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DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Capítulo 10 Excitação Senoidal e Fasores DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I 10.1 Propriedades das Senóides: Onda senoidal: Amplitude = Vm Frequência angular = ω [rad/s] Senóide é uma função periódica: Período: T = 2π/ω Frequência: f = 1/T = ω/2π Expressão geral: onde φ é o ângulo de fase. v t( ) =Vm sen ωt( ) v t +T( ) = v t( ) v t( ) =Vm sen ωt +φ( ) Vm -Vm π/ω 2π/ω t DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Curva de uma senóide defasada de φ radianos: Note que: π/ω 2π/ω t v t( ) =Vm sen ωt +φ( ) v t( ) =Vm sen ωt( ) φ/ω cos ωt − π 2 ! " # $ % &= sen ωt( ) sen ωt + π 2 ! " # $ % &= cos ωt( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: Determinação de quanto uma senóide antecede ou segue outra de mesma frequência. Portanto, v1 antecede v2 de 30º - 108º = -78º, ou v1 está defasada em relação a v2 de 78º. v1 = 4cos ωt +30°( ) v2 = −2sen ωt +18°( ) v2 = 2sen ωt +18°+180°( ) v2 = 2cos ωt +18°+180°−90°( ) v2 = 2cos ωt +108°( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Soma de uma senóide com uma cossenóide de mesma frequência: Acos ωt( )+ Bsen ωt( ) = A2 + B2 A A2 + B2 cos ωt( )+ B A2 + B2 sen ωt( ) ! " # # $ % & & A B A2 + B2 θ Acos ωt( )+ Bsen ωt( ) = A2 + B2 cos ωt( )cos θ( )+ sen ωt( )sen θ( )!" #$ cos θ( ) sen θ( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Acos ωt( )+ Bsen ωt( ) = A2 + B2 cos ωt( )cos θ( )+ sen ωt( )sen θ( )!" #$ Acos ωt( )+ Bsen ωt( ) = A2 + B2 cos ωt −θ( )"# $% θ = tan−1 B A " # $ % & ' Então, Obs.: cos(a)cos(b) + sen(a)sen(b) = cos(a - b) cos(a)cos(b) - sen(a)sen(b) = cos(a + b) cos ωt −θ( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: −5cos 3t( )+12sen 3t( ) = −5( ) 2 +122 cos 3t −θ( )"# $% θ = tan−1 12 −5 " # $ % & '=112,6° −5cos 3t( )+12sen 3t( ) =13cos 3t −112,6°( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I 10.2 Exemplo de um Circuito RL Encontrar if . Por tentativa, temos: Então: L vg = Vm cos(ωt) R + - i L di dt + Ri =Vm cos ωt( ) i f = Acos ωt( )+ Bsen ωt( ) L d dt Acos ωt( )+ Bsen ωt( )!" #$+ R Acos ωt( )+ Bsen ωt( )!" #$=Vm cos ωt( ) −LωAsen ωt( )+ LωBcos ωt( )+ RAcos ωt( )+ RBsen ωt( ) =Vm cos ωt( ) −LωA+ RB = 0 LωB+ RA =Vm DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Assim, Portanto, mas Portanto, A = RVm R2 +ω2L2 B = ωLVm R2 +ω2L2 i f = RVm R2 +ω2L2 cos ωt( )+ ωLVm R2 +ω2L2 sen ωt( ) Acos ωt( )+ Bsen ωt( ) = A2 + B2 cos ωt −θ( )"# $% θ = tan−1 B A " # $ % & ' i f = Vm R2 +ω2L2 cos ωt − tan−1 ωL R " # $ % & ' ( ) * + , - DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Então, podemos escrever a corrente forçada como: onde Resposta natural: A corrente se estabiliza em seu valor de regime permanente c.a. dado pela corrente forçada. Método muito trabalhoso para a obtenção das equações de corrente! φ = − tan−1 ωL R " # $ % & ' i f = Im cos ωt +φ!" #$ Im = Vm R2 +ω2L2 in = A1exp − R L t " # $ % & ' DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I 10.3 Método