RELATÓRIO DE POTENCIA ELÉTRICA EM CORRENTE ALTERNADA

Prévia do material em texto

5 
 
1. INTRODUÇÃO 
A corrente elétrica alternada é uma corrente elétrica cujo sentido varia no tempo, ao 
contrário da corrente contínua cujo sentido permanece constante ao longo do tempo. 
A forma de onda usual em um circuito de potência de corrente alternada é senoidal 
por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente. Entretanto, em certas 
aplicações, diferentes formas de ondas são utilizadas, tais como triangular ou ondas 
quadradas. Enquanto a fonte de corrente contínua é constituída pelos polos positivo 
e negativo, a de corrente alternada é composta por fases (e, muitas vezes, pelo fio 
neutro). 
 Forma de onda de corrente alternada. 
 
Esse tipo de corrente é o que encontramos quando medimos a corrente encontrada 
na rede elétrica residencial, ou seja, a corrente medida nas tomadas de nossas 
casas. Dependendo da forma como é gerada a corrente, esta é invertida 
periodicamente, ou seja, ora é positiva e ora é negativa, fazendo com que os 
elétrons executem um movimento de vai-e-vem. Vejamos na figura abaixo. 
 
 
6 
 
Em corrente alternada encontramos três tipos de potência: Potência aparente, 
Potência ativa e Potência reativa. 
 Triângulo das três potências. 
 
Potência aparente: É a potência total absorvida pela rede. Pode ser medida 
utilizando um voltímetro e um amperímetro. Sua unidade é o VA (volt-ampere). E é 
dada pela sua fórmula já conhecida: 
𝑷 = 𝑽 × 𝑰 
Potência ativa: É a parcela da potência aparente utilizadas pelas cargas para a 
transformação em trabalho. A potência ativa é medida em Watts (W). E é dada pela 
fórmula: 
𝑷𝒂𝒕 = 𝑹 × 𝑰
𝟐 
Potência reativa: é a potência usada para manutenção do campo magnético nas 
máquinas elétricas que possuem enrolamento de indução. Ex.: transformadores, 
motores, máquinas de solda, etc... Esta potência é trocada com a rede, não sendo, 
portanto, consumida. Da mesma maneira que a potência ativa, multiplica-se a 
potência aparente por um fator e como resultado nos dá a parte da potência que não 
é consumida. Onde o fator utilizado é o sen 𝜃. Sua unidade é VAR (volt-ampere-
reativo). E é dada pela fórmula: 
𝑷𝒓 = 𝑷𝒂𝒑 × 𝒔𝒆𝒏𝜽 ou 𝑷𝒓 = 𝑽 × 𝑰 × 𝒔𝒆𝒏𝜽 
 
 
7 
 
2. OBJETIVO 
Determinar a corrente e a potência de diversas cargas resistivas submetidas ao 
regime de corrente alternada. 
 
3. MATERIAIS UTILIZADOS 
● Multímetro digital; 
● Diversas lâmpadas com suporte; 
● Alicate amperímetro; 
● Cabos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
1ª Parte: corrente e potência de cargas resistivas 
Com o circuito já montado (Figura 5), meça e anote na Tabela 1, a tensão da rede 
elétrica que será utilizada para as duas lâmpadas. 
Agora meça cuidadosamente a corrente que circula pelo circuito composto pela 
lâmpada 1 e depois pela lâmpada 2. Anote os dados na Tabela 1. 
Figura 5: circuito em série composto por fonte de tensão alternada, amperímetro e lâmpada. 
 Tabela 1: valores de corrente alternada e potência das lâmpadas 1 e 2. 
 Lâmpada 1 Lâmpada 2 
Tensão (V) 127,6 127,6 
Corrente (A) 0,00116 0,00251 
 Potência (W) 0,148 0,320 
 
- Com base nos valores encontrados, determine a potência de carga resistiva, ou 
seja, a potência luminosa de cada lâmpada, através da Equação: 
𝑷 = 𝑽 × 𝑰 
2ª Parte: alicate amperímetro 
Agora utilizaremos um instrumento de medida de corrente baseado no princípio da 
indução de cargas entre o primário e o secundário de um transformador: o alicate 
amperímetro. Ele nos fornece o resultado da corrente através de uma medida 
indireta no circuito, não necessitando da ligação em série com o que se quer medir. 
Para realizar a medida, encaixe um dos três fios na garra do alicate. Lembrando que 
o fio verde é o aterramento (terra) e os outros dois são a fase e o neutro (retorno). 
 
