PJT3 RELATÓRIO FINAL PROJETO DE DISPOSITIVO DO MEDIDOR TRIFÁSICO

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO 
UNIDADE ACADÊMICA DE CABO DE STO. AGOSTINHO 
COMPONENTES DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
2020.2/2021 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE TESTE PARA MEDIDOR TRIFÁSICO DE ENERGIA 
ELÉTRICA: Análise da qualidade trifásica de energia 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Marcel Araújo 
 
 
HELTON SILVA BERNARDO 
JULIO CESAR FEITOSA LEITE 
 
 
Cabo de Santo Agostinho, PE 
2021 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO 
UNIDADE ACADÊMICA DE CABO DE STO. AGOSTINHO 
COMPONENTES DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
2020.2/2021 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE TESTE PARA MEDIDOR TRIFÁSICO DE ENERGIA 
ELÉTRICA: Análise da qualidade trifásica de energia 
 
 
 
Este documento de caráter técnico-cientifico 
objetiva explicar e relatar os procedimentos 
técnico-acadêmicos da revisão bibliográfica do 
projeto de teste para Medidor trifásico de 
energia elétrica realizada pela equipe Helton 
Bernardo e Júlio Feitosa, sob orientação do 
Prof. Dr. Marcel Araújo como forma parcial de 
avaliação para disciplina de Componentes de 
Sistemas Elétricos, da UACSA, UFRPE. 
Código PJT3. Data de submissão: 22 nov. 
2021. Plataforma de submissão: SIGAA/SIGS. 
Tipo documental: Relatório Final. 
 
 
 
 
Cabo de Santo Agostinho, PE 
2021 
RESUMO 
(FEITOSA, Júlio C.) 
 
BERNARDO, H.; FEITOSA, Júlio C. Projeto de teste para medidor trifásico 
de energia elétrica: Análise da qualidade trifásica de energia. 2021. 24 p. 
Relatório Parcial de Projeto PJT2 (Disciplina de Componentes de Sistemas 
Elétricos). Unidade Acadêmica de Cabo de Santo Agostinho (UACSA), UFRPE, 
Cabo de Sto. Agostinho: 2021. 
 
Os sistemas trifásicos de energia elétrica estão cada vez mais avançando no 
mercado industrial e alcançando novos ares no setor tecnológico. Máquinas 
elétricas trifásicas instaladas nas redes industriais são prova que estes 
dispositivos configuram uma necessidade destes no sistema trifásico. Neste 
contexto, existe uma precisão eficiente de medição e análise da qualidade desta 
energia elétrica no setor industrial, sendo recorrente dispositivos medidores 
desta energia. Estes medidores trifásicos constituem um papel fundamental para 
esta análise de qualidade, uma vez que a finalidade de controle e manutenção 
destas redes é essencial para a sociedade tecnológica moderna. 
 
Palavras-chaves: Sistemas-Trifásicos; Medidor; Energia-Elétrica; Qualidade-
elétrica; Controle-elétrico; Redes-elétricas; Transmissão-e-Distribuição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
(BERNARDO, H.) 
 
Cerca de 23% do consumo de energia elétrica na matriz energética do 
Brasil é destinada ao setor residencial (ANEEL, 2012), extraindo desta 
necessidade uma demanda energética associada aos consumidores comerciais 
que mantêm grandes concessionárias no setor de distribuição e transmissão de 
energia elétrica. Este percentual só vem aumentando uma vez que o Balanço 
Energético Nacional de 2019, divulgado no Relatório de Síntese de 2019, neste 
setor houve um aumento de 1,3% referente ao ano anterior (EPE, 2019) sendo 
11,9% referente só ao setor energético e 9,9% ao setor residencial. Diante do 
exposto percebe e avalia novas formas de entrega dessa energia, bem como a 
qualidade e a quantidade desta energia elétrica às residências com segurança. 
 Outro fator que se leva em consideração nesta análise energética são as 
perdas associadas a transmissão e distribuição bem como perdas 
suplementares por transformação. Estas perdas no ano de 2018 foram 
significativamente diminuídas com relação a 2017, em termos percentuais, 
sendo uma queda de 0,6% sobre o todo produzido nos respectivos anos, ainda 
segundo o próprio Balanço Energético do EPE, notoriamente grande parte desta 
perda está em si relacionada a muitos fatores incluindo o controle da rede 
trifásica. 
Assim, existe uma busca por estes dispositivos de controle e proteção contra as 
perdas associadas a transmissão e distribuição do sistema trifásico que 
impactam em preocupações milionárias vindo por parte de grandes 
concessionárias de energia elétrica. Estas perdas somadas a um cenário caótico 
de crise, o qual o Brasil se encontra provocada pelos baixos níveis de 
represamento das hidrelétricas, baixos índices pluviométricos em consequência 
à escassez de chuvas; potencializam ainda mais o aumento das taxas tarifárias 
por conta de órgãos responsáveis (UOL, Economia; 2021) e a insatisfação da 
população brasileira. 
 Como ressalta a tese de doutorado de Gabriel Miyasaka, a força motriz 
de grandes máquinas motoras alimentadas pelo sistema trifásico distribuidor 
presente no setor industrial é importante para manutenção e existência da 
sociedade tecnológica. 
 Perante estas evidências, dispositivos de controle como medidores 
trifásicos são essenciais para redução destas perdas, comparando com os 
dispositivos de proteção atuais como disjuntores e outros, possuindo algumas 
vantagens interessantes que auxiliam no controle da transmissão e distribuição. 
Estas vantagens, dentre o próprio controle, podem ser apresentadas, como a 
visualização real dos valores de potência (tensão e corrente) atribuídos a rede 
trifásica. Assim, permite à concessionária por exemplo realizar um histórico dos 
valores de potência apresentados na rede ao longo de período específico, ainda 
estabelecer métricas para normas de outros dispositivos e calcular parâmetros 
futuros de implementações industriais. Assim, é possível observar na Fig. 1, a 
esquematização das aplicações do medidor. 
 
 
 
 
 
 
Figura 1: Operações e aplicações básicas do medidor trifásico. 
Fonte: AUTOR. 
Estas aplicações do dispositivo representam a importância destes 
aparelhos no auxílio da regulação de parâmetros já usuais, maior segurança nos 
processos de procedimentos executáveis e nas plantas elétricas de estações de 
controle. De fato, um ambiente ideal para a implementação e instalação destes 
dispositivos medidores são ambientes industriais com enorme demanda de 
motores trifásicos ligados à rede. Estes aparelhos fornecem confiabilidade ao 
operador/projetista. Não obstante, algumas limitações existirão quanto aos 
dispositivos dos medidores para valores de tensão e corrente suportáveis. Como 
apresenta a Fig. 2: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2: Ilustração de uma indústria de baixa tensão para motores* operáveis 
de 𝐼𝑛𝑚 ≤ 200 𝐴 e 𝑉𝑛𝑚 = 380 𝑉. Fonte: AUTOR. 
 
Assim, além de conseguir a confiabilidade do operador com relação ao 
funcionamento dos motores, também é possível fornecer ao manipulador da 
operação (o qual é responsável pelo bem-estar destes motores, uma maior 
autonomia ao seu trabalho) tanto em relação ao tempo, quanto em conforto e 
em agilidade. 
Os dispositivos medidores podem ser integrados com comunicação sem fio e/ou 
conexão por cabeamento USB a um sistema de controle, um computador-padrão 
ou outro dispositivo compatível. Este fato, implementa e permite ao 
operador/responsável uma economia de tempo e esforço a medida com este não 
precisa consultar diariamente ao dispositivo medidor trifásico os valores obtidos 
(de maneira manual), como mostra a Figura 3, uma representação do processo 
de comunicação do medidor a central de dados: 
 
 
Figura 3: Esquemtização da interface de comunicação. Fonte: AUTOR. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBJETIVO GERAL 
(FEITOSA, Júlio C.) 
 
Projetar um dispositivo de medição trifásica, o qual consiste em identificar 
informando ao operador/usuário as características da rede pela natureza trifásica 
do sistema: Topologia do sistema, o qual este instrumento está instalado 
(configuração estrela ou triângulo), equilíbrio das cargas (estado do sistema), o 
fator de potência do sistema (impacto na qualidade elétrica) e a capacitância de 
correção deste fator de potência (condicionante da qualidade elétrica).OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
(FEITOSA, Júlio C.) 
 
O dispositivo teste de medição trifásica deve ser capaz de realizar algumas 
finalidades e atribuições ao seu desempenho dentre elas são: 
o Realizar a medição das componentes de tensão e correntes elétricas 
tanto na fase (𝑉𝜙 e 𝐼𝜙, respectivamente) quanto de linha (𝑉𝐿 e 𝐼𝐿, 
respectivamente). 
 
o Verificar por análise comparativa (dos valores mensurados) a topologia 
de ligação trifásica (aspecto da configuração) do sistema elétrico. 
 
o Analisar o estado trifásico de equilíbrio das cargas, através das 
componentes de fases do sistema elétrico. 
 
o Determinar o fator de potência (𝑐𝑜𝑠(𝜙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠)) antigo do sistema elétrico, 
definindo a capacitância de correção para o fator de potência 
(𝑐𝑜𝑠(𝜙𝐴𝑁𝐸𝐸𝐿) 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 à 0,92) de especificação da ANEEL (ANEEL, 
Resolução Normativa nº 414; 2021). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
(BERNARDO, H.) 
 
