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

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Belo Horizonte - 13/12/2021
Tabela 8: Relações de módulo e fase para correntes
RMS de fase e de linha do circuito com carga em
triângulo da primeira parte, com sequência negativa
de fases.
Fase I (A)
de
Linha
Fonte
I (A)
de Fase
Fonte
I (A)
de
Linha
Carga
I (A)
de Fase
Carga
A 1,905
0°
1,905
0°
1,905
0°
1,1
-30°
B 1,905
120°
1,905
120°
1,905
120°
1,1
90°
C 1,905
-120°
1,905
-120°
1,905
-120°
1,1
-150°
Logo em seguida, as simulações ajudaram a
verificar a veracidade dos dados. Primeiramente o
circuito foi montado e medido as tensões de linha
para a sequência positiva de fases. A figura 12
mostra o circuito, e as figuras 13 e 14 as tensões
vistas através dos osciloscópios.
Figura 12: Montagem do circuito com carga em
triângulo com sequência positiva de fases.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 13: Simulação das tensões AB e BC no
circuito com carga em triângulo com sequência
positiva de fases.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 14: Simulação das tensões AB e CA no
circuito com carga em triângulo com sequência
positiva de fases.
Fonte: Elaboração própria.
Repete-se o mesmo processo para a sequência
negativa de fases. A figura 15 mostra o circuito, e as
figuras 16 e 17 as tensões vistas através dos
osciloscópios.
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
Figura 15: Montagem do circuito com carga em
triângulo com sequência negativa de fases.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 16: Simulação das tensões AB e BC no
circuito com carga em triângulo com sequência
negativa de fases.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 17: Simulação das tensões AB e CA no
circuito com carga em triângulo com sequência
negativa de fases.
Fonte: Elaboração própria.
De maneira semelhante, é possível observar as
defasagens entre as tensões de linha. E novamente a
medição da corrente, por se tratar de um circuito
equilibrado com carga puramente resistiva, basta
pegar os resultados das simulações das tensões e
dividir pelo valor da resistência da carga, o gráfico
terá o mesmo comportamento, com defasagens
previamente apresentadas. Para fins de verificar os
valores de seus módulos, basta conectar um
multímetro em qualquer uma das fases da fonte de
alimentação e um outro multímetro em qualquer uma
das fases da carga. A figura 18 mostra o resultado da
simulação.
Figura 18: Simulação da corrente no circuito com
carga em triângulo.
Fonte: Elaboração própria.
Para finalizar a primeira parte de experimentos,
um circuito com carga desequilibrada em estrela,
sem condutor de neutro, é montado e simulado.
Utilizando a mesma fonte de alimentação e
componentes especificados. Então, para o circuito
com sequência positiva de fases, a figura 19 mostra a
montagem do circuito, as figura 20 a forma de onda
da tensão através do osciloscópio e a figura 21 seu
valor RMS.
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Figura 19: Montagem do circuito com carga
desequilibrada com sequência positiva de fases.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 20: Simulação das formas de ondas das
tensões no circuito com carga desequilibrada com
sequência positiva de fases.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 21: Simulação dos valores RMS das tensões
no circuito com carga desequilibrada com sequência
positiva de fases.
Fonte: Elaboração própria.
Logo em seguida, as correntes em cada fase
foram medidas com o auxílio de um multímetro para
cada uma delas. A figura 22 mostra o resultado
obtido.
Figura 22: Simulação da corrente no circuito com
carga desequilibrada com sequência positiva de
fases.
Fonte: Elaboração própria.
A sequência de fases é trocada de positiva para
negativa e todas as medições são refeitas. Então,
para o circuito com sequência negativa de fases, a
figura 23 mostra a montagem do circuito, as figura
24 a forma de onda da tensão através do osciloscópio
e a figura 25 seu valor RMS.
Figura 23: Montagem do circuito com carga
desequilibrada com sequência negativa de fases.
Fonte: Elaboração própria.
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Figura 24: Simulação das formas de ondas das
tensões no circuito com carga desequilibrada com
sequência negativa de fases.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 25: Simulação dos valores RMS das tensões
no circuito com carga desequilibrada com sequência
negativa de fases.
Fonte: Elaboração própria.
Por fim, as correntes em cada fase foram
medidas com o auxílio de um multímetro para cada
uma delas. A figura 26 mostra o resultado obtido.
Figura 26: Simulação da corrente no circuito com
carga desequilibrada com sequência negativa de
fases.
Fonte: Elaboração própria.
A partir dos resultados obtidos já é possível
perceber que a mudança da sequência de fases em
circuitos desequilibrados afeta muito mais
significativamente do que em circuitos com carga
equilibrada. Principalmente pelo uso de indutores e
capacitores, a forma de onda ganha características
únicas e os valores mudam consideravelmente com a
mudança.
1.a) Correção do Fator de Potência sem
Distorção com Capacitor Paralelo: Continuando a
análise da segunda parte do experimento, com base
na equação 11, obtemos o valor ideal para correção
do fator de potência do circuito da figura 27.
 𝐶 = 𝑄
2𝜋𝑓𝑉2
 = 34, 38µ𝐹 
Figura 27: Simulação com fator de potência
idealmente corrigido.
Fonte: Elaboração própria.
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Vemos assim que o FP foi corrigido para o valor
ideal.
Para encontrar os limites do intervalo de
capacitância possíveis, utilizamos a equação 11
anteriormente introduzida:
𝐶− = 31.88(𝑡𝑔(81.33º)−𝑡𝑔(23.07º))
ω𝑉
𝑅𝑀𝑆
2 = 32. 16µ𝐹
Para o limite inferior, e
𝐶+ = 31.88(𝑡𝑔(81.33º)−𝑡𝑔(−23.07º))
ω𝑉
𝑅𝑀𝑆
2 = 36. 62µ𝐹
para o limite superior.
Dessa forma, por haver bastante estudos sobre
correção do fator de potência utilizando capacitores
em paralelo, fomos capazes de obter um intervalo de
aproximadamente centrado em[32. 15 ; 36. 62]µ𝐹
. Experimentalmente, obtemos os dados 34, 38µ𝐹
abaixo:
Figura 28: Simulação do fator de potência com valor
mínimo de capacitância obtida algebricamente.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 29: Simulação do fator de potência com valor
máximo de capacitância obtida algebricamente.
Fonte: Elaboração própria.
Vemos assim que há uma pequena diferença dos
valores estimados analiticamente.
Figura 30: Simulação do fator de potência com valor
mínimo de capacitância obtida recursivamente por
“tentativa e erro” no simulador.
Fonte: Elaboração própria.
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Figura 31: Simulação do fator de potência com valor
máximo de capacitância obtida recursivamente por
“tentativa e erro” no simulador.
Fonte: Elaboração própria.
1.b) Correção do Fator de Potência sem
Distorção com Capacitor Série: Utilizando a
equação desenvolvida anteriormente, para o circuito
da figura 4, temos:
𝐶 = 1
ω2𝐿
= 35. 18µ𝐹
Simulando no multisim, temos:
Figura 32: Correção série do fator de potência com
capacitância obtida algebricamente.
Fonte: Elaboração própria.
Portanto, o fator de potência foi corrigido. No
entanto, como consequência, outro problema surge
quando utilizamos a correção do fator de potência na
modalidade série, como mostrado na figura 33
abaixo.
Figura 33: Medição das tensões

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