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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA DE ANÁLISE DE CIRCUITOS ELÉTRICOS
RELATÓRIO ATIVIDADE PRÁTICA
DE ANÁLISE DE CIRCUITOS
ALUNO EDUARDO DA SILVA MORAES
PROFESSORA PRISCILA BOLZAN
BAGÉ – RIO GRANDE DO SUL RS
2023 – FASE A I
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1 INTRODUCAO
Vinte anos atrás, um livro-texto introdutório sobre análise de circuitos elétricos teria co-
meçado com uma descrição do lugar de um engenheiro eletricista na ciência e indústria, suas
gloriosas conquistas no passado e a lucrativa e desafiadora vida no futuro. Hoje, no entanto,
está se tornando cada vez mais comum para estudantes de engenharia e outros ramos da enge-
nharia estudar análise de circuitos. A fim de contribuir para a solução desses problemas de
engenharia, um engenheiro precisa adquirir muitas habilidades, uma das quais é o conhecimento
de análise de circuitos elétricos. Na atualidade, em todos os lugares, existem circuitos elétricos,
seja telefones, carros, aviões, bancos e etc... Todos funcionando para facilitar e organizar a vida
das pessoas. Neste relatório irei abordar afim de compreender o funcionamento de alguns com-
ponentes eletrônicos e suas aplicações nos circuitos elétricos.
1.1 OBJETIVOS
O objetivo principal deste relatório é de apresentar na prática os temas abordados nas
aulas teóricas de análise de circuitos e comparar as análises teóricas e reais de cada circuito e
componente.
2 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Este relatório é dividido em 5 atividades propostas e seguem apresentadas a seguir:
Atividade 1 – Circuito RC
A atividade a seguir pede-se que se calcule o tempo de carga e descarga de um capacitor
e logo após simular o circuito RC no Multisim Online.
O valor do resistor e do capacitor dependem do número do RU do aluno, sendo assim
seguem os cálculos a partir do número do RE do aluno (3346946), sendo R= primeiro dígito do
RU * 1000 + o segundo dígito do RU *100, e o valor de C sendo o terceiro dígito do RU entre
1 e 4 = 1000µF ou entre 5 e 9 = 2200µF.
R=3x1000+3x100 R=3,3KΩ
C= 1000µF
2
Tendo os valores respectivos do Resistor e do Capacitor, pede-se o tempo de carga do
circuito RC conforme a fórmula a seguir:
T=RxC
T= 3,3k x 1000µF
T=3,3s
Tempo de Carga= 5x3,3
Tempo de Carga= 16,5s
O tempo de descarga é o mesmo tempo de carga, pois utiliza as mesmas constantes da
fórmula, então:
Tempo de descarga= 16,5s
Abaixo, segue em anexo uma foto do simulador Multisim e o gráfico de carga do cir-
cuito:
Figura 1 Tempo de carga no Circuito RC
Em seguida foi simulado o tempo de descarga do circuito conforme a foto anexada:
3
Figura 2 Tempo de descarga no Circuito RC
Feito isto, foi realizado o ensaio prático utilizando a placa protoboard, a fonte ajustável
e os componentes como o Capacitor de 1000µF e feito uma associação de resistores para se
obter o valor próximo de 3,3kΩ.
Os valores reais de cada componente foi o seguinte: o capacitor ficou com 990µF, o
resistor R1 900kΩ, R2 2,1kΩ e R3 100Ω.
Figura 3 Tempo de carga do Capacitor
4
Figura 4 Tempo de descarga do Capacitor
Nota-se que os valores de tempo foram um pouco diferentes visto que os valores dos
componentes não são iguais a teoria. Mas ficou próximo do valor calculado.
Atividade 2 Circuito RLC
A atividade 2 requer a simulação dos três circuitos apresentados na aula 2 no Multisim
e comparar os gráficos no programa Desmos. Os valores dos componentes do circuito 1,2 e 3
já estão pré estabelecidos.
Segue abaixo o print da simulação no Multisim com os circuitos Superamortecido, cri-
ticamente amortecido e subamortecido:
5
Figura 5 Simulação dos três circuitos modo Split
Realizada a simulação, foi anexado os valores das equações dos circuitos no programa
Desmos (http://www.desmos.com/calculator?lang=pt-BR) a fim de comparar graficamente as
correntes dos circuitos.
Equações dos circuitos:
Circuito 1: i=20-20.15𝒆−𝟏.𝟎𝟏𝒕+0.15𝒆−𝟗𝟖.𝟗𝟗𝒕
Circuito 2: i=20+(-20-195t)𝒆−𝟏𝟎𝒕
Circuito 3: i=20+(-20cos (9.68t) -4.65sin (9.68t))𝒆−𝟐.𝟓𝒕
Estas equações foram obtidas através dos cálculos realizados na aula 2.
