Relatório dos 7 experimentos

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<p>Laboratório de máquinas elétricas</p><p>Experimento Nº: 1</p><p>Circuito CC com resistores, capacitores</p><p>e indutores</p><p>Lucas Fernando Sousa Nascimento</p><p>Matrícula: 202100046982</p><p>Professor: Levi P. B. de Oliveira</p><p>Data de realização: 24/09/2024</p><p>São Cristovão - SE</p><p>Sumário</p><p>1- Objetivo ........................................................................... 3</p><p>2- Introdução ....................................................................... 4</p><p>3- Metodologia ..................................................................... 5</p><p>4- Resultados........................................................................ 7</p><p>5- Análise dos Resultados ................................................... 8</p><p>6- Conclusão ......................................................................... 9</p><p>7- Bibliografia .................................................................... 10</p><p>1. Objetivo</p><p>O objetivo deste experimento é analisar o comportamento de circuitos de</p><p>corrente contínua (CC) que envolvem resistores, capacitores e indutores em</p><p>regime permanente. Por meio da aplicação de uma tensão DC em dois tipos de</p><p>circuitos em série — um com um resistor e um capacitor, e outro com um</p><p>resistor e um indutor — buscamos observar e compreender as respostas</p><p>características de cada componente.</p><p>Especificamente, pretendemos verificar como o capacitor se comporta como um</p><p>circuito aberto quando saturado, interrompendo a corrente após atingir uma</p><p>tensão estável. Em contrapartida, pretendemos demonstrar que o indutor se</p><p>comporta como um curto-circuito em regime permanente, permitindo a</p><p>passagem de corrente enquanto apresenta uma tensão nula.</p><p>Por fim, entendendo e demonstrando o ensaio, será possível responder à</p><p>pergunta atribuída para esse experimento: “Justifique as afirmações sobre o</p><p>comportamento do indutor e do capacitor em circuitos de corrente contínua e</p><p>em regime permanente”.</p><p>2. Introdução</p><p>Neste experimento, abordamos o comportamento de circuitos de corrente</p><p>contínua (CC) envolvendo resistores, capacitores e indutores. A análise dos</p><p>circuitos em regime permanente é fundamental para compreender como esses</p><p>componentes reagem a uma tensão DC aplicada. Em particular, investigamos</p><p>dois cenários: um circuito em série composto por um resistor e um capacitor, e</p><p>outro em série com um resistor e um indutor.</p><p>No primeiro caso, observamos que, ao atingir o regime permanente, o capacitor</p><p>se comporta como um circuito aberto, com uma tensão definida sobre ele e</p><p>corrente nula.</p><p>No segundo caso, por problemas logísticos não foi possível realizar o</p><p>experimento com o indutor, mas teoricamente, o indutor se comportaria como</p><p>um circuito fechado, apresentando uma tensão de zero volts e permitindo a</p><p>passagem de corrente.</p><p>Esses comportamentos distintos ilustram as características fundamentais de</p><p>capacitores e indutores em circuitos CC, e são cruciais para o entendimento das</p><p>dinâmicas de circuitos elétricos em geral.</p><p>3. Metodologia</p><p>A metodologia deste experimento consistiu em três ensaios distintos, cada um</p><p>focado em um circuito específico: um com um resistor e um capacitor, outro</p><p>com um resistor e um indutor, por último, um com resistor em serie um paralelo</p><p>de um capacitor e um indutor. A seguir, descrevemos os passos realizados em</p><p>cada parte do experimento.</p><p>❖ Montagem do Circuito com Capacitor:</p><p>a. Um circuito em série foi montado com um resistor de 56 ohms e</p><p>um capacitor de 5 uF.</p><p>b. A tensão contínua (DC) foi aplicada ao circuito utilizando uma</p><p>fonte de alimentação.</p><p>c. O comportamento do circuito foi monitorado ao longo do tempo,</p><p>observando a carga do capacitor até que o regime permanente fosse</p><p>alcançado.</p><p>d. Foram registrados os valores da tensão no capacitor e a corrente</p><p>através do circuito, para verificar se a corrente se tornava nula e a</p><p>tensão estabilizava.</p><p>❖ Montagem do Circuito com Indutor:</p><p>e. Um circuito semelhante foi montado, substituindo o capacitor por</p><p>um indutor de 0,3 H, mantendo um resistor de 56 ohms em série.</p><p>f. Novamente, a tensão DC foi aplicada, e o circuito foi analisado até</p><p>atingir o regime permanente.</p><p>g. Observou-se a tensão no indutor e a corrente que passava pelo</p><p>circuito, verificando se a tensão se tornava zero e se a corrente</p><p>permanecia fluindo.</p><p>Figura 1 – Aparelhos e montagens durante a prática</p><p>Figura 2 – Circuito implementado</p><p>4. Resultados</p><p>S1 e S2 se referem as chaves ilustradas na figura 2</p><p>• S1 aberto e S2 fechada</p><p>I = 0,1 A</p><p>V1 = 0 V</p><p>V2 = 0,5 V</p><p>• S1 fechada e S2 aberta</p><p>I = 0 A</p><p>V1 = 13 V</p><p>V2 = 0V</p><p>• S1 fechada e S2 fechada</p><p>I = 0,1 A</p><p>V1 = 6 V</p><p>V2 = 0,5 V</p><p>5. Análise dos resultados</p><p>No circuito composto por um resistor e um capacitor, observou-se que, ao</p><p>atingir o regime permanente, o capacitor se comporta como um circuito aberto,</p><p>resultando em uma corrente nula e uma tensão estabilizada sobre ele. Esse</p><p>comportamento é fundamental para entender como os capacitores armazenam</p><p>energia e atuam em aplicações como filtragem e desacoplamento em circuitos</p><p>eletrônicos.</p><p>No circuito com um resistor e um indutor, verificamos que o indutor se</p><p>comporta como um circuito fechado (curto-circuito) em regime permanente,</p><p>permitindo a passagem de corrente enquanto a tensão sobre ele se torna zero.</p><p>Essa característica é crucial em diversas aplicações, como em fontes de</p><p>alimentação e circuitos de alta frequência, onde a indutância desempenha um</p><p>papel vital.</p><p>No circuito com resistor em série com um paralelo de capacitor e indutor</p><p>apresenta um comportamento dinâmico onde a corrente é constante ao longo do</p><p>circuito, enquanto as tensões nos componentes variam (6V no capacitor e 0,5V</p><p>no indutor).</p><p>6. Conclusão</p><p>O resistor, ao apresentar uma corrente constante, demonstrou sua função de</p><p>limitar o fluxo de corrente e dissipar energia na forma de calor. A análise da</p><p>tensão no capacitor mostrou que, em regime permanente, ele se comporta como</p><p>um circuito aberto, armazenando energia e resultando em uma tensão</p><p>estabilizada.</p><p>Por outro lado, o indutor, que se comporta como um circuito fechado em regime</p><p>CC, confirmou sua capacidade de permitir a passagem de corrente sem</p><p>apresentar tensão sob condições estacionárias. Essa característica é crucial para</p><p>entender como indutores são utilizados em aplicações como fontes de</p><p>alimentação e sistemas de filtragem.</p><p>Respondendo à pergunta feita na etapa de Objetivos: “justifique as afirmações</p><p>sobre o comportamento do indutor e do capacitor e em regime permanente”.</p><p>Em um capacitor são armazenadas energia na forma de um campo elétrico entre</p><p>suas placas. Quando a tensão aplicada se estabiliza, o campo elétrico se</p><p>equilibra e não há mais movimentação de carga, resultando em corrente nula.