INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

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LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
		 
							Augusto F. Brandão Jr
							Eliana Morales Dib
2001
Experiência 01 - Lâmpadas - parte I
1. Objetivo: estudo das lâmpadas incandescente e mista.
2. Material Utilizado:
módulo de lâmpadas;
lâmpada incandescente 100 W/220 V;
lâmpada mista 160 W/220 V;
multímetros digitais;
wattímetro monofásico;
variac;
relógio;
cabos de conexão.
3. Procedimento Experimental:
- para as duas lâmpadas, anote os valores de Vnom (tensão nominal) e Pnom (potência nominal), marcadas nos bulbos das mesmas;
- monte o circuito abaixo:
		Variac
3.1. Lâmpada Incandescente
- aumente a tensão no variac de 20 em 20 V, até 230 V, anotando os valores de P, V, e I. 	Monte uma tabela com os dados coletados. Para cada ponto calcule R = V/I;
	
	Tensão (V)
	Corrente (A)
	Potência (W)
	Resistência (()
	20
	
	
	
	40
	
	
	
	60
	
	
	
	80
	
	
	
	100
	
	
	
	120
	
	
	
	140
	
	
	
	160
	
	
	
	180
	
	
	
	200
	
	
	
	220
	
	
	
	230
	
	
	
- trace gráficos de P x I e R x I;
- calcule, para o valor de Vnom ( 220 V):	
	corrente nominal: In = Pn/Vn
	fator de potência: FP = P/(V.I.)
determinar o coeficiente a da expressão abaixo:
			(P/Pn) = (V/Vn)a
que pode ser simplificada como segue:
 	P = C . Va
onde C é uma constante. Para isto, aplique ln em ambos os lados da equação:
	 ln ( P ) = ln ( C ) + a . ln ( V )
denominando ln ( P ) = y; ln ( C ) = b; ln ( V ) = x
tem-se uma função do primeiro grau na forma: 
y = b + a . x
Portanto, calcule todos os valores de ln ( P ) e ln ( V ) com os valores medidos ( tabela P x V da incandescente ) e, após isto, aplique regressão linear com estes valores e calcule o valor de "a".
faça um gráfico P x V, com os dados da lâmpada incandescente, para se verificar o que foi algébricamente demostrado acima;
3.2. Lâmpada Mista
aplique diretamente 220 V na lâmpada e inicie o cronômetro. Anote os valores de P, V e I a cada 20 s até a estabilização. Monte uma tabela com os dados coletados. Monte gráficos P x t e I x t;
	tempo (s)
	potência (W)
	tensão (V)
	corrente (A)
	0"
	
	
	
	20"
	
	
	
	40"
	
	
	
	1'
	
	
	
	1' 20"
	
	
	
	1' 40"
	
	
	
	2'
	
	
	
	2' 20"
	
	
	
	2' 40"
	
	
	
	3'
	
	
	
para o valor de tensão nominal ( 220 V ), calcule:
	corrente nominal: In = Pn/Vn
	fator de potência: FP = P/(V.I)
	
Operação fora da tensão nominal
- reduza a tensão para 210 V e meça os valores de P e I. Aumente para 230 V e meça P e I ( nos dois casos espere estabilizar ). Calcule o valor de a da expressão:
				(P/Pn) = (V/Vn)a
		
- volte a 220 V e espere estabilizar. Desligue a lâmpada, e, ao mesmo tempo, aplique tensão e dispare o cronômetro. Meça o tempo necessário para o religamento.
Experiência 02 - Lâmpadas - Parte II
1. Objetivo: estudo das lâmpadas de descarga ( fluorescente e vapor de mercúrio )
2. Material Utilizado:
- módulo de lâmpadas;
- lâmpada fluorescente;
- lâmpada vapor de mercúrio e reator 220 V;
- 2 multímetros digitais;
- wattímetro monofásico;
- osciloscópio analógico com uma ponta de prova;
- variac e cabos.
3. Procedimento Experimental:
Anote, para as duas lâmpadas, os valores nominais de potência e tensão, Pnom e Vnom;
3.1 Lâmpada Fluorescente
Monte o circuito abaixo:
			
