analise de circuito CA

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: ANÁLISE DE CIRCUITOS ELÉTRICOS
ATIVIDADE PRÁTICA
 
 
 
 PROFESSOR: JULIANO DE MELLO
 
 
TERESINA-PI
2018
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUCAO.............................................................................................................................4
1.1 CALCULO DO NUMERO DE ESPIRAS .....................................................................................4
2.1 Encontrar a potência de entrada........................................................................................5
2.2 Calcular a seção magnética do núcleo do transformador................................................6
2.3 Calcular o número de espiras no primário (N1) e do secundário(N2).............................9
3 DIMENCIONAR A ARÉA DE SEÇÃO TRANSVERSAL DOS ENRROLAMENTOS PRIMARIO E SECUNDARIO..................................................................................................................................12
4 OCUPAÇÃO PERCENTUAL TOTAL DA JANELA ..............................................................................16
4 CONCLUSÕES ...........................................................................................................................17
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................................18
INTRODUÇÃO
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A corrente alternada surgiu pela primeira vez, em 1832, quando o francês Hippolyte Pixii aplicou o princípio de indução eletromagnética de Michael Faraday. Nikola Tesla e outros cientistas, anos depois da invenção da corrente alternada, melhoraram enormemente o sistema de distribuição de corrente alternada e inovações que tornaram o seu uso prático. Nikola Tesla foi contratado por J. Westinghouse para construir uma linha de transmissão entre Niágara e Buffalo, em NY. Thomas Edison, que defendia e empregava a corrente contínua em seus experimentos, fez o possível para desacreditar Tesla, mas sem sucesso. O sistema polifásico acabou por prevalecer, pelas vantagens inegáveis de custo, praticidade e eficiência em relação à corrente contínua. A Corrente Alternada é a forma mais eficiente de se transmitir uma corrente elétrica por longas distâncias, algo em que a corrente contínua é extremamente limitada, o que acarretaria custos incomparavelmente maiores para ser empregada. Na corrente alternada, os elétrons invertem o seu sentido várias vezes por segundo. (fonte : https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada)
ATIVIDADE PRÁTICA PARTE 1: Senoides e Fasores 
1.OBJETIVO Calcular e medir sinais senoidais e simular circuitos com resistores, capacitores e indutores. 
2. MATERIAL UTILIZADO 
A Atividade Prática de Análise de Circuitos Elétricos será realizada com a utilização do software de simulação gratuito Multisim Online
3. INTRODUÇÃO
 Enquanto resistores dissipam energia, os capacitores e indutores armazenam energia que pode ser posteriormente recuperada. Portanto são chamados elementos armazenadores. O comportamento destes componentes em corrente contínua é diferente do comportamento em corrente alternada ou variável. Em contínua o capacitor carrega-se com tensão e o indutor com corrente, e se mantém carregados a menos que sejam forçados a descarregar. Com sinais variáveis, seu comportamento depende da frequência e da forma de onda do sinal. São dispositivos dependentes de frequência.
4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
EXPERIÊNCIA 1:
 Divisor de Tensão 
Utilizando o Multisim Online, simular o circuito da Figura 1. Este circuito simula uma ligação em série de dois resistores com uma fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois resistores. 
Tabela 1: Tensões (de pico) de entrada e saída para diferentes valores de resistências.
	𝑽𝒊 [𝑽]
	𝑹𝟏 [Ω] 
	] 𝑹𝟐 [Ω] 
	𝑽𝑹𝟐[𝑽]
	20
	1000
	300
	4,608
	30
	200
	1000
	24,96
	40
	450
	400
	18,23
Figura 2: Sinais de entrada e saída de um divisor de tensão. 𝑣𝑖 , 𝑣𝑜.
Sinais de entrada e saída de um circuito para tenção de 20v com resistores de 1k e 300 Ω 
 
