Relatório 03 - Laboratório de Eletrotécnica

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Universidade Federal do Ceará
Centro de Tecnologia
Departamento de Engenharia Elétrica
Disciplina: Lab. de Eletrotécnica
Prof.
Prática: No 03 – Circuitos com cargas R, L e C
Nome: _______________________________________________ Mat.:_________________
NOTA: 8,9
1. OBJETIVOS
- Verificação do funcionamento de cargas do tipo: resistivas, indutivas e capacitivas.
2. MATERIAL UTILIZADO
-Simulador Multisim Live.
3. PROCEDIMENTOS LABORATORIAIS.
3.1- Monte um circuito resistivo como indicado na Figura 3.1 ou 3.2. Aplique uma
fonte de tensão alternada (em 60 Hz), de forma que o resistor suporte a potência de 20
W sobre ele e que a corrente no resistor seja de no máximo 1 A para medir os valores de
corrente e tensão (utilizando os instrumentos de medição) no mesmo. Preencha a Tabela
3.1 e comente os resultados obtidos. obs: insira os prints da tela.
Figura 3.1
Figura 3.2 (No caso do Multisim, o valor RMS de tensão da fonte deve ser
alterado de 0 Vrms para atender a solicitação do respectivo procedimento.)
Tabela 3.1
Tensão da fonte (V) Corrente (A) Resistência(Ω)
Valor Nominal 20 1 20
Valor Medido 20 1 20
Prints:
Comentários:
[1] Cálculo da DDP:
U ^ 2 = P * r
U ^ 2 = 20 * 20
U = 20 V
3.2- Monte um circuito L utilizando um indutor de 134 mH, como indicado nas
Figuras 3.3 ou 3.4. Aplique uma fonte de tensão alternada, de forma a limitar a
corrente para, no máximo, 1 A.
Obs1: No simulador ECS, ao inserir o indutor, vá em
PROPERTIES e coloque, em EXTRA IC, o valor de pico da
corrente eficaz escolhida (máx. 1 A) do circuito, mas com o
sinal negativo. Por exemplo, se o valor escolhido foi de 1 A,
o valor de EXTRA IC é -1 x √2 = -1.414 A.
Obs2: No simulador Multisim Live, ao inserir o indutor no
circuito, selecione-o e assinale a opção IC. Coloque o
valor de IC como -1 x √2 = -1.414 A.
Preencha a Tabela 3.2 e comente os resultados obtidos.
Figura 3.3
Figura 3.4 (No caso do Multisim, o valor RMS de tensão da fonte deve ser
alterado de 0 Vrms para atender a solicitação do respectivo procedimento.)
Tabela 3.2
Tensão da fonte
(V) Corrente (A) Reatância (Ω)
Valor Nominal 50.517 1 50.517
Valor Medido 50.517 0.996 50.517
Prints:
Comentários:
Para calcular a reatância devemos utilizar a fórmula XL = 2 * π * F * L .
XL = 2 * π * 60 * 134 * 10 ^ ( - 3) = 50.517 Ω
Para calcular o V podemos utilizar o valor encontrado de XL na seguinte fórmula
(XL = VL/ IL)
VL = XL * IL = 50.517 * 1 = 50.517 V
Observou-se uma diferença pequena entre o valor da corrente nominal e a corrente
medida.
- I(rms) * raiz(2) =- 1 * raiz(2) =- raiz(2)
3.3- Monte um circuito C escolhendo o valor do capacitor de 5µF ou 30µF, como
indicado nas Figuras 3.5 ou 3.6. Aplique uma fonte de tensão alternada, de forma
a limitar a corrente para, no máximo, 1 A. Preencha a Tabela 3.3 e comente os
resultados obtidos.
OBS.: para as montagens seguintes utilize o mesmo capacitor selecionado.
Figura 3.5
Figura 3.6
Tabela 3.3
Tensão da fonte
(V)
Corrente
(A)
Reatância
(Ω)
Valor Nominal 88.42 1 88.42
Valor Medido 88.42 1.00 88.42
Prints:
Comentários:
Foi escolhido pela equipe capacitor de 30µF. Para o cálculo de XC pela seguinte
fórmula.
