Relatório Atividade prática ANÁLISE DE CIRCUITOS ELÉTRICOS

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO
DISCIPLINA DE ANÁLISE DE CIRCUITOS ELÉTRICOS
ATIVIDADES PRÁTICAS
ALUNO: ANDRÉ DA COSTA OLIVEIRA FILHO
professor: VIVIANA R. ZURRO
TERESINA - PI
2017
�
SUMÁRIO
RESUMO....................................................................................................................................2
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................2
 1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA...........................................................................2
 1.2 OBJETIVO GERAL...............................................................................................2
 1.2.1 OBJETIVO EXPERIMENTO 01 – SENOIDES E FASORES...........................2
 1.2.2 OBJETIVO EXPERIMENTO 02 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES........2
 1.2.3 OBJETIVO EXPERIMENTO 03 – FILTROS PASSIVOS.................................3
2 METODOLOGIA............................................................................................................3
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES....................................................................................3
 3.1 EXPERIMENTO 01 - SENÓIDES E FASORES...................................................3
 3.1.1 DIVISOR DE TENSÃO..................................................................................3
 3.1.2 CIRCUITO RC SÉRIE....................................................................................4
 3.1.3 CIRCUITO RL SÉRIE.....................................................................................6
 3.1.4 TRANSFORMADOR.......................................................................................7
 3.1.5 CIRCUITO RLC SÉRIE...................................................................................8
 3.1.6 BOBINA...........................................................................................................9
 3.1.7 CIRCUITO.......................................................................................................9
 3.2 EXPERIMENTO 02 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES E INDUTORES......11
 3.2.1 ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES.............................................................12
 3.2.2 ASSOCIAÇÃO DE INDUTORES..................................................................13
 3.3 EXPERIMENTO 03 – FILTROS PASSIVOS.......................................................13
 3.3.1 FILTRO PASSA BAIXAS RC.........................................................................13
 3.3.2 FILTRO PASSA ALTAS RC...........................................................................13
 
�
RESUMO
 Calcular e medir sinais senoidais e simular circuitos com resistores, capacitores e indutores.
1 – INTRODUÇÃO
 Análise de Circuitos e o estudo que da passagem da corrente elétrica pelos elementos que compõe um circuito elétrico, como resistores, indutores e capacitores.
1.1 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
 Enquanto resistores dissipam energia, os capacitores e indutores armazenam energia que pode ser posteriormente recuperada. Portanto são chamados elementos armazenadores. O comportamento em corrente 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 da freqüência e da forma de onda do sinal. São dispositivos dependentes de freqüência.
1.2 – OBJETIVO GERAL
 Fazer uma análise completa dos circuitos em todas as suas composições.
1.2.1 OBJETIVO EXPERIMENTO 01 – SENOIDES E FASORES
 Calcular e medir sinais senoidais e simular circuitos com resistores capacitores e indutores.
1.2.2 OBJETIVO EXPERIMENTO 02 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES E INDUTORES
 Demonstrar que através de diversas associações de capacitores, que é possível encontrar a capacitância desejada para utilizar em um determinado circuito. Essas associações têm como objetivo obter a capacitância desejada. Assim esse experimento tem como objetivo principal calcular a capacitância e a indutância em diversas associações.
1.2.3 OBJETIVO EXPERIMENTO 03 – FILTROS PASSIVOS
 O filtro é um circuito que permite a passagem de sinais apenas em determinadas frequências. Ele pode ser classificado em: 
- Filtro Passa-Baixas (F.P.B.) 
- Filtro Passa-Altas (F.P.A.) 
- Filtro Passa-Faixa (F.P.F.) 
- Filtro Rejeita-Faixa (F.R.F.) 
 Os filtros são considerados passivos quando são formados apenas por dispositivos passivos, como resistores, capacitores e indutores. Outra característica dos filtros passivos é o fato de o ganho de tensão ser sempre menor ou igual a 1 (ou 0db), já que não possuem nenhum dispositivo ativo capaz de amplificar os sinais. 
 O objetivo desse experimento é montar e avaliar um filtro passa baixa com capacitor. 
 
