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Faculdade Estácio de Curitiba Circuitos Elétricos II Análise de um Sinal Alternado Nome: Mauricio José Lopes 201501579916 Este artigo descreve como identificar os parâmetros de um sinal senoidal variando a frequência de geração. I. INTRODUÇÃO Uma forma de onda de um sinal de tensão ou corrente alternada é aquela onde a intensidade e a polaridade altera- se ao longo do tempo. A forma de onda periódica mais importante e de maior interesse é a alternada senoidal, porque a energia gerada nas usinas das concessionárias e a maioria dos equipamentos usam tensão e corrente alternadas senoidais. II. MATERIAIS 1 Gerador de Sinais Minipa MFG-4202; 1 Osciloscópio Tektronix TDS 100C-30EDU; 1 ponta de prova para osciloscópio 100MHz III. CONCEITOS Para conhecermos corretamente um sinal de tensão e corrente alternada senoidal, precisamos estudar os parâmetros da forma de onda senoidal. As tensões elétricas alternadas ou são puramente senoidais, ou podem ser decompostas em uma série de componente ssenoidais que compõem o chamado espectro de frequências do sinal, conhecido como harmônicos. Esta série de sinais é conhecida como Série de Fourier. Desta forma, conhecermos o valor médio, o valor eficaz, o valor de pico, a frequência e a fase de uma senóide é muito importante para o estudo do comportamento energético das tensões elétricas. Ao conjunto de valores positivos e negativos de uma senóide chamamos de ciclo. O Valor de Pico é a amplitude da forma de onda que corresponde ao máximo valor no eixo vertical. O máximo valor da tensão é a Tensão de Pico (Vp). O Valor de Pico a Pico de tensão (Vpp) é o valor correspondente entre o pico superior Vp+ (amplitude máxima positiva) e o pico inferior Vp- (amplitude máxima negativa) e é exatamente o dobro do valor de pico numa forma de onda senoidal, pois esta é simétrica. O Período (T) é o tempo necessário para a ocorrência de um ciclo completo de uma função periódica, portanto, é o tempo necessário para a espira dar uma volta completa. A velocidade na qual os ciclos são produzidos é chamada frequência. É o número de ciclos por unidade de tempo (a cada segundo). ƒ = 1 T No Sistema Internacional (SI) a unidade da Frequência, ciclos por segundo, é chamada Hertz (Hz). Assim, um Hertz significa um ciclo completado em um segundo. IV. MONTAGEM Conectar a ponta de prova no canal 1 do Osciloscópio e no canal Out do Gerador de Sinais. Ajustar o gerador em uma frequência de 1kHz e medir os parâmetros no osciloscópio de uma forma gráfica. Em seguida ajustar o gerador para uma frequência de 2kHz e medir novamente os parâmetros de forma gráfica. V. ANDAMENTO DAS ATIVIDADES Conectamos o gerador de sinais no osciloscópio e ajustamos os parâmetros do gerador de sinais: No botão “WAVE” escolhemos a forma de sinal a ser gerado, sendo opção 1 para sinal senoidal, 2 para sinal quadrado e 3 para sinal triangular; Em seguida utilizamos o botão “RUN” para atualizar o sinal escolhido. No botão “RANGE” escolhemos a opção 3, que é utilizado para frequências até 1kHz . Com o potenciômetro FADJ regulamos a frequência até chegar em 1kHz aproximadamente com uma tensão Vpp de 2,5V e com o potenciômetro AADJ ajustamos a amplitude do sinal para facilitar a visualização no osciloscópio. Os ajustes do osciloscópio foram igualmente práticos e rápidos. Cada divisão horizontal tinha um valor de 250µs, com isso calculamos o valor da frequência. O período completo do sinal estava contido em 2 escalas horizontais, desta forma a frequência gráfica foi calculada da seguinte maneira: ƒ = 1 = 1 = 2000Hz T 2 ∗ 250 ∗ 10–6 Com o botão “AUTO SET” o osciloscópio ajusta o display para uma melhor resolução do sinal de entrada, facilitando a visualização do sinal. Com os botões “SCALE” e “POSITION” ajustamos o sinal para que ficasse simétrico com as linhas centrais do display. Com o botão “MEASURE” realizamos as medições do sinal senoidal do gerador. Obtivemos os seguintes valores: Vpp: 4,28V Vp+: 2,14V Vp-: 2,14V Frequência: 1,026kHz Em seguida, realizamos a medição de forma gráfica, apenas utilizando as escalas de tempo e de tensão fornecidas pelo display do osciloscópio. Cada divisão horizontal tinha um valor de 250µs, com isso calculamos o valor da frequência. O período completo do sinal estava contido em 4 escalas horizontais, desta forma a frequência gráfica foi calculada da seguinte maneira: Cada divisão vertical tinha um valor de 1V, com isso calculamos o valor de Vpp. Os valores de pico superior e de pico inferior estavam contidos em duas escalas verticais completas e um pouco menos de 1/5 da terceira escala. Desta forma, o valor de Vp+ e Vp- foi calculado da seguinte maneira: Vp = 2 ∗ 1V + 1V ∗ 1/5 = 2,20V Como Vpp é duas vezes o valor de Vp, chegamos ao valor de Vpp como sendo 4,40V. Por último desmontamos e guardamos os equipamentos e começamos a avaliar os resultados obtidos. VI. CONCLUSÃO Avaliando os valores de Vpp para as duas frequências, identificamos que independentemente da frequência aplicada, a amplitude do sinal não se altera. No nosso caso houve uma pequena variação devido aos ajustes manuais de escalas tanto no gerador quanto no osciloscópio. Porém, ao avaliar a frequência do sinal, quanto maior for seu valor, menor será seu período de ciclo. VII. REFERÊNCIAS ƒ = 1 = 1 = 1000Hz https://www.electronica- T 4 ∗ 250 ∗ 10–6 pt.com/images/fbfiles/files/Sinais_Senoidais_Tensao_e_C orrente_Alternadas_CEFET_SC.pdf Cada divisão vertical tinha um valor de 1V, com isso calculamos o valor de Vpp. Os valores de pico superior e de pico inferior estavam contidos em duas escalas verticais completas e um pouco menos de 1/7 da terceira escala. Desta forma, o valor de Vp+ e Vp- foi calculado da seguinte maneira: Vp = 2 ∗ 1V + 1V ∗ 1/7 = 2,14V Como Vpp é duas vezes o valor de Vp, chegamos ao valor de Vpp como sendo 4,28V. Realizamos novamente o experimento alterando a frequência para 2kHz. Os valores medidos pelo osciloscópio foram os seguintes: Vpp: 4,40V Vp+: 2,20V Vp-: 2,20V Frequência: 2,007kHz
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