Relatório Práticas 1 a 5 Manual Aluno WEG

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS - FACET
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
AULA PRÁTICA 01: 
Montagem de circuitos elétricos
BELO HORIZONTE 
2014
AULA PRÁTICA 01: 
Montagem de circuitos elétricos
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina de eletrotécnica, no Curso de Eng. Mecânica, no Centro Universitário Newton.
Prof.
BELO HORIZONTE, 25 DE MARÇO DE 2014
RESUMO
Este relatório apresenta a descrição das práticas de montagem de circuitos elétricos realizada pelos alunos do Centro Universitário Newton Paiva.
Os circuitos apresentados são propostos pela WEG (2009) em seu “kit Eletrotécnica” para alunos (vide item). Os cinco primeiros circuitos apresentados pela WEG foram analisados, medindo a corrente e tensão atuante no sistema e verificando os componentes de acordo com a simbologia adotada, gesticulando a pratica com a teoria.
Palavras-chave: Eletrotécnica, circuitos elétricos, diagramas elétricos.
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO..............................................................................................	4
2	DESENVOLVIMENTO..................................................................................	6
2.1	OBJETIVO GERAL.......................................................................................	6
2.2	OBJETIVOS ESPECÍFICOS.........................................................................	6
2.3	MATERIAIS...................................................................................................	6
2.4	METODOLOGIA............................................................................................	7
2.5	PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS........................................................	7
2.5.1	MONTAGEM 1: LIGAÇÃO DE UM INTERRUPTOR COM UMA LÂMPADA EM
 SÉRIE............................................................................................................	11
2.5.2	MONTAGEM 2: LIGAÇÃO DE LÂMPADAS EM SÉRIE................................	11
2.5.3	MONTAGEM 2: LIGAÇÃO DE LÂMPADAS EM PARALELO........................	15
2.5.4	MONTAGEM 2: LIGAÇÃO DE INTERRUPTOR EM PARALELO..................	18
2.5.4	MONTAGEM 2: LIGAÇÃO DE INTERRUPTOR INTERMEDIÁRIO..............	19
2.6	RESULTADOS..............................................................................................	21
2.6.1	ANÁLISE DOS CIRCUITOS..........................................................................	21
2.6.2	ANÁLISE DA MONTAGEM...........................................................................	22
3	CONCLUSÃO...............................................................................................	21
REFERÊNCIAS.............................................................................................	22
1 INTRODUÇÃO
Segundo a WEG (2009) o material “Kit Eletrotécnica” apresenta uma série de experiências praticas que visam enriquecer o conteúdo dos alunos e os diagramas apresentados apresentam uma sequencia lógica para que a cada etapa de montagem os praticantes possam aumentar gradativamente seus conhecimentos do assunto deixando o aluno explorar um pouco mais do que se pede nas tarefas.
Quando falamos em montagem de um circuito elétrico abordamos vários conceitos, vários dispositivos elétricos, equipamentos elétricos e até cálculos. Podemos dizer que o principal equipamento elétrico é o painel elétrico onde são feitas todas as ligações seja da fonte de energia, seja dos próprios dispositivos elétricos, segundo a norma NBR IEC 60050(826) o painel elétrico é “equipamento elétrico destinado a receber energia elétrica através de uma ou mais alimentações, distribuí-la a um ou mais circuitos, podendo também desempenhar funções de proteção, seccionamento, controle e/ou medição”. 