Os fundamentos e princípios que regem o dispositivo teste de projeto do 
medidor trifásico são abordados e retratados nesta dedicação como referencial 
teórico para construção gradual e progressiva dos aspectos para o melhor 
entendimento deste dispositivo e de como sua implementação no sistema da 
rede elétrica pode ser dimensionada. 
 
SISTEMA TRIFÁSICO 
 
 A geração do sistema, geralmente, é simétrica, com configuração 
triangular ou estrela, havendo neutro aterrado quando em estrela. Quanto à 
transmissão e distribuição deste sistema são classificados como equilibrados ou 
desequilibrados. A carga conectada pode estar equilibrada ou desequilibrada, 
com configuração estrela ou triangular, havendo um neutro aterrado ou não 
(ARAÚJO, Marcel; 2021). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4: Circuito trifásico em destaque parte geradora, 
transmissora/distribuidora e a carga. Fonte: ARAÚJO, Marcel; 2021. (Imagem 
modificada). 
As tensões e correntes no sistema trifásicos são caracterizados por ondas 
oscilatórias defasadas em 120° graus. Os quais são expressos pelas formas de 
ondas, 
 𝑒1(𝑡) = 𝐸𝜙 𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡) ⇒ 𝑬𝟏 = 𝐸𝜙 ∠ 0° 𝑉 (1) 
𝑒2(𝑡) = 𝐸𝜙𝑐𝑜𝑠 (𝜔𝑡 − 120° ) ⇒ 𝑬𝟐 = 𝐸𝜙 ∠ 120° 𝑉 (2) 
𝑒3(𝑡) = 𝐸𝜙𝑐𝑜𝑠 (𝜔𝑡 − 240°) ⇒ 𝑬𝟑 = 𝐸𝜙 ∠ 240° 𝑉 (3) 
 
Estas componentes de fases (1), (2) e (3) são provenientes do gerador ABC que 
relacionam com as componentes de linhas pela 𝑽𝑳 = √3𝐸𝜙 ∠ 30° 𝑉, na 
configuração estrela-estrela. As correntes de linhas são as mesmas fases 𝐼𝐿 =
 𝐼𝜙 = 
𝐸𝜙
𝑍𝑌
. Na ligação em triângulo as correntes de fase e linha relacionam por 
√3𝐼𝐿 = 𝐼𝜙. 
 𝑖1(𝑡) = 𝐼𝜙 𝑐𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑠 (𝜔𝑡) ⇒ 𝑰𝟏 = 𝐼𝜙∠ 0° 𝐴 (4) 
𝑰𝟐 = 𝐼𝜙∠ 120° 𝐴 (5) 
𝑰𝟑 = 𝐼𝜙∠ 240° 𝐴 (6) 
O fator de potência é tido a partir da expressão, 
𝐹𝑃 = 𝑐𝑜𝑠(𝜃𝑣 − 𝜃𝑖) (7) 
 
Onde os ângulos 𝜃𝑣 e 𝜃𝑖 são as defasagens da tensão de fase e as correntes de 
fases, em ambas as configurações de ligação. 
 
EQUILIBRIO DAS CARGAS 
O equilíbrio de cargas elétricas no sistema trifásico é apresentado pela 
uniformidade da impedância 𝑍𝛥 ou 𝑍𝑌 na conexão as quais elas são conectadas, 
de forma singular, cargas em equilíbrios tendem a equalizar o sistema pelo 
formato da conexão (estrela ou triângulo) a depender do tipo de ligação. 
 
QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA 
A fim de se projetar um dispositivo capaz de analisar o nível de tensão e 
corrente elétrica na rede em condição ao fator de qualidade da rede, este em 
princípio deve ser capaz de detectar distúrbios de naturezas diversas apontando 
ao usuário/operador. Estes distúrbios podem ser diversos e ao mesmo tempo 
cumulativos, o sistema elétrico não diferencia quais naturezas estes distúrbios 
são originados, apenas os sentem traduzindo em danos para os equipamentos 
que o constituem. Assim, a melhor definição de qualidade energética pode ser 
descrita pela relação de compatibilidade da rede entre as fontes e os 
equipamentos que a consome de forma eficiente (SANTOS, 2012). 
Outra definição que melhor atende e abrange os distúrbios é da tese Da 
Silva (2020), o qual destaca a qualidade de energia e a relação entre fatores que 
ocorrem na própria rede elétrica, seja origem de descargas atmosféricas, fatores 
externos de ruídos, cargas externas de origem desconhecidas, campos elétricos 
e magnéticos imprevisíveis, dentre diversos aspectos que possa ocorrer. Alguns 
distúrbios característicos mais frequentes e mais considerados nos cálculos da 
engenharia de projeto são os relacionados aos harmônicos ou às distorções 
harmônicas. 
 Em síntese harmônicos são indesejáveis na rede pois desequilibram o 
sistema através de modulações assimétricas de tensão e corrente média na 
rede. Em outros termos, são ondas de frequência múltiplas da fundamental que 
quando somadas a uma única resultante perde a característica senoidal do 
sistema. 
 Outro tipo característico natural de distúrbio são os ruídos, semelhante 
aos harmônicos, este por sua vez, combinam ondas senoidais de tensão ou 
corrente externa e se somam também provocando um novo aspecto indesejado 
a onda normal da rede elétrica (DA SILVA, João H. V.; 2017). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS USADOS (FERRAMENTA 5W2H) 
(BERNARDO, H. & FEITOSA, Júlio C.) 
 