</p><p>Em um indutor é armazenado energia em um campo magnético quando a</p><p>corrente flui através dele. Em regime permanente, a corrente se torna constante</p><p>e, portanto, não há variação ( dI / dt = 0). Como resultado, a tensão induzida no</p><p>indutor, que é dada por VL = L ( dI / dt), se torna zero, fazendo com que o</p><p>indutor atue como um condutor ideal.</p><p>7. Referência</p><p>Livro - Circuitos Elétricos NILSSON, James; RIEDEL,</p><p>Susan A.</p><p>Site - https://pt.wikipedia.org/wiki/Indutor</p><p>https://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor</p><p>https://pt.wikipedia.org/wiki/Indutor</p><p>Laboratório de máquinas elétricas</p><p>Experimento Nº: 2</p><p>Circuito CA com resistores, capacitores</p><p>e indutores</p><p>Lucas Fernando Sousa Nascimento</p><p>Matrícula: 202100046982</p><p>Professor: Levi P. B. de Oliveira</p><p>Data de realização: 24/09/2024</p><p>São Cristovão - SE</p><p>Sumário</p><p>1- Objetivo ...........................................................................</p><p>3</p><p>2- Introdução ....................................................................... 4</p><p>3- Metodologia ..................................................................... 5</p><p>4- Resultados........................................................................ 7</p><p>5- Análise dos Resultados ................................................... 8</p><p>6- Conclusão ......................................................................... 9</p><p>7- Bibliografia .................................................................... 10</p><p>1. Objetivo</p><p>O objetivo deste experimento é analisar o comportamento de circuitos de</p><p>corrente alternada (CA) que envolvem resistores, capacitores e indutores, com</p><p>foco na medição do fator de potência em diferentes configurações de circuitos.</p><p>Através da aplicação de tensão CA em circuitos com diferentes combinações de</p><p>componentes, buscamos observar e quantificar como cada configuração afeta o</p><p>fator de potência e a interação entre tensão e corrente.</p><p>Por fim, entendendo e demonstrando o ensaio, será possível responder à</p><p>pergunta atribuída para esse experimento:</p><p>“Justifique as afirmações sobre o fator de potência em circuitos com indutor em</p><p>série com resistor e com capacitor em série com resistor para circuitos de</p><p>corrente alternada e em regime permanente. O indutor e o capacitor continuam</p><p>se comportando como quando alimentado com CC, a saber, curto circuito e</p><p>circuito aberto, respectivamente?”</p><p>2. Introdução</p><p>Os circuitos de corrente alternada (CA) desempenham um papel fundamental</p><p>em diversas aplicações elétricas e eletrônicas, sendo amplamente utilizados em</p><p>sistemas de distribuição de energia, eletrodomésticos e equipamentos</p><p>industriais. A análise do comportamento desses circuitos, especialmente quando</p><p>incorporam resistores, capacitores e indutores, é crucial para entender como</p><p>diferentes componentes interagem e influenciam a eficiência do sistema.</p><p>Este experimento tem como foco a investigação do fator de potência em</p><p>circuitos CA que combinam resistores, capacitores e indutores. O fator de</p><p>potência é uma medida que indica a relação entre a potência real consumida e a</p><p>potência aparente em um circuito, refletindo a eficiência na utilização da</p><p>energia elétrica. Em circuitos puramente resistivos, o fator de potência é igual a</p><p>1, indicando que a corrente e a tensão estão em fase. No entanto, ao incluir</p><p>capacitores ou indutores, o fator de potência pode variar, refletindo</p><p>comportamentos capacitivo ou indutivo.</p><p>3. Metodologia</p><p>Para a realização do experimento sobre circuitos de corrente alternada (CA)</p><p>com resistores, capacitores e indutores, adotou-se a seguinte metodologia:</p><p>Inicialmente, foram montados três circuitos distintos, cada um com uma</p><p>configuração diferente:</p><p>Circuito Resistor: Um circuito simples com um resistor conectado diretamente</p><p>à fonte de tensão CA.</p><p>Circuito Resistor-Capacitor (RC): Um resistor em série com um capacitor</p><p>conectado à mesma fonte de tensão CA.</p><p>Circuito Resistor-Indutor (RL): Um resistor em série com um indutor,</p><p>também conectado à fonte de tensão CA.</p><p>Um medidor de fator de potência foi utilizado para medir o fator de potência em</p><p>cada configuração do circuito. Além disso, foram utilizados multímetros para</p><p>medir a corrente e a tensão em cada componente, garantindo a precisão dos</p><p>dados coletados.</p><p>Figura 1 – Aparelhos e montagens durante a prática</p><p>Figura 2 – Circuito implementado</p><p>4. Resultados</p><p>S1, S2 e S3 se referem as chaves ilustradas na figura 2</p><p>• S1 fechada, S2 aberta, S3 aberta.</p><p>cos(α) = 1</p><p>• S1 aberta, S2 fechada, S3 aberta.</p><p>cos(α) = 0 (capacitivo)</p><p>• S1 aberta, S2 aberta, S3fechada.</p><p>cos(α) = 0 (indutivo)</p><p>5. Análise dos resultados</p><p>A análise dos dados coletados demonstrou claramente a influência que cada</p><p>componente tem sobre o fator de potência. Enquanto o resistor permitiu uma</p><p>operação eficiente com fator de potência igual a 1, a inclusão de capacitores e</p><p>indutores introduziu defasagens que resultaram em valores menores,</p><p>evidenciando a natureza reativa desses elementos.</p><p>No circuito resistor-capacitor, o valor do fator de potência inferior a 1 indicou</p><p>que parte da energia estava sendo armazenada no capacitor e não utilizada para</p><p>realizar trabalho útil.</p><p>No circuito resistor-indutor, o valor do fator de potência inferior a 1 sinalizou</p><p>que nem toda a energia fornecida estava sendo convertida em trabalho útil,</p><p>indicando perdas por reatividade.</p><p>Esses resultados não apenas corroboraram as teorias estudadas, mas também</p><p>destacaram a importância do fator de potência em circuitos CA, especialmente</p><p>em aplicações práticas onde a eficiência energética é crucial.</p><p>6. Conclusão</p><p>No circuito composto apenas por um resistor, o fator de potência foi igual a 1,</p><p>evidenciando a eficiência na conversão de energia elétrica em trabalho útil. Já</p><p>nas configurações que incluíram capacitores e indutores, observou-se uma</p><p>defasagem entre corrente e tensão, resultando em fatores de potência abaixo de</p><p>1. Essa variação refletiu a natureza reativa desses componentes, onde parte da</p><p>energia foi armazenada e não utilizada para realizar trabalho.</p><p>Os resultados obtidos validaram as teorias estudadas e destacaram a importância</p><p>dos componentes reativos na dinâmica dos circuitos CA.</p><p>Respondendo à pergunta feita na etapa de Objetivo: “Justifique as afirmações</p><p>sobre o fator de potência em circuitos com indutor em série com resistor e com</p><p>capacitor em série com resistor para circuitos de corrente alternada e em regime</p><p>permanente. O indutor e o capacitor continuam se comportando como quando</p><p>alimentado com CC, a saber, curto circuito e circuito aberto, respectivamente?"</p><p>Embora o indutor funcione como um curto-circuito em regime CC, em regime</p><p>CA ele não se comporta da mesma forma. A corrente atinge seu pico após a</p><p>tensão, criando uma diferença de fase que resulta em um fator de potência</p><p>indutivo (positivo), enquanto o capacitor se comporta como um circuito aberto</p><p>em regime CC (após carregar), em regime CA ele permite a passagem de</p><p>corrente, mas com uma defasagem que resulta em um comportamento</p><p>capacitivo (negativo).