Sinais de entrada e saída de um circuito para tenção de 30v com resistores de 1 Ω e 200 Ω 
Sinais de entrada e saída de um circuito para tenção de 40v com resistores de 450 Ω e 300 Ω .
EXPERIÊNCIA 2: Circuito RC série
Utilizando o Multisim Live, simular o circuito da Figura 3. Este circuito simula uma ligação em série de um resistor e um capacitor com uma fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois elementos. 
Tabela 2: Tensões (de pico) de entrada e saída para diferentes valores dos elementos do circuito.
	𝑽𝒊 [𝑽] 
	𝑪𝟏 [𝑭] 
	𝑹𝟏 [Ω] 
	𝑽𝑪 [𝑽]
	20
	10 µ
	1000(1k)
	4,608v
	30
	100n
	20000(20k)
	23,773v
	40
	50 µ
	300
	8,274v
Sinais de entrada e saída de um circuito para tenção de 20v com resistores 1k e capacitor 1 µ 
Sinais de entrada e saída de um circuito para tenção de 30v com resistores 20k e capacitor 100nF 
Sinais de entrada e saída de um circuito para tenção de 40v com resistores 300 Ω e capacitor 50 µ 
Análise, resultados e conclusões : 
 
 O observa- se no gráfico um defasamento angula r e entre as formas de onda. Assim mostra a influência ia do capacito r no circuito, atrasando a forma de onda da tensão em relação a corrente. 
EXPERIÊNCIA 3: 
Circuito RL série
 Utilizando o Multisim Online, simular o circuito da Figura 5. Este circuito simula uma ligação em série de um resistor e um indutor com uma fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois elementos. 
	𝑽𝒊 [𝑽] 
	𝑳𝟏 [𝑯] 
	𝑹𝟏 [Ω] 
	 𝑽𝑪 [𝑽] 
	20
	470m
	750
	4,595v
	30
	1
	1000
	10,610v
	40
	56m
	450
	1,862v
Sinais de entrada e saída de um circuito para tenção de 20v com resistores 750Ω e indutor 470m
Sinais de entrada e saída de um circuito para tenção de 30v com resistores 1000Ω e indutor 1mH
Sinais de entrada e saída de um circuito para tenção de 40v com resistores 450Ω e indutor 56mH
Análise, resultados e conclusões : 
O observa- se no gráfico um defasamento angular e entre as formas de onda. Assim mostra a influência ia do indutor no circuito, adiantando a forma de onda da tensão em relação a corrente.
EXPERIÊNCIA 4: Transformador
 Utilizando o Multisim Online, simular o circuito da Figura 7. Este circuito simula um circuito com transformador. Números de espiras do primário é igual a maior dígito do RU*1000 e números de espiras do secundário é igual a 5000. 
	𝑽𝑷[𝑽] 
	 𝑽𝑺 [𝑽] 
	𝑰𝑷[𝒎𝑨] 
	𝑰𝑺 [𝒎𝑨]
	3,9761
	1,1045
	1,2272
	2,2098
O número de espiras no primário é 9000 e no secundário 5000.
Pela relação de espiras temos:
𝑽p = 𝑽𝑺
N𝑷 N𝑺
𝑽p = 𝑽𝑺 = > 𝑽𝑷x5000 = 𝑽𝑺x9000 => 𝑽𝑷=1,8x𝑽𝑺
9000 5000
Figura 8: Sinais de entrada e saída de um circuito com transformador. 𝑣𝑖 , 𝑖𝑖 , 𝑣𝑜, 𝑖𝑜.
Atividade Prática PARTE 2: Associação de Capacitores e Indutores
EXPERIÊNCIA 5: Associação de Capacitores
OBJETIVO
 Os capacitores e indutores, assim como os resistores, podem ser associados em série, paralelo ou misto. O objetivo desta atividade é calcular, medir e verificar os valores dessas associações.
1 INTRODUÇÃO 
Capacitores Também chamado de condensador, é um dispositivo elétrico que tem como função armazenar cargas elétricas e consequente energia eletrostática, ou elétrica. Ele é constituído de duas peças condutoras que são chamadas de armaduras (ou placas). Entre essas armaduras existe um material que é chamado de dielétrico.
 