O que? Por que? Onde? Quem? Quando? Como? 
Proteus 
(Programa de 
simulações 
elétricas) e o 
CAD_simu 
(Programa para 
simulações de 
instalações 
elétricas) 
Devido a 
necessidade de 
analisar e 
simular o 
sistema trifásico 
para determinar 
parâmetros de 
melhoras na 
prototipação. 
Através dos 
computadores 
da própria 
equipe. 
Helton 
Bernardo e 
Júlio Cesar 
Toda parte de 
desenvolviment
o da 
prototipação. 
Através da 
interface 
Software-
Hardware 
(controlador 
Arduíno), a qual 
é mais prática 
nas simulações. 
Para o 
CAD_Simu o 
ambiente virtual 
de 
esquematização
. 
Fonte de 
alimentação 
(geradoras 
externas) 
Devido a 
alimentação dos 
terminais do 
sistema 
trifásico. 
Nos terminais 
trifásicos do 
circuito 
dimensionado. 
Helton 
Bernardo e 
Júlio Cesar. 
Durante toda 
parte do projeto 
desde o 
protótipo até a 
parte final. 
Convencional. 
A alimentação 
será feita por 
220 V (rms) para 
o demonstrativo, 
frequência de 60 
Hz e defasadas 
em 120 graus 
cada. 
Amperímetros, 
voltímetros e 
wattímetros 
Dispositivos 
para medição 
das correntes, 
tensões de 
fases e linhas 
dos circuitos 
demonstrativos, 
bem como 
potência ativa 
na carga. 
Os 
amperímetros 
estão ligados 
diretamente nas 
linhas trifásicas 
em série e os 
voltímetros em 
paralelo nas 
linhas. O 
wattímetro está 
em série e 
paralelo com a 
carga 
Helton 
Bernardo e 
Júlio Cesar 
Toda parte de 
desenvolviment
o da 
prototipação. 
Amperímetros 
em série nas 
linhas e 
voltímetros em 
paralelos com 
as linhas. 
Arduíno Uno 
(controlador) 
Controle dos 
dados de 
correntes e 
tensão pela 
programação 
implementada. 
Conectado ao 
sensor de 
corrente. 
Helton 
Bernardo e 
Júlio Cesar 
Durante toda 
parte do projeto 
desde o 
protótipo até a 
parte final. 
Através das 
conexões por 
pinagem junto 
ao sensor e 
outros 
componentes do 
sistema. 
Motor disjuntor 
de teste 
Implementação 
do motor de 
teste para efeito 
da carga. 
Nos terminais 
trifásicos do 
circuito (carga). 
Helton 
Bernardo e 
Júlio Cesar 
Durante toda 
parte do projeto 
desde o 
protótipo até a 
parte final. 
Através das 
conexões com o 
sensor e outros 
os geradores. 
Como uma 
carga de teste 
além da junção 
potenciômetro-
indutor. 
3 × Sensores 
de corrente 
ACS755XCB-
200A 
Estes permitem 
a captura dos 
valores de 
corrente nos 
terminais da 
carga. 
Estão entre os 
terminais da 
carga e o 
microcontrolado
r (em termos de 
componentes). 
Na saída do 
produto – forma 
não-invasiva 
(em termos de 
produto final e 
acabamento) 
A equipe Estes farão 
parte da 
composição dassimulações 
iniciais da 
prototipação até 
o produto final. 
Estão ligados 
em série com a 
carga de 
interesse, e 
conectados ao 
GND e 
alimentação ao 
microcontrolado
r do Arduíno 
Uno. 
3 × Sensores 
de tensão 
ZMPT-101B. 
Estes permitem 
a captura dos 
valores de 
tensão nos 
terminais da 
carga. 
Estão entre os 
terminais da 
carga e o 
microcontrolado
r (em termos de 
componentes), 
similares ao de 
correntes. Na 
saída do 
produto – forma 
não-invasiva 
(em termos de 
produto final e 
acabamento) 
A equipe Similarmente 
aos de 
correntes, 
também farão 
parte da 
composição das 
simulações 
iniciais da 
prototipação até 
o produto final. 
Estão ligados 
em paralelos 
com a carga de 
interesse, e 
conectados ao 
GND e 
alimentação ao 
microcontrolado
r do Arduíno 
Uno. 
Módulo 
Wireless STM 
Antennas 
(Molex) 
Este permite a 
conexão sem fio 
entre o 
dispositivo 
(produto) com 
um sistema 
externo, por Wi-
Fi. 
No interior do 
produto, em 
termos de 
acabamento. 
A equipe Desde da 
implementação 
física de teste 
até o produto 
final. 
Esta está ligada 
diretamente a 
conexão de 
saída de dados 
do Arduíno (em 
série) e 
alimentada por 
uma fonte de 5 
V. 
3 × Resistores 
de 300 𝑘Ω e 
3 × 2.5 Ω 
Estes permitem 
a regulação da 
tensão de 
entrada para o 
sensor “divisor 
de tensão” e é 
recomendado 
pelo fabricante. 
Na placa de 
circuito 
impresso. 
A equipe Ao final das 
simulações até a 
implementação 
do produto final. 
Os resistores de 
300k estão 
ligados na 
entrada de cada 
sensor de 
tensão 
(permitindo o 
nível de corrente 
baixo) e os 
resistores de 2.5 
estão em 
paralelos com 
as saídas 
(alimentação e 
saída do sinal) 
dos três 
sensores 
proporcionando 
o nível de leitura 
suportado pelo 
Arduino. 
1 × Capacitor 
de 0.2 𝜇𝐹/0.5 
𝜇𝐹 
Este possui 
função de 
atenuação do 
sinal de saída do 
microcontrolado
r com o módulo 
da antena. 
Recomendado 
pelo fabricante. 
Está no circuito 
impresso, mais 
especificamente 
ao lado da 
antena. 
A equipe Ao final das 
simulações até a 
implementação 
do produto final 
O capacitor está 
ligado em série 
com a entrada 
da antena e a 
saída do 
arduíno, sendo 
intermediado 
pelo sinal de 
saída. 
Até 10 × 
Conectores do 
tipo bornes 
KRE-03 Vias 
Miniparafuso 
Estes 
conectores 
permitem a 
conexão das 
linhas e fases 
externas (a ser 
medida) com o 
circuito do 
medidor. 
No circuito 
impresso (nas 
extremidades 
da placa de 
PCB). 
A equipe Ao final das 
simulações até a 
implementação 
do produto final 
Está ligado em 
série com 
terminais de 
entrada dos 
sensores de 
tensão e dos 
sensores de 
corrente. 
1 × Placa de 
Circuito 
impresso 
(PCB) 
Esta integra os 
componentes 
(resistores, 
sensores e 
capacitores). 
Esta está no 
interior da 
estrutura de 
armação do 
medidor 
trifásico. 
A equipe Ao final das 
simulações até a 
implementação 
do produto final 
A placa 
comporta as 
trilhas e 
caminhos das 
ilhas 
(componentes) 
que integra o 
circuito. 
 
Tabela 1: Método 5W2H para a utilização dos materiais e equipamentos. 
ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO (FERRAMENTA 5W2H) 
(FEITOSA, Júlio C.) 
 
O que? Por que? Onde? Quem? Quando? Como? 
Etapa 1: 
Definições 
Iniciais 
Para iniciar um projeto 
é necessário coletar 
dados e informações 
através da revisão 
bibliográfica realizada, 
definir os parâmetros e 
o que deve ser feito. 
Plataforma 
do 
WhatsApp e 
Google Meet 
Helton 
Bernardo 
e Júlio 
Cesar 
1 set. 2021 
até 24 set. 
2021. 
 
Obs.: 
Datas 
baseadas 
nos prazos 
de entrega 
do PJTs. 
Realizado através de uma 
pesquisa bibliográfica: 
modelos disponíveis, 
princípio de funcionamento 
e outros aspectos para o 
funcionamento do medidor 
trifásico. 
Etapa 2: 
Simulação 
Devido a necessidade 
de verificar e controlar 
circuitos trifásicos 
típicos que o medidor 
trifásico será capaz de 
equipar. 
Software do 
Proteus. 
Helton 
Bernardo 
e Júlio 
Cesar 
1 out. 2021 
e 3 out. 
2021. 
 
Obs.: 
Datas 
baseadas 
nos prazos 
de entrega 
do PJTs. 
Esta etapa consiste em 
simulações de circuitos 
trifásicos, análise do seu 
comportamento e métodos 
de medição de corrente e 
tensão. 
Etapa 3: 
Melhorame
nto do 
Projeto 
Devido a parâmetros 
simulados do projeto 
passível de ser 
corrigidos. Nesta etapa 
há a necessidade de 
implementar o 
microcontrolador 
(Arduíno). 
Software do 
Proteus. 
Helton 
Bernardo 
e Júlio 
Cesar. 
15 out. 
2021 até 
29 out. 
2021. 
 
Obs.: 
Datas 
baseadas 
nos prazos 
de entrega 
do PJTs. 
Esquematizar as ligações e 
operações dos sensores de 
corrente, bem como a 
utilização do 
microcontrolador Arduino. 
Montar os diagramas 
esquemáticos e simular 
para verificar, baseado nas 
simulações da etapa 2, o 
correto funcionamento do 
circuito do medidor. 
Etapa 4: 
Entrega do 
Projeto 
Correção de possíveis 
erros bem como a 
finalização da solução 
proposta do medidor. 
No Software 
do Proteus e 
apresentaçã
o no relatório 
final. 
Helton 
Bernardo 
e Júlio 
Cesar. 
10 nov. 
2021 até 
16 out. 
2021. 
 
Obs.: 
Datas 
baseadas 
nos prazos 
de entrega 
do PJTs. 
Finalização da elaboração 
dos circuitos, analise de 
verificação de erros e 
demonstração dos 
parâmetros de 
funcionamento do medidor 
trifásico. 
 
Tabela 2: Método 5W2H para as etapas do desenvolvimento do projeto. 
METODOLOGIA 
(BERNARDO, H.) 
 
Baseado na fundamentação teórica deste projeto, a metodologia consiste 
na demonstração e na estruturação das simulações de circuitos trifásicos típicos 
considerando os parâmetros de funcionamento já revisados pela pesquisa 
bibliográfica. O projeto do dispositivo do medidor que tem como intuito a 
instalação em redes trifásicas para isto, é necessário conhecer o princípio de 
funcionamento e operação destas redes através de técnicas de simulação 
disponíveis que ajudam a melhorar o contexto da implementação deste 
dispositivo. 
 
PRIMEIRAS SIMULAÇÕES 
(BERNARDO, H.) 
 Desenvolveu as configurações básicas (Y e 𝛥) no programa do Proteus, 
dimensionando, portanto, o circuito trifásico estrela, com três fontes geradoras 
(𝑉𝑎𝑛, 𝑉𝑏𝑛 e 𝑉𝑐𝑛) de 220 𝑉𝑟𝑚𝑠, 𝑓𝑟𝑒𝑑𝑒 = 60 𝐻𝑧, interligadas diretamente à carga 
motora trifásica (Motor Brushless AC de 220 𝑉𝑟𝑚𝑠, 200 𝐴𝑟𝑚𝑠) em configuração 
estrela. Ao longo do circuito foram inseridos amperímetros em série as linhas da 
rede, e voltímetros em série as mesmas, da seguinte forma: Colocou-se 
voltímetros antes das fontes geradoras e depois nas ligações dos fios, colocando 
também amperímetros antes e após as cargas a fim de mensurar as correntes 
de linhas e fase com a configuração de wattímetro em série com a linha e 
paralelo com a carga, como mostra a Figura 5: 
Figura 5: Sistema trifásico com carga do motor trifásico brushless de 6 portas 
com configuração estrela. Fonte: AUTOR. 
MEMORIAL DE CÁLCULO (SIMULAÇÃO DO SISTEMA TRIFÁSICO) 
Na configuração estrela da carga (motora) é analisada que as correntes de linhas 
𝐼𝑎 = 193 𝐴; 𝐼𝑏 = 191 𝐴 e 𝐼𝑐 = 192 𝐴 são diferentes das correntes na carga, 
mesmo apesar da diferença pequena o sistema é equilibrado, devido ao 
comportamento dinâmico do motor, assim o circuito apresenta uma carga 
AC Volts 
+383 
AC Amps 
+191 
AC Volts 
+384 
AC Volts 
+383 
Van 
Vbn 
Vcn 
AC Amps 
+193 
AC Amps 
+192 
AC Volts 
+221 
AC Volts 
+220 
AC Volts 
+223 
+0.19 
M1 
MOTOR-BLDCM 
AC Amps 
+192 
AC Amps 
+193 
AC Amps 
+191 
k
W
 