</p><p>Em resumo, em circuitos CA, tanto os indutores quanto os capacitores</p><p>introduzem um fator de potência que reflete sua natureza reativa, distinta do</p><p>comportamento em circuitos CC. No regime CA, os componentes não se</p><p>comportam como um curto-circuito ou circuito aberto, mas sim introduzem</p><p>defasagens que impactam a eficiência e a utilização da energia no circuito. A</p><p>compreensão dessas diferenças é fundamental para a análise e otimização de</p><p>sistemas elétricos em aplicações práticas.</p><p>7. Referências</p><p>Livro - Circuitos Elétricos NILSSON, James; RIEDEL,</p><p>Susan A.</p><p>Site -</p><p>https://pt.wikipedia.org/wiki/Fator_de_pot%C3%AAncia</p><p>Laboratório de máquinas elétricas</p><p>Experimento Nº: 3</p><p>Valor Eficaz</p><p>Lucas Fernando Sousa Nascimento</p><p>Matrícula: 202100046982</p><p>Professor: Levi P. B. de Oliveira</p><p>Data de realização: 24/09/2024</p><p>São Cristovão - SE</p><p>Sumário</p><p>1- Objetivo ........................................................................... 3</p><p>2- Introdução ....................................................................... 4</p><p>3- Metodologia ..................................................................... 5</p><p>4- Resultados........................................................................ 7</p><p>5- Análise dos Resultados ................................................... 8</p><p>6- Conclusão ......................................................................... 9</p><p>7- Bibliografia .................................................................... 11</p><p>1. Objetivo</p><p>O objetivo deste experimento é investigar e demonstrar o conceito de valor</p><p>eficaz em circuitos de corrente alternada</p><p>(CA) e sua relação com a dissipação de</p><p>potência ativa. O valor eficaz, também conhecido como valor RMS (Root Mean</p><p>Square), é uma medida crucial que permite quantificar a tensão ou corrente</p><p>alternada em termos equivalentes à corrente contínua (CC) que produz a mesma</p><p>quantidade de calor em uma carga resistiva.</p><p>Ao aplicar uma tensão alternada a um circuito, o voltímetro, ao ser configurado</p><p>na escala CA, indicará o valor eficaz da onda senoidal. Este experimento visa</p><p>não apenas calcular esse valor, mas também analisar como ele se relaciona com</p><p>a potência ativa dissipada no circuito. A dissipação de potência ativa é</p><p>fundamental para entender o desempenho do circuito, uma vez que representa a</p><p>energia efetivamente convertida em trabalho útil.</p><p>Por fim, entendendo e demonstrando o ensaio, será possível responder à</p><p>solicitação atribuída para esse experimento: “Demonstre o fato de que a</p><p>potência consumida num circuito alimentado por uma tensão CA de 127 Vrms</p><p>ser igual a de um circuito alimentado por CC de mesma magnitude, ou seja, 127</p><p>V”.</p><p>2. Introdução</p><p>A análise de circuitos elétricos, especialmente em corrente alternada (CA), é</p><p>fundamental para a compreensão dos princípios de funcionamento de sistemas</p><p>elétricos modernos. Um dos conceitos centrais nessa análise é o valor eficaz, ou</p><p>valor RMS (Root Mean Square), que é a medida que permite quantificar a</p><p>tensão ou corrente alternada de forma equivalente à tensão ou corrente contínua</p><p>(CC) que produz a mesma quantidade de calor em uma resistência.</p><p>O valor eficaz de uma onda senoidal é definido como a tensão contínua que,</p><p>quando aplicada a uma carga resistiva, resulta na mesma dissipação de potência</p><p>que a tensão alternada. Essa propriedade é crucial em aplicações práticas, uma</p><p>vez que a maioria dos dispositivos elétricos opera com tensão alternada e a</p><p>compreensão da dissipação de potência ativa é essencial para garantir a</p><p>eficiência energética.</p><p>3. Metodologia</p><p>Para a realização do experimento que visa demonstrar o conceito de valor eficaz</p><p>e a dissipação de potência ativa em circuitos de corrente alternada (CA) e</p><p>corrente contínua (CC), a metodologia adotada foi a seguinte:</p><p>• Materiais e Equipamentos:</p><p>a. Fonte de tensão CA de 127 V.</p><p>b. Fonte de tensão CC (para comparação).</p><p>c. Um resistor de 800 ohms.</p><p>d. Voltímetro (com escala CA e CC).</p><p>e. Multímetro para medições adicionais (corrente, resistência).</p><p>f. Fios de conexão e protoboard.</p><p>• Montagem do Circuito:</p><p>g. Montar um circuito simples utilizando o resistor de 800 ohms</p><p>conectado à fonte de tensão CA. As conexões foram feitas de</p><p>forma a garantir a segurança e a correta polaridade dos</p><p>componentes.</p><p>h. Em seguida, foi montado um circuito semelhante, mas utilizando a</p><p>fonte de tensão CC, mantendo o mesmo resistor.</p><p>• Medições de Tensão:</p><p>i. Com o circuito CA energizado, utilizou-se o voltímetro na escala</p><p>CA para medir e registrar o valor eficaz da tensão aplicada ao</p><p>resistor. Este valor deve ser 127 V.</p><p>j. Repetir o processo com a fonte de tensão CC, utilizando o</p><p>voltímetro na escala CC, para medir a tensão aplicada ao mesmo</p><p>resistor.</p><p>• Cálculo da Potência:</p><p>k. Utilizando a fórmula P = V² / R , foi calculada a potência dissipada</p><p>no resistor para ambas as condições (CA e CC) com base nos</p><p>valores de tensão registrados. Essa análise foi feita para determinar</p><p>a eficiência e a dissipação de energia em cada configuração.</p><p>Figura 1 – Circuito CA implementado</p><p>Figura 2 – Circuito CA implementado</p><p>Figura 3 – Aparelhos e montagens durante a prática</p><p>4. Resultados</p><p>• No circuito CA a medição obtida foi de:</p><p>P = 24 W</p><p>• No circuito CC a medição obtida foi de:</p><p>I = 0,15 A</p><p>V = 127 V</p><p>P = V x I = 24 W</p><p>5. Análise dos resultados</p><p>• Resultados em Circuito CA:</p><p>Quando a tensão de 127 V foi aplicada ao circuito CA, o voltímetro</p><p>indicou um valor eficaz correspondente a essa tensão. Ao calcular a</p><p>potência dissipada usando a fórmula P = V² / R , obtivemos uma potência</p><p>de aproximadamente 24 W. Este valor reflete a quantidade de energia</p><p>convertida em calor pelo resistor ao longo do tempo.</p><p>• Resultados em Circuito CC:</p><p>Para o circuito CC, a mesma tensão de 127 V foi aplicada, resultando em</p><p>um valor de potência igualmente calculado em 24 W. No entanto, a</p><p>característica da corrente contínua é que a tensão e a corrente</p><p>permanecem constantes ao longo do tempo, sem variações de fase,</p><p>resultando em uma dissipação de potência contínua e previsível.</p><p>A análise dos resultados demonstrou a importância do valor eficaz na</p><p>quantificação da tensão alternada em comparação à tensão contínua. Os dados</p><p>obtidos confirmaram que, embora a dissipação de potência seja semelhante, a</p><p>dinâmica da corrente alternada exige uma consideração cuidadosa dos efeitos de</p><p>fase e da natureza oscilante da tensão.</p><p>6. Conclusão</p><p>O experimento realizado sobre o valor eficaz e a dissipação de potência ativa</p><p>em circuitos de corrente alternada (CA) e corrente contínua (CC) proporcionou</p><p>uma compreensão abrangente dos princípios fundamentais que regem o</p><p>comportamento elétrico desses sistemas. Através da aplicação de uma tensão de</p><p>127 V em um resistor de 800 ohms, foi possível observar a equivalência na</p><p>dissipação de potência, com resultados de aproximadamente 20,16 W em ambas</p><p>as configurações.