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1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES Formas de Resolução das Equações 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 1 MÉTODOS NODAIS E DE MALHA PARA SOLUÇÕES DE REDES 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE VANTAGEM: integração e a derivação tornam-se multiplicações e divisões, da mesma maneira que o logaritmo transforma a multiplicação em adição. Permite levar a resolução de equações diferenciais à resolução de equações polinomiais, que são muito mais simples de resolver. 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE NOTAÇÃO DEFINIÇÃO 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE PROPRIEDADE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE TRANSFORMADA DA DERIVADA 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE OBTENÇÃO da TRANSFORMADA INVERSA DE LAPLACE Somente nessa situação! 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE OBTENÇÃO da TRANSFORMADA INVERSA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE - 12 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE - 12 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE - 12 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 2 TRANSFORMADA DE LAPLACE 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA SUBSTITUIÇÃO EXEMPLO: Ramos equivalentes ao ramo ab da figura 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA SUBSTITUIÇÃO EXEMPLO: 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA RECIPROCIDADE Esse teorema só é aplicável a circuitos que contenham apenas uma fonte. Assim, não pode ser usado para analisar a maioria dos circuitos que foram discutidos até agora. 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA RECIPROCIDADE EXEMPLO: 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA RECIPROCIDADE 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA SUPERPOSIÇÃO 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA COMPENSAÇÃO 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA COMPENSAÇÃO Aplicação: Considere o circuito em regime permanente senoidal (correntes e tensões já calculadas): Verificando: Lei das correntes: Lei das tensões: 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA COMPENSAÇÃO Questão: Inserindo-se um resistor de 10 Ω no ramo capacitivo, quais as variações nas correntes dos ramos? Ao invés de calcular , e e comparar com as correntes anteriores, usa-se o Teorema da Compensação (com superposição). 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA COMPENSAÇÃO 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA COMPENSAÇÃO Superposição: As variações de corrente em relação ao circuito original são devidas unicamente à fonte de compensação. 3 TEOREMA DE REDES TEOREMA DA COMPENSAÇÃO Tensão em 3 TEOREMA DE REDES EQUIVALENTE T DE UM TRANSFORMADOR 3 TEOREMA DE REDES EQUIVALENTE T DE UM TRANSFORMADOR 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS Tabela de Conversões de Parâmetros 4 QUADRIPOLOS Quadripolos Recíprocos 4 QUADRIPOLOS Quadripolos Recíprocos 4 QUADRIPOLOS Quadripolos Recíprocos 4 QUADRIPOLOS Quadripolos Simétricos 4 QUADRIPOLOS Quadripolos Simétricos 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 4 QUADRIPOLOS 5 SISTEMA TRIFÁSICO VÁRIAS FONTES AC a) Usina; (b) Gerador portátil AC; (c) Parque Eólico; (d) Painel Solar; (e) Gerador de Funções. 5 SISTEMA TRIFÁSICO Circuitos Monofásicos e Trifásicos a) Sistema monofásico a dois fios b) Sistema monofásico a três fios. Permite conexões tanto pata 120 quanto para 240 V. Sistema a três fios com duas fases. As fontes AC operam em diferentes fases. 5 SISTEMA TRIFÁSICO Um gerador trifásico tem em seu estator três bobinas de indução espaçadas uniformemente de 120°. As três bobinas têm um número igual de espiras, a tensão induzida em cada bobina terá o mesmo valor de pico, forma e frequência. 