XC = 1 / (2 * π * f * c) = 1 / ( 2 * π * 60 * 30 * 10 ^ (-6) ) = 88.42 Ω
Determinado o valor de V:
XC = VC / IC → VC = XC * IC = 88.42 * 1 = 88.42 V
3.4- Monte um circuito RLC série utilizando os componentes das três montagens
anteriores e uma fonte de tensão alternada (como indicado na Figura 3.7 ou 3.8).
Aplique um valor de tensão alternada, de forma a limitar a corrente para, no
máximo, 1 A. Preencha a Tabela 3.4, comente os resultados obtidos e encontre a
impedância equivalente do circuito.
Figura 3.7
Figura 3.8
Tabela 3.4
Tensão de
da fonte
(V)
Corrente no
Circuito
(A)
Tensão no
Resistor
(V)
Tensão no
Indutor
(V)
Tensão no
Capacitor
(V)
Valor
Nominal
42,856 1 20 50,52 88,42
Valor
Medido
42,85 1,01 20.19 51,15 88,96
Prints:
Tensão no resistor:
Tensão no capacitor:
Tensão no indutor e corrente do circuito:
Comentários:
Para calcular a reatância devemos utilizar a fórmula XL = 2 * π * f * L .
2 * π * 60 * 134*10^-3 = 50,516 Ω
Z = 𝑅² + 𝑋²
Sendo X = |Xl = Xc| = 37,903
Logo:
Z = 42,856
Zi = Vi / i → Zi = 42,856 Ω
Para achar a tensão no Resistor:
Vr = R*i → Vr = 20*1 → Vr = 20V
Para achar a tensão no Indutor:
Vl = i* 2 * π * f * L → Vl = 1 * 2 * π * 60 * 134*10^-3
Vl = 50,52V
Para achar a tensão no Capacitor:
Vc = i / 2 * π * f * C → Vc = ½ * 60 * 30 * 10^-6
Vc = 88,42V
3.5- Monte um circuito RLC paralelo utilizando os componentes do circuito
anterior e uma fonte de tensão alternada (como indicado na Figura 3.9 ou 3.10
Aplique um valor de tensão alternada, de forma a limitar a corrente para, no
máximo, 1 A.
Obs1: No simulador ECS, ao inserir o indutor, vá em PROPERTIES e coloque, em
EXTRA IC, o valor de pico da corrente de pico que passa pelo indutor, mas com o
sinal negativo, de forma semelhante ao item 3.2.
Obs2: No simulador Multisim Live, ao inserir o indutor no circuito, selecione-o e
assinale a opção IC. Coloque o valor de IC como o valor de pico da corrente que
passa pelo indutor, mas com sinal negativo, de forma semelhante ao item 3.2.
Preencha a Tabela 3.5, comente os resultados obtidos e encontre a impedância
equivalente do circuito.
Figura 3.9
Figura 3.10
Tabela 3.5
Tensão da
fonte (V)
Corrente
total do
Circuito
(A)
Corrente no
Resistor
(A)
Corrente no
Indutor
(A)
Corrente no
Capacitor
(A)
Valor
Nominal
19.493 0.988 0.974 0.386 0.22
Valor
Medido
19,49 V 0,991 0,974 0,393 0,221
Prints:
Comentários:
Evitar a sobreposição de telas.
Calculando o XL:
XL = 2 * π * f * L = 2 * π * 60 * 134 * 10^ (-3) = 50.517 Ω
Calculando XC:
XC = = 88.419 Ω1(2*π * 𝑓 * 𝑐 ) = 
1
(2 * π * 60 * 30 * 10 −6 )
Para o resistor:
Pr <= 20 W
V ^2 = 19 * 20 = 19.493 V
Ir = V/ R = 19.493/20 = 0.974 A
Para o indutor:
IL = V/XL = 19.493/50.517 = 0.386 A
Para o capacitor:
IC = V/XC = 19.493/88.419 = 0.22 A
Aplicando Pitágoras:
Itotal^2 = ( 0.974 ) ^2 + ( 0.386 - 0.22 ) ^ 2
Itotal = 0.988 A
Calculando o valor IC:
- Valor RMS * raiz (2) = 0.386 * raiz (2) = - 0.545