									 Reator
		Variac
Procedimento:
- Reator Convencional
- com a fluorescente conectada no circuito, ajuste V = 220 V;
- anote os valores de P, V e I;
- com estes valores, calcule S e cos(;
- conecte a ponta de prova do osciloscópio entre os terminais da lâmpada;
- na tela, surgirá a forma de onda de tensão na lâmpada. Meça os valores de Vd ( tensão de disparo ) e Vop ( tensão de operação );
Repita o mesmo procedimento para os reatores:
Partida rápida;
Eletrônico.
3.2 Lâmpada de vapor de mercúrio
	Refaça o circuito acima, agora com a lâmpada de vapor Hg no final. 
NÃO ESQUEÇA DE COLOCAR O REATOR, SEM ELE A LÂMPADA QUEIMA !!
ajuste V = 220 V;
anote os valores de P, V e I a cada 20 s. Construa gráficos de P x t e I x t;
	tempo (s)
	potência (W)
	tensão (V)
	corrente (A)
	0"
	
	
	
	20"
	
	
	
	40"
	
	
	
	1'
	
	
	
	1' 20"
	
	
	
	1' 40"
	
	
	
	2'
	
	
	
	2' 20"
	
	
	
	2' 40"
	
	
	
	3'
	
	
	
para a tensão nominal e estabilizada, anote os valores da tensão, corrente e potência nominais medidas. Calcule o fator de potência;
verifique a forma de onda de tensão da lâmpada no osciloscópio. Note que ela se altera conforme a lâmpada vai se estabilizando até atingir o regime;
meça os valores de Vd e Vop.
3.3. Operação fora da tensão nominal
Reduza a tensão para 210 V, espere estabilizar, e meça V, I e P novamente. Aumente
para 230 V, espere estabilizar e meça V, I e P. Calcule FP nos dois casos. Calcule o valor de "a" da	expressão:
					(P/Pn) = (V/Vn)a
- volte a 220 V e espere estabilizar. Desligue a lâmpada, aplique tensão e meça o tempo necessário para o religamento.
	
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Experiência 03 – INSTALAÇÃO ELÉTRICA DE BAIXA TENsão
objetivo
Construir uma diagrama multifilar real representativo de uma instalação elétrica em baixa tensão.
Procedimento Experimental
Complete o esquema abaixo e no quadro de baixa tensão do laboratório construa uma instalação elétrica representativa de um circuito de iluminação de garagem, que contenha:
lâmpada com comando de dois pontos (dentro de casa e na garagem);
lâmpada com comando de um ponto (quarto de ferramentas);
tomada 127 V.
 
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Experiência 04 - Queda de Tensão
1. Objetivo: Estudar a fórmula da queda de tensão em alimentadores (Rcos ( + Xsen ().
2. Material Utilizado:
- reostato de 15 ohms;
- 2 reatores para lâmpadas de Hg;
- capacitor a óleo, 25 (F;
- 3 multímetros digitais;
- wattímetro monofásico;
- 2 variac’s e cabos.
3. Procedimento Experimental:
3.1 Monte o circuito abaixo, para medir os valores de resistência e reatância do reostato e dos reatores:
										reostato em série
Variac								com 2 reatores
- ajuste I = 1 A. Meça P e V;
- com estes valores calcule:
R = P / ( I2 )	 Z = V/I		X = ( Z2 - R2 )0,5
- calcula-se assim a impedância R + jX que provoca a queda de tensão no alimentador.
3.2 Monte o circuito a seguir ( carga RL ):
- fixe VI = 120 V. Acerte o segundo variac ( da carga ), variando a corrente I ( consiga ao menos 3 valores );
	 variac VI	linha	 VF A W variac	 carga
- para cada valor de I, anote I, VF, P;
preencha a tabela abaixo:
	VI
	VF
	(V
	(Vaprox
	I
	P(W)
	cos (
	120V
	
	
	
	0,2 A
	
	
	120V
	
	
	
	0,4 A
	
	
	120V
	
	
	
	0,6 A
	
	
onde:
(V = VI - VF ( queda de tensão real )
(Vaprox = I ( Rcos ( + Xsen (), onde sen ( = ( 1 - cos2 ( )0,5
cos ( = P / ( VF . I )
Carga Capacitiva
Repita o procedimento anterior para carga capacitiva; a queda de tensão poderá ser negativa.
	VI
	VF
	(V
	(Vaprox
	I
	P(W)
	cos (
	120V
	
	
	
	0,2 A
	
	
	120V
	
	
	
	0,4 A
	
	
	120V
	
	
	