5 SISTEMA TRIFÁSICO Fases de Tensão de um Gerador trifásico 5 SISTEMA TRIFÁSICO Diagrama Fasorial para as tensões de fase de um Gerador Trifásico. Quando as fases estão equilibradas, a soma vetorial de seus vetores é zero. 5 SISTEMA TRIFÁSICO Formas de Apresentação do sistema Trifásico. 5 SISTEMA TRIFÁSICO SEQUÊNCIA DE FASE: 5 SISTEMA TRIFÁSICO TENSÃO DE FASE E TENSÃO DE LINHA 5 SISTEMA TRIFÁSICO Um Gerador conectado em Y Um Gerador conectado em Δ TENSÃO TRIFÁSICA BALANCEADA 5 SISTEMA TRIFÁSICO a) abc or positive sequence b) acb or negative sequence 0 120 240 an p bn p cn p V V V V V V 0 120 240 an p bn p cn p V V V V V V SEQUÊNCIAS DE FASE – POSITIVA (horário) e NEGATIVA (anti-horário) 5 SISTEMA TRIFÁSICO CARGAS TRIFÁSICAS BALANCEADAS Uma carga trifásica é balanceadaquando ela tem a mesma impedância nas 3 fases a) Carga em Estrela b) Carga em Delta 1 Z 3 Z 3 Y YZ Z CONVERSÃO DE IMPEDÂNCIAS BALANCEADAS Conversão de circuito Δ para Y e de Y para Δ 5 SISTEMA TRIFÁSICO CONEXÕES TRIFÁSICAS Tanto as fontes como as cargas podem ser conectadas em Y ou em Δ. Existem 4 possíveis tipos de conexões: • Conexão Y-Y • Conexão Y-Δ • Conexão Δ-Δ • Conexão Δ-Y Cargas balanceadas conectadas em Δ são mais comuns; Fontes conectadas em Y são as mais comuns. 5 SISTEMA TRIFÁSICO Conexão Y-Y Balanceada Ao lado é mostrado um sistema Y-Y balanceado com fonte, linha e impedâncias da carga. Impedância da Fonte Impedância da Linha Impedância da Carga 7 SISTEMA TRIFÁSICO A corrente de Neutro é zero: In= -(Ia+ Ib+ Ic)= 0 As tensões de Fase são: Van, Vbn and Vcn. Os três condutores conectados de a a A, de b a B e de c a C são chamados de LINHAS; A tensão de uma linha à outra é chamada de Tensão de Linha. As tensões de Linha são: Vab, Vbc and Vca A magnitude da tensão de linha é vezes a magnitude da tensão de fase, ou seja: = 3 3 3 = 3 L ab bc ca an bn cn p p an bn cn V V V V V V V V V V V V Conexão Y-Y Balanceada 7 SISTEMA TRIFÁSICO Todas as outras fases seguem o mesmo desenvolvimento, ou seja: Conexão Y-Y Balanceada = 3 3 3 = 3 L ab bc ca an bn cn p p an bn cn V V V V V V V V V V V V 7 SISTEMA TRIFÁSICO Esquema monofásico equivalente à Conexão Y-Y Balanceada Circuitos trifásicos balanceados podem ser analisados monofasicamente; Escolhemos uma fase, por exemplo a fase a, e analisados um circuito equivalente monofásico; Devido o circuito ser balanceado, podemos facilmente obter os valores de tensão das outras fases usando as relações de corrente e tensão da fase a. an a Y V I Z 5 SISTEMA TRIFÁSICO EXERCÍCIO: Um gerador trifásico conectado em Y com uma impedância de . por fase é conectado a uma carga balanceada conectada em Y com uma impedância de por fase. A linha que interliga o gerador à carga tem uma impedância de por fase. Assumindo uma sequência positiva para as tensões da fonte (gerador) e que V, encontre: (a) Tensões de Linha (b) Correntes de Linha 7 SISTEMA TRIFÁSICO SOLUÇÃO: 7 SISTEMA TRIFÁSICO 7 SISTEMA TRIFÁSICO Conexão Y-Δ Balanceada 3 fases da fonte conectadas em estrela com as 3 fases da carga conectada em Delta; Não existe conexão ao neutro no sistema Y-∆. AB AB BC BC CA CA V I Z V I Z V I Z As correntes de linha são obtidas por meio das correntes de fase IAB, IBC and ICA 3 30 3 30 3 30 a AB CA b BC AB c CA BC AB BC CA I I I I I I I I I II I 3 L a b c p AB BC CA L p I I I I I I I I I I 5 SISTEMA TRIFÁSICO Conexão Y-Δ Balanceada Circuito equivalente monofásico da conexão estrela-Delta Diagrama fasorial das correntes de linha e de fase. 3 L a b c p AB BC CA L p I I I I I I I I I I 5 SISTEMA TRIFÁSICO Conexão Δ -Δ Balanceada Tanto a carga quanto a fonte são conectadas em Delta e são balanceadas. , ,a AB CA b BC AB c CA BCI I I I I I I I I , ,BC CAABAB BC CA V VV I I I Z Z Z 5 SISTEMA TRIFÁSICO Conexão Δ -Y Balanceada Transformação da conexão delta da fonte em conexão estrela equivalente Circuito equivalente monofásico da conexão Δ-Υ 30 3 pV 5 SISTEMA TRIFÁSICO Potência em Sistemas Balanceados A potência total instantânea num sistema trifásico balanceado é Constante. 