Figura 6 Simulador Desmos
http://www.desmos.com/calculator?lang=pt-BR
6
Atividade 3 Transformada de Laplace
Esta atividade tem por objetivo calcular as equações solicitadas no roteiro de acordo com
o número do RU do aluno, conforme cada letra utilizada para fazer a substituição na equação
inicial:
Q W E R T Y U
3 3 4 6 9 4 6
Abaixo seguem as resoluções dos 3 exercícios propostos mais as folhas de cálculos do
aluno:
Exercício 1:
Equação inicial Equação com os números do RU:
𝓛−𝟏 {
𝑾 ∙ 𝒔 + 𝑻
(𝒔 + 𝟐) ∙ (𝒔 + 𝟑) ⋅ (𝒔 + 𝟒)
}
𝓛−𝟏 {
𝟑 ∙ 𝒔 + 𝟗
(𝒔 + 𝟐) ∙ (𝒔 + 𝟑) ⋅ (𝒔 + 𝟒)
}
Equação expandida em frações parciais
𝓛−𝟏 {
𝟑∙𝒔+𝟗
(𝒔+𝟐)∙(𝒔+𝟑)⋅(𝒔+𝟒)
}= 𝓛−𝟏 {
𝟑∙𝒔+𝟗
(𝒔+𝟐)∙(𝒔+𝟑)⋅(𝒔+𝟒)
}
Resposta da expansão em frações parciais
𝓛−𝟏 {
𝟑
𝟐(𝒔 + 𝟐)
−
𝟑
𝟐(𝒔 + 𝟒)
}
Transformada de Laplace inversa da equação
𝟑
𝟐
𝒆−𝟐𝒕-
𝟑
𝟐
𝒆−𝟒𝒕
Abaixo segue a foto do caderno contendo os cálculos do aluno:
7
Figura 7 Folha de cálculos exercício 1
Exercício 2:
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Equação inicial Equação com os números do RU:
𝓛−𝟏 {
𝑹 ∙ 𝒔 + 𝑬
(𝒔 + 𝟐)²
}
𝓛−𝟏 {
𝟔 ∙ 𝒔 + 𝟒
(𝒔 + 𝟐)²
}
Equação expandida em frações parciais
𝓛−𝟏 {
𝟔∙𝒔+𝟒
(𝒔+𝟐)²
} = 𝓛−𝟏 {
𝟔
𝒔+𝟐
−
𝟖
(𝒔+𝟐)²
}
Resposta da expansão em frações parciais
𝓛−𝟏 {
𝟔
𝒔 + 𝟐
−
𝟖
(𝒔 + 𝟐)²
}
Transformada de Laplace inversa da equação
6𝒆−𝟐𝒕 - 𝒆−𝟐𝒕 . 8t
Abaixo segue a foto do caderno contendo os cálculos do aluno:
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Figura 8 Folha de cálculos exercício 2
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Exercício 3:
Equação inicial Equação com os números do RU:
𝓛−𝟏 {
𝒀 ∙ 𝒔
𝒔(𝒔2 + 𝟐. 𝒔 + 𝟓)
}
𝓛−𝟏 {
𝟒 ∙ 𝒔
𝒔(𝒔2 + 𝟐. 𝒔 + 𝟓)
}
Equação expandida em frações parciais
𝓛−𝟏 {
𝟒 ∙ 𝒔
𝒔(𝒔2 + 𝟐. 𝒔 + 𝟓)
} =
𝟒
𝟓
𝑯(𝒕) −
𝟒
𝟓
𝒆−𝒕 𝒄𝒐𝒔(𝟐𝒕) −
𝟐𝒆−𝒕𝒔𝒆𝒏 (𝟐𝒕)
𝟓
Resposta da expansão em frações parciais
𝟒
𝟓
𝑯(𝒕) −
𝟒
𝟓
𝒆−𝒕 𝒄𝒐𝒔(𝟐𝒕) −
𝟐𝒆−𝒕𝒔𝒆𝒏 (𝟐𝒕)
𝟓
Transformada de Laplace inversa da equação
Indefinido
Abaixo segue a foto do caderno contendo os cálculos do aluno:
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Figura 9 Folha de cálculos exercício 3
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Figura 10 Folha de cálculos exercício 3
13
Figura 11 Folha de cálculos exercício 3
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Figura 12 Folha de cálculos exercício 3
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Figura 13 Folha de cálculos exercício 3
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Figura 14 Folha de cálculos exercício 3
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Atividade 4 - Potências
A atividade consiste em calcular a potência aparente total do circuito sendo este com-
posto por três cargas, uma puramente resistiva, outra indutiva e a terceira uma carga capacitiva,
pede-se também o valor da capacitância do banco de capacitores a ser adicionado para aumentar
o fator de potência total da indústria para FP=0,96.