No painel ainda são ligados os disjuntores os fusíveis e os acionamentos, todos dispositivos fundamentais em um painel elétrico que abordaremos mais sobre eles depois.
A montagem dos circuitos elétricos é feita na bancada didática da WEG automação S.A. A Figura 1 apresenta a bancada didática da WEG.
Figura 1: Bancada didática WEG[1: Fonte: WEG (2011)]
A bancada apresenta uma seccionadora com chave e botão de emergência o que trás maior segurança durante o procedimento.
Os circuitos elétricos analisados (vide item ) foram montados na bancada WEG.
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 OBJETIVO GERAL
Realizar montagem, análise e medições nos circuitos (vide item ) 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Familiarizar com o manuseio dos instrumentos de medição;
Medir corrente, resistência e tensão nos circuitos elétricos montados;
Realizar análise dos circuitos após a montagem.
2.3 MATERIAIS
Painel didático WEG;
3 fusíveis de 2A (placa P022);
2 Interruptor Simples (placa P063);
2 Interruptores 3 vias para ligação paralelo (placa P063)
2 receptáculo (placa P050);
3 lâmpada incandescente de 60W x 220V (placa P050);
1 lâmpada incandescente de 100W x 220V (placa P050);
Cabos de conexão;
1 Voltímetro alicate digital;
1 Amperímetro digital.
2.4 METODOLOGIA
A fim de calcular a resistência e a potencia elétrica, a partir da corrente medida, foi utilizada a primeira lei de Ohm conforme mostra a Equação 1 e a equação de potencia elétrica conforme a Equação 3.
Através da equação , é possível calcular a resistência:
Onde:
 = Resistencia [Ω];
 = Tensão [V];
 = corrente [A].
A potência elétrica é obtida a partir da equação 
Onde:
 = Potencia elétrica [W].
Montagem dos circuitos
Montagem 1: Ligação de um interruptor com uma lâmpada em série
O circuito de ligação em série de uma lâmpada, foi montado conforme esquema elétrico da figura 2.
Figura 2: Interruptor simples em série com uma lâmpada
Nesse circuito a lâmpada é submetida a diferença de potencial de 220V CA entre duas fases (S e T). Sendo que a fase T é ligada direto a um polo da lâmpada e a fase T é chaveada através de um interruptor com contato retentivo (B1).
Como a tensão de alimentação da lâmpada esta igual sua tensão nominal, ou seja 220V a lâmpada acenderá com sua potência nominal de 60W.
Figura 3: Montagem 1
Montagem 2: Ligação de lâmpadas em série
O circuito de ligação em série de duas lâmpadas, foi montado conforme esquema elétrico da figura 4.
Figura 4: 2 lâmpadas em série com 1 interruptor
No circuito acima as duas lâmpadas estão sendo ligadas em série com um botão retentivo e todo o circuito submetido à diferença de potencial de 220V das fases S e T. Analisando-se o circuito pela lei de kirchhoff das tensões e considerando-se as lâmpadas iguais têm-se que cada lâmpada terá uma diferença de potencial de 110V, ou seja metade de sua tensão nominal. Com essa alimentação, pode-se confirmar após a devida ligação, que as lâmpadas se acenderam com uma intensidade baixa se comparada a ligação com tensão de 220V. 
Colocando-se duas lâmpadas de potência diferente no circuito, ainda pela lei de kirchhoff das tensões, a tensão cada uma será proporcional à potência destas.
Retirando-se uma lâmpada do circuito com este energizado, observa-se que a outra lâmpada se apagará isso ocorre porque um dos condutores pelo qual a corrente circula e consequentemente possibilita o fechamento do circuito em uma malha fechada, foi interrompido. 
Figura 5: Montagem 2
Montagem 3: Ligação de lâmpadas em paralelo
