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eaula Análise de Circuitos em C.A. Prof. Juliano de Mello Pedroso Exercícios - Circuitos RC em série No circuito a seguir determinar: Exercícios - Circuitos RC em série •Impedância •𝑍 = 𝑅2 + 𝑋𝐶2 = 42 + 32 = • 25 = 5Ω Exercícios - Circuitos RC em série Corrente, VR e VC • 𝐼 = 𝑉𝐺 𝑍 = 10𝑉 5Ω = 2𝐴 •𝑉𝑅 = 𝑅 . 𝐼 = 4 . 2 = 8𝑉 •𝑉𝐶 = 𝑋𝐶 . 𝐼 = 3 . 2 = 6𝑉 Exercícios - Circuitos RC em série Valor da Capacitância •𝑋𝐶 = 3Ω = 1 6,28 .100 .𝐶 •𝐶 = 1 6,28 .100 . 3 = 530𝜇𝐹 Exercícios – Circuitos RC em paralelo No circuito a seguir determinar: Exercícios – Circuitos RC em paralelo Impedância: • 𝑋𝐶 = 1 6,28 .60 .10 .10−6 ≅ 265Ω • 𝑍 = 𝑋𝑐 .𝑅 𝑋𝑐2+𝑅2 • 𝑍 = 265 .150 (265)2+(150)2 ≅ 130Ω Exercícios – Circuitos RC em paralelo As correntes do circuito: • 𝐼 = 𝑉𝐺 𝑍 = 110𝑉 130Ω = 0,84𝐴 • 𝐼𝑅 = 𝑉𝐺 𝑅 = 110 150 = 0,73𝐴 • 𝐼𝐶 = 𝐼2 − 𝐼𝑅2 = (0,84)2−0,732 = 0,41𝐴 Exercícios – Circuitos RC em paralelo Ângulo de defasagem: cos𝜙 = 𝐼𝑅 𝐼 = 0,73 0,84 = 0,87 → 𝜙 = 29° Exercícios – Circuitos RC em paralelo Diagrama fasorial Exercícios – Circuitos RC em paralelo • Potências • 𝑃𝑎𝑝 = 𝑉𝐺 . 𝐼 = 110 . 0,84 = 92,4 𝑉𝐴 • 𝑃 = 𝑉𝐺 . 𝐼 . cos𝜙 = 92,4 . 0,87 = 80,4𝑊 • Pr = 𝑉𝐺 . 𝐼 𝑠𝑒𝑛 𝜙 = 92,4 . 0,48 = 44,8 𝑉𝑎𝑟 Exercício – Circuitos RLC série •No circuito a seguir determinar: Exercício – Circuitos RLC série Tensão da fonte: •𝑉𝐺 = 𝑉𝑅2 + (𝑉𝐿 − 𝑉𝐶)2 = •= 62 + (12 − 20)2 •= 36 + (−8)2= 36 + 64 = 10𝑉 Exercício – Circuitos RLC série Impedância do circuito •𝑍 = 𝑉𝐺 𝐼 = 10𝑉 0,01𝐴 = 1000Ω Exercício – Circuitos RLC série Diagrama Fasorial Exercício – Circuitos RLC série Ângulo de defasagem • 𝑡𝑔 𝜙 = 8 6 = 1,33 → 𝜙 ≅ 53° Exercícios – Circuitos RLC paralelo Exercícios – Circuitos RLC paralelo •Num circuito RLC paralelo, R = 1kΩ, XL = 200Ω e XC = 500Ω. A tensão aplicada é 10V, Exercícios – Circuitos RLC paralelo Exercícios – Circuitos RLC paralelo •Determinar: •Corrente em todos os ramos •𝐼𝑅 = 10𝑉 1𝑘 = 10𝑚𝐴 •𝐼𝐶 = 10𝑉 500Ω = 20𝑚𝐴 Exercícios – Circuitos RLC paralelo •𝐼𝐿 = 10𝑉 200Ω = 50𝑚𝐴 Exercícios – Circuitos RLC paralelo Corrente total: • 𝐼 = 𝐼𝑅2 + (𝐼𝐶 − 𝐼𝐿)2= 102 + (20 − 50)2= • 102 + (−30)2= 𝐼 = 31,6𝑚𝐴 Exercícios – Circuitos RLC paralelo •Impedância: •𝑍 = 𝑉𝐺 𝐼 = 10𝑉 31,6 𝑚𝐴 = •= 0,316𝐾 = 316Ω Exercícios – Circuitos RLC paralelo Exercícios – Circuitos RLC paralelo • cos𝜙 = 10 31,6 → 𝜙 = 71,5° Exercício – Correção de fator de potência Um motor consome uma potência de 10kW a 600V com um FP = 0,6. Calcule a capacitância do capacitor que aumenta o FP para 0,9, sendo a frequência 60HZ Exercício – Correção de fator de potência Exercício – Correção de fator de potência • cos𝜙1 = 0,6 → 𝜙1 ≅ 53° → 𝑡𝑔 𝜙1 = 1,33 • cos𝜙𝟐 = 0,9 → 𝜙𝟐 ≅ 25° → 𝑡𝑔 𝜙𝟐 = 0,48 Exercício – Correção de fator de potência P = 10kW ω = 377 rd/s VG = 600V Exercício – Correção de fator de potência •𝐶 = 𝑃 𝜔.𝑉𝐺2 . 𝑡𝑔𝜙1 − 𝑡𝑔𝜙𝟐 = • 10000 377 .(600)2 . 1,33 − 0,48 = •𝐶 = 62,6 𝜇𝐹 Exercício – Impedância A impedância é medida em Ohms e seu símbolo é uma simpática ferradura (Ω), símbolo originário do alfabeto grego, indicativo da letra Ômega. Exercício – Impedância O nome é uma homenagem ao físico alemão George Simon Ohm, quem primeiro descreveu estes fenômenos no início do século XIX. Exercício – Impedância Exercício – Números complexos •Representar os números complexos na forma polar. Exercício – Números complexos •𝑍1 = 3 + 𝑗4, • 𝑍2 = 3 − 𝑗4, •𝑍3 = 𝑗5 , •𝑍4 = 10, • 𝑍5= −10, • 𝑍6= −𝑗5 Exercício – Números complexos • 𝑟1 = 42 + 32 = 5 •𝜃1 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 4 3 ≅ 53° •𝑍 = 5∠53° Exercício – Números complexos •𝑍2 = 3 − 𝑗4, • 𝑟𝟐 = 42 + 32 = 5 •𝜃1 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 4 3 ≅ −53° •𝑍 = 5∠ − 53° Exercício – Números complexos •𝑍3 = 𝑗5 , •𝑍3 = 5∠90° Exercício – Números complexos •𝑍4 = 10, •𝜃4 = 0° 𝑟4 = 10 •𝑍4 = 10∠0° Exercício – Números complexos • 𝑍5= −10, •𝜃5 = 180° 𝑟5 = 10 •𝑍5 = 10∠180° Exercício – Números complexos • 𝑍6= −𝑗5 •𝜃6 = −90° 𝑟6 = 5 •𝑍6 = 5∠ − 90° Exercício – Números complexos •Transformar o seguinte número: •𝑍1 = 10 ∠45° Exercício – Números complexos •𝑌1 = 10 . 𝑠𝑒𝑛45° = 7,07 •𝑋1 = 10 . 𝑐𝑜𝑠45° = 7,07 •𝑍1 = 7,07 + 𝐽7,07 Exercício – Números complexos •Sejam 𝑍1 = 4 + 𝑗3, 𝑍2 = 5 + 𝑗4 •𝑍3 = 𝑍1 + 𝑍2 = 4 + 5 + 𝑗 3 + 4 •= 9 + 𝑗7 Exercício – Números complexos •Sejam 𝑍1 = 3 + 𝑗4 = 5∠53° 𝑒 𝑍2 = 3 + 𝑗3 = 3 2∠45° Exercício – Números complexos •Na multiplicação, multiplicamos os módulos e soma-se os argumentos •𝑍4 = 𝑍1 . 𝑍2 = 5∠53° . 3 2∠45° •= 15 2∠98° Exercício – Admitância A admitância Y é reciproca à impedância, medida em siemens (S). Exercício – Circuitos RL série e paralelo (complexos) Determinar a impedância e a corrente do circuito: Exercício – Circuitos RL série e paralelo (complexos) •𝑍 = 𝑅//𝑋𝐿 onde 𝑅 = 80∠0° 𝑋𝐿 = 60∠90° •𝑍 = 𝑅 .