Eletricidade Aplicada relatório potência em corrente Alternada

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ESTÁCIO FASE SERGIPE
EMMILLY EMMANUELLY DOIS LIMA
JOÃO AUGUSTO DE MELO QUEIROZ
JOELTON BRITO ALMEIDA SANTOS
JOSÉ DOUGLAS MENZES SANTOS
RODRIGO TAVARES SILVA
EXPERIMENTO
POTENCIA ELETRICA EM CORRENTE ALTERNADA 
 
 
Aracaju, SE 
2017-1
INTRODUÇÃO
Como já vimos anteriormente em corrente contínua (CC) sabe-se que: Potência elétrica é a capacidade que um material possui em realizar trabalho, produz calar, luz e movimento.
Corrente Alternada (CA) é a corrente elétrica na qual a intensidade e a direção são grandezas que variam ciclicamente. Neste tipo de corrente a forma de onda mais utilizada é a senoidal (figura 1) que é chamada de alternada pois ela fica variando entre positivo e negativo, no entanto existem outras formas de onda. Segundo fontes, esse tipo de corrente surgiu com Nicola Tesla, que foi contratado para construir uma linha de transmissão entre duas cidades de Nova York. Naquela época Thomas Edison tentou desacreditar Tesla de que isso daria certo, no entanto, o sistema de Tesla acabou sendo adotado. A partir de então, a corrente elétrica em forma de corrente alternada passou a ser muito utilizada, sendo hoje aplicada na transmissão de energia elétrica que vai das companhias de energia ate os centros residências e comerciais.
FIGURA 1:
Fonte: www.google.com.br/search?q=circuito+em+série+composto+por+fonte...
O que muda em corrente alternada, ou o que acontece, temos a equação abaixo que só é válida quando o circuito for puramente resistivo, pois a corrente sofrerá influência dos indutores e capacitores, quando se conecta uma carga puramente resistiva (resistor, lâmpada, aquecedor) a uma rede de corrente alternada senoidal, a corrente circulante no circuito também tem a forma senoidal. Esses dois componentes vão influenciar diretamente no funcionamento de todo o circuito e na potência deste circuito gerando três tipos de potência. 
P = V . I
Equação 1:
 
FIGURA 2:
Fonte: www.google.com.br/search?q=circuito+em+série+composto+por+fonte...
Pa ( Potência Aparente 
Pe ( Potência Efetiva ou Ativa
Pr ( Potência reativa
Potência Aparente (Pa): É a potência exigida na rede não levando em conta a defasagem, seria o resultado da equação 1, a sua unidade de medida é o volts Amperes (VA).
Potência Efetiva ou Ativa (Pe): É a potência que produz trabalho útil, a energia que realmente é utilizada, a sua unidade de medida é Watt (W).
Para calcular essa potência utiliza a formula da equação 1 mais o produto da defasagem, que será a equação 2.
P = V . I . CosY
Equação 2:
CosY= defasagem da tensão para a corrente.
Y= Ângulo de defasagem.
CosY ou Fator de potência é a porcentagem da potência aparente ( Pa) que foi empregada para produzir trabalho útil, é uma relação entre potência aparente e potência efetiva.
CosY = Pe/ Pa
Equação 3:
Potência Reativa (Pr): Gera campo elétrico e magnético, aumenta a carga dos geradores, condutores e transformadores originando perda de potência de calor. Com a presença do indutor e do capacitor, ou seja, com esses dois componentes, temos a reatância indutiva e reatância capacitiva, esses dois componentes gera uma nova potência chamada potência reativa que somada a potência ativa gera a potência aparente. 
Como já vimos acima, a potência ativa é a que se transforma em trabalho, já a reativa fica na rede, o capacitor fica carregando e descarregando, com isso acontece um acumulo e dissipação de energia, essa potência não é consumida pelos equipamentos e fica entre os capacitores e indutores na rede indo e vindo. 
Quando falamos em potência em corrente alternada e essas potências não são medidas lineares, e como o circuito é em forma de onda, a presença de indutores e capacitores no circuito faz com que a tensão (V) tenha uma variação em relação a corrente (I), com isso ocorre uma diferença, que é representa da em graus figura 3.
FIGURA 3:
Fonte: www.google.com.br/search?q=circuito+em+série+composto+por+fonte...
 