Alternativo utilizando Números Complexos Para a análise de circuitos com excitação senoidal. Propriedades dos números complexos: Representação na forma retangular de um número complexo: onde , a = parte real de A e b = parte imaginária de A. Representação na forma polar: onde j = −1 A = A e jα = A∠α A = a2 +b2 α = tan−1 b a " # $ % & ' A = a+ jb A = a+ jb Re Im a b A α DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: A = 4 + j 3 Exemplo: A = -5 -j 12 A = 42 +32 = 5 α = tan−1 3 4( ) = 36,9° A = 5∠36,9° A = −5( ) 2 + −12( ) 2 =13 α =180º+ tan−1 −12 −5( ) = 247,4° A =13∠247,4° A = −5− j12 Re Im -12 -5 A α DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Outras relações úteis: Fórmula de Euler: j =1∠90° j2 = −1=1∠180° Vm cos ωt( )+ jVm sen ωt( ) =Vme jωt Re Vme jωt{ }=Vm cos ωt( ) Im Vme jωt{ }=Vm sen ωt( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Retomando o exemplo do circuito RL: Seja v1 = Vmejωt a excitação complexa do circuito, então Componente forçada da corrente i1 na forma complexa deve resolver a equação: L vg = Vm cos(ωt) R + - i vg = Vm cos(ωt) = Re{v1} L di1 dt + Ri1 = v1 onde v1 =Vme jωt L v1 = Vm ejωt R + - i1 DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Para resolver a equação vamos tentar: Então, Logo, L di1 dt + Ri1 =Vme jωt i1 = Ae jωt jωLAe jωt + RAe jωt =Vme jωt jωL+ R( )Ae jωt =Vme jωt A = Vm R+ jωL = Vm R2 +ω2L2 e − j tan−1 ωL R " # $ % & ' DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Então: mas if = Re{i1}, assim Portanto, se i1 é a resposta complexa para a função excitação complexa v1, então if = Re{i1} é a resposta para a excitação vg = Re{v1}. i1 = Ae jωt = Vm R2 +ω2L2 e − j tan−1 ωL R " # $ % & ' ( ) * * * + , - - - e jωt i1 = Vm R2 +ω2L2 e j ωt−tan−1 ωL R " # $ % & ' ( ) * + , - i f = Re Vm R2 +ω2L2 e j ωt−tan−1 ωL R " # $ % & ' ( ) * + , - . / 0 1 0 2 3 0 4 0 = Vm R2 +ω2L2 cos ωt − tan−1 ωL R " # $ % & ' ( ) * + , - DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Note que: pode ser escrita como: e, portanto, de temos: Portanto, é mais fácil usar a função excitação complexa v1 para encontrar a resposta complexa i1. A função excitação real é Re{v1} ⇒ a resposta real é Re{i1}. Re L di1 dt + Ri1 ! " # $ % & = Re Vme jωt{ } L d dt Re i1{ }( )+ R Re i1{ }( ) =Vm cos ωt( ) L di dt + Ri =Vm cos ωt( ) i = i f = Re i1{ } DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I 10.4 Excitações Complexas Sem perda da generalidade, vamos considerar a entrada como sendo uma fonte de tensão e a saída como sendo uma corrente através de um elemento. Em geral, a excitação é da forma: Enquanto que a resposta forçada é da forma: Portanto, sabendo-se os valores de ω, θ e Vm, podemos calcular Im e φ. vg =Vm cos ωt +θ( ) i = i f = Im cos ωt +φ( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Circuito + - vg =Vm cos ωt +θ( ) i = Im cos ωt +φ( ) Para resolver i no circuito, vamos considerar a excitação complexa: Pois sabemos que v1 =Vme j ωt+θ( ) Circuito + - i1v1 =Vme j ωt+θ( ) i = Re i1{ } DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I