2 – METODOLOGIA
 Informações e resultados foram obtidos através da utilização do software Multisim Blue, com a simulação de circuitos com seus respectivos componentes necessários a obtenção dos resultado desejados. Seguem os experimentos e seus resultados listados a seguir:
3 – RESULTADOS E DISCUSSÕES 
3.1 EXPERIMENTO 01 - SENÓIDES E FASORES
3.1.1 DIVISOR DE TENSÃO
 Utilizando o Multisimlive, simular o circuito. Este circuito simula uma ligação em série de dois resistores com uma fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois resistores. Simular o circuito e preencher os dados da tabela 1.
Análise, resultados e conclusões:
 As formas de onda estão em fase, mostrando assim que um circuito puramente resistivo não provoca defasamento angular.
	V1[v]
	R1[Ω]
	R2[Ω]
	VR2[V]
	10
	1K
	100
	0,905
	35
	100
	1K
	31,65
	50
	50
	50
	24,85
 
1 - 
2 - 
3 - 
3.1.2 CIRCUITO RC SÉRIE
 Utilizando o MultisimLive, simular o circuito. 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. Utilizar os valores da tabela 2, simular o circuito para as três opões e preencher os valores de Vc[V] na tabela.
Análise, resultados e conclusões:
 Observa-se no gráfico um defasamento angular entre as formas de onda. Assim mostra a influência do capacitor no circuito, atrasando a forma de onda da tensão em relação a corrente. No primeiro gráfico não é perceptível o defasamento.
	Vi[V]
	C1[F]
	R1[Ω]
	Vc[V]
	10
	1µ
	100
	10
	35
	100η
	50K
	16,05
	50
	50µ
	2K
	1,29
1 - 
2 - 
3 - 
3.1.3 CIRCUITO RL SÉRIE
 Utilizando o MultisimLive, simular o circuito. 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. Usando os dados da tabela 3 simular o circuito para as três opções e preencher os dados da tabela.
Análise, resultados e conclusões:
 Observa-se nos gráficos que há um defasamento angular entre as formas de onda. Assim mostra a influência do indutor no circuito atrasando a forma de onda da corrente em relação a tensão. No primeiro gráfico e último não é perceptível o defasamento.
	Vi[V]
	L1[H]
	R1[Ω]
	VL[V]
	10
	3
	100
	9,95
	35
	100
	50K
	21
	50
	10
	10
	9,9
1 - 
2 - 
3 - 
3.1.4 TRANSFORMADOR
 Utilizando o MultsimLive, simular o circuito. Este circuito simula um circuitocom transformador. Números de espiras do primário é igual a 8 e números de espiras do secundário é igual a 2. Preencher os dados da tabela 4. Medir tensão do primário e secundário. Verificar que a tensão do primário VF é maior do que a do secundário Vs. Quantas vezes a tensão do primário é maior do que a do secundário? Porquê?
Análise, resultados e conclusões:
A tensão no secundário é menor que a tensão do primário pelo fator de transformação do T1 (8:2). Entrada 12v e saída 3v.
	VP[V]
	VS[V]
	IP[A]
	IS[A]
	11,909
	2,977
	0,745
	2,99
3.1.5 CIRCUITO RLC SÉRIE
Considerando o circuito da figura abaixo, calcular:
1 – A freqüência angular da fonte w[rad/s].
 W = 2πf
 W = 120π rad/s.
2 – A impedância total do sistema.
 Z2 = VR2 + (VL – VC)2
 Z = 548Ω
3 – A corrente total do sistema.
 Imáx = V/Z = 120/548 = 0,219A
4 – VRMS e IRMS.
 VRMS = Vpk * 0,707 = 84,84V
 IRMS = Imáx * 0,707 = 0,155A 
5 – A tensão em R1;
 Vmáx = Imáx x R1 = 0,219 * 50 = 10,95V
6 – A tensão em L1;
 XL = 2π f L = 2 * 3.14 * 60 * 10x10-6 = 3,77Ω
 VL1 = ZL1 * i = 3,77 * 0,219 = 0,82V
7 – A tensão em C1;
 Xc = 1/2π f c = ½ * 3,14 * 60 * 20x10-6 = 132,63Ω
 Vc1 = Xc1 x i = 132,63 * 0,219 = 29,04V
8 – A potência média dissipada pela carga.
 Pmed = IRMS x 50 = 1,20W
3.1.6 BOBINA
 Uma bobina de indutância 0,1H e resistência 80Ω é ligado a uma fonte de alimentação de 100V, 600Hz. 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 MultisimLive.
 