2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Separe os seguintes capacitores e meça sua capacitância real, preenchendo a tabela a seguir. 
Tabela 9: Capacitores: código, capacitância nominal e medição com o multímetro. 
	Capacitor (código no corpodo capacitor
	Capacitância nominal
	Capacitância medida com o multímetro
	C1: 334
	330nF
	343,5nF
	C2: 683
	68nF
	71,2nF
	C3: 224
	220nF
	219,2nF
	C4: 104
	100nF
	102nF
	C5: 333
	33 nF
	33,23nF
1. Para o seguinte circuito calcule Ceq usando os valores nominais, demonstre os passos utilizados no relatório.
(C1=330nF ,C2=68nF ,C3=220nF ,C4 =100nF ,C5=33 nF)
C2 e C3 em estão serie logo:
 68nF x 220nF =51,94
 68+220
C5 em paralelo com capacitor de 51,94 logo:
C5 + 51,94 =33 +51,94 =84,94 nF
C1 ,C4 e 84,94nF estão em serie logo:
330nF x 100nF =76,74nF
 330nF+100nF
Ceq = 84,94nF x 76,74nF 
 84,94nF+76,74nF
Ceq = 40,26nF
2. Monte o circuito no protoboard e meça o valor total da associação de capacitores.
 4. Compare o valor medido com o valor calculado.
Valor medido = 35.30 nF , valor calculado = 40,26 nF
 5. Justifique no relatório a diferença entre valores medidos e calculados
A diferença fica pelo fato de que os componentes não são precisos, e por ser fabricados com uma certa tolerância. 
EXPERIÊNCIA 6: Associação de Indutores
1. Separe os seguintes indutores e meça sua indutância real, preenchendo a tabela a seguir. Tabela 10: Indutores: código, indutância nominal e medição com o multímetro.
	Indutância nominal 
	 Código de cores 
	Indutância medida com o multímetro
	L1 = 100 µH 
	Marrom,preto, marrom, prateado
	 93 µH
	L2 = 1 µH
	Marrom, preto, dourado, prateado
	1 µH
	L3 = 47 µH
	Amarelo,violeta, preto ,prateado
	47 µH
	L4 = 4,7 µH
	Amarelo,violeta, dourado, prateado
	5 µH
2. Para o seguinte circuito calcule Leq usando os valores nominais, demonstre os passos utilizados no relatório.
L1 = 100 µH L2 = 1 µH L3 = 47 µH L4 = 4,7 µH
L1 esta em paralelo com L3 logo:
100x47= 31,97
 147
L2 , L4 e 31,97 estão em serie logo:
Leq=1+4,7+31,97 => Leq=37,67 µH
3 Monte o circuito no protoboard e meça o valor total da associação de indutores
A diferença fica pelo fato de que os componentes não são precisos, e por ser fabricados com uma certa tolerância. 
Atividade Prática parte 3: Circuito medido com osciloscópio
1. OBJETIVO O objetivo desse experimento é montar e medir um circuito com transformador utilizando o osciloscópio. 
2. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
Você deverá montar na protoboard o transformador e um resistor de último número do RU*1000 Ω (utilize o valor de resistência mais próximo possível do KIT ).
Tabela 11: Medições do transformador 
	
	Valor medido Valor
	Valor calculado
	Tensão eficaz no primário
	214 v
	156,7
	Tensão eficaz do secundário
	13,62
	20
	Tensão de pico do primário
	220
	219
	Tensão de pico do secundário
	20
	13,7
	Corrente eficaz dosecundário
	0,42A
	0,46A
	Potência do secundário
	5,6W
	5,75W
	Potência do primário
	5,6W
	5,75W
Conclusão 
Com as experiências realizadas conseguimos não só entender como cada circuito elétrico se comporta, mas também vimos na pratica as formas de ondas da corrente e tensão em cada situação.
Podemos perceber que em um circuito com capacitores há um adiantamento da corrente em relação a tensão. Já no circuito com indutores percebemos um atraso da correte em relação a tensão. 
Vale lembrar também que no circuito com transformador existe uma relação entre o numero de espiras do primário com o numero de espiras do secundário, o que faz com que o mesmo abaixe ou eleve a tensão. 
 
Referências
Albuquerque, Romulo Oliveira/ Analise de circuitos em corrente alternada; São Paulo : Érica,2012.
Robbins, allan/ analise de circuitos: teoria e pratica. Vol.2/revisão técnica wallace Alves Martins; tradução Paula santos Diniz—são pulo : cengage, 2010.
1