Existem outras formas de ondas e seu valor eficaz veja na figura 4, mas aqui citaremos apenas a senoidal:
 
FIGURA 4:
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Corrente alternada senoidal
  Uma onda senoidal pura é determinada através, do ângulo de fase, ciclo, amplitude, período, tensão de pico, fase e seu valor eficaz. Figura 5
Chama-se corrente alternada senoidal aquela cuja intensidade é dada em função do tempo por:
i=Imax senY t
Equação 4:
  Em que Imax e Y são constantes.  
Pulsação
 É uma grandeza Y que aparece na expressão da corrente a unidade de pulsação é o radiano/segundo.
PERÍODO
É o intervalo de tempo decorrido entre duas passagens consecutiva da corrente num mesmo tempo com o mesmo valor. É o tempo T da figura 1 
Frequência
É o inverso do período. Sendo f a frequência e T o período:
Equação 5:
A unidade de frequência é: 1/segundo (cujo símbolo é 1/seg ou seg-1 ). A frequência significa o número de períodos existentes na unidade de tempo.
Na prática, em vez de se usar como unidade de frequência o seg-1 , que fisicamente é a unidade correta, avalia-se a frequência em ciclo por segundo. Por exemplo: dizemos que na cidade de São Paulo, a frequência da corrente é de 60 ciclos por segundo, em vez de dizermos que é de 60seg-1 . Significa que essa corrente tem 60 períodos em um segundo, isto é, ela muda de sentido 60 vezes num segundo.
A frequência se relaciona com a pulsação por:
1/ segundo
Fase
 Chama-se fase no instante t ao ângulo αT, isto é, a fase e o produto da pulsação pelo tempo. Avalia-se a fase em radianos.
Valor eficaz 
Chama-se valor eficaz da intensidade de uma corrente alternada à intensidade de uma corrente elétrica constante e imaginária que faria com que o condutor absorvesse a mesma potência que absorve quando é percorrido pela corrente alternada. Pode-se demonstrar que o valor eficaz é igual ao quociente do valor máximo por  , isto é:
Equação 6:
Exemplo:
O que caracteriza a intensidade de uma corrente alternada é o seu valor eficaz. Assim, quando se diz corrente alternada de 5 ampères, fica subentendido que o valor eficaz é de 5 ampères. Uma corrente alternada tem a lei:
�
Solução
 
O valor máximo é 14 A, de acordo com a fórmula . O valor eficaz é:
 ou 
FIGURA 5:
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Equações
Equação 1: potência em um circuito.
 
P = V . I
Equação 2: potência em um circuito (CA), potência efetiva.
P = V . I . CosY
Equação 3: cálculo da defasagem.
CosY = Pe/ Pa
Equação 4: cálculo intensidade senoidal.
i=Imax senY t
Equação 5: cálculo frequência.
Equação 6: cálculo valor eficaz.
Objetivos:
Determinar a corrente e a potência de diversas cargas resistivas submetida ao regime corrente alternada (CA).
Materiais Utilizados:
Multímetro digital;
Lâmpadas com suporte;
Alicate amperímetro;
Cabos;
FIGURA: 6
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Método
Primeira parte: corrente e potência de cagas resistivas
À partir do circuito já montado, o multímetro foi ligado em série com o circuito diretamente na rede elétrica de 127 V ~, conforme a figura 2, e foi analisado a sua corrente (I); primeiro com a lâmpada 1 e depois com a lâmpada 2. Certificando-se que o circuito estava desligado antes da troca da lâmpada, para que não houvesse descarga a nenhum integrante do grupo. 
Após anotar os resultados da corrente, determinara potência da carga resistiva para isso vai ser feito o uso da equação 1 (verificar a tabela 1).
Segunda parte: alicate amperímetro
Agora com o mesmo sistema montado utilizaremos o alicate amperímetro. Ele nos fornece o resultado da corrente através de uma medida indireta no circuito, não necessitando da ligação em série com o que se quer medir.
Para realizar a medida, encaixa um dos três fios na garra do alicate. Lembrando que o fio verde é o aterramento (terra) e os outros dois são a fase e neutro (retorno).
Com base nos valores de potência na tabela 2 , e partir dos os valores fornecidos pelos fabricantes (50 W) e (6,5 W) a lâmpada de LED, foi feito o Cálculo do erro entre o valor fornecido pelo fabricante e valor determinado experimentalmente. Esse será encontrado através da diferença entre o valor real (Sr) e o valor fornecido pelo fabricante (Sf) verificado na tabela 3.
Resultados e discussões
Tabela 1 dados coletados para determinar a potência da lâmpada 01 e 02
	