	0,6 A
	
	
�
Experiência 05 - Indicador de Seqüência de Fase
Objetivo
Determinar a seqüência de fases de um sistema trifásico.
2. Introdução 
Para se determinar a seqüência de fase de um sistema trifásico, pode-se empregar:
seqüencímetro: instrumento para determinação direta da seq. de fase. É constituído de um pequeno motor trifásico, com o sentido de rotação do eixo do rotordeterminado pela seuqência de fases;
método RC ou RL: consiste na utilização de duas lâmpadas incandescentes e capacitor ou duas lâmpadas incandescentes e um indutor. As lâmpadas possuem função indicativa com brilhos diferentes, definida conforme a seqüência de fase. Devem ser de mesma potência e tensão nominal igual à tensão de linha do trifásico, o que faz limitar o uso deste método para tensões de linha até 220 V. A função do capacitor e/ou indutor é fornecer a defasagem necessária para a determinação da seqüência.
Tendo-se o capacitor ligado na primeira fase – fase A, e as duas lâmpadas, com tensão de linha igual a 220 V,
 
	Para lâmpadas de 60W/220V, e capacitor de 4,5 (F, tem-se:
R = V2/P = 2202/60 = 807(
XC = 1/(C = 1/377x4,5x10-6 = 589(
Aplicando a lei das malhas nas fases A-B e B-C, e a lei dos nós para as correntes, tem-se 3 equações a 3 incógnitas (IA, IB, IC):
	
	Substituindo os valores de R e XC acima, e resolvendo, obtém-se:
	IA = (0,241 + j0,115) A,
que permite calcular VAN' por
	VAN' = - j XC IA = (67,88 – j141,8) V
	VAN = 127 /_-300
e, consequentemente, VNN' 
	VNN' = VAN – VAN' = 88,9 V /_61,70
	O diagrama de fasores pode ser construído, mostrando uma sobretensão na lâmpada ligada na fase B, que segue a A. Portanto a sequência de fases será: 
fase A (do capacitor) - fase B (lâmpada de maior brilho) - fase C (lâmpada de menor brilho).
�
3. Procedimento Experimental:
Com as lâmpadas e o capacitor, determine a seqüência de fases do trifásico da bancada. Anote abaixo as cores das fases:
Fase A: condutor cor:_______________________________
Fase B: condutor cor:_______________________________
Fase C: condutor cor:_______________________________
Neutro: condutor cor:_______________________________
Confira a seqüencia de fases com o seqüencímetro;
Meça os valores das tensões e correntes abaixo. 
	VAN
	VBN
	VCN
	VAB
	VBC
	VCA
	
	
	
	
	
	
	VAN'
	VBN'
	VCN'
	VNN'
	IA
	IB
	IC
	
	
	
	
	
	
	
Utilizando as equações dadas, calcule os valores de tensões e compare-os com as medições. Construa o diagrama de fasores.
2. Material Utilizado:
2 lâmpadas incandescentes 60W/220V;
2 soquetes para as lâmpadas;
capacitor a óleo 4,5 (F;
multímetro digital;
seqüencímetro;
cabos de ligação.
�
Experiência no 7 Chave Magnética Simples e com Temporização
1. Objetivo: utilização da chave magnética para acionamento de um motor trifásico, através de circuito direto e com temporização.
Teoria: ver aula sobre “Teoria de Circuitos de Comando ( Contatores )”.
2. Material Utilizado:
- 1 chave magnética 3NA ( força) + 2NA + 2NF ( comando ) ( bobina 220 V );
- 1 relé bimetálico acoplado à chave magnética;
- 1 botoeira 2NA + 2NF;
- 1 relé temporizador 1NA + 1NF ( bobina 220 V );
- 1 lâmpada de sinalização cor verde ( 220 V );
- 1 lâmpada de sinalização cor vermelha ( 220 V );
- 1 motor trifásico ligado em Y;
- cabos; 
3. Procedimento Experimental:
monte os circuitos abaixo e verifique o funcionamento:
Chave Magnética Simples:
Circuito de Força				Circuito de Comando
Chave Magnética com Temporização: 
Circuito de Força				Circuito de Comando
Relatório: desenhar o circuito de comando de um motor que pode ser acionado de dois pontos diferentes ( comando local e à distância ).
Circuito com Comando Remoto:
 