+
6
6
.0
6
 
equilibrada. O Wattímetro mensurou uma potência ativa em 66,06 𝑘𝑊, para a 
potência aparente 𝑆 em 𝑉𝐴, dada pela equação (8) e (9): 
𝑆 = √3 × 𝑉𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 × 𝐼𝐿 = √3 × 220 𝑉𝑟𝑚𝑠 × 191 𝐴𝑟𝑚𝑠 = 72,78 𝑘𝑉𝐴 (8) 
 
Assim é possível determinar o fator de potência do sistema simulado: 
cos (𝜙) =
66,06 𝑘𝑊
72,78 𝑘𝑉𝐴
 ≈ 0,907 (9) 
 
Analogamente, se refaz a análise para o sistema trifásico em configuração 
triângulo, como apresenta a Figura 6:
 
Figura 6: Sistema trifásico com carga de um motor trifásico brushless de6 
portas com configuração triângulo. Fonte: AUTOR. 
Na configuração triângulo da carga (motora) é analisada que as correntes de 
linhas 𝐼𝑎 = 195 𝐴; 𝐼𝑏 = 196 𝐴 e 𝐼𝑐 = 194 𝐴, são também diferentes das correntes 
na carga, mesmo com diferenças súteis o circuito também apresenta uma carga 
equilibrada. A corrente na carga é dada pela relação de correntes trifásicas 𝐼𝐿 =
𝐼𝐹
√3
. O Wattímetro mensurou uma potência ativa em 62,3 𝑘𝑊, para a potência 
aparente 𝑆 em 𝑉𝐴, dada pela equação (10) e (11): 
𝑆 = √3 × 𝑉𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 × 𝐼𝐿 = √3 × 220 𝑉𝑟𝑚𝑠 × 195 𝐴𝑟𝑚𝑠 = 74,30 𝑘𝑉𝐴 (10) 
 
Assim é possível determinar o fator de potência do sistema simulado: 
𝑐𝑜𝑠 𝜙 =
62,3 𝑘𝑊
74,3 𝑘𝑉𝐴
 ≈ 0,839. (11) 
 
RESULTADOS INICIAIS (PARA A APLICAÇÃO TRIFÁSICA) 
A partir disso é possível tabelar os dados registrados pela simulação como 
objetivo de parametrização dos valores, uma vez que o dispositivo do medidor 
deve atuar de forma a registrar todas os valores obtidos pelos voltímetros, 
 
AC Volts 
+383 
AC Amps 
+196 
Van 
Vbn 
Vcn 
AC Amps 
+195 
AC Amps 
+194 
AC Volts 
+220 
AC Volts 
+221 
AC Volts 
+219 
 +1.60 
M1 
MOTOR-BLDCM AC
 A
m
p
s
 
+
1
1
2
 
A
C
 A
m
p
s
 
+
1
1
3
 
A
C
 A
m
p
s
 
+
1
1
3
 
k
W
 
+
6
2
.3
0
 
AC Volts 
+381 
AC Volts 
+379 
amperímetros e o wattímetro, na carga e na parte geradora. Os valores da 
primeira simulação referente ao circuito trifásico são apresentados na Tabela 3, 
Estrela 
𝑉𝑓𝑎𝑠𝑒 (𝑉) 𝑉𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 (𝑉) 𝐼𝑓𝑎𝑠𝑒 (𝐴) 𝐼𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 (𝐴) 𝑐𝑜𝑠(𝜙) 
𝑉𝑎𝑛 = 221 𝑉𝑎𝑏 = 383 𝐼𝑎𝑛 = 193 𝐼𝑎𝑏 = 192 
0.907 𝑉𝑏𝑛 = 220 𝑉𝑏𝑐 = 384 𝐼𝑏𝑛 = 191 𝐼𝑏𝑐 = 193 
𝑉𝑐𝑛 = 223 𝑉𝑐𝑎 = 383 𝐼𝑐𝑛 = 192 𝐼𝑐𝑎 = 191 
Triângulo 
𝑉𝑎𝑛 = 220 𝑉𝑎𝑏 = 383 𝐼𝑎𝑛 = 195 𝐼𝑎𝑏 = 112 
0.839 𝑉𝑏𝑛 = 221 𝑉𝑏𝑐 = 381 𝐼𝑏𝑛 = 196 𝐼𝑏𝑐 = 113 
𝑉𝑐𝑛 = 219 𝑉𝑐𝑎 = 379 𝐼𝑐𝑛 = 194 𝐼𝑐𝑎 = 112 
 
Tabela 3: Dados obtidos na simulação pelo circuito trifásico das Figuras 5 e 6. 
Para os valores de capacitâncias equivalentes dos bancos de capacitores para 
correção dos fatores de potências (em ambas as configurações): 
 Configuração estrela: 
𝜙1 = cos
−1(.907) = 24.906∘ 
𝜙𝐴𝑁𝐸𝐸𝐿 = cos
−1(. 92) = 23.074∘ 
Cálculo da potência reativa 𝑄𝑐, eq. (12): 
𝑄𝑐 = (tan 𝜙1 − tan 𝜙𝐴𝑁𝐸𝐸𝐿) × 𝑃𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 
𝑄𝑐 = 2531 𝑉𝐴𝑟 
Cálculo da capacitância 𝐶𝑒𝑞, eq. (13): 
𝐶𝑒𝑞 =
𝑄𝑐
2𝜋 × 𝑓𝑟𝑒𝑑𝑒 × 𝑉𝑔2
 
𝐶𝑒𝑞 = 138.713 𝜇𝐹 
Configuração triângulo: 
𝜙1 = cos
−1(.839) = 26.750∘ 
𝜙𝐴𝑁𝐸𝐸𝐿 = cos
−1(. 92) = 23.074∘ 
Cálculo da potência reativa 𝑄𝑐, eq. 
(12): 
𝑄𝑐 = (tan 𝜙1 − tan 𝜙𝐴𝑁𝐸𝐸𝐿) × 𝑃𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 
𝑄𝑐 = 13,865 𝑘𝑉𝐴𝑟 
Cálculo da capacitância 𝐶𝑒𝑞, eq. (13): 
𝐶𝑒𝑞 =
𝑄𝑐
2𝜋 × 𝑓𝑟𝑒𝑑𝑒 × 𝑉𝑔2
 
𝐶𝑒𝑞 = 759.868 𝜇𝐹 
 
Assim a partir das simulações iniciais pode-se definir uma padronização para os 
efeitos de carga que o protótipo medidor será melhor empregado: 
PADRONIZAÇÃO E 
ESPECIFICAÇÃO DA 
CARGA 
Qualquer carga motora trifásica cuja os valores 
nominais suportados de até 200 𝐴 e 600 𝑉. Assim, 
motores trifásicos de plantas industriais para baixa 
tensão são o foco principal com velocidade nominal 
de 1800 𝑟𝑝𝑚, 𝑓𝑛𝑚 = 60 𝐻𝑧. Até 200 cv. 
 
Tabela 4: Dados de uniformização da carga. (BERNARDO, H.) 
 
 
 
 
 
 
 
ESPECIFICAÇÕES DOS SENSORES UTILIZADOS 
(BERNARDO, H.) 
Observação Importante: O sensor utilizado para medição de corrente, 
inicialmente, foi pensado no ACS712-30A, não obstante, após algumas 
considerações com relação aos efeitos de carga (aplicação para motores de 
valores nominais de até 200 A), alterou-se e ajustou-se para o sensor de corrente 
ACS 755XCB-200A, cuja aplicação é mais adequada ao instituto do projeto. 
Outra observação: Ainda não havia sido definido era com relação ao sensor de 
tensão que iria ser utilizado ou viria a ser usado, uma vez que não havia ainda 
um padrão de carga definido para o projeto. 
Assim, diante das observações fundamentadas e tipificada realizou-se um 
levantamento do estudo acerca dos componentes utilizados através dos 
datasheets e manuais de instruções, levando em considerações configurações 
principais destes para a integração no circuito. 
Sensor de tensão ZMPT-101 B 
 
ETC. Guide Manual of ZMPT 101-
B. Disponível em: 
<https://datasheetspdf.com/pdf-
file/1031464/ETC/ZMPT101B/1>. 
Acesso em 6 nov. 2021. 
O sensor é baseado no princípio do 
transformador, possuindo uma região 
linear; esta região linear permite a 
implementação para os valores 
máximos de tensão: 𝑅′ =
𝑉𝑖𝑛
𝐼𝑖𝑛
→ 𝑅𝑜𝑢𝑡 =
𝑅′ × 𝑉𝑜𝑢𝑡/𝑉𝑖𝑛 (12) 
Alimentação é 𝑉𝐶𝐶 = 5 𝑉(𝑟𝑚𝑠); A 
corrente suportada de entrada e saída 
é de 𝐼𝑠𝑢𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 ≤ 2 𝑚𝐴; Região linear 0 ~ 
1000 V; 
Precisão na leitura de ±1% e faixa de 
temperatura operável em 
−40 °𝐶 ~ 70°𝐶. Fabricante/Marca: 
ETC. 
Sensor de corrente ACS755SCB-200 
A 
ALLEGRO, Electronic. Current 
Sensor: ACS755SCB-200. 
Disponível em: << 
http://www.farnell.com/datasheets/8
992.pdf>>. Acesso em 6 nov. 2021. 
 