A equação representativa do circuito pode ser resolvida para a resposta forçada, visto que a solução tentativa é: Comparando com , temos Assim, e v1 =Vme jθe jωt i1 = Ae jωt i = Im cos ωt +φ( ) i = Re i1{ } Im cos ωt +φ( ) = Re Ae jωt{ } A = Ime jφ i1 = Ime jφe jωt Re{ } i = Im cos ωt +φ( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: Cálculo da resposta forçada if de Troca para a excitação complexa: Resposta complexa i1 deve satisfazer: Então, i1 pode ter a seguinte forma: Substituindo, obtemos d 2i dt2 + 2 di dt +8i =12 2 cos 2t +15°( ) v1 =12 2e j 2t+15°( ) d 2i1 dt2 + 2 di1 dt +8i1 =12 2e j 2t+15°( ) i1 = Ae j2t d 2 dt2 Ae j2t( )+ 2 ddt Ae j2t( )+8 Ae j2t( ) =12 2e j 2t+15°( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Assim, Logo, Portanto, E a resposta real é: −4+ j4+8( )Ae j2t =12 2e j15°e j2t A = 12 2e j15° 4+ j4 = 12 2∠15° 4 2∠45° = 3∠−30° i1 = Ae j2t = 3∠−30°( )e j2t = 3e j 2t−30°( ) i = Re i1{ }= Re 3e j 2t−30°( ){ } = 3cos 2t −30°( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exercício: Calcular a resposta forçada v: a) 10 Ω + - [ ]V 10 8tjg ev = 1/20 F 5 Ω + v - i 5i = v v − vg 10 + i + 1 20 dv dt = 0 v − vg 10 + v 5 + 1 20 dv dt = 0 dv dt +6v = 20e j8tdv dt +6v = 2vg DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Resposta forçada: v = Ae j8t dv dt +6v = 20e j8t j8Ae j8t +6Ae j8t = 20e j8t 6+ j8( )Ae j8t = 20e j8t A = 20 6+ j8 = 20∠0° 10∠53,1° = 2∠−53,1° v = 2e− j53,1°e j8t = 2e j 8t−53,1°( ) b) Se vg = 10 cos(8t) [V], então: v = Re 2e j 8t−53,1°( ){ } = 2cos 8t −53,1°( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I 10.5 Fasores Fasores permitem colocar os resultados obtidos anteriormente em uma forma mais compacta. Tensão senoidal: Forma fasorial Razão para a definição de fasor (fórmula de Euler): Assim, V =Vme jθ =Vm∠θ Vm cos ωt +θ( ) = Re Vme jθe jω t{ } v =Vm cos ω t +θ( ) v = Re Ve jω t{ } DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: Dado Representação fasorial: Visto que ω = 4 rad/s, v é prontamente obtida de V. Representação fasorial para corrente: Exemplo: Dado ω = 6 rad/s, e I = 2∠15º, então temos: v =10cos 4t +30°( ) V!" #$ V =10∠30° V"# $% I = Ime jφ = Im∠φ i = Im cos ω t +φ( ) i = 2cos 6t +15°( ) DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Representação fasorial para tensão e corrente é feita a partir da representação temporal na forma de cosseno. Exemplo: Dada a função: Podemos mudá-la para: Assim, a representação fasorial é: v = 8sen 3t +30°( ) V!" #$ v = 8cos 3t +30°−90°( ) = 8cos 3t −60°( ) V = 8∠−60° V#$ %& DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: pois θ = 0 e portanto, V = Vm ∠0º. Substituindo este valor e fazendo i = i1 na equação representativa, temos: onde i = Re{i1} L vg = Vm cos(ωt) R + - i L di dt + Ri =Vm cos ω t( ) v1 =Vme jω t =Ve jω t L di1 dt + Ri1 =Ve jω t DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Tentando a solução: obtemos: Assim, Substituindo na expressão de i1, obtemos Tomando a parte real desta expressão temos: i1 = Ie jω t jωLIe jω t + RIe