 
Resultados:
XL = W x L = 2 π f L = 2 * 3,14 * 600 * 0,1 = 377Ω
Z2 = 802 + 3772 = 385Ω 
I = U / Z = 100/385 = 0,26A 
Ø = arctan (XL/R) = arctan (377/80) = 78°
3.1.7 CIRCUITO
Utilizando o método que achar mais conveniente determine o fasor V.
 
Resultados: Todas as correntes saindo do nó.
(V/5) – 10 + (V/(-J20/9)) + (V/J5) + ((V+100J)/20) = 0
(0,25+J0,25)V – 10 + J5 = 0
V = 10 – J30 ou 31.62 /_ -71.56
Análise das malhas, onde você transforma a fonte de tensão em fonte de corrente, e faz a resistência equivalente, facilitando muito pois ficará uma resistência equivalente de 2 – 2j, e a corrente total fica i = 10 + (-j5), assim basta multiplicar os dois que encontrará a tensão no resistor de 5Ω.
V = Z * I
V = (2 – 2j)*(10+5j)
V = 31.62 /_ -71.56
3.2 EXPERIMENTO 02 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES E INDUTORES
3.2.1 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES
1. Separe os seguintes capacitores e meça sua capacitância real, preenchendo a tabela a seguir. 
Tabela 5: Capacitores: código, capacitância nominal e medição com o multímetro. 
	Capacitor (código no corpo do capacitor) 
	Capacitância nominal 
	Capacitância medida com o multímetro
	C1: 104
	100nF
	88.3nF
	C2: 333
	33nF
	28.6nF
	C3: 224
	220nF
	191nF
	C4: 334
	330nF
	267nF
	C5: 683
	68nF
	63.5nF
2. Para o seguinte circuito calcule Ceq usando os valores nominais, demonstre os passos utilizados no relatório. 
2.1 – Ceq: C5 e C4 série = C7 = 56.38nF
2.2 – Ceq: C1 e C2 paralelo = C6 = 133nF
2.3 – Ceq: C7 e C3 paralelo = C8 = 276.38nF
2.4 – Ceq: C6 e C8 série = 89.79nF CAPACITÂNCIA TOTAL DA ASSOCIAÇÃO
3. Monte o circuito no protoboard e meça o valor total da associação de capacitores. 
4. Compare o valor medido com o valor calculado. 
 
 Valor medido: 80nF
 Valor calculado: 89.79nF
5. Justifique no relatório a diferença entre valores medidos e calculados.
 O valor medido com multímetro foi de 80nF e o valor calculado foi de 89.79nF, a diferença fica pelo fator de que os componentes não são de precisão.
3.2.2 – ASSOCIAÇÃO DE INDUTOES
1. Separe os seguintes indutores e meça sua indutância real, preenchendo a tabela a seguir:
 
Tabela 6: Indutores: código, indutância nominal e medição com o multímetro. 
	Indutância nominal
	Código de cores
	Indutância medida com o multímetro
	L1 = 1µH 
	10 * 0.1 MPD
	Escala muito pequena = 0
	L2 = 100µH 
	10 * 10 MPM
	102µH
	L3 = 4,7µH 
	47 * 0.1 AVD
	2 µH
	L4 = 47µH 
	47 * 1 AVP
	54 µH
 
