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i CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA .... DISCIPLINA DE ANÁLISE DE CIRCUITOS ELÉTRICOS RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA LUCAS ELIAS GAIPO PROFESSORA PRISCILA BOLZAN ITAUNA -MG 2023 – FASE B I 1 1 INTRODUCAO A eletricidade é uma das formas mais importantes de energia utilizadas atualmente, e a sua distribuição é essencial para o funcionamento de nossas casas, empresas e indústrias. Os circui- tos elétricos são a base de todo sistema elétrico e são responsáveis por transmitir e distribuir a energia elétrica para as cargas conectadas a eles. Para garantir que esses circuitos funcionem corretamente, é necessário realizar a análise dos mesmos, que consiste em estudar o comportamento das grandezas elétricas, como tensão e corrente, em função dos elementos que compõem o circuito. Através da análise de circuitos elétricos é possível entender o funcionamento dos equipamentos elétricos, projetar novos cir- cuitos e identificar possíveis problemas em circuitos já existentes. Neste relatório, apresentaremos os resultados obtidos na análise de diversos circuitos elé- tricos propostos pela professora, utilizando conceitos básicos de eletricidade e ferramentas ma- temáticas para a solução de equações e obtenção de grandezas elétricas. Além disso, discutire- mos os principais desafios encontrados durante o processo de análise e como foram soluciona- dos. 1.1 OBJETIVOS O objetivo deste relatório é documentar o processo de realização da aula prática, apre- sentando de forma clara e detalhada todos os testes, análises e cálculos realizados durante a elaboração. Ao longo do relatório, serão apresentados diversos testes, que incluem tantos expe- rimentos práticos, com imagens ilustrativas, quanto cálculos detalhados que levam à resolução dos problemas propostos. O objetivo final é apresentar uma análise completa e precisa dos re- sultados obtidos durante a trabalho. 2 RESULTADOS E DISCUSSÃO Aqui são apresentados, interpretados e discutidos todos os resultados do trabalho de forma exata e lógica, as suas análises, incluindo fotos, figuras e tabelas. 2 2.1 ATIVIDADE 1: Na primeira atividade foi analisado um circuito RC, que cujo valores dependiam do RU. O tempo de carga e descarga são apresentados abaixo, assim como a simulação realizada no Multisim e testes práticos em bancada: Figura 1: Cálculo do tempo de carga e descarga do circuito Após a montagem do circuito, foi realizada uma simulação no software Multisim para analisar a curva de carga e descarga do capacitor. Com essa simulação, foi possível obter infor- mações precisas sobre o comportamento do circuito, bem como verificar se as medições reali- zadas experimentalmente estavam de acordo com o esperado. A análise da curva de carga e descarga do capacitor é de extrema importância para o entendimento do comportamento do circuito e para a aplicação em outras situações. Com a simulação, é possível realizar diversas simulações em diferentes condições, permitindo um maior aprofundamento no estudo do cir- cuito. 3 Figura 2: Carga no capacitor no Multisim Figura 3: Descarga no capacitor no Multisim Durante a realização dos testes, foi possível analisar a variação da tensão ao longo do tempo na carga de um circuito RC. Os resultados obtidos indicam que a tensão na carga do capacitor atingiu o valor máximo de 11,92V após 12,2 segundos de carga, enquanto a tensão de descarga foi de 0,7V. Esses dados são importantes para avaliar o desempenho e eficiência do 4 circuito, bem como para compreender a dinâmica de armazenamento e liberação de energia no capacitor. Figura 4: Medição no circuito durante a curva de carregamento do capacitor 5 Figura 5: Medição no circuito durante a curva de descarga do capacitor 2.2 ATIVIDADE 2: Nesta atividade, foi proposto a simulação dos circuitos elétricos desenvolvidos na aula 02 utilizando o software Multisim. Em seguida, os resultados obtidos foram comparados com as soluções analíticas calculadas na ferramenta Desmos. A simulação permitiu uma visualiza- ção mais clara do comportamento do circuito e a comparação com as soluções analíticas possi- bilitou a verificação da precisão do software utilizado. 