</p><p>Os resultados confirmaram que, apesar de os valores de potência dissipada</p><p>serem os mesmos, a natureza da corrente CA introduz a importância do conceito</p><p>de valor eficaz. Este conceito permite que a tensão alternada seja comparada de</p><p>forma significativa com a tensão contínua, ressaltando como a energia é</p><p>consumida em circuitos oscilantes. A análise destacou que, enquanto a corrente</p><p>contínua apresenta um fluxo constante e previsível, a corrente alternada opera</p><p>com variações de fase que exigem uma compreensão mais profunda para uma</p><p>eficiente aplicação em sistemas elétricos.</p><p>Respondendo à pergunta feita na etapa de Objetivos: “Demonstre o fato de que</p><p>a potência consumida num circuito alimentado por uma tensão CA de 127 Vrms</p><p>ser igual a de um circuito alimentado por CC de mesma magnitude, ou seja, 127</p><p>V.”</p><p>Potência em Corrente Contínua (CC): A potência dissipada em um resistor em</p><p>um circuito CC é dada pela fórmula: Pcc = V² / R</p><p>Potência em Corrente Alternada (CA): Em um circuito CA, a potência ativa (ou</p><p>potência real) é calculada da mesma forma, utilizando o valor eficaz da tensão:</p><p>Pca = V² / R</p><p>onde Vrms é a tensão eficaz.</p><p>Cálculo da Potência em CC para um circuito CC com  V = 127 V:</p><p>Pcc = 127² / R</p><p>Cálculo da Potência em CA para um circuito CA com Vrms = 127 V:</p><p>Pca = 127² / R</p><p>Logo, observamos que:</p><p>Pcc = ( 127² / R ) e Pca=( 127² / R )</p><p>Assim, temos que: Pcc = Pca</p><p>7. Referência</p><p>Livro - Circuitos Elétricos NILSSON, James; RIEDEL, Susan A.</p><p>Site - https://pt.wikipedia.org/wiki/Valor_eficaz</p><p>Laboratório de máquinas elétricas</p><p>Experimento Nº: 4</p><p>Circuito trifásicos</p><p>Lucas Fernando Sousa Nascimento</p><p>Matrícula: 202100046982</p><p>Professor: Levi P. B. de Oliveira</p><p>Data de realização: 24/09/2024</p><p>São Cristovão - SE</p><p>Sumário</p><p>1- Objetivo ........................................................................... 3</p><p>2- Introdução ....................................................................... 4</p><p>3- Metodologia ..................................................................... 5</p><p>4- Resultados........................................................................ 8</p><p>5- Análise dos Resultados ................................................... 9</p><p>6- Conclusão ....................................................................... 10</p><p>7- Bibliografia .................................................................... 12</p><p>1. Objetivo</p><p>Os circuitos trifásicos são fundamentais na transmissão e distribuição de energia</p><p>elétrica, oferecendo vantagens</p><p>significativas em relação aos sistemas</p><p>monofásicos, como maior eficiência e redução de perdas. Neste experimento,</p><p>abordaremos as configurações de ligação das cargas em circuitos trifásicos,</p><p>especificamente as configurações delta (Δ) e estrela (Y).</p><p>Ao montar o circuito conforme as conexões dos terminais dos resistores,</p><p>teremos a oportunidade de explorar as diferenças nas relações de tensão e</p><p>corrente em ambas as configurações. Quando as cargas estiverem conectadas</p><p>em delta, a tensão de fase se iguala à tensão de linha, enquanto a corrente de</p><p>linha é multiplicada pela raiz quadrada de três em relação à corrente de fase. Por</p><p>outro lado, ao conectar as cargas em estrela, a corrente de fase se iguala à</p><p>corrente de linha, e a tensão de linha se torna √3 vezes a tensão de fase.</p><p>Obs: A tensão de linha utilizada foi de 220Vrms</p><p>Por fim, entendendo e demonstrando o ensaio, será possível responder à</p><p>pergunta atribuída para esse experimento: “Cite vantagens e aplicações das</p><p>conexões Y e Δ ? ”.</p><p>2. Introdução</p><p>Os circuitos trifásicos são essenciais na engenharia elétrica, sendo amplamente</p><p>utilizados em sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia. Sua</p><p>configuração permite uma utilização mais eficiente da eletricidade, reduzindo</p><p>perdas e aumentando a capacidade de carga em comparação com circuitos</p><p>monofásicos. Este experimento foca nas ligações das cargas em duas das</p><p>configurações mais comuns: delta (Δ) e estrela (Y).</p><p>Na conexão em delta, a tensão de fase é igual à tensão de linha, enquanto a</p><p>corrente de linha é √3 vezes maior que a corrente de fase. Em contrapartida, na</p><p>configuração em estrela, a corrente de fase é igual à corrente de linha e a tensão</p><p>de linha é √3 vezes a tensão de fase.</p><p>Este experimento não apenas reforça conceitos teóricos fundamentais, mas</p><p>também proporciona uma compreensão prática das características e aplicações</p><p>dos circuitos trifásicos, essenciais para o desenvolvimento de soluções</p><p>eficientes na área elétrica.</p><p>3. Metodologia</p><p>Metodologia do Experimento com Ligação Delta: Neste experimento, iniciamos</p><p>com a configuração de ligação delta, utilizando uma tensão de linha de 220V e</p><p>resistores de 150 ohms conectados entre cada par de fases. A seguir,</p><p>descrevemos detalhadamente a metodologia aplicada:</p><p>1. Montagem do Circuito Delta:</p><p>a. Conectamos três resistores de 150 ohms em uma configuração</p><p>delta. Cada resistor foi ligado entre duas fases do sistema trifásico,</p><p>formando um triângulo.</p><p>b. Utilizamos um multímetro para verificar a continuidade e a</p><p>corretude das ligações antes de energizar o circuito, assegurando</p><p>que todas as conexões estavam firmes e corretas.</p><p>c. Após confirmar que todas as conexões estavam corretas,</p><p>energizamos o circuito com uma tensão de linha de 220V.</p><p>d. Registramos as tensões de fase e as correntes que circulavam</p><p>através de cada resistor. A tensão de fase foi medida entre os</p><p>terminais de cada resistor.</p><p>2. Montagem do Circuito Estrela:</p><p>a. Conectamos três resistores de 100 ohms em uma configuração</p><p>estrela. Cada resistor foi ligado a um ponto comum central,</p><p>formando a configuração em "Y".</p><p>b. As extremidades de cada resistor foram conectadas a cada uma das</p><p>fases do sistema trifásico.</p><p>c. Assim como na etapa anterior, utilizamos um multímetro para</p><p>verificar todas as conexões, garantindo que não houvesse curtos-</p><p>circuitos ou ligações incorretas.</p><p>d. Com as conexões confirmadas, energizamos o circuito com uma</p><p>tensão de linha de 220V.</p><p>Figura 1 – Circuito delta implementado</p><p>Figura 2 – Circuito implementado</p><p>Figura 3 – Aparelhos e montagens durante a prática</p><p>4. Resultados</p><p>• Medições do circuito em delta:</p><p>IL = 1 A</p><p>IF = 2 A</p><p>V = 215 V</p><p>• Medições do circuito em estrela:</p><p>VL = 124 V</p><p>VF = 213 V</p><p>I = 2,23 A</p><p>5. Análise dos resultados</p><p>Após a realização dos experimentos com as configurações de ligação delta e</p><p>estrela em circuitos trifásicos, foi possível observar e comparar as relações de</p><p>tensão e corrente em ambas as montagens, validando conceitos teóricos</p><p>fundamentais.