O sensor é invasivo (precisa se 
conectar na carga de interesse) seu 
controle é baseado nos níveis de 
sensibilidades, cuja faixa de operação 
é 19 𝑚𝑉/𝐴 à 21 𝑚𝑉/𝐴. Assim para 
valores nominais, a sensibilidade à 
𝑇𝑎𝑚𝑏 = 25°𝐶 é a média 20 𝑚𝑉/𝐴 (como 
especifica o datasheet). 
Alimentação é 𝑉𝐶𝐶 = 5 𝑉 à 16 𝑉; A 
corrente suportada de entrada 𝐼𝑖𝑛 ≤ 
200 A e a saída é de 𝐼𝑜𝑢𝑡 ≤ 300 𝑚𝐴; 
para 𝐼𝑖𝑛 = 0 𝐴 a tensão de saída 𝑉𝑜𝑢𝑡 =
0.6 𝑉. 
https://datasheetspdf.com/pdf-file/1031464/ETC/ZMPT101B/1
https://datasheetspdf.com/pdf-file/1031464/ETC/ZMPT101B/1
http://www.farnell.com/datasheets/8992.pdf
http://www.farnell.com/datasheets/8992.pdf
Precisão na leitura de ±0.8% e faixa de 
temperatura operável em 
−20 °𝐶 ~ 80°𝐶. 
Fabricante/Marca: Allegro 
Electronic. 
Módulo Wireless: STM Antennas 
203006-0001 
 
MOLEX. Ceramic STM Antennas: 
Product Specification. 2019. 
Disponível em: << 
https://br.mouser.com/ProductDetail
/Molex/203006-
0001?qs=AQlKX63v8Rtpx3sH6G2l
NA%3D%3D>>. Acesso em 6 nov. 
2021. 
Este dispositivo é um módulo wireless 
acoplado ao microcontrolador que 
emite o sinal capturado e processado 
pelo controlador. Sua estrutura é 
cerâmica, pequeno e portátil. Sua 
aplicação abrange Bluetooth, WiFi, 
WLAN, Zigbee. A polarização é linear. 
Alimentação é 𝑉𝐶𝐶 = 10 𝑉; A banda de 
dados transmitida é de até 5 𝐺𝐵. 1 
Band. Potência máxima 2 𝑊. Corrente 
de máxima entrada 𝐼𝑖𝑛 ≤ 200 𝑚𝐴. 
Precisão na captura de ±10% de erro e 
faixa de temperatura operável em 
−40 °𝐶 ~ 125°𝐶. Fabricante/Marca: 
Molex. 
Conectores Bornes 
Terminal Fonte Usina 200a 
 
 
 
 
 
 
Conector Borne Terminal de Fonte 
de Usina. Disponível em: 
<http://br.melinterest.com/?r=site/se
arch&seller_id=99084146&seller_ni
ckname=FRSOUND..>. Acesso em 
19 nov. 2021. 
Dispositivo conector borne terminal de 
Fonte de Usina para placas de circuito 
impresso de potência, provido com 2 
entradas não-invasiva no circuito 
externo. Suportável corrente máxima 
𝐼𝑚á𝑥 ≤ 200 𝐴. 
Suportável tensão máxima 𝑉𝑚á𝑥 ≤
800 𝑉. 
Placa de Fibra de Vidro Cobreada 
 
 
 
USINAINFO. Placa de Fibra de Vidro 
Cobreada para Circuito Impresso. 
Disponível em: << 
https://www.usinainfo.com.br/placa-de-
fibra-de-vidro/placa-de-fibra-de-vidro-
cobreada-10x20-cm-para-circuito-
impresso-4445.html>>. Acesso em 19 
nov. 2021. 
 
Placa de base para o layout dos 
componentes do circuito impresso de 
potência. Sua espessura é fibra de 
vidro cobreada cuja dimensões 10 cm x 
20 cm. Suporta temperaturas elevadas 
próximas à 100∘𝐶. 
https://br.mouser.com/ProductDetail/Molex/203006-0001?qs=AQlKX63v8Rtpx3sH6G2lNA%3D%3D
https://br.mouser.com/ProductDetail/Molex/203006-0001?qs=AQlKX63v8Rtpx3sH6G2lNA%3D%3D
https://br.mouser.com/ProductDetail/Molex/203006-0001?qs=AQlKX63v8Rtpx3sH6G2lNA%3D%3D
https://br.mouser.com/ProductDetail/Molex/203006-0001?qs=AQlKX63v8Rtpx3sH6G2lNA%3D%3D
http://br.melinterest.com/?r=site/search&seller_id=99084146&seller_nickname=FRSOUND..http://br.melinterest.com/?r=site/search&seller_id=99084146&seller_nickname=FRSOUND..
http://br.melinterest.com/?r=site/search&seller_id=99084146&seller_nickname=FRSOUND..
https://www.usinainfo.com.br/placa-de-fibra-de-vidro/placa-de-fibra-de-vidro-cobreada-10x20-cm-para-circuito-impresso-4445.html
https://www.usinainfo.com.br/placa-de-fibra-de-vidro/placa-de-fibra-de-vidro-cobreada-10x20-cm-para-circuito-impresso-4445.html
https://www.usinainfo.com.br/placa-de-fibra-de-vidro/placa-de-fibra-de-vidro-cobreada-10x20-cm-para-circuito-impresso-4445.html
https://www.usinainfo.com.br/placa-de-fibra-de-vidro/placa-de-fibra-de-vidro-cobreada-10x20-cm-para-circuito-impresso-4445.html
Tabela 5: Especificação criteriosa dos componentes do protótipo. 
 
MEMORIAL DE CÁLCULO (INTERFACE SENSORES-CONTROLADOR) 
(BERNARDO, H.) 
Para realizar a coleta de valores pelos sensores e enviar ao Arduíno Uno, é 
necessário a realização da amostragem dos sinais para interpretação pelo 
microcontrolador. 
AMOSTRAGEM DO SINAL DE CORRENTE E TENSÃO 
Sensor de Corrente: O microcontrolador do Arduíno só detecta variações 
pequenas de tensão na porta analógica dos seus terminais para uma 
alimentação de 5 𝑉 para uma quantidade de 10 bits, desta forma se calcula pela 
equação (13), 
Δ𝑉𝑑𝑒𝑡𝑒𝑐𝑡𝑎 =
𝑉𝑐𝑐
2𝑛
𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑡𝑠
=
5 𝑉
210 𝑏𝑖𝑡𝑠
= 4,88 𝑚𝑉 
 
 (13) 
Cada terminal pode detectar até 4,88 𝑚𝑉, isto corresponde, a uma corrente de 
detecção, pela sensibilidade média do ACS755SCB-200. 
𝐼deteccão =
𝑉𝑑𝑒𝑡𝑒𝑐𝑡𝑎
𝑠𝑒𝑛𝑠
=
4,88 𝑚𝑉
20
𝑚𝑉
𝐴
= 0,244 𝐴 = 244 𝑚𝐴 ≤ 𝐼𝑜𝑢𝑡 = 300 𝑚𝐴 
 