2 cos( ) 2 cos( 120 ) 2 cos( 120 ) 2 cos( ) 2 cos( 120 ) 2 cos( 120 ) cos( ) cos( ) cos( 120 )cos( 120 ) 2 cos( 120 )co AN p BN p CN p a p b p c p a b c AN a BN b CN c p p v V t v V t v V t i I t i I t i I t p p p p v i v i v i t t t t p V I t Using the above identity and simplifying, =2 t- we obtain s( 120 ) 1 cos cos [cos( ) cos( )] 2 that: 1 3cos 2 cos 2 oos 3c c sp pp p t A B A B A B VV I Ip 5 SISTEMA TRIFÁSICO Uma importante consequência da equação da potência instantânea de um sistema trifásico balanceado é: a) A potência instantânea não está em função do tempo; b) A potência total se comporta similarmente a um circuito DC; c) Esse resultado satisfaz tanto cargas ligadas em Y ou em Δ; d) A potência média por fase é dada por: 5 SISTEMA TRIFÁSICO A potência complexa por fase é Sp. A potência total complexa de todas as fases é. p p p p p p p 3 cos 1 = cos 3 1 = sin (Total Instantenous Power) (Average Power per phase) (Reactive Pow 3 er per phase) (Apparent Power per pha S V I s e ) p p p p p p p p p p V I P p V I Q p V I S V I P jQ p p and refer to magnitude val C ues whereas V and I refer to phasor omplex power for e values (Both magn ach pha itude a se nd phase) p pV I 5 SISTEMA TRIFÁSICO A potência complexa por fase é Sp. A potência total complexa de todas as fases é. p p p p p p p p p p p Complex power for each phase Total Complex power for three phas S V I S= 3S 3V I 3 3 cos 3 cos 3 3 sin 3 sin S=3S 3V e I 3 a b c p p p L L a b c p p p L L P jQ P jQ P P P P P V I V I Q Q Q Q Q V I V I I 2 p p p L 2 p Total complex power Total complex power using , , and are all rms values, is the load imp 3 line val edance 3 angl s u e e p p L L LV I V I V Z Z P jQ V I S 5 SISTEMA TRIFÁSICO 2 p2 p p p p p p L, , and are all rms values, is the load impe To da 3 S=3S 3V I 3 nce al c an 3 omplex ower gle p L p p L L V V I Z Z P V V I I jQ I S Note os valores de Vp, VL, Ip, IL para diferentes conexões de cargas. VL VL VL Vp Vp Vp Ip Ip Ip VL Vp Ip VL VL Vp Vp Ip Ip 3L p L pV V I I 3L p L pV V I I Carga em Y Carga em Δ 5 SISTEMA TRIFÁSICO Resumo de Tensões e Correntes para sistemas trifásicos Balanceados. Considerando a sequência Positiva ou Sequência ABC 5 SISTEMA TRIFÁSICO EXERCÍCIO 2: Assuma duas cargas trifásicas balanceadas sob uma tensão de linha de 840 V a 60 Hz. A carga 1 é conectada em Y com (30+j40)Ω por linha. A carga 2 é um motor trifásico que drena (consome) 48 kW com fp = 0,8 em atraso. a) Calcule a potência complexa total das cargas; b) A potência em KVAr de capacitores conectados em Δ e ligados em paralelo com a carga para que o fator de potência da instalaçãose eleve a 1; c) A corrente que a instalação requer quando esta possui fator de potência 1. VL=840 V (Rms) Capacitors for pf Correction IL 5 SISTEMA TRIFÁSICO 73650 50.68A 3 3840 Without Pf Correction L L S I V 5 SISTEMA TRIFÁSICO SISTEMAS TRIFÁSICOS DESBALANCEADOS Um sistema desbalanceado acontece devido às fontes de tensão desbalanceadas ou às cargas desbalanceadas; Se um sistema é desbalanceado, sua corrente de neutro NÃO é zero. Carga trifásica desbalanceada conectada em Y. A soma das correntes de linha não resulta em 0. In= -(Ia+ Ib+ Ic) ≠ 0 5 SISTEMA TRIFÁSICO EXERCÍCIO 3: Encontre as correntes de linha e a potência ativa consumida por uma carga trifásica desbalanceada. 5 SISTEMA TRIFÁSICO 5 SISTEMA TRIFÁSICO Medição de Potência em Sistemas Trifásicos Método dos dois Watímetros 6 FILTROS Conceitos Básicos 6 FILTROS Conceitos Básicos 6 FILTROS Características dos Filtros 6 FILTROS Especificação dos Filtros 6 FILTROS Especificação dos Filtros 6 FILTROS Função de transferência de um Filtro 6 FILTROS Análise da Resposta em Frequência O QUE É RESPOSTA EM FREQUÊNCIA DE UM CIRCUITO? É a variação no comportamento do circuito com a mudança no sinal da frequência e também pode ser considerada como como a variação do ganho e da fase com a frequência. 