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Trabalho Prático I - CIRCUITOS TRIFÁSICOS E CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA

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ELE031 Laboratório de Circuitos Elétricos II - Turma L1 - Prof. Carlos Andrey Maia
Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG - Escola de Engenharia - Dep. de Engenharia Elétrica
Belo Horizonte - 13/12/2021
TRABALHO PRÁTICO 1 - CIRCUITOS TRIFÁSICOS E CORREÇÃO
DE FATOR DE POTÊNCIA
Resumo: A realização desse relatório visa aplicar os
conceitos teóricos sobre os estudos de circuitos
trifásicos na revisão dos conhecimentos já
observados nas três primeiras práticas da disciplina,
relativos a circuitos em regime permanente senoidal.
Com o auxílio de softwares de simulação, é possível
montar circuitos com inúmeros componentes com
facilidade, custo zero, e segurança, possibilitando a
análise completa dos sistemas trifásicos. A partir do
uso dos aparelhos de medição, tais como
multímetros e osciloscópios, as grandezas de
relevância dos circuitos, ditos “de linha” ou “de
fase” podem ser computadas, para servirem como
parâmetro nos cálculos e resultados dos
experimentos. Logo, alguns conceitos retratados são
os de sequências de fases positiva e negativa, e da
correção do fator de potência, que permite regulá-lo
como o usuário desejar, de forma a modificá-lo
como desejado, além de observar como é esse
processo e seus benefícios. Ambos os fechamentos
são mencionados, tanto o em estrela, quanto o em
triângulo, além de fontes de alimentação com
distorção harmônica. Depois das simulações, é
perceptível que os resultados medidos estão de
acordo com os valores calculados previamente,
mostrando que os fundamentos aplicados estão de
acordo.
Palavras-chave: Circuitos trifásicos, sequência de
fases, fator de potência, alimentação com distorção
harmônica.
Introdução
Primeiramente, para a realização dos
experimentos propostos, é importante saber como é
o funcionamento de circuitos trifásicos. Para isso,
conceitos de como são feitas as conexões, tanto em
estrela, quanto em triângulo, são primordiais. Além
de entender o processo de cálculo e medição das
potências nesses circuitos. Toda a teoria sobre esses
fundamentos teóricos apresentados na introdução
teve como base o livro Fundamentos de Circuitos
Elétricos [1].
A. Circuitos Trifásicos Equilibrados
Para entender o funcionamento de um circuito
trifásico equilibrado, primeiramente é preciso saber
como esses circuitos podem ser conectados. Existem
duas formações possíveis para conectar as fontes ou
as cargas, sendo um deles conhecido como estrela e
o outro como triângulo. A partir disso, torna-se
possível fazer quatro tipos de conexões entre os
componentes: estrela-estrela, estrela-triângulo,
triângulo-triângulo e triângulo-estrela.
Quando um circuito trifásico está equilibrado,
significa que suas tensões também estão, fazendo
com que elas sejam iguais em magnitude e defasadas
entre si por 120°. As cargas são ditas como
equilibradas quando suas impedâncias por fase são
iguais em magnitude e fase. Nesse caso, a
transformação do modelo das cargas é simples,
mostrada através da equação (1) logo abaixo.
(1) 𝑍
𝑌
 = 
𝑍
Δ
3 
Conceitos de tensões e correntes de linha e de
fase são extremamente importantes para a realização
dos cálculos referentes a esses circuitos. Quando se
trata de componentes de linha está se referindo à
medida de uma fase em relação à outra, já as
componentes de fase se referem à medida de uma
fase em relação ao neutro.
A partir do equilíbrio é possível obter fórmulas
que simplificam e facilitam o processo de análise
dos sistemas equilibrados. Ao se tratar de um
fechamento em estrela, percebe-se que as correntes
de linha e fase são iguais, mas pela existência do
neutro, as tensões de linha e fase têm uma relação
descrita pela equação (2).
(2) 𝑉
𝐿
 = 3𝑉
𝑃
 
Já se tratando de um fechamento em triângulo, é
notável a ausência do neutro, e que a tensão de fase é
a própria tensão de linha. No entanto, a corrente por
sua vez será descrita através da equação (3).
(3) 𝐼
𝐿
 = 3𝐼
𝑃
 