(14) 
Esta corrente de 244 𝑚𝐴 será a detectada pelo microcontrolador, este receberá 
sinais analógicos (pela modulação da onda de corrente) em frequência 130 𝑘𝐻𝑧 
na máxima amplitude de 244 𝑚𝐴, que corresponde a um valor menor que a 
corrente saída do sensor (critério de compatibilidade). 
Sensor de tensão: Analogamente, ao sensor de corrente, o controlador só 
detecta variações de 4,88 𝑚𝑉 de tensão, logo, este parâmetro serve para definir 
a tensão de saída 𝑉𝑜𝑢𝑡 (dado que, diferente da análise do sensor de corrente, 
este é baseado no funcionamento da polarização da região linear), como segue 
o cálculo provindo da equação (12), com a corrente de entrada de 𝐼𝑖𝑛 = 2 𝑚𝐴, a 
tensão de entrada é a equipe que define (visto que, a mesma especifica a 
padronização da carga) para 𝑉𝑖𝑛 = 600 𝑉 (a qual atente muitas aplicações 
motoras industriais): 
𝑅′ =
𝑉𝑖𝑛
𝐼𝑖𝑛
→ 𝑅′ =
600 𝑉
2 𝑚𝐴
= 300 𝑘Ω (15) 
𝑅𝑜𝑢𝑡 = 𝑅
′ ×
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
→ 𝑅𝑜𝑢𝑡 = 300 𝑘Ω (
4,88𝑚𝑉
600 𝑉
) = 2,44 Ω → 2,5 Ω (16) 
Assim, introduziu-se no circuito do protótipo dois resistores de 300 𝑘Ω e 2,5𝑘Ω 
na seguinte configuração, como recomenda o fabricante na folha de manual do 
ZMPT101-B, como mostra a Fig. 7: 
 Figura 7: Especificações dos 
resistores para o sensor de tensão 
com base nas recomendações do 
fabricante. Fonte: AUTOR. 
Módulo Wireless STM Antennas: Seguindo as especificações e 
recomendações do fabricante presente no Guia-Manual para instalação da 
interface Controlador-Antena, foi inserido um capacitor de . 2 𝜇𝐹 para atenuar o 
sinal recebido do microcontrolador, esta envia o dado para um sistema de 
controle através da conexão sem fio (Wi-Fi). 
ESTRUTURAÇÃO DOS COMPONENTES DO PROTÓTIPO 
(BERNARDO, H.) 
 
Figura 8: Protótipo do medidor trifásico em uma carga motora. Fonte: AUTOR. 
 
A Fig. 8 apresenta o circuito esquemático do protótipo em uma carga motora. As 
conexões dos sensores de corrente estão interconectadas em cima da carga 
(corrente de linha) para as três linhas. A porta IP+ destes sensores estão 
conectadas diretamente a linha antes carga e após a carga encontrasse IP-. 
Assim, as conexões de alimentação, saída e aterramento são repetitivamente 
representadas por VCC, Vout e GND. A conexão da porta de saída Vout é 
responsável pelo envio do sinal até o microcontrolador, cada saída dos sensores 
de correntes está conectada a porta de entrada analógica do Arduíno, A1, A3 e 
A5 (sempre ímpares). Analogamente, as conexões dos sensores de tensão 
estão conectadas de linha a outra (tensões de linhas). Nesta conexão direta com 
a porta de entrada PRI_1 e PRI_2 dos sensores de tensão, há o resistor de 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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300 𝑘Ω em série apenas na entrada do PRI_1, o qual foi dimensionado (Ver 
Memorial de Cálculo), assim o sinal é capturado pelo dispositivo e enviado pela 
porta SEC_2, visto que a porta SEC_1 é alimentada pela fonte CC de 5 𝑉. O 
sinal analógico de SEC_1 é direcionado para o microcontrolador para porta de 
entrada do pino A0, A2 e A4 (sempre pares). Por fim, o sinal é processado em 
informação útil e enviado para a antena do módulo Wireless, que está alimentada 
pelo terminal FEED com 5 𝑉 cc e recebe o sinal atenuado com maior qualidade 
(sem ruídos) em virtude do acoplamento de um capacitor de filtro de . 2 𝜇𝐹 em 
série entre NC e RX. 
ROTINA LÓGICA-PROGRAMÁVEL DO MICROCONTROLADOR 
(FEITOSA, Júlio C.) 
O código descrito foi elaborado para finalidade de controlar o Arduino, assim 
tomo como base os manuais dos componentes: 
#define VIN0 A0 // define a entrada do pino A0 (V_IN0) 
#define VIN1 A1 // define a entrada do pino A1 (V_IN1) 
#define VIN2 A2 // define a entrada do pino A2 (V_IN2) 
#define VIN3 A3 // define a entrada do pino A0 (V_IN3) 
#define VIN4 A4 // define a entrada do pino A1 (V_IN4) 
#define VIN5 A5 // define a entrada do pino A2 (V_IN5) 
const float VCC = 5.0; // Tensao de alimentação de 5 V. 
const int modelo = 7; // parametro do modelo (dado do 
datasheet) 
 
float corrente_cut_off = .244;// Ler a corrente de corte 
dimensionada 244 mA 
 
// ACS758CB-200U modelo de sensor da família ACS758 200 é 
o 7 
//sensibilidade é tida pela corrente de corte, não muda. 
 
float sensitivity[Fator_sensibilidade] ={ 
 20.0 // Para ACS758CB-200U 
 }; 
 
float tensao_quiescente_de_saida [Vout] ={ 
 0.12 // Para ACS758CB-200U Determinado nos 
memoriais dos calculos 
 }; 
String SENSOR_TENSAO1 = ZMPT101B.A0; 
String SENSOR_TENSAO2 = ZMPT101B.A1; 
String SENSOR_TENSAO3 = ZMPT101B.A2; 
 
float tensao_detectada1 = SENSOR_TENSAO1; 
float tensao_detectada2 = SENSOR_TENSAO2; 
float tensao_detectada3 = SENSOR_TENSAO3; 
 
const float Fator_sensibilidade = 
sensitivity[modelo]/1000; // configura a sensibilidade 
para a variavel modelo 
const float Vout = tensao_quiescente_de_saida[modelo] * 
VCC;// configura a tensao quiescente de saida em funcao 
da alimentacao VCC 
float variacao_detectada = 
Fator_sensibilidade/corrente_cut_off; // converte a 
corrente de corte para variações detectavel no arduino em 
mV 
 
void setup() { 
 Serial.begin(9600);// inicializa a serial 
} 
voidloop() { 
 float tensao_lida1 = (5.0/1023.0)*analogRead(VIN1); 
// Ler a tensão no pino analogico e armazena em VIN1 
 tensao_detectada1 = tensao_lida1 - Vout + 0.007; // 
0.007 valor da corrente para a tensao zero 
 float corrente_detectada1 = tensao_detectada1 / 
Fator_sensibilidade; 
 float tensao_lida2 = (5.0/1023.0)*analogRead(VIN2); 
// Ler a tensão no pino analogico e armazena em VIN2 
 tensao_detectada2 = tensao_lida2 - Vout + 0.007; // 
0.007 valor da corrente para a tensao zero 
 float corrente_detectada2 = tensao_detectada2 / 
Fator_sensibilidade; 
 float tensao_lida3 = (5.0/1023.0)*analogRead(VIN3); 
// Ler a tensão no pino analogico e armazena em VIN3 
 tensao_detectada3 = tensao_lida3 - Vout + 0.007; // 
0.007 valor da corrente para a tensao zero 
 float corrente_detectada3 = tensao_detectad3a / 
Fator_sensibilidade; 
 if(abs(tensao_dectectada) > variacao_detectada){ 
 Serial.println("Tensao de Linha VAB: "); 
 Serial.println(tensao_dectectada1,2);// Mostra a 
tensao de linha com 2 casas decimais 
 Serial.println("V"); 
 Serial.println("Tensao de Linha VCA: "); 
 Serial.println (tensao_dectectada2,2);// Mostra a 
tensao de linha com 2 casas decimais 
 Serial.println("V"); 
 Serial.println("Tensao de Linha VCN: "); 
 Serial.println(tensao_dectectada3,2);// Mostra a 
tensao de linha com 2 casas decimais 
 Serial.println("V"); 
 Serial.println("Corrente de Linha IAB: "); 
 Serial.println (corrente_dectectada1,2); // Mostra a 
corrente de linha com 2 casas decimais 
 Serial.println("A"); 
 Serial.println("Corrente de Fase IAN: "); 
 Serial.println(corrente_dectectada2,2); // Mostra a 
corrente de linha com 2 casas decimais 
 Serial.println("A"); 
 Serial.println("Corrente de Linha ICA: "); 
 Serial.println(corrente_dectectada3,2); // Mostra a 
corrente de linha com 2 casas decimais 
 Serial.println("A"); 
 }else{ Serial.println(RESET) 
 } 
 delay(3000); 
 If(corrente_dectectada1=corrente_dectectada2){ 
 Serial.println("Configuração é estrela equlibrada") 
 }else{ If(tensao_dectectada3 \= tensao_dectectada2){ 
Serial.println("Configuração é estrela desquilibrada") 
 }} 
 If(tensao_dectectada3 = tensao_dectectada2){ 
Serial.println("Configuração é triângulo equlibrada")} 
 else{If(corrente_dectectada1 = 
corrente_dectectada2){Serial.println("Configuração é 
triângulo desquilibrada") 
 }} 
 int Qcv = Serial.input("Quantos cavalos-valores do 
motor:"); //Solicita ao usuário o número de cavalos 
vapores o motor instalado possui 
 float Pin = Qcv*735.5 // Converte a potencia em CV para 
W 
 float S = 
sqrtf(3)*corrente_dectectada1*tensao_dectectada1 
//Potencia aparente a partir dos valores mensurados 
 float Fp = Pin / S \\Calcula o fator de potencia e 
armazena em Fp 
 Serial.println("Fator de potência atual:") 
 Serial.println(Fp,3) \\ Mostra o fator de potência com 
3 casas decimais 
 float phi2 = arccosf(.92); \\ angulo de correção da 
ANEEL 
 float phi1 = arccosf(Fp); \\ angulo do fator atual 
 float Qc = (tan(phi1)-tan(phi2))*Pin; \\Calcula a 
potencia reativa necessaria para cair a potencia aparente 
atual 
 float Ceq = Qc/(18.246*10+6)*10+6; \\Calcula e armazena 
o valor da capacitância do banco em Ceq (em microfarad); 
 Serial.println("Capacitância equivalente Ceq:") 
 Serial.println(Ceq,2); \\ Mostra a capacitância com 2 
casas decimais 
 Serial.println("uF"); 
 radio.openReadingPipe(1,pipes[1]); \\envia os dados para 
antena dos prints e valores; 
 radio.printDetails()}; 
file://///envia
FLUXOGRAMA (INTERFACE SOFTWARE-HARDWARE) 
(BERNARDO, H.) 
 