O circuito de ligação em paralelo de duas lâmpadas foi montado conforme esquema elétrico da figura 6. 
Figura 6: 2 Lâmpada em paralelo com 1 interruptor
O circuito acima consiste na ligação de duas lâmpadas em paralelo com um interruptor retentivo. Pela ligação acima se pode verificar que ambas as lâmpadas estão submetidas a mesma diferença de potencial. Isso porque a saída do interruptor esta ligada diretamente a um dos terminais das duas lâmpadas como um ponto comum, ou seja, com mesmo potencial.O outro terminal das lâmpadas é ligado à fase T. Como a entrada do interruptor esta ligada a fase S as lâmpadas ficam submetidas a 220V de diferença de potencial, ou seja, sua tensão nominal. 
Essa ligação possibilita que as duas lâmpadas sejam alimentadas com a mesma tensão, e ainda garante que caso haja queima de uma delas o funcionamento da outra não será alterado. 
Figura 7: Montagem 3
A segunda etapa da montagem consiste na ligação de três lâmpadas acionadas por três interruptores respectivamente. Conforme figura 8: 
Figura 8: 2 Lâmpadas em alimentação trifasica
A ligação acima consiste no acionamento independente de três lâmpadas em um sistema trifásico. Importante observar o equilíbrio que a entre as potências instaladas em cada fase. Nesse tipo de circuito é fundamental que se mantenha esse equilíbrio para o bom funcionamento do conjunto. 
Colocando-se um amperímetro na linha de cada fase e acionando todas as lâmpadas, pode-se perceber que a corrente das linhas seria igual. 
A próxima etapa foi a realização da montagem descrita no diagrama acima. Neste foram ligados dois circuitos independentes ambos com duas lâmpadas em paralelo, novamente em um sistema trifásico. 
Pode-se observar que assim como na ligação de três lâmpadas, feita anteriormente, os circuitos foram distribuídos de forma a equilibrar a potência requerida de cada fase. 
Figura 9: Montagem 3.1
Posteriormente foi realizada a montagem da figura ilustrada XXX. Esta constituída por dois circuitos independentes cada um com duas lâmpadas um em série outro em paralelo. Ambas as ligações seguem os mesmos padrões já descritos nas montagens anteriores. Nesse caso o sistema trifásico não estará equilibrado, considerando todas as lâmpadas iguais, pois no circuito série cada lâmpada será alimentada por metade da tensão nominal, logo sua potência também será metade da nominal. Enquanto no paralelo ambas as lâmpadas terão consumo nominal. 
Montagem 4 : Ligação de interruptor em paralelo
O circuito de ligação de uma lâmpada acionada por dois interruptores em paralelo é representado pela figura 10.
Figura 10: Lâmpada de interruptor em paralelo
Nessa ligação pode-se acender e apagar a lâmpada por dois pontos diferentes. Para tal são utilizados dois interruptores de três vias ligados em paralelo. Na saída destes é ligada a lâmpada. A cada acionamento de um dos interruptores o caminho para circulação da corrente é aberto ou fechado, o que permite a independência de ambos. 
Figura 11: Montagem 4
Montagem 5: Ligação de interruptor intermediário 
A montagem descrita na figura12 foi realizada utilizando-se dois interruptores paralelos e dois interruptores intermediários. O funcionamento dos dois interruptores em paralelo segue o preceito explicado na montagem anterior. Os interruptores intermediários complementam esse funcionamento permitindo acionamento e desligamento da lâmpada por vários pontos. Para cada ponto necessário será utilizado mais um interruptor intermediário.
Figura 12: Circuito 5
Figura 13: Montagem 5
RESULTADOS
Análise dos circuitos
Tabela 1: Análise das medições.
	Verificação
	Especificado
	Medido
	Calculado
	Montagem 1
(1 Lâmpada)
	Potência [W]
	60
	-
	57,78
	