	Lâmpada 01
	Lâmpada 02
	Tensão (V)
	127,6
	127,6
	Corrente (A)
	0,00106
	0,00245
	Potência (W)
	0,136
	0,312
Tabela 2 valores de corrente alternada e potência das lâmpadas 3 e 4
	
	Lâmpada 03
(50 W)
	Lâmpada 04
(6,5 W)
	Tensão (V)
	127,6
	127,6
	Corrente (A)
	0,36
	0,05
	Potência (W)
	45,93
	6,38
	
	
	
Tabela3 erro entre o valor real e o valor determinado pelo fabricante
	
	Valor fornecido pelo fabricante
	Valor determinado experimentalmente
	Erro
	
Lâmpada 03
	
50 (W)
	
45,936 (W)
	4,064 (W) 
ou
8,128 %
	
Lâmpada 04
	
6,5(W)
	
6,38(W)
	0,12 (W)
ou
1,846 %
 
Fonte: As tabelas foram retiradas do mural de práticas disponibilizada pelo docente Prof. Dr. Cochiran
Questionamentos e discussões
Discuta o porquê da equação 1 ter se transformado na equação 2.
A equação1 só é válida quando o circuito for resistivo, quando se conecta uma carga puramente resistiva (resistor, lâmpada, aquecedor),ou para calcular potência em um circuito em corrente contínua. Ao colarmos indutores e capacitores em um circuito de corrente alternada senoidal, a equação1 não é mais válida pois esses dois componentes gera outras potência como vimos anteriormente e o circuito sofre uma defasagem transformando na equação 2.
Observações sobre o alicate amperímetro.
Na medição da corrente elétrica utilizam-se as “garras” existentes no instrumento de modo “abraçar” o condutor. As garras funcionam como núcleo de um transformador de corrente em que o primário é o condutor abraçado e o secundário é uma bobina enrolada, localizada dentro do alicate Volt-Amperímetro.
Para medir tensão, esse instrumento possui dois terminais nos quais são conectados os fios, que serão colocados em contato com o local a ser medido. Mas ele só funciona quando medido apenas uma das correntes, pois ao medir positivo (+) e negativo (-) juntos ele não funciona pois a corrente é zero, as forças se anulam.
CONCLUSÃO
Conhecendo as equações de potência e os tipos de potência em um circuito, foi concluído que de fato é verdadeira as equações 1 e 2 representando os valores reais encontrado através dos cálculos em relação com os valores fornecido pelos fabricantes, e que também através dos cálculos podemos achar o erro entre esses valores mostrado nas tabelas 1, 2 e 3. E que em corrente alternada temos uma defasagem em um circuito com a presença de indutores e capacitores. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
http://www.elt09.unifei.edu.br/roteiroslab/rms.pdf
http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/ac/corrente_senoidal/
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/corrente-alternada.htm
www.google.com.br/searchq=o+grafico+representa+a+dependencia+entre+tensão+e+corrente&rlz=1C1AVNG_
http://eletronicanoel.blogspot.com.br/2012_05_01_archive.html
http://qacademico.ifsul.edu.br/UPLOADS/MATERIAIS_AULAS/95079-0.0.0.CORRENTE_ALTERNADA-2012(atual)2.pdf
ebah.com.br/content/ABAAAABVwAC/corrente-alternada
www.google.com.br/search?q=circuito+em+série+composto+por+fonte...
Relatório sobre potência elétrica em corrente alternada elaborado com base nas aulas realizada em abril de 2017, como parte a avaliação da disciplina Eletricidade Aplicada, Professor Dr. Cochiran Pereira.
Relatório sobre Potência Elétrica em
 corrente alternada elaborado como
 parte da avaliação da disciplina
 Eletricidade Aplicada, ~enciaProfessor 
 Cochiran Pereira