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Analise de Circuitos em Corrente Alternada Aula07: Indutor em Corrente Alternada - INDUTOR Bibliografia Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Editora Erica 1. Indutor 1.1. Introdução Chamamos de indutor a um fio enrolado em forma de hélice em cima de um núcleo que pode ser de ar ou de outro material. A Fig01 mostra o símbolo para indutor com núcleo de ar, de ferro e de ferrite. (a) (b) (c) Figura 1: Símbolo de indutor - (a) Núcleo de ar; (b) de ferro e (c) ferrite. 1.2. Indutor em Corrente Contínua O que acontece quando no circuito da Fig02 fechamos a chave no instante t=0? A tensão é aplicada no indutor mas a corrente leva um certo tempo para crescer, a explicação é um fenômeno chamado auto indução (para maiores detalhes veja o livro Analise de Circuitos em Corrente Alternada ou o livro Circuitos Em Corrente Alternada) que faz aparecer uma tensão e que se oporá ao crescimento da corrente. Ao abrir a chave, no instante t2, novamente esse fenômeno vai atuar na bobina não deixando a corrente se anular instantaneamente, fazendo aparecer uma tensão e com a polaridade tal que se opôe à diminuição da corrente. Observe que isso faz aparecer uma tensão nos terminais da chave que é igual a E + e, que pode causar uma arco de corrente. Concluímos que um indutor se opõe à passagem de uma corrente alternada (se opõe à variação de uma corrente) e que a corrente está atrasada em relação à tensão (a tensão já está aplicada e a corrente começa a aumentar). Caso o núcleo fosse de ferro ou ferrite a corrente demoraria mais para aumenta (ou diminuir), isto porque a indutância da bobina seria diferente em cada caso. A indutância (L) de um indutor é um parâmetro que dá a medida da capacidade que tem o indutor de armazenar energia no campo magnético, a sua unidade se chama Henry (H). ( a ) ( b ) ( c ) Figura 2: Indutor em CC ( a ) Instante que a chave é fechada ( b ) Corrente em regime ( c ) Instante que a chave é aberta Quanto maior a indutância ( L ) mais tempo levará para que a corrente no gráfico da Fig 02 atinja o seu valor máximo. O valor da indutância depende do numero de espiras e do material usado no núcleo. Clique aqui para obter o arquivo do comportamento de um indutor em CC Força Eletromotriz Induzida Para que uma tensão seja induzida em uma espira ou em um enrolamento, é necessário que haja variação do fluxo magnetico atraves da espira ou do enrolamento. A figura a seguir mostra um exemplo de indução de tensão em um enrolamento (bobina). A Lei de Lenz diz que o sentido da corrente induzida deverá ter orientação de tal forma que origine um campo magnetico variavel que se opõe à variação do fluxo magnetico original. Figura 4: Indução de tensão provocada pela variação da intensidade do campo magnetico de um imã 1.3. Indutor em Corrente Alternada Senoidal Como vimos, a corrente em um indutor está atrasada em relação à tensão em um circuito CC. O que acontece se alimentarmos um indutor ideal (não tem resistencia ohmica) de indutância L com uma tensão alternada senoidal de freqüência f ? Obs: Um indutor ideal (que não existe) não tem resistência ôhmica (R). No circuito da Fig04, a corrente continua atrasada em relação à tensão e de um angulo bem definido, no caso 90º. Observe que a fase da tensão foi considerada arbitrariamente igual a 0º. (a) (b) Figura 4: Indutor em CA - (a) circuito; (b) diagrama fasorial (fasor em vermelho: corrente; fasor preto: tensão) 1.4. Reatância Indutiva Como vimos um indutor se opõe à variação de uma corrente. A medida desta oposição é dada pela sua reatância indutiva (XL), sendo calculada por: Com L especificado em Henries (H), f em hertz ( Hz ), XL em ohms (). Exercício1: Uma bobina tem 0,1 H de indutância, sendo ligada a uma tensão de 110V, 60Hz. Determinar: a) Reatância da bobina (XL) b ) Valor da corrente no circuito ( I ) Solução: a) XL = 2..60.0,1 = 37,7 b) I = V / XL = 110 / 37,7 = 2,9A Figura 5: Indutor em corrente alternada - exercício 1 Calculando a Reatancia Indutiva Parte superior do formulário Freqüência: Parte inferior do formulário Hz Indutância: mH Reatância Indutiva (XL) Ohms Entre com a frequencia (em Hz) com a indutância em mH, em seguida clique em Calcular 2. Experiência 09 - Indutor em Corrente Alternada - Parte 1 2.1. Abra o arquivo ExpCA09 (MicroCap) ou ExpCA09 (Multisim) e identifique o circuito da Figura 6. Execute uma analise transiente, no caso do MicroCap, e meça o valor da corrente. no caso do Multisim meça a corrente com o multiteste. I(60Hz) = ___________ Figura 6: Indutor em CA - Medida da corrente para diferentes valores de freqüência e indutancia 2.2. Mude a freqüência do gerador para 240Hz e meça o novo valor da corrente Obs: Para mudar a freqüência do gerador, dê duplo clique no símbolo do mesmo. Na janela que aparecerá, mude o valor da freqüência para 240Hz. I(240Hz) = ____________ 2.3. Complete: Se a freqüência dobrar o valor da corrente no circuito ...............(não muda/divide por 2/dobra) pois o valor da reatância ....................(não muda/dividiu por 2/multiplicou por 2). Obs: Experimente outros valores de L, faça a simulação mas não salve com o mesmo nome. Use Salvar Como (Save As) do menu Arquivo (File). 2.4. Conclusões 3. Experiência 10 - Indutor em Corrente Alternada - Parte 2 3.1. Abra o arquivo ExpCA10 ou ExpCA10 (Multisim) e identifique um dos circuitos da Figura 7. Execute uma analise transiente, no caso do MicroCap, anotando e medindo as formas de onda da tensão e da corrente. No caso do Multisim use o osciloscopio para ver as formas de onda do gerador e da tensão no resistor sensor (forma de onda da corrente no indutor) Use os cursores do osciloscópio para medir a defasagem no tempo em seguida calcule a defasagem em angulo . Observe o resistor sensor usado para que possamos visualizar a forma de onda da tensão, portanto da corrente. Preencha a tabela I. ( a ) ( b ) Figura 7: Indutor em CA - Medida da defasagem entre tensão e corrente ( a ) MicroCap ( b ) Multisim Tabela I: Circuito RL serie - medida da defasagem tensões e corrente Defasagem: Valores Calculados Defasagem: Valores Medidos t (Graus) t (Graus) Obs: Experimente outros valores de L, faça a simulação mas não salve com o mesmo nome. Use Salvar Como (Save As) do menu Arquivo (File). 3.2) Conclusões:
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