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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA DE ANÁLISE DE CIRCUITOS ELÉTRICOS ATIVIDADE PRÁTICA I SENOIDES E FASORES VIVIANA RAQUEL ZURRO 2017 INTRODUÇÃO Enquanto resistores dissipam energia, os capacitores e indutores armazenam energia que pode ser posteriormente recuperada. Portanto são chamados elementos armazenadores. O comportamento destes componentes em corrente contínua alternada ou variável. Em contínua o capacitor carrega-se com tensão e o indutor com corrente, e se mantém carregados a menos que sejam forçados a descarregar. Com sinais variáveis, seu comportamento depende de frequência e da forma de onda do sinal. São dispositivos dependentes de frequência. OBJETIVOS Calcular e medir sinais senoidais e simular circuitos com resistores, capacitores e indutores. METODOLOGIA A atividade prática de Análise de Circuitos Elétricos foi realizada com a utilização do software de simulação gratuito Multisim Blue. O software foi disponibilizado nas aulas da disciplina e tutoriais foram vistos para instruções de instalação e manuseio do software. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL EXPERIMENTO 1 DIVISOR DE TENSÃO Utilizando o Multisim Blue, simular o circuito da Figura 1. Este circuito simula uma ligação em série de dois resistores com uma fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois resistores. 1.Usando os dados da Tabela 1 simular o circuito para as três opções. 2.Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do canal 2 no terminal azul. 3.Mostrar para as três opções as tensões de entrada e saída e verificar a defasagem angular entre a tensão de entrada e a tensão em R2. 4.Para melhor visualização colocar cores diferentes nos canais. 5.Preencher Vr2(pico) na Tabela 1. 6.Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto. Figura 1: Circuito divisor de tensão. Figura 2: Resolução no software com resistores R1 de 1kΏ e R2 de 100Ώ com tensão de 10V Figura 3: Resolução no software com resistores R1 de 100Ώ e R2 de 1kΏ com tensão de 35V Figura 4 : Resolução no software com resistores R1 de 50Ώ e R2 de 50Ώ com tensão de 50V Tabela 1. Tensões de pico de entrada e saída para diferentes valores de resistências Vi (V) R1 (Ώ) R2 (Ώ) Vr2 (V) 10 1k 100 0,903 35 100 1k 31,59 50 50 50 24,72 Análises, Resultados e Conclusão: As formas de onda estão em fase uma com a outra, mostrando assim que um circuito puramente resistivo não provoca defasamento angular. EXPERIMENTO 2 CIRCUITO RC SÉRIE Utilizando o Multisim Blue, simular o circuito da Figura 5. Este circuito simula uma ligação em série de um resistor e um capacitor com uma fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois elementos. 1. Usando os dados da Tabela 2 simular o circuito para a três opções. 2. Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do canal 2 no terminal azul. 3. Mostrar para as três opções as tensões de entrada e saída e verificar a defasagem angular entre a tensão de entrada e a tensão em C. 4. Para melhor visualização colocar cores diferentes nos canais. 5. Preencher Vc (pico) na Tabela 2. 6. Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto. Figura 5: Circuito RC Série. Figura 6 :Resolução no software com resistor R1 de 100Ώ e Capacitor de 1uF com tensão de 10V Figura 7:Resolução no software com resistor R1 de 50kΏ e Capacitor de 1nF com tensão de 35V Tabela 2: Tensões de pico de entrada e saída para diferentes valores dos elementos do circuito Vi (V) C1 (F) R1 (Ώ) Vc (V) 10 1u 100 9,947 35 100n 50kk 16,233 50 50u 2k 36,035 Análises, Resultados e Conclusão: Observa-se nos gráficos abaixo que tem um defasamento angular entre as formas de onda. Assim mostra a influência do capacitor no circuito, atrasando a forma de onda de tensão do CH2 em relação ao CH1. EXPERIMENTO 3 CIRCUITO RL SÉRIE Utilizando o Multisim Blue, simular o circuito da Figura 8. Este circuito simula uma ligação em série de um resistor e um indutor com uma fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois elementos. 1. Usando os dados da Tabela 3 simular o circuito para a três opções. 2. Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do canal 2 no terminal azul. 3. Mostrar para as três opções as tensões de entrada e saída e verificar a defasagem angular entre a tensão de entrada e a tensão em L. 4. Para melhor visualização colocar cores diferentes nos canais. 5. Preencher Vc (pico) na Tabela 2. 6. Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto. Figura 8: Circuito RL Série. Figura 9:Resolução no software com resistor R1 de 100Ώ e Indutor de 3H com tensão de 10V Figura 10:Resolução no software com resistor R1 de 50kΏ e Indutor de 100H com tensão de 35V Figura 11:Resolução no software com resistor R1 de 10Ώ e Indutor de 10H com tensão de 50V Tabela 3: Tensões de pico de entrada e saída para diferentes valores dos elementos do circuito Vi (V) L1 (H) R1 (Ώ) Vc (V) 10 3 100 9,9 35 100 50kk 21,205 50 10 10 49,60 Análises, Resultados e Conclusão: Observa-se nos gráficos abaixo que tem um defasamento angular entre as formas de onda. Assim mostra a influência de quanto maior o indutor no circuito, mais atrasa a forma de onda de tensão do CH1 em relação ao CH2. EXPERIMENTO 4 TRANSFORMADOR Utilizando o Multisim Blue, simular o circuito da Figura 12. Este circuito simula um circuito com transformador. Números de espiras do primário é igual a 8 e números de espiras do secundário é igual a 2. 1. Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do canal 2 no terminal azul. Mostrar as tensões e correntes de entrada e saída 2. Medir a tensão do primário e do secundário e preencher a Tabela 4. 3. Verificar que a tensão do primário Vp é maior do que a do secundário Vs. Quantas vezes a tensão do primário é maior do que a do secundário? Porque? 4. Medir a corrente do primário e do secundário e preencher a Tabela 4. Figura 12: Circuito RL Série. Figura 13:Resolução no software Vp (V) Vs (V) Ip (mA) Is (mA) 11,87 2,969 742 3000 Análises, Resultados e Conclusão: A tensão do secundário é menor que a tensão do primário pelo fator de transformação do T1 (8:2). Entrada de 12v e saída 3v. EXPERIMENTO 5: CIRCUITO RL SÉRIE; 1. A frequência angular da fonte W =120rad/seg 2. A impedância total do sistema: Z=√120x 50^2+(120x10x10^-3 – 120x20x10^-6)^2 Z= 548Ω 3. A corrente total do sistema: Imax= V / Z = 120V / 548Ω = 0,219A 4. Vrms e Irms VRMS = Vpk x 0,707 = 120 x 0,707 = 84,84 V. IRMS= Imax x 0,707 = 0,219 x 0,707 = 0,155 A 5. A tensão em R1: Vmax= Imax x R1 = 0,219 x 50 = 10,95 V. 6. A tensão em L1: XL= 2.pi.f.L= 2x 3,14x 60x 10x 10^-6= 3,77Ω VL1= ZL1 . i= 3,77Ω x 0,219A = 0,82V. 7. A tensão em C1: Xc= 1/ 2.pi.f.c = 1/ 2x 3,14x 60x 20x 10^-6 ≅ 132,63Ω Vc1= XC.i= 132,63Ω x 0,219A= 29,04V. 8. A potência média dissipada pela carga: Pmed= Irms^2 x 50 = 1,20 W. EXPERIMENTO 6: BOBINA Uma bobina de indutância 0.1 H e resistência 80 Ω é ligada a uma fonte de alimentação de 100 V, 600 Hz. Calcular a impedância do circuito e a corrente fornecida pela fonte. Qual a defasagem entre a tensão e a corrente totais? Calcular e montar o circuito no Multisim Blue. A reatância indutiva, Xl=w x L=2IIfl=2II.600.0,1≅377 ohms, ��z = √(802+3772) ≅ 385 I = ��/�� = 110/385 = 0,26A ∅ = arctan (Xl/R) = arctan (377/80) ≅ 78° EXPERIMENTO 7: CIRCUITO Utilizando o método que achar mais conveniente determine o fasor VPara a análise nodal, na minha resolução foi adotado todas as correntes saindo do nó. (V5 )−10+( V− j 209 )+( V j5)+(V +100 j20 )=0 (V5 )−10+ j0,45− j 0,2V+( V20)+5 j=0 (0,25+ j 0,25)V−10+5 j=0 V= 10−5 j 0,25+ j0,25 V=10− j 30ou31,26 ∠ −71,56 Introdução OBJETIVOS METODOLOGIA Procedimento experimental Experimento 1 divisor de tensão Experimento 2 Circuito Rc Série Utilizando o Multisim Blue, simular o circuito da Figura 5. Este circuito simula uma ligação em série de um resistor e um capacitor com uma fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois elementos. 1. Usando os dados da Tabela 2 simular o circuito para a três opções. 2. Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do canal 2 no terminal azul. 3. Mostrar para as três opções as tensões de entrada e saída e verificar a defasagem angular entre a tensão de entrada e a tensão em C. 4. Para melhor visualização colocar cores diferentes nos canais. 5. Preencher Vc (pico) na Tabela 2. 6. Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto. Experimento 3 Circuito Rl Série Utilizando o Multisim Blue, simular o circuito da Figura 8. Este circuito simula uma ligação em série de um resistor e um indutor com uma fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois elementos. 1. Usando os dados da Tabela 3 simular o circuito para a três opções. 2. Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do canal 2 no terminal azul. 3. Mostrar para as três opções as tensões de entrada e saída e verificar a defasagem angular entre a tensão de entrada e a tensão em L. 4. Para melhor visualização colocar cores diferentes nos canais. 5. Preencher Vc (pico) na Tabela 2. 6. Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto. EXPERIMENTO 4 TRANSFORMADOR Utilizando o Multisim Blue, simular o circuito da Figura 12. Este circuito simula um circuito com transformador. Números de espiras do primário é igual a 8 e números de espiras do secundário é igual a 2. 1. Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do canal 2 no terminal azul. Mostrar as tensões e correntes de entrada e saída 2. Medir a tensão do primário e do secundário e preencher a Tabela 4. 3. Verificar que a tensão do primário Vp é maior do que a do secundário Vs. Quantas vezes a tensão do primário é maior do que a do secundário? Porque? 4. Medir a corrente do primário e do secundário e preencher a Tabela 4.
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