2. Para o seguinte circuito calcule Leq usando os valores nominais, demonstre os passos utilizados no relatório. 
 
 2.1 – Leq: L2 e L4 série = L5 = 147 µH
 2.2 – Leq: L5 e L3 paralelo = L6 = 4.55 µH
 2.2 – Leq: L1 e L6 série = 5.55 µH INDUTÂNCIA TOTAL DA ASSOCIAÇÃO
3. Monte o circuito no protoboard e meça o valor total da associação de indutores. 
 Leq = 0.009mH = 9 µH
4. Compare o valor medido com o valor calculado. 
 Leq = 5.55 µH Valor calculado
 Leq = 0.009mH = 9 µH Valor medido
5. Justifique no relatório a diferença entre valores medidos e calculados.
 O valor medido com multímetro foi de 9µH e o valor calculado foi de 5.55µH a diferença fica pelo fator de que os componentes não são de precisão.
3.3 EXPERIMENTO 03 – FILTROS PASSIVOS
3.3.1 Filtro Passa Baixas RC 
1. Escolha um capacitor do seu kit de valor entre 10 nF (10.000 pF no seu kit) e 100 nF.
 
 R - 68nF.
2. Para uma frequência de corte 𝑓 𝑐 = 2 [𝑘𝐻𝑧] calcule o resistor usando o capacitor escolhido. 
 𝑓 𝑐 = 1/ 2𝜋𝑅𝐶 ⟹ 𝑅 = 1/ 2𝜋𝐶𝑓 𝑐
 R – 1170Ω
 
3. Escolha no seu kit o resistor de valor comercial mais próximo ao calculado. 
 R – 1kΩ
4. Monte o circuito da Figura 4 no Multsim Blue como indicado na Figura 5.
5. Simule o mesmo e preencha a Tabela 1. 
	f[Hz]
	Vi[V]
	V0[mV]
	Av
	10
	10
	
	
	50
	10
	
	
	100
	10
	
	
	500
	10
	
	
	1000
	10
	
	
	1500
	10
	
	
	1800
	10
	
	
	1900
	10
	
	
	1950
	10
	
	
	2000
	10
	
	
	3000
	10
	
	
	6000
	10
	
	
	10000
	10
	
	
3.3.2 Filtro Passa Altas RC 
1. Escolha um capacitor do seu kit de valor entre 1 nF (1.000 pF no seu kit) e 33 nF. 
 R - 22nF
2. Para uma frequência de corte 𝑓 𝑐 = 5 [𝑘𝐻𝑧] calcule o resistor usando o capacitor escolhido. 
 𝑓 𝑐 = 1/2𝜋𝑅𝐶 ⟹ 𝑅 = 1/ 2𝜋𝐶𝑓 𝑐
 R – 1.4468kΩ
 
3. Escolha no seu kit o resistor de valor comercial mais próximo ao calculado. 
 R – 1.5kΩ
4. Monte o circuito da Figura 8 no Multsim Blue como indicado na Figura 9.
CONCLUSÕES
Em nossos experimentos podemos comprovar que a precisão de nossos componentes não é confiável conforme indicação dos valores indicados. Pudemos observar o comportamento de ondas dos componentes como capacitores, indutores e resistores.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Livros: FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 
 AUTOR: SADIKU
Internet: WIKIPÉDIA, WWW.MULTISIMLIVE.COM
�
ANEXO A
	Incluir como anexo páginas de manuais, folhas de dados, diagramas esquemáticos completos, tabelas grandes, listagem de código fonte, diagramas ou fluxogramas complexos, recortes de jornais, revistas, etc. Todos os anexos devem constar no sumário e devem ser referenciados no texto. Identificar os anexos com letras maiúsculas, deixando o título do anexo em negrito e centralizado.
�PAGE \* MERGEFORMAT�1