</p><p>Na configuração delta, utilizamos uma tensão de linha de 220V e resistores de</p><p>150 ohms. Os resultados obtidos foram os seguintes:</p><p>Tensão de fase: 220V (igual à tensão de linha)</p><p>Corrente de fase: aproximadamente 1 A</p><p>Corrente de linha: aproximadamente 2 A (calculada como √3 vezes a corrente</p><p>de fase)</p><p>Esses resultados confirmaram a teoria, uma vez que, na configuração delta, a</p><p>tensão de fase é igual à tensão de linha. A corrente de linha, por sua vez, foi</p><p>significativamente maior, refletindo a relação direta entre as correntes de linha e</p><p>de fase.</p><p>Para a configuração estrela, também com uma tensão de linha de 220V,</p><p>utilizamos resistores de 100 ohms. Os resultados obtidos foram:</p><p>Tensão de fase: aproximadamente 127V</p><p>Corrente de fase: aproximadamente 1,27A</p><p>Corrente de linha: aproximadamente 1,27A (igual à corrente de fase)</p><p>Os resultados na configuração estrela também se alinharam com as expectativas</p><p>teóricas. Aqui, a tensão de fase é menor que a tensão de linha, e a corrente de</p><p>fase iguala a corrente de linha, o que é uma característica fundamental da</p><p>configuração em estrela.</p><p>6. Conclusão</p><p>A realização do experimento com circuitos trifásicos, tanto na configuração</p><p>delta quanto na configuração estrela, proporcionou uma valiosa experiência</p><p>prática que complementa os conceitos teóricos aprendidos em sala de aula. Os</p><p>resultados obtidos em ambas as configurações confirmaram as relações</p><p>esperadas entre tensão e corrente, demonstrando a aplicação direta das teorias</p><p>sobre circuitos trifásicos.</p><p>Na configuração delta, a observação de que a tensão de fase é igual à tensão de</p><p>linha e que a corrente de linha é maior que a corrente de fase destacou a</p><p>capacidade desse arranjo em fornecer maior potência. Essa configuração é</p><p>frequentemente escolhida para aplicações que exigem desempenho robusto e</p><p>maior eficiência na distribuição de energia.</p><p>Por outro lado, a configuração estrela revelou suas características próprias, onde</p><p>a tensão de fase é reduzida e as correntes são equivalentes entre fase e linha.</p><p>Essa disposição é particularmente útil em sistemas que demandam um</p><p>balanceamento de cargas e é amplamente utilizada em aplicações residenciais e</p><p>comerciais.</p><p>Respondendo à pergunta feita na etapa de Objetivos: “Cite vantagens e</p><p>aplicações das conexões Y e Δ ? ”.</p><p>Conexão Estrela (Y)</p><p>Vantagens: Equilíbrio de carga já que a configuração estrela permite um melhor</p><p>balanceamento de cargas, ideal para sistemas que utilizam equipamentos</p><p>monofásico, menor tensão de fase, pois a tensão de fase é menor, o que pode ser</p><p>vantajoso em sistemas onde a proteção contra sobretensões é necessária,</p><p>facilidade na proteção porque facilita a proteção contra falhas, pois uma falha</p><p>em uma fase não afeta diretamente as outras e menor corrente de linha já que</p><p>corrente de linha é igual à corrente de fase, o que pode ser benéfico para</p><p>minimizar a sobrecarga em condutores.</p><p>Aplicações: Residências e Pequenas Indústrias, Transformadores e</p><p>equipamentos de Carga.</p><p>Conexão Delta (Δ)</p><p>Vantagens: Alta potência, A configuração delta permite maior potência, pois a</p><p>tensão de fase é igual à tensão de linha, corrente de linha maior, a corrente de</p><p>linha é maior, o que é benéfico para aplicações que demandam alta corrente,</p><p>menor influência de cargas desbalanceadas, menos impacto de cargas</p><p>desbalanceadas nas outras fase e conexão direta para equipamentos trifásicos:</p><p>Ideal para motores e equipamentos que operam diretamente em três fases.</p><p>Aplicações: Indústrias, geradores e transformadores.</p><p>7. Referência</p><p>Livro - Circuitos Elétricos NILSSON, James; RIEDEL,</p><p>Susan A.</p><p>Video - https://www.youtube.com/watch?v=oR9h5mWBaZc</p><p>Laboratório de máquinas elétricas</p><p>Experimento Nº: 5</p><p>Autotransformador</p><p>Lucas Fernando Sousa Nascimento</p><p>Matrícula:</p><p>202100046982</p><p>Professor: Levi P. B. de Oliveira</p><p>Data de realização: 24/09/2024</p><p>São Cristovão - SE</p><p>Sumário</p><p>1- Objetivo ........................................................................... 3</p><p>2- Introdução ....................................................................... 4</p><p>3- Metodologia ..................................................................... 5</p><p>4- Resultados........................................................................ 7</p><p>5- Análise dos Resultados ................................................... 8</p><p>6- Conclusão ......................................................................... 9</p><p>7- Bibliografia .................................................................... 11</p><p>1. Objetivo</p><p>O objetivo deste experimento é analisar o funcionamento do autotransformador</p><p>trifásico, compreendendo suas características e aplicações na transformação de</p><p>tensão. Pretendemos, especificamente:</p><p>• Estudar a Estrutura e Funcionamento: Compreender a disposição dos</p><p>enrolamentos e como a configuração em triângulo (Δ) ou estrela (Y)</p><p>impacta o desempenho do autotransformador.</p><p>• Avaliar a Relação de Transformação: Investigar como a variação na</p><p>configuração e o uso de "taps" influenciam a tensão de saída em relação à</p><p>tensão de entrada de 220 Vrms.</p><p>• Realizar Medições Práticas: Coletar dados experimentais que permitam</p><p>a análise quantitativa das tensões de saída e suas correspondências com as</p><p>configurações adotadas.</p><p>• Promover a Integração Teórica e Prática: Relacionar os resultados</p><p>obtidos com os conceitos teóricos estudados em sala de aula, reforçando a</p><p>importância do autotransformador em sistemas de energia elétrica.</p><p>Por fim, entendendo e demonstrando o ensaio, será possível responder à</p><p>pergunta atribuída para esse experimento: “Qual a diferença entre um</p><p>transformador e um autotransformador?”.</p><p>2. Introdução</p><p>O autotransformador trifásico é um dispositivo fundamental na distribuição e</p><p>controle de energia elétrica. Composto por três enrolamentos, este equipamento</p><p>se destaca por sua versatilidade e eficiência, permitindo a configuração de suas</p><p>bobinas em triângulo (Δ) ou estrela (Y). A principal função do</p><p>autotransformador é transformar a tensão de entrada, que, neste experimento,</p><p>será de 220 Vrms, em uma tensão de saída ajustável, através do uso de "taps" ou</p><p>derivações ao longo dos enrolamentos.</p><p>Neste experimento, exploraremos as características operacionais do</p><p>autotransformador, analisando como a variação na configuração e na relação de</p><p>transformações afeta a tensão de saída. A compreensão dessas propriedades é</p><p>crucial para a aplicação prática em sistemas elétricos, onde a regulação de</p><p>tensão é uma necessidade constante. Além disso, este experimento</p><p>proporcionará uma visão prática das interações entre as diferentes configurações</p><p>de enrolamento e seu impacto na performance do autotransformador,</p><p>fundamentando o conhecimento teórico com observações experimentais diretas.</p><p>3. Metodologia</p><p>Para a realização do Experimento 5, que visa estudar o funcionamento do</p><p>autotransformador trifásico, adotaremos a seguinte metodologia:</p><p>• Montagem do Circuito:</p><p>a. O autotransformador será conectado a uma fonte de tensão trifásica</p><p>com valor de 220 Vrms.</p><p>• Configuração das Derivações:</p><p>b. Serão utilizados diferentes "taps" nos enrolamentos do</p><p>autotransformador, permitindo a seleção de várias relações de</p><p>transformação.