6 Figura 6: Simulação dos 03 circuitos da aula 02 no Multisim Figura 7: Comparação dos circuitos através da ferramenta Desmos 7 2.3 ATIVIDADE 3: Nesta atividade foi proposto a resolução de alguns exercícios com Transformada de La- place. Coloque seu RU aqui: Q W E R T Y U I Abaixo segue resoluções: Exercício 1: Utilizando expansão em frações parciais, resolva a Transformada de Laplace in- versa abaixo. Equação inicial Equação com os números do RU: 𝓛−𝟏 { 𝑾 ∙ 𝒔 + 𝑻 (𝒔 + 𝟐) ∙ (𝒔 + 𝟑) ⋅ (𝒔 + 𝟒) } 𝓛−𝟏 { 𝟒 ∙ 𝒔 + 𝟗 (𝒔 + 𝟐) ∙ (𝒔 + 𝟑) ⋅ (𝒔 + 𝟒) } Equação expandida em frações parciais 𝓛−𝟏 { 𝟒 ∙ 𝒔 + 𝟗 (𝒔 + 𝟐) ∙ (𝒔 + 𝟑) ⋅ (𝒔 + 𝟒) } = 𝓛−𝟏 { 𝑨 (𝒔 + 𝟐) + 𝑩 (𝒔 + 𝟑) + 𝑪 (𝒔 + 𝟒) } Resposta da expansão em frações parciais 𝓛−𝟏 { 𝟏 𝟐 ∙ (𝒔 + 𝟐) + 𝟑 (𝒔 + 𝟑) − 𝟕 𝟐 ∙ (𝒔 + 𝟒) } Transformada de Laplace inversa da equação 𝟏 𝟐 𝒆−𝟐𝒕 + 𝟑𝒆−𝟑𝒕 − 𝟕 𝟐 𝒆−𝟒𝒕 2 4 4 5 9 3 1 8 Figura 5: Resolução exercício 1 da atividade 3 Exercício 2: Utilizando expansão em frações parciais, resolva a Transformada de Laplace in- versa abaixo. Equação inicial Equação com os números do RU: 𝓛−𝟏 { 𝑹 ∙ 𝒔 + 𝑬 (𝒔 + 𝟐)𝟐 } 𝓛−𝟏 { 𝟓 ∙ 𝒔 + 𝟒 (𝒔 + 𝟐)𝟐 } Equação expandida em frações parciais 𝓛−𝟏 { 𝟓 ∙ 𝒔 + 𝟒 (𝒔 + 𝟐)𝟐 } = 𝓛−𝟏 { 𝑨 (𝒔 + 𝟐) + 𝑩 (𝒔 + 𝟐)𝟐 } Resposta da expansão em frações parciais 𝓛−𝟏 { 𝟓 (𝒔 + 𝟐) + 𝟔 (𝒔 + 𝟐)𝟐 } Transformada de Laplace inversa da equação 𝟓𝒆−𝟐𝒕 − 𝒆−𝟐𝒕 ∙ 𝟔𝒕 9 Exercício 3: Utilizando expansão em frações parciais, resolva a Transformada de Laplace in- versa abaixo. Equação inicial Equação com os números do RU: 𝓛−𝟏 { 𝒀 ∙ 𝒔 (𝒔 ∙ (𝒔𝟐 + 𝟐 ∙ 𝒔 + 𝟓) } 𝓛−𝟏 { 𝟑 ∙ 𝒔 (𝒔 ∙ (𝒔𝟐 + 𝟐 ∙ 𝒔 + 𝟓) } Equação expandida em frações parciais 𝓛−𝟏 { 𝟑 ∙ 𝒔 (𝒔 ∙ (𝒔𝟐 + 𝟐 ∙ 𝒔 + 𝟓) } = 𝓛−𝟏 { 𝑨 𝒔 + 𝑩𝒔 + 𝑪 (𝒔𝟐 + 𝟐 ∙ 𝒔 + 𝟓) } Resposta da expansão em frações parciais 𝓛−𝟏 { 𝟑 𝟓 ∙ 𝑯(𝒕) − 𝟑 𝟓 𝒆−𝒕 ∙ 𝒄𝒐𝒔(𝟐𝒕) − 𝟑 𝟏𝟎 ∙ 𝒆−𝒕 ∙ 𝒔𝒊𝒏(𝟐𝒕)} Transformada de Laplace inversa da equação 𝑰𝑵𝑫𝑬𝑭𝑰𝑵𝑰𝑫𝑨 Figura 6: Resolução exercício 2 da atividade 3 10 2.4 ATIVIDADE 4: Nesta atividade foi proposto o cálculo da potência aparente total e a correção do fator de potência, para isso foi necessário achar os valores de outras variáveis, como pode-se observar no memorial de cálculo apresentado. Figura 7: Resolução exercício 3 da atividade 3 11 2.5 ATIVIDADE 5: Nesta atividade foi proposto a montagem de um circuito para observar o comportamento dos transformadores tanto no primário quanto no secundário. Infelizmente não foi possível a realização da montagem prática, uma vez que ainda não recebi meu Kit Boole. Figura 8: Cálculo da potência aparente 12 Tabela 1: Análise do exercício Valores Calculado Simulado no Multisim Medido multímetro Medido osciloscópio KIT Tensão eficaz no primário (V) 127V 127V NÃO POSSUO KIT BOOLE ----------------- Tensão eficaz do secundário (V) 12V 12V NÃO POSSUO KIT BOOLE NÃO POSSUO KIT BOOLE Tensão de pico do primário (V) 179.6V 179.6V NÃO POSSUO KIT BOOLE -----------------Tensão de pico do secundário (V) 16.97V 16.94V NÃO POSSUO KIT BOOLE NÃO POSSUO KIT BOOLE Figura 9: Comportamento do circuito no Multisim 3 CONCLUSÕES Ao finalizar as atividades propostas nesta aula prática de análise de circuitos elétricos, foi possível consolidar conceitos fundamentais e aplicá-los em situações práticas. A realização de testes e cálculos, utilizando técnicas como circuitos RC, transformada de Laplace, potência e 13 transformadores, permitiu a visualização da relação entre a teoria e a prática, destacando a im- portância da análise de circuitos elétricos para a solução de problemas e para a compreensão do funcionamento de dispositivos e sistemas elétricos. Além disso, a realização desta atividade permitiu aprimorar habilidades práticas e teóricas relacionadas à disciplina, contribuindo para a formação técnica. 4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M, N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. Fawwaz T. Ulaby, Michel M. Maharbiz, Cynthia M. Furse. Fundamentos de Circuitos Elétri- cos. Pearson, 2018.
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