jω t =Ve jω t jωLI+ RI =V I = V R+ jω L = Vm∠0º R2 +ω2L2∠ tan−1 ω L R # $ % & ' ( = Vm R2 +ω2L2 ∠− tan−1 ω L R # $ % & ' ( i1 = Vm R2 +ω2L2 exp j ω t − tan−1 ω L R " # $ % & ' ( ) * + , - . / 0 10 2 3 0 40 i = Vm R2 +ω2L2 cos ω t − tan−1 ω L R " # $ % & ' ( ) * + , - DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Note que podemos ir da equação característica do circuito: direto para a equação fasorial: L di dt + Ri =Vm cos ω t( ) jω LI+ RI =V DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I 10.6 Relações Tensão-Corrente para Fasores Tensão-Corrente para resistores: onde Tensão e corrente complexas: Substituindo na lei de Ohm e eliminando o fator e jωt: v = Ri i = Im cos ωt +φ( ) v =Vm cos ωt +θ( ) ( )θω += tjmeVv1 ( )φω += tjmeIi1 Vme j ω t+θ( ) = RIme j ω t+φ( ) Vme jθ = RIme jφ V = RI DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Da equação: podemos verificar que Portanto, a tensão e a corrente senoidais para um resistor possuem o mesmo ângulo de fase, isto é, estão em fase. Vme jθ = RIme jφ Vm = RIm θ = φ v,i t v i DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: R = 5 Ω, v = 10 cos(100t + 30º) [V] No domínio do tempo: i = 2cos 100t +30°( ) A!" #$ v + - i R = 5 Ω V = RI + - I R = 5 Ω V =10∠30° V"# $% I = V R = 10∠30° 5 = 2∠30° A"# $% DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Tensão-Corrente para indutores: Tensão e corrente complexas: v = Ldi/dt + - i L V = jωLI + - I jωL v = L di dt Vme j ωt+θ( ) = L d dt Ime j ωt+φ( )! "# $ %& = jωLIme j ωt+φ( ) v1 =Vme j ωt+θ( ) i1 = Ime j ωt+φ( ) Vme jθ = jωLIme jφ V = jωLI DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Se a corrente no indutor é dada pela a equação Então, como j = 1∠90º, temos: Portanto, no domínio do tempo temos: Comparando com , verificamos que a corrente pelo indutor está atrasada da tensão de 90º. i = Im cos ωt +φ( ) V = jωLI = jωL Im∠φ( ) =ωL Im∠φ +90°( ) v =ωLIm cos ωt +φ +90°( ) ( )φω += tIi m cos v,i t v i DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Tensão-Corrente para capacitores: Tensão e corrente complexas: dt dvCi = v + - i = Cdv/dt C V + - I= jωCV 1/jωC Ime j ωt+φ( ) =C d dt Vme j ωt+θ( )! "# $ %& = jωCVme j ωt+θ( ) v1 =Vme j ωt+θ( ) i1 = Ime j ωt+φ( ) Ime jφ = jωCVme jθ I = jωCV DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Se a tensão no capacitor é dada pela a equação Então, como j = 1∠90º, temos: Portanto, no domínio do tempo temos: Comparando com , verificamos que a corrente pelo capacitor está adiantada da tensão de 90º. v =Vm cos ω t +θ( ) I = jωCV = jωC Vm∠θ( ) =ωCVm∠ θ +90°( ) i =ωCVm cos ω t +θ +90°( ) v =Vm cos ωt +θ( ) v,i t v i DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: Capacitor C = 1 µF e tensão igual a Corrente no domínio do tempo: i = cos 100t +120°( ) mA!" #$ v + - i = Cdv/dt C = 1 µF I = jωCV = j100( ) ⋅ 10−6( ) ⋅ 10∠30°( ) A$% &' =1∠120° mA$% &' v =10cos 100t +30°( ) V!" #$ DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I 10.7 Impedância e Admitância Circuito geral com grandezas fasoriais: Impedância Z