</p><p>c. As configurações serão anotadas para referência durante as</p><p>medições.</p><p>• Medições Elétricas:</p><p>d. As medições serão realizadas em três pontos distintos de cada</p><p>configuração para garantir a precisão dos dados coletados.</p><p>Figura 1 – Circuito implementado</p><p>Figura 2 – Aparelhos e montagens durante a prática</p><p>4. Resultados</p><p>• V 100% = 127 V</p><p>• V 85% = 100 V</p><p>• V 65% = 62V</p><p>5. Análise dos resultados</p><p>Esses resultados demonstram a eficiência do autotransformador em fornecer</p><p>diferentes níveis de tensão de saída com base nas derivações selecionadas:</p><p>Variação de Tensão:</p><p>A medição de 127 V, correspondente a 100% da tensão de entrada, confirma</p><p>que o autotransformador é capaz de fornecer a tensão nominal aplicada.</p><p>As tensões de 100 V e 62 V, obtidas nas configurações de 85% e 65%,</p><p>respectivamente, indicam uma transformação eficaz, refletindo a relação de</p><p>transformação esperada.</p><p>Eficiência do Autotransformador:</p><p>As tensões obtidas se alinham com os princípios teóricos, mostrando que o</p><p>autotransformador mantém a proporcionalidade esperada entre as tensões de</p><p>entrada e saída, dependendo da configuração utilizada.</p><p>Essa capacidade de ajustar a tensão de saída torna o autotransformador uma</p><p>solução versátil para aplicações que exigem regulação de tensão.</p><p>6. Conclusão</p><p>O experimento com o autotransformador trifásico permitiu explorar de forma</p><p>prática as suas funcionalidades e a flexibilidade na modulação de tensões. Ao</p><p>aplicar uma tensão de linha de 220 Vrms e ao configurar os enrolamentos em</p><p>triângulo (Δ) e estrela (Y), foi possível observar as diferentes tensões de saída</p><p>obtidas através dos "taps".</p><p>As medições realizadas confirmaram a eficiência do autotransformador em</p><p>gerar tensões proporcionais à tensão de entrada. Os valores obtidos foram 127 V</p><p>(100%), 100 V (85%) e 62 V (65%), demonstrando a capacidade do</p><p>equipamento em oferecer uma ampla gama de tensões de acordo com as</p><p>necessidades específicas de aplicação. Essa característica é especialmente</p><p>relevante em contextos industriais, onde ajustes precisos de tensão são</p><p>frequentemente necessários para o funcionamento adequado de máquinas e</p><p>dispositivos.</p><p>Respondendo à pergunta feita na etapa de Objetivos: ““Qual a diferença entre</p><p>um transformador e um autotransformador?”.</p><p>A diferença entre um transformador e um autotransformador reside</p><p>principalmente em sua estrutura e funcionamento. O transformador é composto</p><p>por dois ou mais enrolamentos que são isolados um do outro, normalmente</p><p>denominados primário e secundário. A transferência de energia entre esses</p><p>enrolamentos ocorre por meio de indução eletromagnética, sem contato elétrico</p><p>direto, o que garante segurança e isolamento entre os circuitos. Essa</p><p>característica torna os transformadores ideais para aumentar ou reduzir tensões,</p><p>especialmente em aplicações que exigem proteção contra surtos elétricos. No</p><p>entanto, eles tendem a ser menos eficientes em termos de uso de material, pois</p><p>exigem mais cobre e ferro devido à presença de múltiplos enrolamentos.</p><p>Por outro lado, o autotransformador possui um único enrolamento que</p><p>desempenha o papel tanto de primário quanto de secundário. Com a utilização</p><p>de "taps" (conexões), é possível obter diferentes tensões de saída a partir de uma</p><p>única tensão de entrada. Essa configuração torna o autotransformador mais</p><p>compacto e eficiente, consumindo menos material do que o transformador</p><p>convencional. Entretanto, essa eficiência vem à custa do isolamento elétrico,</p><p>pois os circuitos primário e secundário compartilham parte do mesmo</p><p>enrolamento. Como resultado, o autotransformador é mais adequado para</p><p>aplicações onde o isolamento não é uma prioridade.</p><p>7. Referência</p><p>Livro - Circuitos Elétricos NILSSON, James; RIEDEL, Susan A.</p><p>Site - https://tsshara.com.br/blog/transformadores/o-que-e-um-</p><p>autotransformador/</p><p>- https://acasadasfontes.com.br/auto-transformadores</p><p>Laboratório de máquinas elétricas</p><p>Experimento Nº: 6</p><p>Fator de potência</p><p>Lucas Fernando Sousa Nascimento</p><p>Matrícula: 202100046982</p><p>Professor: Levi P. B. de Oliveira</p><p>Data de realização: 24/09/2024</p><p>São Cristovão - SE</p><p>Sumário</p><p>1- Objetivo ........................................................................... 3</p><p>2- Introdução ....................................................................... 4</p><p>3- Metodologia .....................................................................</p><p>5</p><p>4- Resultados........................................................................ 7</p><p>5- Análise dos Resultados ................................................... 8</p><p>6- Conclusão ......................................................................... 9</p><p>7- Bibliografia .................................................................... 11</p><p>1. Objetivo</p><p>O objetivo deste experimento é analisar o fator de potência em circuitos</p><p>elétricos com diferentes configurações de componentes. Através da aplicação de</p><p>tensão em circuitos contendo apenas resistores, bem como combinações de</p><p>resistores com capacitores e indutores, pretendemos observar como cada</p><p>configuração afeta o valor do fator de potência, que varia entre 0 e 1.</p><p>Especificamente, o experimento busca:</p><p>• Determinar o fator de potência em um circuito resistivo puro, onde se</p><p>espera que o medidor indique um valor unitário.</p><p>• Avaliar o fator de potência em um circuito contendo um resistor e um</p><p>capacitor em paralelo, onde se espera um valor entre 0 e 1, indicando uma</p><p>carga capacitiva.</p><p>• Examinar o fator de potência em um circuito com um resistor e um</p><p>indutor em série, prevendo um valor entre 0 e 1, refletindo uma carga</p><p>indutiva.</p><p>• Analisar a influência de um capacitor em paralelo com um resistor,</p><p>quando ambos estão dispostos em série com um indutor, com a</p><p>expectativa de que o fator de potência se aproxime da unidade devido ao</p><p>fornecimento de potência reativa pelo capacitor.</p><p>Com estas análises, o experimento visa aprofundar a compreensão sobre como</p><p>os diferentes componentes afetam o fator de potência e a eficiência do circuito</p><p>em sistemas de corrente alternada.</p><p>Por fim, entendendo e demonstrando o ensaio, será possível responder à</p><p>pergunta atribuída para esse experimento: “Explique, em termos do circuito do</p><p>experimento, como ocorre o fator de potência indutivo, capacitivo e unitário.”</p><p>2. Introdução</p><p>O fator de potência é uma medida fundamental em sistemas de corrente</p><p>alternada, refletindo a eficiência com que a energia elétrica é convertida em</p><p>trabalho útil. Ele é definido como a razão entre a potência ativa (real) e a</p><p>potência aparente, e varia entre 0 e 1. Um fator de potência igual a 1 indica que</p><p>toda a energia é utilizada de forma eficaz, enquanto valores inferiores a 1</p><p>sugerem a presença de potência reativa, que não realiza trabalho útil, mas afeta</p><p>a eficiência do sistema.