Experiência no 8:
Reversão na rotação do eixo de motores trifásicos através de chaves magnéticas
Circuitos de Intertravamento
1. Objetivo: estudo dos circuitos de intertravamento.
Teoria: Certas máquinas da área industrial, acionadas por motores trifásicos, necessitam trabalhar em dois sentidos opostos de rotação do eixo de seu motor, como, por exemplo, os tornos. Como isto pode ser feito? Basta trocarmos as posições de duas das três fases que acionam o motor elétrico destas máquinas. O problema é que isto não deve acontecer simultaneamente. Para isto, devemos montar um circuito de acionamento que, ao acionar o motor em uma rotação, impeça-o de funcionar em outra, através de um sistema de intertravamento. Isto pode ser obtido através da implantação, no circuito de comando, de um contato NF em série com a botoeira de acionamento, mas em posição oposta à chave que irá ser acionada, ou seja, o NF da chave que fará o motor girar para o sentido horário será ligado no circuito de acionamento da chave que fará o motor girar no sentido anti-horário, e vice-versa. Desta maneira, ao se acionar uma chave, esta impedirá a outra de ser acionada. Vejamos como isto acontece.
2. Material Utilizado:
- 2 chaves magnéticas 3NA ( força ) + 2NA + 2NF ( comando ) ( bobina 220 V ); 
- 1 relé bimetálico, acoplado à uma das chaves magnéticas;
- 1 botoeira 3NA + 3NF;
- 1 motor trifásico ligado em Y;
- cabos;
3. Procedimento Experimental:
- monte os circuitos da página seguinte e verifique o funcionamento:
Chave Magnética Reversora:
Circuito de Força						Circuito de Comando
Relatório: 
I) Esboce o circuito de comando de um portão automático de garagem, utilizando os circuitos anteriores e a chave fim-de-curso. Símbolo da chave fim-de-curso.
II) Esboce o circuito de comando do acionamento de um motor trifásico para que seja acionado primeiro na ligação Y e, após um certo tempo, acionado na ligação ( ( chave magnética Y/ ( ).
Experiência no 9:
Fornecimento de energia elétrica em ( aberto
1. Objetivo: estudo da ligação ( aberto.
Teoria:
2. Material Utilizado: 
- 1 transformador 1 kVA ( 220 V/220 V );
- 1 transformador 0,5 kVA ( 220 V/220 V);
- 1 multímetro digital;
- 1 motor trifásico ligado em Y;
- cabos;
3. Procedimento Experimental:
- para montarmos o circuito da ligação ( aberto, é necessário sabermos antes a polaridade das bobinas dos transformadores. Para isto, segue-se o seguinte procedimento:
	- monte a ligação abaixo:
	- aplique uma d.d.p. de 127 V no primário do transformador e mede-se a d.d.p. entre os polos não curto-circuitados ( posição voltimétrica acima ). Se a d.d.p. for maior que 127 V, os polos são diferentes. Se não, os polos são iguais.
	Siga este procedimento também para o outro transformador.
- monte a ligação ( aberto abaixo:
- meça as tensões de linha ( VAB, VBC, VCA ) e as tensões de fase ( VAN’, VBN’, VCN’ ) da saída da ligação;
- meça as tensões de linha ( VRS, VST, VTR ) e as tensões de fase ( VRN, VSN, VTN ) da bancada;
- conecte à saída da ligação ( aberto o motor trifásico e verifique o funcionamento;
Relatório: 
I) Com os dados das tensões de linha e de fase medidas, monte o diagrama de fasores da ligação ( aberto e do trifásico da bancada, admitindo fase 0 para VRN e VAN’ .
�
Experiência no 10:
Paralelismo de Transformadores
1. Objetivo: estudo do paralelismo de transformadores e de sua utilização nas I. E.’s.
Teoria:
2. Material Utilizado:
- 1 transformador de 1 kVA ( 220 V/110 V );
- 1 transformador de 0,5 kVA ( 220 V/110 V );
- 3 multímetros digitais;
- 1 reostato de 15 ohms;
- 1 variac;
- cabos;
3. Procedimento Experimental:
- repita o procedimento da exp. 9 para determinação da polaridade dos transformadores;
- meça a relação de transformação dos transformadores. Para isto, com o uso do variac, injete uma d.d.p. de 100 V no lado de AT do transformador e meça a tensão de saída ( V2 ). Assim:
V1 = 100 V	para V2 = _________ V;
	Repita este procedimento para o outro transformador.
- em seguida, monte o circuito abaixo:
- injete uma d.d.p. ( V ) no lado de AT do transformador e meça a corrente I no amperímetro( Cuidado! Basta uma d.d.p. pequena, só para obter leitura de I! );
	Repita este procedimento para o outro transformador.
- com os dados acima, calcule, para cada transformador:
relação de transformação: a = V2/V1
impedância de curto-circuito: Z = V/I
impedância de curto-circuito referenciada: Z’ = Z . a2
- monte o circuito abaixo:
- injete d.d.p. V no primário da ligação paralela. Meça a corrente de circulação Ic;
- calcule Ic pela relação abaixo e compare com a medição:
			
