “X10”.

Canal 1 = _____ Volts/Div Tempo = _____ ms/Div

Vpico = ______ Vpico a pico = _______

Período = _______ Frequencia = _______





2) Utilizando o osciloscópio, conforme a figura a seguir, meça simultaneamente as tensões da fase A

e da fase B, indicando na tela qual sinal corresponde a qual canal. Utilize o atenuador da ponta de

prova na posição “X10”.

Canal 1 = _____ Volts/Div Canal 2 = ______Volts/Div Tempo = _____ ms/Div





3) Utilizando o osciloscópio, conforme a figura a seguir, meça simultaneamente as tensões da fase

B e da fase C, indicando na tela qual sinal corresponde a qual canal. Utilize o atenuador da ponta de

prova na posição “X10”.

Canal 1 = _____ Volts/Div Canal 2 = ______Volts/Div Tempo = _____ ms/Div

QUESTÕES

1) Analisando os resultados obtidos nos itens 2 e 3 demonstre qual das fases A, B e C correspondem

as fases com zero grau de defasagem (fase R), com atraso de 120º (fase S) e com atraso de 240º

(fase T) do sistema trifásico. Descreva o raciocínio utilizado.





2) Pesquise sobre as Figuras de Lissajous. De que forma elas poderiam ser utilizadas para

comprovar a defasagem angular existente entres as fases de um sistema trifásico?





CONCLUSÕES





EXPERIENCIA 15 – Medição Digital III – Osciloscópio

Digital

Aluno Prontuário






PARTE PRÁTICA

1) Conecte a ponta de prova no terminal de teste de ponta de prova do osciloscópio. Utilizando a

tecla AUTO teste a função de auto ajuste.

2) Meça a forma de onda de tensão presente no terminal de teste de ponta de prova e anote abaixo.

Chave tensão

(Volts/div)

Chave tempo

(ms/div)

Vpico

(V)

Vpico a pico

(V)

Período

(ms)

Frequência

(Hz)

3) Explorando os menus de medição automática e anote os valores medidos:

Vpico

(V)

Vpico a pico

(V)

Valor RMS

(V)

Período

(ms)

Frequência

(Hz)

4) Explorando os menus de cursores meça e anote, através dos cursores de tensão, o valor de pico.

Va

(V)

Vb

(V)

ΔV = Vpico

(V)





5) Explorando os menus de cursores meça e anote, através dos cursores de tempo, o período.

Ta

(ms)

Tb

(ms)

ΔT = período

(ms)

1 / ΔT

(Hz)

6) Utilizando o recurso de gravação digital da tela de medição salve em um pendrive a forma de

onda presente no terminal de teste de ponta de prova. Imprima-a e entregue-a em anexo ao relatório.

7) Utilizando o recurso matemático de FFT (Fast Fourier Transform) meça o conteúdo harmônico

do sinal presente no terminal de teste de ponta de prova. Anote abaixo, indicando no gráfico onde se

encontram as componentes harmônicas.





8) Conectando ambos os canais CH1 e CH2 no terminal de teste de ponta de prova, e utilizando os

recursos de operação matemática, anote abaixo a forma de onda que corresponde a SOMA dos

sinais presentes nos canais CH1 e CH2.

Chave tensão

(Volts/div)

Chave tempo

(ms/div)

Vpico

(V)

Vpico a pico

(V)

Período

(ms)

Frequência

(Hz)

9) Utilizando agora a função SUBTRAÇÃO anote a forma de onda medida.

Chave tensão

(Volts/div)

Chave tempo

(ms/div)

Vpico

(V)

Vpico a pico

(V)

Período

(ms)

Frequência

(Hz)





QUESTÕES

1) Conectando o osciloscópio segundo o esquema abaixo, desenhe o sinal que deve aparecer na tela

do osciloscópio caso seja utilizado a função matemática de subtração entre os sinais presentes nos

canais CH1 e CH2.

2) Qual a vantagem de se medir o sinal da rede elétrica através do esquema acima, ao invés de se

medir utilizando somente um dos canais?





CONCLUSÕES





EXPERIENCIA 16 – Transformador Trifásico e Sistema

Trifásico

Aluno Prontuário






PARTE PRÁTICA

1) Monte o esquema representado pelo diagrama unifiliar abaixo:

Meça as tensões de linha do primário e anote abaixo:

Vab

(V)

Vbc

(V)

Vca

(V)

Meça as tensões de linha do secundário e anote abaixo:

Vab

(V)

Vbc

(V)

Vca

(V)

Meça as tensões de fase do primário e anote abaixo:

Va

(V)

Vb

(V)

Vc

(V)





2) Monte o esquema representado pelo diagrama unifiliar abaixo:

Meça as tensões de linha do primário e anote abaixo:

Vab

(V)

Vbc

(V)

Vca

(V)

Meça as tensões de fase do primário e anote abaixo:

Vab

(V)

Vbc

(V)

Vca

(V)

Meça as tensões de linha do secundário e anote abaixo:

Va

(V)

Vb

(V)

Vc

(V)





QUESTÕES

1) Calcule o módulo e a fase das correntes IAW1, IBW1, ICW1, IAW2, IBW2 e ICW2 do

transformador abaixo, admitindo que o transformador esteja sendo alimentado no seu primário por

uma tensão trifásica com 138KV de tensão de linha com uma carga trifásica de 15MW conectada

em seu secundário.





CONCLUSÕES





EXPERIENCIA 17 – Transformador de Corrente

Aluno Prontuário






PARTE PRÁTICA

1) Conecte a ponta de prova no terminal de teste de ponta de prova do osciloscópio. Utilizando a

tecla AUTO teste a função de auto ajuste.

QUESTÕES

CONCLUSÕES

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