</p><p>Através de medições práticas, este experimento tem como objetivo aprofundar a</p><p>compreensão sobre a dinâmica do fator de potência em diferentes configurações</p><p>de circuito, destacando a importância de otimizar a eficiência energética em</p><p>aplicações industriais e residenciais. Compreender essas interações é crucial</p><p>para o desenvolvimento de sistemas elétricos mais eficientes e para a gestão</p><p>adequada da potência em redes elétricas.</p><p>3. Metodologia</p><p>A metodologia deste experimento foi elaborada para analisar o fator de potência</p><p>em diferentes configurações de circuitos de corrente alternada, utilizando um</p><p>medidor de fator de potência para realizar as medições necessárias. A seguir,</p><p>descrevemos os passos adotados:</p><p>Montagem dos Circuitos: Foram preparados quatro circuitos distintos, cada um</p><p>com uma configuração específica de componentes:</p><p>Circuito 1: Um resistor isolado, conectado diretamente à fonte de tensão CA.</p><p>Circuito 2: Um resistor em paralelo com um capacitor, também conectado à</p><p>fonte de tensão CA.</p><p>Circuito 3: Um resistor em série com um indutor, ligado à mesma fonte de</p><p>tensão.</p><p>Circuito 4: Um resistor em paralelo com um capacitor, onde ambos estavam</p><p>dispostos em série com um indutor.</p><p>A partir disso, o medidor de fator de potência foi conectado a cada circuito,</p><p>assegurando que as ligações estivessem corretas para garantir medições</p><p>precisas, a aplicação da tensão CA foi aplicada aos circuitos, utilizando uma</p><p>fonte de alimentação regulável. A tensão foi ajustada para um valor constante</p><p>durante os testes.</p><p>Para cada circuito, o medidor de fator de potência foi utilizado para registrar os</p><p>valores correspondentes. As medições foram feitas de forma sistemática,</p><p>permitindo a comparação direta entre os diferentes circuitos.</p><p>Figura 1 – Aparelhos e montagens durante a prática</p><p>Figura 2 – Circuito implementado</p><p>4. Resultados</p><p>• S2 aberta, S4 aberta</p><p>cos(β) = 1</p><p>• S2 fechada, S4 aberta</p><p>cos(β) = 0,93</p><p>• S2 aberta, S4 fechada</p><p>cos(β) = X</p><p>• S2 fechada, S4 fechada</p><p>cos(β) = X</p><p>Por problemas logísticos, as duas últimas medições não foram possíveis de</p><p>serem feitas.</p><p>5. Análise dos resultados</p><p>No Circuito 1, onde apenas um resistor foi utilizado, o fator de potência foi</p><p>medido em 1, indicando uma conversão eficiente da energia elétrica em trabalho</p><p>útil. Esse resultado é esperado, uma vez que, em um circuito puramente</p><p>resistivo, não há componentes que introduzam potência reativa, resultando em</p><p>um desempenho ideal.</p><p>No Circuito 2, que consistia em um resistor em paralelo com um capacitor, o</p><p>fator de potência foi registrado em 0,93. Embora ainda indique uma operação</p><p>relativamente eficiente, esse valor sugere a presença de alguma potência reativa</p><p>no circuito, devido à influência do capacitor. Isso implica que parte da energia</p><p>está sendo armazenada e liberada pelo capacitor, o que é comum em circuitos</p><p>que combinam elementos resistivos e capacitivos. A pequena diferença em</p><p>relação ao valor ideal (1) pode ser atribuída a perdas no sistema e à natureza do</p><p>capacitor, que não é capaz de fornecer potência reativa de forma perfeita.</p><p>Infelizmente, as medições nos Circuitos 3 e 4 não puderam ser realizadas</p><p>devido à falha do indutor. Isso limita a nossa análise sobre como a configuração</p><p>indutiva afeta o fator de potência, que geralmente apresenta valores inferiores a</p><p>1 devido à potência reativa introduzida pelo indutor.</p><p>6. Conclusão</p><p>Os resultados obtidos demonstraram claramente o efeito dos diferentes</p><p>componentes na eficiência do circuito. No Circuito 1, a medição de um fator de</p><p>potência de 1 confirmou que, em um circuito puramente resistivo, a energia</p><p>elétrica é convertida em trabalho útil de maneira ideal, sem a presença de</p><p>potência reativa.</p><p>No Circuito 2, onde um resistor estava em paralelo com um capacitor, o fator de</p><p>potência foi medido em 0,93. Este resultado indicou uma leve introdução de</p><p>potência reativa, o que é esperado em configurações que incluem elementos</p><p>capacitivos. A diferença em relação ao valor unitário sugere que, embora o</p><p>circuito ainda opere de forma eficiente, há pequenas perdas que podem ser</p><p>atribuídas ao comportamento do capacitor.</p><p>Entretanto, a impossibilidade de medir os Circuitos 3 e 4 devido à falha do</p><p>indutor limita a abrangência das conclusões.</p><p>Em síntese, o experimento reafirma a importância de entender o fator de</p><p>potência em sistemas de corrente alternada e como ele é influenciado pela</p><p>configuração do circuito.</p><p>Respondendo à pergunta feita na etapa de Objetivos: “Explique, em termos do</p><p>circuito do experimento, como ocorre o fator de potência indutivo, capacitivo e</p><p>unitário.”</p><p>Em circuitos puramente resistivos, como no Circuito 1, o fator de potência é 1.</p><p>Isso significa que a corrente e a tensão estão em fase, resultando em uma</p><p>conversão eficiente da energia elétrica em trabalho útil, sem potência reativa.</p><p>No Circuito 2, que contém um resistor em paralelo com um capacitor, o fator</p><p>de potência foi medido em 0,93. Nesse caso, a corrente antecipa a tensão,</p><p>indicando a presença de potência reativa. O capacitor armazena energia, o que</p><p>reduz a eficiência do circuito, já que parte da energia não é convertida em</p><p>trabalho útil.</p><p>Embora não tenhamos conseguido medir o fator de potência indutivo nos</p><p>Circuitos 3 e 4, sabemos que em um circuito com um indutor e um resistor em</p><p>série, a tensão antecipa a corrente. O indutor introduz potência reativa negativa,</p><p>resultando em um fator de potência menor que 1 e indicando</p><p>uma eficiência</p><p>reduzida.</p><p>7. Referência</p><p>Livro - Circuitos Elétricos NILSSON, James; RIEDEL, Susan A.</p><p>Site - https://embrasul.com.br/o-que-e-fator-de-potencia-e-quais-os-tipos/</p><p>Laboratório de máquinas elétricas</p><p>Experimento Nº: 7</p><p>Servo motor</p><p>Lucas Fernando Sousa Nascimento</p><p>Matrícula: 202100046982</p><p>Professor: Levi P. B. de Oliveira</p><p>Data de realização: 24/09/2024</p><p>São Cristovão - SE</p><p>Sumário</p><p>1- Objetivo ........................................................................... 3</p><p>2- Introdução ....................................................................... 4</p><p>3- Metodologia ..................................................................... 5</p><p>4- Resultados........................................................................ 7</p><p>5- Análise dos Resultados ................................................... 8</p><p>6- Conclusão ......................................................................... 9</p><p>7- Bibliografia .................................................................... 10</p><p>1. Objetivo</p><p>O objetivo deste experimento é compreender o funcionamento de um servo</p><p>motor e explorar como sua velocidade pode ser controlada utilizando um</p><p>potenciômetro. Os servos motores são dispositivos eletromecânicos amplamente</p><p>utilizados em aplicações que requerem controle preciso de posição, velocidade e</p><p>torque, como robótica, automação e sistemas de controle.