�
onde: aA , aB = relação de transformação dos transformadores conectados na ligação: 
índice A = transformador de 1 kVA
índice B = transformador de 0,5 kVA
Z’A , Z’B = impedância de curto-circuito referenciadas dos transformadores conectados na ligação
( todos estes valores já foram calculados nos ítens anteriores )
- monte o circuito abaixo ( ligação paralela alimentando uma carga R ):
- injete d.d.p. V no primário da ligação e meça IA , IB , IC ( Cuidado! O valor de V é pequeno, só para obtenção de leitura das correntes ); determine a relação entre as correntes medidas.
�
Experiência no 11:
Harmônicas em Transformadores
1. Objetivo: estudo das harmônicas em transformadores bifásicos e trifásicos. Influência das ligações Y e ( no conteúdo harmônico.
Teoria: pesquisar na Bibliografia desta exp.
Introdução: a corrente de magnetização de um transformador possui componentes da fundamental, 3a e 5a harmônicas. Sendo não senoidal, a falta de um desses componentes ocasionará a deformação da forma de onda da tensão.
Em transformadores trifásicos, se a fundamental for de seq. direta, a 3a harmônica será de se. inversa.
Como conseqüencia da presença de harmônicas na máquina, existirá o problema de sobreaquecimento, que poderá afetar o seu funcionamento e, até mesmo, inutilizá-la, gerando perdas financeiras para a indústria.
2. Material Utilizado:
- 3 transformadores 1kVA ( 220 V/220 V );
- 1 osciloscópio analógico com uma ponta de prova;
- 1 gaiola R;
- cabos;
3. Procedimento Experimental:
- monte o circuito abaixo ( corrente de magnetização ):
- copie do osciloscópio as formas de onda entre A e B ( corrente de magnetização ) e entre B e C ( tensão de entrada );
- monte o circuito abaixo ( ligação Y - Y ):
- com a chave K desligada, copie do osciloscópio as formas de onda de VL e VF e de IL e IN ;
- repita as verificações com a chave K fechada;
- monte o circuito abaixo ( ligação ( - Y ):
- copie as formas de onda do osciloscópio para VLA , VLB e IL ;
- verifique, em Y-Y,a influência de RT nas harmônicas.
�
Experiência no 12:
Aterramento
1. Objetivo: estudar os métodos de medição da resistência de aterramento.
2. Material Utilizado:
- 1 variac;
- 1 extensão elétrica ( cabo 2,5 mm2 ), comprimento mínimo 15 m;
- 3 estacas de cobre nú ( 30 cm cada );
- 1 martelo;
- 3 cabos com garra “jacaré” para conexão nas estacas;
- 2 multímetros digitais;
- 1 terrômetro MTR 1505 - Minipa
3. Procedimento Experimental:
- monte o circuito abaixo:
- aplique tensão V pelo variac e meça a corrente I ( deve-se tomar cuidado com a zona de influência entre as hastes );
- calcule: RAT = V/I;
- utilizando o terrômetro ( próxima página ), repita a medição de RAT;
- consulte a norma NBR-3 e compare as medições de RAT com os níveis aceitáveis;
- se a comparação ocasionou erro muito elevado, sugira, dentro do que a norma estabelece, melhorias para o aterramento;
Método de medição com o terrômetro:
- utilizando-se do terrômetro MTR 1505 ( Minipa ), monte o circuito abaixo:
- conecte as pontas de prova vermelha, amarela e verde aos terminais C, P e E do instrumento, respectivamente, com o auxílio das barras C1 e P1 introduzidas na terra em uma liha reta;
- posicione a chave de seleção “ACV BATT CHECK (“ para a posição BATT CHECK e leia na escala de checagem se a tensão da bateria está dentro da área OK. Se não, troque as baterias do instrumento por novas;
- posicione a chave de seleção “ACV BATT CHECK (“ para a posição ACV e tenha certeza de que a tensão lida é inferior a 10 V. Se a tensão medida for supeior a 10 V AC, o instrumento não fará uma leitura precisa de RAT;
- posicione a chave de seleção “x100 x10 x1” na posição (. Pressione as chaves “PUSH ON” e “TIMER ON” ao mesmo tempo. Se o ponteiro do medidor defletir para o fundo da escala, posicione para x100 e faça a leitura. Se a resistência de terra é inferior a 10 (, posicione a chave de seleção para x1 e faça a leitura.
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W
A
V
Lâmpada
W
A
V
Lâmpada
circuitos 1 e 2
 QGBT
Garagem
Depósito
W
A
V
C, IC
B, IB
A, IA
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C
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B
A
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FACENS – Laboratório de Instalaç�ões Elétricas – versão 02 - 2001
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_1058168266/ole-[42, 4D, EE, 8E, 04, 00, 00, 00]
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