SIMULAÇÃO DO DISPOSITIVO DO MEDIDOR TRIFÁSICO 
(BERNARDO, H.) 
O dispositivo do medidor foi projetado inicialmente em um sistema de 
alimentação de um motor trifásico na configuração estrela, como mostra a Fig. 
9: 
Figura 9: Protótipo instalado no sistema trifásico em estrela. Fonte: AUTOR. 
Assim com a configuração em estrela do motor e o protótipo instalado, foi 
simulado para o sistema em equilíbrio, conforme a Fig. 10: 
 
 
 
 
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Figura 10: Simulação em condição estrela do motor trifásico (equilibrado). 
Fonte: AUTOR. 
O microcontrolador recebe os sinais de tensão trifásica e os sinais de correntes 
dos sensores instalados, assim, pelo código escrito da serial, realiza uma ação 
de comando pelo laço em loop comparando a corrente trifásica da linha com a 
de fase e verifica se são iguais 𝐼𝐴𝑁 = 𝐼𝐶𝐴 (mensuradas pelos sensores de tensão), 
assim a condição ‘se’ é verd deir e o sin envi do r nten é infor ção 
ao usuário que o sistema é estrela e está equilibrado, bem como os valores do 
fator de potência e o valor de capacitância equivalente para implementação do 
banco de dados. 
Assim, para provocar um desequilíbrio no sistema trifásico diminui-se a tensão 
da fase 𝑉𝐶𝑁 de 220.8 V para 219 V de forma que esta súbita variação de tensão 
na fase, provoque uma pequena variação nas correntes de fases, isto acontece 
de acordo com a Fig. 11: 
 
Figura 11: Simulação em condição estrela do motor trifásico (desequilibrado). 
Fonte: AUTOR. 
 est for ondição ‘se’ não é is satisfeita pois as correntes de linhas e 
fases não são mais iguais, 𝐼𝐴𝑁 ≠ 𝐼𝐶𝐴, assim, o microcontrolador analisa as 
tensões de fases e linhas e verifica que elas estão em uma relação de √3 
definindo se a configuração é triangulo, como se verifica as tensões de fases e 
linhas medidos anteriormente não satisfazem esta relação, permanecendo em 
estrela. Portanto, o sinal enviado para o usuário pelo módulo da antena é a 
informação da configuração em estrela desequilibrada, bem como os valores de 
fator de potência e a capacitância de correção. 
 
 
Figura 12: Simulação em condição triângulo do motor trifásico (equilibrado). 
Fonte: AUTOR. 
Analogamente, se realizou a mesma operação para a configuração em triângulo 
do motor e com o protótipo instalado, foi simulado para o sistema em equilíbrio, 
conforme a Figura 12. 
O princípio de funcionamento para o microcontrolador também semelhante uma 
vez que recebe os sinais de tensão trifásica e os sinais de correntes dos 
sensores instalados, assim, pelo código escrito da serial, realiza uma ação de 
comando pelo laço em loop comparando a tensão trifásica da linha com a de 
fase e verifica se são iguais 𝑉𝐴𝐵 = 𝑉𝐶𝑁 (mensuradas pelos sensores de tensão), 
 ssi ondição ‘se’ é verd deir e o sin envi do r nten é infor ção 
ao usuário que o sistema é triângulo e está equilibrado, bem como os valores do 
fator de potência e o valor de capacitância equivalente para implementação do 
banco de dados da correção do fator de potência. 
Similarmente, para um desequilíbrio no sistema trifásico diminui-sea tensão da 
fase 𝑉𝐶𝑁 de 221.2 V para 219.1 V de forma que esta súbita variação de tensão 
na fase, provoque uma pequena variação nas tensões de fases, isto acontece 
de acordo com a Fig. 13: 
 
Figura 13: Simulação em condição triângulo do motor trifásico (desequilibrado). 
Fonte: AUTOR. 
 ondição ‘se’ não é s tisfeit ois s tensões de inh s e f ses não são is 
iguais, 𝑉𝐴𝐵 ≠ 𝑉𝐶𝑁, assim, o microcontrolador analisa as correntes de fases e 
linhas e verifica que elas estão em uma relação de √3 definindo se a 
configuração é estrela, como se verifica as tensões de fases e linhas medidos 
anteriormente não satisfazem esta relação, permanecendo em triângulo. 
Portanto, o sinal enviado para o usuário pelo módulo da antena é a informação 
da configuração em triângulo desequilibrada, bem como os valores de fator de 
potência e a capacitância de correção. 
Observação importante: Para a realização do cálculo de fator de potência, o 
dispositivo solicita ao usuário a quantidade de cavalos-vapores da carga motora 
instalada, e calcula a partir desta informação a potência ativa do sistema, 
tomando como base os valores de referência de tensão da rede 220 𝑉𝑟𝑚𝑠 e a 
frequência 60 𝐻𝑧, tal cálculo reflete nos valores do banco de capacitores para a 
correção do fator de potência. 
 
 
 
 
 
 
 
LAYOUT E DESING DO PROTÓTIPO (EM CIRCUITO IMPRESSO) 
(BERNARDO, H.) 
 
A placa projeta foi utilizada com os componentes já especificados, juntamente 
com conectores de bornes (que permitem a conexão não-invasiva) e uma placa 
de fibra de vidro cobreada de espessura especificada. As figuras 14, 15, 16 e 17 
mostram as respectivas visões da perspectiva do modelo prototipado e pronto 
para a confecção em escala industrial: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14: Visão superior da placa de circuito impresso do medidor trifásico. 
Fonte: AUTOR. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 15: Visão frontal da placa de circuito impresso do medidor trifásico. 
Fonte: AUTOR. 
 
 
Figura 16: Visão lateral direita da placa de circuito impresso do medidor 
trifásico. Fonte: AUTOR. 
 
Figura 17: Visão lateral esquerda da placa de circuito impresso do medidor 
trifásico. Fonte: AUTOR. 
Os resistores são capazes de comportar tensões e correntes altas (em algumas 
centenas de volts e amperes) pois são componentes de potências, bem como a 
escolha e a seleção da placa de fibra de vidro, juntamente com os componentes 
dos bornes de terminal. 
Observação importante: As cores dos componentes dos conectores são 
meramente ilustrativas, uma vez que o dispositivo selecionado pela equipe para 
compatibilidade da corrente não possui na biblioteca do Proteus (software 
utilizado), porém suas conexões de pinagem e ilhas são as mesmas para fins de 
projeto. PORTANTO, NÃO HÁ SIGNIFICÂNCIA NA ALTERAÇÃO DAS CORES. 
 
 
 
ORÇAMENTO 
(FEITOSA, Júlio C.) 
Realizou-se um levantamento dos preços unitários nas seguintes lojas para a 
realização do projeto, os quais estão tabelados na Tabela 6: 
ORÇAMENTO 
DISPOSITIVO QTN LOJA VALOR UN. (R$) 
Arduino + conectores 1 Americanas 89,90 
Sensor de corrente 
(ACS755SCB-200A) 
3 Baú da eletrônica 62,82 
Sensor de tensão 
(ZMPT101B) 
3 Eletro Gate 32,90 
Módulo Wireless STM 
Antennas Molex 
1 Baú da eletrônica 36,90 
Resistor 300 𝑘Ω 3 Baú da Eletrônica 1,50 
Resistor 2.5 Ω 3 Baú da Eletrônica 1,00 
Capacitor . 2 𝜇𝐹 1 Baú da Eletrônica 2,00 
Placa de fibra de vidro 
cobreada 
1 Usinainfo 16,97 
Conectores Bornes 
de Fonte Usina 
9 Eletrônica 
Novo Som 
29,00 
Valor Total 701,43 
Tabela 6: Lista de componentes necessários para execução do projeto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESULTADOS OBSERVADOS DA DIAGRAMAÇÃO UNIFILAR 
(FEITOSA, Júlio C.) 
O circuito foi planejado para ser utilizado em circuitos de escala industrial, ele 
possibilitara o maior controle e disposição de informações sobre a eficiência 
energética do local, além de promover e auxiliar no ajuste no sistema para que 
o mesmo se torne mais eficiente. 
Com auxílio de sensores de tensão e corrente, dos equipamentos já existentes 
na subestação, os quais monitoram a voltagem entregue pela a distribuidora e 
voltagem e corrente depois de convertida de media para baixa tensão, pode-se 
medir o fator de potência e corrigir o mesmo quando ele estiver a abaixo do ideal, 
e visualizar a potência fornecida, e entender a partir dessas informações qual a 
melhor configuração para a carga do sistema e comuta-la, através de um relé 
comutador instalado antes da entrada das cargas no sistema. 
Essas informações poderão ser visualizadas em um central de controle, através 
de um computador no qual terá o programa do equipamento, o Arduino pode 
conter um modulo Wi-Fi instalado ou via cabo USB conectado diretamente a 
central, os são responsáveis por enviar as informações até o programa 
disponibilizando informações novas sobre o sistema de distribuição de força a 
cada 15 s. 
Com informações novas e em tempo real, pode-se projetar soluções rápidas, a 
fim de evitar prejuízos quanto o mal funcionamento e o mal aproveitamento da 
energia adquirida pela empresa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
(BERNARDO, H. & FEITOSA, Júlio C.) 
 