B. Circuitos Trifásicos Desequilibrados
Em casos das tensões da fonte não serem iguais
em magnitude e/ou possuírem fase por ângulos
desiguais ou impedâncias de carga desiguais, o
sistema torna-se desequilibrado. Circuitos trifásicos
desequilibrados não podem ser resolvidos pelas
ELE031 Laboratório de Circuitos Elétricos II - Turma L1 - Prof. Carlos Andrey Maia
Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG - Escola de Engenharia - Dep. de Engenharia Elétrica
Belo Horizonte - 13/12/2021
facilitações mostradas previamente, como fórmulas
de tensões e correntes de linha e fase, com isso
faz-se necessário o auxílio da aplicação direta de
análise de malhas e análise nodal.
C. Sequência de Fases
A sequência de fases é a ordem cronológica na
qual as tensões passam através de seus valores
máximos, ou seja, é determinada pela ordem na qual
os fasores passam por determinado ponto no
diagrama de fases. Sua importância nos sistemas de
distribuição de energia trifásicos se deve ao fato, por
exemplo, de determinar o sentido da rotação de um
motor ligado a uma fonte de energia elétrica.
A sequência de fases pode ser denominada como
positiva ou negativa, dependendo de como as
conexões são feitas. Para um melhor entendimento, a
figura 1 exemplifica a sequência positiva de fases
enquanto a figura 2 exemplifica a sequência negativa
de fases.
Figura 1: Sequência positiva de fases.
Fonte: Fundamentos de Circuitos Elétricos [1].
Figura 2: Sequência negativa de fases.
Fonte: Fundamentos de Circuitos Elétricos [1].
D. Correção do Fator de Potência
O fator de potência é o cosseno da diferença de
fase entre a tensão e a corrente, ou seja, o cosseno do
ângulo da impedância da carga. Pode ser visto como
aquele fator pelo qual a potência aparente deve ser
multiplicada para se obter a potência média ou real.
Seu valor varia de 0, carga puramente reativa, até 1,
carga puramente resistiva. Um fator de potência
adiantado significa que a corrente está adiantada em
relação à tensão, implicando uma carga capacitiva.
Um fator de potência atrasado significa que a
corrente está atrasada em relação à tensão,
implicando uma carga indutiva.
A correção do fator de potência basicamente é o
processo de adicionar componentes ao circuito para
manipular a carga, podendo deixá-la mais indutiva
ou capacitiva, atrasando ou adiantando o fator de
potência. Tendo em mente que a maioria das cargas
de utilidades domésticas e industriais são indutivas e
operam com um fator de potência baixo e com
atraso, com a adição de um capacitor em paralelo à
carga, o fator de potência pode ser aumentado ou
corrigido intencionalmente.
Objetivos
O objetivo deste documento consiste em explorar
e analisar alguns aspectos práticos do funcionamento
de circuitos elétricos em regime permanente
relacionados às práticas 1 a 3 (prática 1
correspondente à Sistemas Trifásicos, prática 2 à
Potência em Circuitos Trifásicos e prática 3
correspondente à Correção do Fator de Potência),
com ênfase na avaliação de impactos das variáveis
de circuito (corrente, tensão, potência e fator de
potência) em consequência de pequenas alterações
físicas dos parâmetros (como resistência e
capacitância de dispositivos), a partir de simulações
computacionais.
Materiais e métodos
Por se tratar de uma matéria ofertada no formato
híbrido, os principais materiais utilizados são
softwares e ferramentas de simulação, de forma a
aproximar ao máximo o ambiente virtual de
aprendizagem do funcionamento do Laboratório de
Circuitos Elétricos II da Universidade Federal de
Minas Gerais. Dessa forma, neste presente relatório,
foi utilizado o simulador Multisim (National
Instruments) e seus componentes para fins
acadêmicos, visando obter assim, um ambiente de
simulação acessível, completo e fidedigno para a
montagem de circuitos elétricos.
No ambiente do Multisim, foi utilizado como
elementos chave os seguintes componentes:
● Cargas: resistores, indutores e

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