</p><p>Neste contexto, os experimentos visam:</p><p>• Entender o Princípio de Funcionamento do Servo Motor: Analisar</p><p>como os sinais elétricos são convertidos em movimento mecânico,</p><p>permitindo o controle de posição e velocidade.</p><p>• Explorar o Papel do Potenciômetro: Investigar como a resistência</p><p>variável do potenciômetro pode influenciar a tensão de entrada do servo</p><p>motor, ajustando sua velocidade de rotação de acordo com a posição do</p><p>potenciômetro.</p><p>• Realizar Medições e Análises: Medir a velocidade do servo motor em</p><p>diferentes posições do potenciômetro, permitindo a observação de sua</p><p>resposta em tempo real e a relação entre o valor da resistência e a</p><p>velocidade de saída.</p><p>• Aplicar Conceitos de Controle: Relacionar os conceitos de controle de</p><p>sistemas, como feedback e resposta dinâmica, ao comportamento do</p><p>servo motor em função das variações do potenciômetro.</p><p>2. Introdução</p><p>Os servo motores são componentes essenciais em muitos sistemas de automação</p><p>e controle, utilizados para fornecer movimentos precisos e controlados em uma</p><p>ampla variedade de aplicações, como robótica, aeronáutica, e mecanismos de</p><p>controle em dispositivos eletrônicos. Eles funcionam através da conversão de</p><p>sinais elétricos em movimento mecânico, permitindo que o usuário controle não</p><p>apenas a posição, mas também a velocidade e o torque de saída.</p><p>Neste experimento, buscamos investigar o funcionamento de um servo motor</p><p>controlado por um potenciômetro, que atua como um dispositivo de entrada</p><p>analógico. O potenciômetro, uma resistência variável, permite ao usuário ajustar</p><p>a tensão de entrada que o servo motor recebe, influenciando diretamente sua</p><p>velocidade de rotação. Essa relação entre a posição do potenciômetro e a</p><p>resposta do motor é fundamental para entender como os sistemas de controle</p><p>operam.</p><p>Através da aplicação de diferentes valores de resistência e da medição da</p><p>velocidade do servo motor, o experimento proporciona uma oportunidade</p><p>prática para explorar conceitos de controle e dinâmica de sistemas.</p><p>3. Metodologia</p><p>A metodologia deste experimento foi planejada para investigar o controle de</p><p>velocidade de um servo motor por meio de um potenciômetro. Os passos a</p><p>seguir foram seguidos para garantir a realização adequada e a coleta de dados</p><p>precisos.</p><p>Montagem do Circuito:</p><p>a. O servo motor foi conectado à fonte de alimentação DC,</p><p>respeitando a polaridade correta.</p><p>b. O potenciômetro foi conectado de modo que sua resistência</p><p>variável influenciasse a tensão de entrada do servo motor.</p><p>Execução dos Testes:</p><p>c. O potenciômetro foi girado em incrementos indefinidos, e em cada</p><p>posição, a velocidade do servo motor foi observada.</p><p>d. O potenciômetro atua como uma resistência variável que controla a</p><p>tensão aplicada ao servo motor. Quando você aumenta a posição do</p><p>potenciômetro, a tensão de saída também aumenta, resultando em</p><p>um sinal que indica ao motor para girar mais rapidamente.</p><p>Figura 1 – Aparelhos e montagens durante a prática</p><p>4. Resultados</p><p>Conforme o potenciômetro foi ajustado para diferentes posições, o servo motor</p><p>respondeu de maneira previsível. Com o potenciômetro em sua posição mínima,</p><p>o motor não girou, confirmando que, sem tensão, não há movimento. À medida</p><p>que a posição do potenciômetro foi aumentando, observou-se um aumento</p><p>gradual na velocidade do motor. Isso indicou que o potenciômetro estava</p><p>efetivamente controlando a tensão de entrada, influenciando diretamente a</p><p>rotação do motor.</p><p>Além disso, o motor demonstrou uma resposta rápida às mudanças na posição</p><p>do potenciômetro, evidenciando a eficácia do sistema de controle. No entanto,</p><p>em posições mais elevadas, algumas vibrações e ruídos foram percebidos,</p><p>sugerindo que o motor estava operando próximo de seus limites.</p><p>5. Análise dos resultados</p><p>A relação entre a posição do potenciômetro e a velocidade de rotação do motor</p><p>foi claramente evidenciada, demonstrando que, à medida que o potenciômetro é</p><p>ajustado, a velocidade do motor também muda de maneira proporcional.</p><p>Esse comportamento confirma a teoria de que o potenciômetro atua como uma</p><p>resistência variável, controlando a tensão de entrada do servo motor. Quando a</p><p>tensão aumenta, o motor recebe um sinal que o faz girar mais rapidamente. A</p><p>resposta imediata do motor às alterações na posição do potenciômetro indica</p><p>que o sistema está bem calibrado e funcionando corretamente, o que é essencial</p><p>para aplicações em que o controle de velocidade é crucial.</p><p>Entretanto, algumas observações merecem destaque. O fato de que o motor não</p><p>girou com o potenciômetro em sua posição mínima reforça a importância da</p><p>tensão mínima necessária para iniciar o movimento. Além disso, as vibrações e</p><p>ruídos percebidos em altas velocidades sugerem que o motor pode estar</p><p>operando em um limite próximo de sua capacidade, o que pode levar a uma</p><p>redução em sua vida útil ou a um desempenho menos eficiente. Essa condição</p><p>deve ser considerada em projetos futuros para garantir a longevidade e a</p><p>confiabilidade do motor.</p><p>Em suma, a análise dos resultados do experimento confirma a eficácia do</p><p>controle de velocidade do servo motor por meio de um potenciômetro. Essa</p><p>relação direta entre a posição do potenciômetro e a velocidade do motor oferece</p><p>uma base sólida para futuras aplicações em automação e robótica, ressaltando a</p><p>importância do potenciômetro como um componente fundamental em sistemas</p><p>de controle. A compreensão desses princípios pode contribuir para o</p><p>desenvolvimento de projetos mais eficientes e funcionais na área.</p><p>6. Conclusão</p><p>Em resumo, o experimento não apenas validou a teoria do controle de</p><p>velocidade por meio de um potenciômetro, mas também ofereceu uma</p><p>compreensão prática de como esses sistemas funcionam. Os resultados</p><p>destacam a relevância do potenciômetro em projetos de automação e controle,</p><p>servindo como base para futuras investigações e aplicações na área de</p><p>engenharia e robótica. Essa experiência reforça a importância de componentes</p><p>simples, como o potenciômetro, em sistemas complexos, proporcionando um</p><p>caminho claro para desenvolvimentos futuros em tecnologia e inovação.</p><p>7. Referência</p><p>Livro - Circuitos Elétricos NILSSON, James; RIEDEL, Susan A.</p><p>Site - https://www.mamuteeletronica.com.br/componentes-</p><p>eletronicos/potenciometros</p><p>- https://blog.kalatec.com.br/o-que-e-servo-motor/</p><p>https://www.mamuteeletronica.com.br/componentes-eletronicos/potenciometros</p><p>https://www.mamuteeletronica.com.br/componentes-eletronicos/potenciometros</p><p>Cálculo da Potência em CC para um circuito CC com  V = 127 V:</p><p>Metodologia do Experimento com Ligação Delta: Neste experimento, iniciamos com a configuração de ligação delta, utilizando uma tensão de linha de 220V e resistores de 150 ohms conectados entre cada par de fases. A seguir, descrevemos detalhadamente a ...</p><p>Conexão Delta (Δ)</p><p>Vantagens: Alta potência, A configuração delta permite maior potência, pois a tensão de fase é igual à tensão de linha, corrente de linha maior, a corrente de linha é maior, o que é benéfico para aplicações que demandam alta corrente, menor influência...</p>