Diante dos resultados apresentados pelo dispositivo medidor prototipado, da 
modelagem das simulações e seus valores bem condizentes com a realidade 
proposta de medição e projeto, conclui-se que o projeto cumpre com êxito, e 
excelência de forma precisa com as especificações e requisitos dos critérios 
impostos para a implementação do dispositivo (medição de correntes e tensões 
trifásicas, fator de potência, condição do sistema quanto a configuração e 
equilíbrio e a capacitância de correção), ademais, além da vasta aplicação 
destes equipamentos em escala industrial como se verifica na Fig. 18: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 18: Esquematização final do medidor em uma aplicação industrial 
requerida. Fonte: AUTOR. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
(BERNARDO, H.) 
[1] ARAÚJO, Marcel. Circuito trifásico: Parte 1. 30 ago. 2021, 11 dez. 2021. 36 
p. Notas de Aula. Arquivo (slide) em formato .pdf da disciplina de Componentes 
de Sistemas Elétricos do Curso de Eng. Elétrica da Unidade Acadêmica de Cabo 
Santo Agostinho (UACSA), UFRPE, disponibilizada na plataforma acadêmica do 
SIGAA. 
[2] ______________. Circuito trifásico: Parte 2. 30 ago. 2021, 11 dez. 2021. 23 
p. Notas de Aula. Arquivo (slide) em formato .pdf da disciplina de Componentes 
de Sistemas Elétricos do Curso de Eng. Elétrica da Unidade Acadêmica de Cabo 
Santo Agostinho (UACSA), UFRPE, disponibilizada na plataforma acadêmica do 
SIGAA. 
[3] ______________. Fundamentos de Sistemas Elétricos. 30 ago. 2021, 11 
dez. 2021. 42 p. Notas de Aula. Arquivo (slide) em formato .pdf da disciplina de 
Componentes de Sistemas Elétricos do Curso de Eng. Elétrica da Unidade 
Acadêmica de Cabo Santo Agostinho (UACSA), UFRPE, disponibilizada na 
plataforma acadêmica do SIGAA. 
[4] ________________. Aspectos Básicos sobre Transmissão (CA e CC) e 
Distribuição de Energia Elétrica. 30 ago. 2021, 11 dez. 2021. 40 p. Notas de 
Aula. Arquivo (slide) em formato .pdf da disciplina de Componentes de Sistemas 
Elétricos do Curso de Eng. Elétrica da Unidade Acadêmica de Cabo Santo 
Agostinho (UACSA), UFRPE, disponibilizada na plataforma acadêmica do 
SIGAA. 
[5] _________________. Estrutura dos Sistemas de Energia e Principais 
Formas de Geração. 30 ago. 2021, 11 dez. 2021. 36 p. Notas de Aula. Arquivo 
(slide) em formato .pdf da disciplina de Componentes de Sistemas Elétricos do 
Curso de Eng. Elétrica da Unidade Acadêmica de Cabo Santo Agostinho 
(UACSA), UFRPE, disponibilizada na plataforma acadêmica do SIGAA. 
 
[6] BRASIL. ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica. 
Relatório de Gestão 2012. Disponível em 
<https://www.aneel.gov.br/documents/656835/14876457/2013_Relatorio2012/c2c4a7bb-26ad-a4bb-c4cb-05041fe90fa2>. Acesso em 25 set. 2021, às 20h e 40 
min. 
 
[7] BRASIL. ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica. 
Resolução Normativa nº 414 de 9 set. 2010. Do Fator de Potência 
e do Reativo Excedente. 158 - 293 p. Disponível em < 
http://www.aneel.gov.br/documents/656877/14486448/bren2010414.pdf/3bd332
97-26f9-4ddf-94c3-f01d76d6f14a?version=1.0>. Acesso em 25 set. 2021, às 20h 
e 58 min. 
https://www.aneel.gov.br/documents/656835/14876457/2013_Relatorio2012/c2c4a7bb-26ad-a4bb-c4cb-05041fe90fa2
https://www.aneel.gov.br/documents/656835/14876457/2013_Relatorio2012/c2c4a7bb-26ad-a4bb-c4cb-05041fe90fa2
http://www.aneel.gov.br/documents/656877/14486448/bren2010414.pdf/3bd33297-26f9-4ddf-94c3-f01d76d6f14a?version=1.0
http://www.aneel.gov.br/documents/656877/14486448/bren2010414.pdf/3bd33297-26f9-4ddf-94c3-f01d76d6f14a?version=1.0
[8] BRASIL. MME. EPE, Empresa de Pesquisa Energética. Balanço Energético 
Nacional: Relatório de Síntese 2019. Rio de Janeiro, 2019. Relatório. Disponível 
em < https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-
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494/BEN%202019%20Completo%20WEB.pdf>. Acesso em 25 set. 2021, às 21h 
e 05 min. 
 
[9] UOL, Governo cria nova bandeira, e taxa extra na conta de luz vai subir 50%. 
UOL Economia. São Paulo, 31 ago. 2021. Website. Disponível em 
<https://economia.uol.com.br/noticias/redacao/2021/08/31/conta-de-luz-
bandeira-tarifaria-aumento.htm>. Acesso em 24 set. 2021, às 2h e 15 min. 
 
[10] DA SILVA, J. H. V. Proposta de um protótipo de um analisador de 
Qualidade de Energia Elétrica. Set. 2017, 103 p. Trabalho de Conclusão de 
Curso/Monografia (Bacharel em Engenharia Elétrica e Computação). Escola 
Politécnica, UFRJ. Rio de Janeiro, 2017. Disponível em 
<<http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10022628.pdf>>. Acesso 
24 set. 2021, às 14h e 23 min. 
 
[11] SANTOS, G. D. O. Qualidade de Energia Elétrica na Indústria. Itatiba, 
Universidade São Francisco, 2012. 
[12] UPE, Universidade de Pernambuco. Projeto Pedagógico de Curso: 
Bacharel em Engenharia Eletrotécnica. 2017. 127 p. Documento Normativo. 
Escola Politécnica de Pernambuco (POLI), UPE. Recife: Dez. 2017. Disponível 
em << 
http://www.upe.br/anexos/graduacao/ENG_ELETROTECNICA_POLI_2018.pdf
>> Acesso em 24 set. 2021, às 13h e 21 min. 
[13] MIYASAKA, Gabriel. Análise do desempenho de Medidores de energia 
elétrica ativa em condições distorcidas e desequilibradas. 2020. 129 p. 
Dissertação (Mestrado em Ciências). Faculdade de Engenharia Elétrica, UFU. 
Uberlândia, 2020. Disponível em 
<https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/29009/3/An%C3%A1liseDesem
penhoMedidores.pdf >. Acesso 24 set. 2021, às 15h e 23 min. 
[14] SANTOS, E. T. et al. Protótipo Trifásico para Monitoramento de Consumo 
de Energia Elétrica Utilizando A Plataforma Arduino. Brazilian Applied Science 
Review, Curitiba, v. 4, n. 5, p. 2939-2953, set./out. 2020. Disponível em << 
https://www.researchgate.net/publication/344906744_Prototipo_Trifasico_para_
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https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-377/topico-494/BEN%202019%20Completo%20WEB.pdf
https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-377/topico-494/BEN%202019%20Completo%20WEB.pdf
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https://economia.uol.com.br/noticias/redacao/2021/08/31/conta-de-luz-bandeira-tarifaria-aumento.htm
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http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10022628.pdf
http://www.upe.br/anexos/graduacao/ENG_ELETROTECNICA_POLI_2018.pdf
http://www.upe.br/anexos/graduacao/ENG_ELETROTECNICA_POLI_2018.pdf
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/29009/3/An%C3%A1liseDesempenhoMedidores.pdf
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/29009/3/An%C3%A1liseDesempenhoMedidores.pdf
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