9 
 
 Tabela 2: valores de corrente alternada e potência das lâmpadas 3 e 4. 
 Lâmpada 3 
(50 W) 
Lâmpada 4 
(6,5 W) 
Tensão (V) 127,6 127,6 
Corrente (A) 0,36 0,05 
Potência (W) 45,94 6,38 
 
- Com base nos valores de potência obtidos na Tabela 2, calcule o erro entre o valor 
fornecido pelo fabricante (50 W e 6,5 W), respectivamente, e o valor determinado 
experimentalmente. 
𝑬𝒓𝒓𝒐% = 
𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒆𝒙𝒂𝒕𝒐 − 𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒂𝒑𝒓𝒐𝒙𝒊𝒎𝒂𝒅𝒐
𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒆𝒙𝒂𝒕𝒐 
 × 𝟏𝟎𝟎 
 
Lâmpada 3 (50 W) → 𝐸𝑟𝑟𝑜% = 
50 −45,94
50
 × 100 = 8,12 % 
Lâmpada 4 (6.5 W) → 𝐸𝑟𝑟𝑜% = 
6,5 −6,38
6,5
 × 100 = 1,8 % 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
5. DISCUSSÃO 
- Porque você consegue realizar a medida de corrente com o alicate amperímetro 
nos fios referentes à fase e ao neutro, separadamente, mas não consegue realizar a 
medida dos dois ou dos três ao mesmo tempo? 
Para obter uma medição precisa, o correto é utilizar somente uma fase ou somente 
um neutro. Nunca medir a corrente elétrica de dois ou mais condutores 
coletivamente, pois, se laçar duas ou três fases, o valor tende a zero, o campo 
magnético de um cabo vai anular o campo magnético do outro. Caso isso não 
ocorra, pode ter algo de errado com o aparelho, podendo ser fuga para terra, 
problemas na carga ou na alimentação. Obtendo uma medição incorreta. 
 
- Porquê da Equação 1 ter se transformado na Equação 2? 
Pois, como em um circuito com uma carga resistiva não há defasagem entre tensão 
e corrente, ou seja, elas estão em fase, o ângulo entre a tensão e a corrente é de 0º. 
Não havendo armazenamento de energia num resistor, mas somente a dissipação 
de potência. Entretanto, a Equação 2 que é (P = V∙ I ∙ cos 𝜃), ao calcularmos o 
cosseno de 0º tem-se como resultado 1, depois de substituirmos, iremos obter a 
Equação 1 (P = V∙ I). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
6. CONCLUSÃO 
De acordo com os resultados obtidos, observamos que a corrente das lâmpadas não 
apresentou o mesmo valor que as especificações fornecidas pelo fabricante. O 
fornecimento de potência em um circuito de corrente alternada onde operam 
elementos indutivos e capacitivos, além dos resistivos se dá através de duas 
parcelas, uma parcela de potência ativa e outra de potência reativa cuja soma 
complexa de ambas nos fornece por definição o valor da potência complexa e da 
potência aparente. Foi observado também que não é possível medir a corrente 
elétrica de dois ou mais condutores juntos, pois, o campo magnético de um cabo 
anula o campo magnético do outro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
7. BIBLIOGRAFIA 
1. Halliday, D.; Resnick, R.; Walker, J. Fundamentos da Física III, 
Eletromagnetismo. Editora LTC. Rio de Janeiro, 2012. 
2. Santos, A. F. dos. Eletricidade Aplicada. Rio de Janeiro: SESES/Estácio, 
2016. 
3. http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/caecc
.php, acesso em 13/04/2017. 
4. http://eletronicacarandai.com.br/artigo/potencia-em-corrente-alternada-c-a, 
acesso em 13/04/2017. 
5. https://pt.wikipedia.org/wiki/Pot%C3%AAncia_el%C3%A9trica, acesso em 
13/04/2017. 
6. http://www.eletrica.ufpr.br/pedroso/2010/TE144/Aulas/CircuitosBasicos-
Alternada.pdf, acesso em 13/04/2017. 
7. http://www.saladaeletrica.com.br/potencia-eletrica-podcast-002/, acesso em 
14/04/2017. 
8. http://eletronicacarandai.com.br/artigo/potencia-em-corrente-alternada-c-a, 
acesso em 14/04/2017.