do circuito: Circuito Fasorial I + V _ V =Vm∠θ I = Im∠φ Z = V I Z = Z∠θz = Vm Im ∠ θ −φ( ) Z = Vm Im θz =θ −φ [Ω] DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Impedância Z segue as mesmas regras dos resistores em circuitos. A impedância é um número complexo mas não é um fasor. Impedância na forma retangular: onde R = Re{Z} = componente resistiva (resistência) X = Im{Z} = componente reativa (reatância) Em geral, Z = Z(jω) é uma função complexa de jω mas R = R(ω) e X = X(ω) são funções reais de ω. Note que Z = R+ jX Z = R2 + X 2 θz = tan −1 X R " # $ % & ' |Z| X θz R DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: V = 10∠56,9º e I = 2∠20º Forma retangular: Circuito Fasorial I + V _ Z = V I = 10∠56,9° 2∠20° = 5∠36,9° Ω#$ %& Z = 5 cos 36,9°( )+ j sen 36,9°( )!" #$ = 4+ j3 Ω!" #$ DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Impedância Z de resistores, indutores e capacitores: No caso do resistor, a impedância é puramente resistiva, sendo a reatância zero. No caso do indutor e do capacitor, a impedância é reatância pura, sem componente resistiva. Reatância indutiva: Reatância capacitiva: ZR = R X L =ωL ZC = 1 jωC = − j 1 ωC = 1 ωC ∠−90° XC = − 1 ωC ZL = jωL ZL = jX L ZC = jXC DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I A reatância indutiva é positiva e a reatância capacitiva é negativa. No caso geral, podemos ter as seguintes situações: • X = 0 ⇒ circuito resistivo. • X > 0 ⇒ circuito indutivo. • X < 0 ⇒ circuito capacitivo. A recíproca da impedância é chamada de admitância: onde G = Re{Y} é a condutância e B = Im{Y} é a susceptância. Z = R+ jX Y = 1 Z Y =G + jB Y =G + jB = 1 Z = 1 R+ jX DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Relação entre as componentes de Y e Z: Assim, Importante: R e G (X e B) não são recíprocos!!! G + jB = 1 R+ jX × R− jX R− jX # $ % & ' ( G + jB = R− jX R2 + X 2 = R R2 + X 2 − j X R2 + X 2 G = 1 R B = − X R2 + X 2 B = 1 X G = R R2 + X 2 DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: Z = 4 + j 3 Então, Portanto, Y = 1 4+ j3 = 4− j3 42 +32 = 4 25 − j 3 25 G = 4 25 B = − 3 25 DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I 10.8 Leis de Kirchhoff e Associações de Impedâncias As leis de Kirchhoff são válidas para fasores, assim como para as tensões e correntes correspondentes no domínio do tempo. A lei de Kirchhoff de tensões aplicada em um laço típico resulta na equação: Dividindo por e jω t, temos: ou seja, onde V1e j ωt+θ1( ) +V2e j ωt+θ2( ) +!+VNe j ωt+θN( ) = 0 V1+V2 +!+VN = 0 Vn =Vn∠θn , n =1, 2,!, N V1e jθ1 +V2e jθ2 +!+VNe jθN = 0 DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I A lei de Kirchhoff de correntes aplicada em um nó típico resulta na equação: Dividindo por e jω t, temos , ou seja, onde Se as excitações são senoidais com frequência comum em um circuito, podemos encontrar as tensões e correntes fasoriais para todos os elementos e utilizar as leis de Kirchhoff para a análise. A análise em regime permanente c.a. é idêntica à análise para circuitos resistivos, com a impedância no lugar da resistência. I1e j ωt+φ1( ) + I2e j ωt+φ2( ) +!