Laboratório_01-GrupoM1J

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Escola de Engenharia
Departamento de Sistemas Elétricos de Automação e Energia
Disciplina: (ENG10003 - Laboratório de Circuitos Elétricos)
Professora: Bibiana Ferraz
Título da Tarefa: Laboratório 01 – Simulação da medição de grandezas elétricas
Objetivos: Simular a medição de grandezas elétricas por meio da ponte de Wheatstone.
Aprender a simular circuitos básicos nos principais simuladores de circuito.
Semestre: 2021/2 Data de entrega: até 08/02/22 às 23h59min
Forma de entrega: [via Moodle] 1 arquivo de cada grupo
Nomes: (Artur Rezende Poltronieri) Grupo: (M1 J)
(Gabriel Arruda dos Santos)
(inserir nome 3) Turmas: B e B1
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Roteiro do experimento adaptado para Ensino Remoto Emergencial (ERE) - v.03 - fevereiro/2022
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
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Departamento de Sistemas Elétricos de Automação e Energia
Disciplina: (ENG10003 - Laboratório de Circuitos Elétricos)
Professora: Bibiana Ferraz
Atividade proposta
a) (1,0) Monte o circuito mostrado na Figura 1 utilizando o software PSIM® e apresente imagens da simulação
realizada.
Figura 1 – Circuito 1 para simulação.
Considere:
● v = 6 V
● R1 = R2 = R3 = R4 = 1 kΩ
Resposta item a:
A Figura 1 mostra o diagrama do primeiro circuito.
Figura 1 – diagrama do primeiro circuito
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Disciplina: (ENG10003 - Laboratório de Circuitos Elétricos)
Professora: Bibiana Ferraz
(b) (2,0) Com base no circuito da Figura 1, preencha os dados da Tabela 1, explique como foram obtidas as
grandezas medidas e apresente imagens da simulação.
Tabela 1 – Medições da questão 1 (b).
Configuração n. Medida Resultad
o
01 vO [V] 0
i [A] 6mA
vR1 [V] 1K
vR2 [V] 1K
vR3 [V] 1K
vR4 [V] 1K
Resposta item b:
A Figura 2 mostra que a corrente é o equivalente a 6mA e o valor de V0 é igual a 0.
Figura 2 – simulação do primeiro circuito
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Professora: Bibiana Ferraz
(c) (4,0) Simule 15 configurações diferentes do circuito original, considerando as variações das resistências
descritas na segunda coluna da Tabela 2. Preencha os valores resultantes de tensão vo e corrente i. Explique como
realizou a variação de resistência no PSIM e apresente imagens das simulações das configurações 05, 11 e 16.
Tabela 2 – Medições da questão 1 (c).
Configuração n. Variações
Medida
vO [V] i [A]
02 R1 = +5% -7.31707e-02V 5.92683e-03A
03 R2 = +5% 7.31707e-02V 5.92683e-03A
04 R3 = +5% -7.31707e-02V 5.92683e-03A
05 R4 = +5% 7.31707e-02V 5.92683e-03A
06 R1 = +5% e R2 = +5% -6.66134e-16V 5.85366e-03A
07 R3 = +5% e R4 = +5% 0V 5.85366e-03A
08 R1 = +5% e R4 = +5% -4.44089e-16V 5.85714e-03A
09 R2 = +5% e R3 = +5% 0V 5.85714e-03A
10 R1 = +5% e R3 = +5% -1.46341e-01V 5.85365e-03A
11 R1 = -5% e R3 = -5% 1.53846e-01V 6.15387e-03A
12 R2 = +5% e R4 = +5% 1.46341e-01V 5.85366e-03A
13 R1 = +5% e R3 = -5% 3.75235e-03V 6.00376e-03A
14 R2 = -5% e R4 = -5% -1.53846e-01V 6.15385e-03A
15 R1 = -5%, R3 = -5%, R2 = +5% e R4 = +5% 3.00000e-01V 6.00000e-03A
16 R1 = +5%, R3 = +5%, R2 = -5% e R4 = -5% -3.00000e-01V 6.00000e-03A
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Resposta item c:
As figuras a seguir comprovam os resultados obtidos na simulação das configurações 5, 11 e 16
Figura 3 - Configuração 16
Figura 4 - Simulação configuração 11
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Disciplina: (ENG10003 - Laboratório de Circuitos Elétricos)
Professora: Bibiana Ferraz
Figura 5 – Simulação configuração 5
(d) (2,0) Analise teoricamente o circuito e responda:
● Qual das configurações simuladas (n. 1 à n.16) proporcionou o maior valor absoluto da tensão de saída vo?
Resposta item d: A configuração que apresentou um maior valor absoluto de tensão V0 foi a 15
● O circuito ilustrado na Figura 1, em sua composição original (sem variações das resistências) corresponde à
uma ponte de Wheatstone equilibrada ou desequilibrada? Justifique a sua resposta.
Resposta item d: A figura 1 corresponde a uma ponte de Wheatstone equilibrada pois a diferença de tensão V0 é igual
a 0.
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Disciplina: (ENG10003 - Laboratório de Circuitos Elétricos)
Professora: Bibiana Ferraz
(e) (1,0) Considere que o circuito da Figura 1 agora apresente: R1 = 100 Ω, R2 = 1000 Ω e R4 = 150 Ω, alimentado
por v = 5 V. Qual o valor de R3 para que o circuito da ponte esteja equilibrado? Justifique por meio de simulação
(apresente imagens) e/ou análise teórica (apresente equacionamento).
Resposta item e: Ao equacionarmos as resistências Obtemos o valor de 1500Ω para R3. Na Simulação apresentada na
figura 6 podemos observar o valor da diferença de tensão igual a 0 caracterizando assim o equilíbrio.
A diferença de tensão resultante é dada por:
) - (R3/(R3+R2))𝑉0𝑟 = (𝑅4/(𝑅4 + 𝑅1) (1)
A expressão (1) demonstra que.. ao zerarmos a tensão resultante (equilíbrio) e substituindo os valores das resistências
obtemos o valor de 1500Ω
Figura 6 – Simulação da R3 de 1500Ω
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