A potência ativa da primeira máquina depende do número do RU do aluno, segue abaixo
uma foto do circuito já com os valores dos componentes:
Figura 15 Circuito da Atividade 4
Valores Calculados: St=1400,3VA
Pt=1376w
Qt=260Var
C=14,2µF
O fator de potência do circuito é superior ao solicitado, portanto não é necessário fazer o
cálculo.
Seguem abaixo os cálculos solicitados na tarefa:
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Figura 16 Cálculos do Aluno
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Figura 17 Cálculos do aluno20
Atividade 5 Transformador
Esta atividade tem por objetivo simular no Multisim e montar na placa protoboard um cir-
cuito com um transformador de entrada, no meu caso 220V e saída 12V, e um resistor conforme
o número do RU do aluno sendo R1 igual ao valor do segundo dígito do RU x 1000 mais o
terceiro dígito do RU x 100.
Calculado o valor obtive o seguinte resistor:
R1= 3*1000 + 4*100
R1=3,4kΩ
Conforme solicitado, foi simulado o circuito no Multisim e também analisado seu gráfico
das tensões primária e secundária do circuito. Segue abaixo a foto da simulação:
Figura 18 Print da tela do Simulador
Realizada a simulação foi montado o circuito na prática na placa protoboard com os de-
mais componentes e também feito as análises do circuito com o osciloscópio. Foi feito uma
associação de resistores para se obter o valor de 3,4kΩ, sendo um resistor de 2,4 kΩ, um de
1,0 kΩ e três de 100Ω. Lembrando que os resistores tem valor aproximado, tendo obtido um
valor real de 3,44kΩ.
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Figura 19 Foto da montagem do circuito na placa protoboard
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Foto 20 Medição de tensão eficaz no primário
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Foto 21 Medição de Tensão Eficaz no secundário
A seguir foi montada uma tabela contendo os valores calculados, simulados e medidos
com o multímetro e o osciloscópio:
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Valores
Calculado Simulado no Multisim Medido Multímetro Medido no Osciloscópio
Tensão eficaz no
primário (V) 220V 220V 222V xxxxx
Tensão eficaz no
secundário (V) 12V 12V 14,19V 13,9V
Tensão de pico no
primário (V) 311,13V 310,66V xxxxx xxxxx
Tensão de pico no
secundário (V) 16,97V 16,80V xxxxx 18,2V
Figura 21 Tabela de valores
3 CONCLUSÕES
Conclui-se que o relatório apresentado foi satisfatório em virtude de aliar a teoria a prática
ate aqui estudada. Foi possível compreender o funcionamento, simular e calcular na prática os
circuitos RC, RLC suas aplicações e os tipos de amortecimentos estudados na teoria.
Podemos entender também o funcionamento do capacitor, bem como efetuar as transfor-
mações de tempo e domínio de frequências através das Transformadas de Laplace aplicadas na
atividade 3.
Passando brevemente pelo exercício 4 onde foi calculados os valores de potência ativa,
reativa e aparente em um circuito industrial, onde são extremamente importantes nesta área.
E na atividade 5, a simulação e montagem real do circuito com transformadores, um com-
ponente vital para o funcionamento de qualquer circuito que seja analisado, aplicando-se tam-
bém o uso do osciloscópio a fim de realizar as medições e análises de tensão no secundário e
formas de onda.
Cabe salientar que todos os componentes não tem seu valor exato e também a rede da
concessionária fornece valores que podem variar ao longo do tempo. Dificilmente vamos che-
gar a valores próximos de simulação e medições reais.
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4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Livros:
Jr., Hayt H. William & Kemmerly E. Jack Análise de Circuitos em Engenharia
Capítulos do livro:
Capitulo 3- Técnicas Úteis para análise de Circuitos
Capitulo 5- Comportamento Livre de Circuitos RL e RC
Capitulo 19- Transformadas de Laplace
Internet:
Aulas de Analises de Circuitos disponíveis no AVA:
https://univirtus.uninter.com/ava/web/#/ava/roteiro-de-es-
tudo/rD7mozGi%2FkZlpo4i%2Ffx23A%3D%3D/yeFutk9sJGpcQwdygvbYCw%3D%3D
https://univirtus.uninter.com/ava/web/#/ava/roteiro-de-estudo/rD7mozGi%2FkZlpo4i%2Ffx23A%3D%3D/yeFutk9sJGpcQwdygvbYCw%3D%3D
https://univirtus.uninter.com/ava/web/#/ava/roteiro-de-estudo/rD7mozGi%2FkZlpo4i%2Ffx23A%3D%3D/yeFutk9sJGpcQwdygvbYCw%3D%3D