6 FILTROS Análise da Resposta em Frequência Em um sistema CA em regime, a frequência é considerada constante (p.e., 60Hz). Here we consider the frequency as a variable and examine how the performance varies with the frequency. Variação na Impedância de componentes básicos 0RRZRResistor 6 FILTROS Análise da Resposta em Frequência 90LLjZL Indutor 6 FILTROS Análise da Resposta em Frequência Capacitor 9011 CCj Zc 6 FILTROS Análise da Resposta em Frequência Comportamento de um RCL Série em função da frequência Cj RCjLCj Cj LjRZeq 1)(1 2 C LCjRC j j )1( 2 C LCRC Zeq 222 )1()( || RC LC Zeq 1 tan 2 1 sC sRCLCs sZ sj eq 1 )( 2 notation" in tionSimplifica" 6 FILTROS Análise da Resposta em Frequência FUNÇÃO DE TRANSFERÊNCIA A função de transferência H() de um circuito é a relação de dependência da frequência de um fasor de saída Y() por um fasor de entrada X(). A saída e a entrada considerada pode ser tanto uma variável de tensão quanto uma de corrente. Há 4 tipos possíveis de função de transferência. Y( ) H( ) X( ) = H( ) | )(V )(V )(H i o TensãodeGanho )(I )(V ciaTransferên de Impedância )(H i o )(I )(I Corrente de Ganho )(H i o )(V )(I A )(H i o ciaTransferêndedmitância 6 FILTROS Função de Transferência de Circuito (Filtro) passa-baixa 2 1 1 ( ) 1 ( ) Transfer Function 1( ) 1 Magnitude Response Phase Res 1 ( ) 1 ( ) ( ) ( ) tan 1 Where ponse o o o o s H H V j C H V j RCR C C j R a) Circuito RC domínio do Tempo b) Circuito RC Domínio da Frequência 6 FILTROS Gráfico da Magnitude do filtro passa-baixa R=20 kΩ C=1200 pF Baixas Frequências Altas Frequências Função de Transferência de Circuito (Filtro) passa-baixa 6 FILTROS Gráfico da Fase do filtro passa-baixa R=20 kΩ C=1200 pF Baixas Frequências Altas Frequências Função de Transferência de Circuito (Filtro) passa-baixa 6 FILTROS Função de Transferência de Circuito (Filtro) passa-alta Altas Frequências Baixas Frequências R=20 kΩ C=1200 pF Gráfico da Magnitude do filtro passa-alta 6 FILTROS Função de Transferência de Circuito (Filtro) passa-alta Altas Frequências Baixas Frequências R=20 kΩ C=1200 pF Gráfico da Fase do filtro passa-alta 6 FILTROS Função de Transferência de Circuito (Filtro) banda de passagem 6 FILTROS Função de Transferência de Circuito (Filtro) banda de rejeição 0 11 0 00 C Lj LC 10aberto circuito um como atuacapacitor to0 em VV 10aberto circuito um como atuaindutor o em VV rejeição de banda filtro um determinam , HILO FCHLR 159,159,10 for plot Bode 6 FILTROS Dependendo de onde a saída for tomada, o circuito abaixo pode produzir filtros passa-baixa, passa-alta, passa banda e rejeita banda Passa-banda Rejeita-banda C LjR Lj V V S L 1 1)(,00 S L S L V V V V Passa -alta C LjR Cj V V S C 1 1 0)(,10 S C S C V V V V Passa-baixa VARIAÇÕES DE FILTROS 6 FILTROS Análise da Resposta em Frequência Para todos os casos vistos e estudados, a impedância é na forma 01 1 1 01 1 1 ... ... )( bsbsbsb asasasa sZ n n n n m m m m sC ZsLsZRsZ CLR 1 ,)(,)( Notação em laplace para os componentes básicos Além disso, se os elementos do circuito (L,R,C, fontes dependentes) são reais, então a expressão para qualquer tensão E corrente será uma função racional de s Exemplo sL sC 1 R So V sCsLR R sV /1 )( SV sRCLCs sRC 12 So V RCjLCj RCj V js 1)( 2 010 1)1053.215()1053.21.0()( )1053.215( 332 3 jj j Vo O MATLAB pode ser usado para calcular as características da resposta em frequência 6 FILTROS Análise da Resposta em Frequência Uso do MATLAB para calcular Magnitude e Fase 01 1 1 01 1 1 ... ... )( bsbsbsb asasasa sV n n n n m m m m o ),( ];,,...,,[ ];,,...,,[ 011 011 dennumfreqs bbbbden aaaanum nn mm 1)1053.215()1053.21.0()( )1053.215( 332 3 jj j Vo EXEMPLO » num=[15*2.53*1e-3,0]; » den=[0.1*2.53*1e-3,15*2.53*1e-3,1]; » freqs(num,den) 1a 2b 1b 0b Após a identificação dos coeficientes existentes, Os restantes serão igualados a zero. » num=[15*2.53*1e-3 0]; » den=[0.1*2.53*1e-3 15*2.53*1e-3 1]; » freqs(num,den) 6 FILTROS Análise da Resposta em Frequência GRÁFICOS PRODUZIDOS PELO MATLAB Log-log plot Semi-log plot
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