𝑋𝐿 𝑅+𝑋𝐿 = 80∠0° .60∠90° 80+𝑗60 = 4800∠90° 100∠37° Exercício – Circuitos RL série e paralelo (complexos) •𝑍 = 48∠53° • 𝐼 = 𝑉𝐺 𝑍 = 120∠90° 48∠53° = 2,5∠37° Exercício – Circuitos RC série e paralelo (complexos) Com relação ao circuito, pede-se: Exercício – Circuitos RC série e paralelo (complexos) Impedância complexa: Z=4 - j3 = 5∠-37° Exercício – Circuitos RC série e paralelo (complexos) Expressão matemática da corrente • 𝐼 = 𝑉𝐺 𝑍 = 10∠0° 5∠−37° = 2∠37° • 𝑖 = 2 2. 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡 + 37°) Exercício – Circuitos RC série e paralelo (complexos) Desenho fasorial: •𝑉𝐶 = 𝑋𝐶. 𝐼 = 3∠ − 90°. 2∠37° = 6∠ − 53° Exercício – Circuitos RC série e paralelo (complexos) Exercícios – Circuitos Mistos Na resolução de um circuito com mais de uma malha, é que aparece a vantagem da resolução, usando números complexos. Exercícios – Circuitos Mistos Para o circuito misto: Exercícios – Circuitos Mistos •R1 = 50Ω XL1=20 Ω •R2=50 Ω XL2=80 Ω •𝑣𝑔 = 110. 2. 𝑠𝑒𝑛𝜔𝑡 (𝑉) Exercícios – Circuitos Mistos Exercícios – Circuitos Mistos • Impedância complexa • 𝑍 = 𝑍1.𝑍2 𝑍1+𝑍2 • 𝑍1 = 50 + 𝑗20 = 53,3∠21,8° • 𝑍2 = 50 + 𝑗80 = 94,3∠58° • 𝑍 = 53,3∠21,8°.94,3∠58° 50+𝑗20 +(50+𝑗80) = 5026∠79,8° 100+𝑗100 = • 5026∠79,8° 141∠45° = 35,6∠34,8° Exercícios – Circuitos Mistos • 𝐼𝐺 = 𝑉𝐺 𝑍 = 110∠0° 35,6∠34,8° = 3,09∠ − 34,8° • 𝑖𝑔 = 3,09. 2. 𝑠𝑒𝑛 𝜔𝑡 − 34,8° (𝐴) • 𝐼1 = 𝑉𝐺 𝑍1 = 110∠0° 53,3∠21,8° = 2,06∠ − 21,8° (𝐴) • 𝑖1 = 2,06. 2. 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡 − 21,8°) • 𝐼2 = 𝑉𝐺 𝑍2 = 110∠0° 94,3∠58° = 1,16∠ − 58° • 𝑖2 = 1,16 2. 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡 − 58°) Exercícios – Circuitos Mistos Exercícios – polos e zeros Exercícios – polos e zeros • Constante de tempo: • 𝜏 = 𝑅. 𝐶 • Ganho do filtro: • O ganho de um filtro passa-baixas é o resultado da tensão de saída (vs) dividido pela tensão de entrada (ve). Exercícios – polos e zeros • Função de transferência• 𝐇 ω = 𝑵(𝜔) 𝑫(𝜔) • As raízes de N(ω)=0 são chamadas • de zeros de H(ω) e são geralmente representadas por jω = z1,z2,.... • Exercícios – polos e zeros Exercícios – polos e zeros •𝐻𝑅𝐶 𝑠 = 𝑉𝑖𝑛 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 1 1+𝑠𝑅𝐶 = 1 1+ 𝑠 𝜔𝑝
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