	Resistência [Ω]
	-
	55,2
	792,6
	
	Tensão [V]
	220
	214
	-
	
	Corrente [A]
	-
	0,270
	-
	Montagem 2
(2 Lâmpadas em série)
	Lâmpada 1
	
	Potência [W]
	60
	-
	20,52
	
	Resistência [Ω]
	-
	-
	568
	
	Tensão [V]
	220
	108
	-
	
	Corrente [A]
	-
	0,190
	-
	
	Lâmpada 2
	
	Potência [W]
	60
	-
	20,14
	
	Resistência [Ω]
	-
	-
	557
	
	Tensão [V]
	220
	106
	-
	
	Corrente [A]
	-
	0,190
	-
	Montagem 2
(2 Lâmpadas em série)
	Lâmpada 100 W
	
	Potência [W]
	100
	-
	34,73
	
	Resistência [Ω]
	-
	-
	656,52
	
	Tensão [V]
	220
	151
	-
	
	Corrente [A]
	-
	0,230
	-
Tabela 1: Análise das medições. (Continuação)
	Montagem 2
(2 Lâmpadas em série)
	Lâmpada 60 W
	
	Potência [W]
	60
	-
	14,14
	
	Resistência [Ω]
	-
	-
	271,93
	
	Tensão [V]
	220
	62
	-
	
	Corrente [A]
	-
	0,228
	-
*As montagens 3, 4 e 5, que não aparecem na tabela XXX, não solicitaram medições, apenas a montagem.
Análise da montagem
A montagem 1, foi feita com intuito de aprendermos a medir a corrente , a tensão elétrica e a resistência a quente e a frio em um circuito simples.Com a lâmpada ligada em série temos que a tensão de alimentação é igual a tensão nominal da lâmpada(220v),com isso a lâmpada ira acender com sua potencia nominal máxima de 60W. Podemos concluir também que se calcularmos resistência com os dados nominais da lâmpada encontraremos a resistência a frio da lâmpada.
Na montagem 2, duas lâmpadas iguais são ligadas em série, podemos perceber que a tensão da fase e divida por dois (110v) e que o brilho da lâmpada diminui de intensidade devido a diminuição da potencia. Quando trocamos a lâmpada por uma diferente concluímos que a potencia esta diretamente relacionada com a intensidade luminosa. Concluímos também com esta montagem, que ser uma lâmpada no circuito em série queimar, todas as outras não acendem, isso ocorre porque um dos condutores pelo qual a corrente circula e consequentemente possibilita o fechamento do circuito em uma malha fechada, foi interrompido.
Na montagem 3, e suas modificações, podemos perceber que a tensão em um circuito em paralelo para cada lâmpada é a mesma que a tensão de fase(220v), e que a corrente em cada lâmpada é a corrente nominal dividida por cada malha do circuito . A potência dissipada em cada lâmpada no circuito em paralelo é a mesma que a nominal e no circuito em série cada lâmpada trabalha com potencia inferior a nominal devido às quedas de tensões nos componentes do circuito. Concluímos também que ligação em paralelo ainda garante que caso haja queima de uma delas o funcionamento da outra não será alterado. 
Na montagem 4, o interruptor em paralelo permite ligar e desligar uma mesma lâmpada em interruptores diferentes, muito usados em escadas, um interruptor fica embaixo e o outro em cima assim podemos ligar e desligar a iluminação sem problema tanto de baixo tanto de cima. Concluímos que com acionamento de um dos interruptores o caminho para circulação da corrente é aberto ou fechado, o que permite a independência de ambos. 
Na montagem 5, usando interruptores intermediários que são sempre usados entre dois interruptores em paralelo, O funcionamento dos dois interruptores em paralelo segue o preceito explicado na montagem anterior. Os interruptores intermediários complementam esse funcionamento permitindo acionamento e desligamento da lâmpada por vários pontos. Para cada ponto necessário será utilizado mais um interruptor intermediário.
3 CONCLUSÃO
Através da montagem dos circuitos é possível conciliar a base teórica vista dentro da sala de aula com a montagem dos circuitos. Após a montagem do primeiro circuito os demais circuitos apresentaram uma montagem fácil seguindo cada linha do diagrama de montagem.
Recomenda-se que após a montagem verificar novamente a passagem dos cabos de acordo com o diagrama para ver se não houve erro durante a montagem
REFERÊNCIAS
WEG. Bancada Didática BMW. Catálogo de bancadas. 2009
WEG. KIT ELETROTECNICA. Manual do aluno. 2011