+ INe j ωt+φN( ) = 0 I1+ I2 +!+ IN = 0 In = In∠φn , n =1, 2,!, N I1e jφ1 + I2e jφ2 +!+ INe jφN = 0 DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: Lei de Kirchhoff de tensões: V =V1+V2 +!+VN Z1 + V1 - Z2 + V2 - ZN + VN - I + V - Zeq V1 = Z1I V2 = Z2I VN = ZNI V = Z1+Z2 +!+ZN( )I V = Zeq I Zeq = Z1+Z2 +!+ZN DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I De maneira análoga, temos para N admitâncias em paralelo: Lei de Kirchhoff de correntes: Yeq =Y1+Y2 +!+YN I + V - Yeq I1 =VY1 YN Y1 Y2 I1 I2 IN I2 =VY2 IN =VYN I = I1+ I2 +!+ IN I = Y1+Y2 +!+YN( )V I =YeqV DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I No caso particular de apenas dois elementos em paralelo, temos: Obs.: Regras de divisão de tensão e de corrente também são válidas para circuitos fasoriais, com a impedância e as quantidades no domínio da frequência. Zeq = 1 Yeq = 1 Y1+Y2 = Z1Z2 Z1+Z2 DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: Circuito RL. Lei de Kirchhoff de tensões no circuito fasorial: L vg = Vm cos(ωt) R + - i jωL Vm ∠0º R + - I RI+ZLI =Vm∠0° R+ jωL( )I =Vm∠0° I = Vm∠0° R+ jωL = Vm R2 +ω2L2 ∠− tan−1 ωL R # $ % & ' ( DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I No domínio do tempo: Método alternativo de solução: Impedância vista pelos terminais da fonte é: e a corrente: como obtida anteriormente. I = Vm R2 +ω2L2 ∠− tan−1 ωL R # $ % & ' ( i = Vm R2 +ω2L2 cos ωt − tan−1 ωL R " # $ % & ' ( ) * + , - Z = R+ jωL I = V Z = Vm∠0° R+ jωL jωL V R + - I Z DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I 10.9 Circuitos Fasoriais Equação representativa de um circuito fasorial é uma equação fasorial. Resolvendo esta equação obtemos uma resposta na forma de fasor, que é convertida para uma resposta no domínio do tempo. Exemplo: Cálculo de i no circuito. vg = 5 cos(3t) 3 Ω + - 1 Ω 1H 1/9 F i i1 DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I 5∠0º 3 Ω + - 1 Ω j3 Ω -j3 Ω I I1 Impedância vista dos terminais da fonte: Portanto, temos: Por divisão de corrente, temos: Corrente no domínio do tempo: Z =1+ 3+ j3( ) − j3( ) 3+ j3− j3 = 4− j3 I1 = 5∠0° 4− j3 = 5∠0° 5∠−36,9° =1∠36,9° I = 3+ j3 3+ j3− j3 I1 = 1+ j( ) ⋅ 1∠36,9°( ) = 2∠45°( ) ⋅ 1∠36,9°( ) = 2∠81,9° i = 2 cos 3t +81,9°( ) A!" #$ DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Exemplo: Cálculo de i no circuito com fonte de tensão dependente. Lei de Kirchhoff de correntes em a: V1 I + - 4 Ω -j2 Ω 3∠0º [A] (1/2)V1 + - a v1 i + - 4 Ω 1/8 F 3cos(4t) [A] (1/2)v1 + - a I+ 1 2 V1 − j2 = 3∠0°I+ V1 − 1 2 V1 − j2 = 3∠0° DECOM-FEEC-UNICAMP EA-513 – Circuitos Elétricos I Pela lei de Ohm, temos V1 = 4I, logo Portanto, temos: Obs.: O método fasorial de obter i, calculando primeiramente I = V/Z e trocando I por i, não funciona se Z(jω) = 0. Pois, neste caso, o circuito é excitado na frequência natural jω. I+ 1 2 4I − j2 = 3∠0° − j2I+ 2I = − j6 I = − j6 2− j2 = 6∠−90° 2 2∠− 45° = 3 2 ∠− 45° i = 3 2 cos 4t − 45°( ) A"# $%
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