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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA DE ANÁLISE DE CIRCUITOS ELÉTRICOS ATIVIDADE PRÁTICA DE ANÁLISE DE CIRCUITOS ELÉTRICOS MAICON ALVES DE OLIVEIRA JULIANO DE MELO NOVA MUTUM - MT 2018 SUMÁRIO RESUMO..................................................................................................................................................................I 1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................................................3 2 DESENVOLVIMENTO DOS EXPERIMENTOS............................................................................................3 2.1 EXPERIMENTO 1: DIVISOR DE TENSÃO..................................................................................................3 2.2 EXPERIMENTO 2: CIRCUITO RC SÉRIE.................................................................................................6 2.3 EXPERIMENTO 3: CIRCUITO RL SÉRIE...................................................................................................9 2.4 EXPERIMENTO 4: TRANSFORMADOR....................................................................................................12 3 ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES...............................................................................................................15 3.1 ASSOCIAÇÃO DE INDUTORES ...........................................................................................................16 4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL...........................................................................................................18 5 CONCLUSÕES..................................................................................................................................................20 6 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA..................................................................................................................21 RESUMO Nesta atividade colocaremos em prática todos os conteúdos teóricos visto na disciplina de Análise de Circuitos Elétricos , como divisor de tensão, divisor de corrente, funcionamento de resistores, capacitores e indutores. Faremos o calculo e medidas de sinais senoidais e simula- remos circuitos com resistores, capacitores e indutores. Palavras-chave: Resistores, Capacitores e Indutores 3 1 INTRODUÇÃO Análise de Circuitos é o estudo da passagem da corrente elétrica pelos elementos que compõem um circuito elétrico. 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 car- regados a menos que sejam forçados a descarregar. Com sinais variáveis, seu comportamento de- pende da frequência e da forma de onda do sinal. São dispositivos dependentes de frequência. 2 DESENVOLVIMENTO DOS EXPERIMENTOS Verificaremos nos experimentos as diferenças dos valores de tensão corrente e frequência obtidos através do calculo teórico e/ou simulação e experimento práticos. Poderemos observar tam- bém o funcionamento do resistor, capacitor e indutor e faremos a análise de circuitos elétricos em pratica e via simulador Multisim. 2.1 EXPERIMENTO 1: DIVISOR DE TENSÃO Utilizando o Multisim Online, simular o circuito da Figura 1. Este circuito simula uma liga- ção em série de dois resistores com uma fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois re- sistores. 1. Usando os dados da Tabela 1 simular o circuito para as três opções. 2. Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do ca- nal 2 no terminal azul. 3. Mostrar para as três opções as tensões de entrada e saída conforme exemplo da Figura 2 e verificar a defasagem angular entre a tensão de entrada e a tensão em R2. 4. Para melhor visualização colocar cores diferentes nos canais. 4 5. Preencher 2 (pico) na Tabela 1. �� 6. Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto Figura 1 – Circuito divisor de tensão Tabela 1- Dados a ser utilizados no experimento 1. Vi[V] R1[Ω] R2[Ω] VR2[V] 20 1000 700 8,2 30 900 9000 27,23 40 1050 1200 25,22 Figura 2: Sinais de entrada e saída de um divisor de tensão VI 20v e VR2 8,22v. 5 Figura 3: Sinais de entrada e saída de um divisor de tensão VI 30v e VR2 27,23v. Figura 4: Sinais de entrada e saída de um divisor de tensão VI 40v e VR2 25,22v. 6 6. Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto: As formas de ondas estão em fases uma da outra, mostrando assim que não provoca angular na aplicação de circuitos puramente resistivos. 2.2 EXPERIMENTO 2: CIRCUITO RC SÉRIE Utilizando o MultisimLive, 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. 1. Usando os dados da Tabela 2 simular o circuito para a três opções. 2. Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do ca- nal 2 no terminal azul. 3. Mostrar para as três opções as tensões de entrada e saída conforme exemplo da Figura 4 e verificar a defasagem angular entre a tensão de entrada e a tensão em C. 4. Para melhor visualização colocar cores diferentes nos canais. 5. Preencher (pico) na Tabela 2. �� 6. Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto. Figura 5: Circuito RC série. 7 Tabela 2- Dados a ser utilizados no experimento 2. Vi[V] C1[F] R2[Ω] Vc[V] 20 1μ 1000 18,41 30 100n 90000 28,39 40 50μ 100 2,63 Figura 6: Sinais de entrada e saída de um divisor de tensão VI 20v e VC 18,41v. 8 Figura 7: Sinais de entrada e saída de um divisor de tensão VI 30v e VC 28,39v. Figura 8: Sinais de entrada e saída de um divisor de tensão VI 40v e VC 2,63v. 9 6. Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto. E visível nos gráficos que existem uma defasagem angular entre as formas de onda. Mostrando assim a influência do capacitor no circuito atrasando a forma de onda em virtude da tenção. 2.3 EXPERIMENTO 3: CIRCUITO RL SÉRIE Utilizando o Multisim Online, simular o circuito da Figura 9. Este circuito simula uma ligação em série de um resistor e um indutor com uma fonte de ten- são alternada, a corrente é igual para os dois elementos. 1. Usando os dados da Tabela 3 simular o circuito para a três opções. 2. Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do ca- nal 2 no terminal azul. 3. Mostrar para as três opções as tensões de entrada e saída conforme exemplo da Figura 9 e verificar a defasagem angular entre a tensão de entrada e a tensão em L. 4. Para melhor visualização colocar cores diferentes nos canais. 5. Preencher (pico) na Tabela 3. �� 6. Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto. Figura 9: Circuito RL série. 10 Tabela 3: Tensões (de pico) de entrada e saída para diferentes valores dos elementos do cir- cuito. Vi[V] L1[H] R2[Ω] Vc[V] 20 470m 2000 1,76 30 1 7000 1,61 40 56m 100 8,24 Figura 10: Sinais tensão de entrada e saída VI 20v e VC 1,76v. 11 Figura 11: Sinais tensão de entrada e saída VI 30v e VC 1,61v. 12 Figura 12: Sinais tensão de entrada e saída VI 40v e VC 8,24v. 6. Explicar brevemente a defasagem entre as ondas justificando porque acontece isto. Observa-se nos gráficos acima que existe defasagem angular entre as formas de onda. Mostran- do assim a influência do indutor no circuito, atrasando a forma de onda. 2.4 EXPERIMENTO 4: TRANSFORMADOR Neste experimento faremos a analise da forma de onda da tensão da fontee da corrente que cUtilizando o Multisim Online, simular o circuito da Figura 13. 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. 1. Colocar a ponta do canal 1 do osciloscópio na posição do terminal verde e a ponta do ca- nal 2 no terminal azul. Mostrar as tensões e correntes de entrada e saída conforme exemplo da Figu- ra 8. 2. Medir a tensão do primário e do secundário e preencher a Tabela 4. 13 3. Verificar se a tensão do primário é maior ou menor do que a do secundário . Quan �� �� - tas vezes a tensão do primário é maior ou menor do que a do secundário? Porque? 4. Medir a corrente do primário e do secundário e preencher a Tabela 4. Figura 13: Circuito com transformador. Tabela 4: Tensões e correntes num circuito com transformador. ESPIRA DO PRIMARIO ESPIRA DO SECUNDARIO 9000 5000 VP[V] VS[V] IP[mA] IS[mA] 12 8,85 6,59 8,93 14 Figura 14: Sinais de entrada e saída de um circuito com transformador. 3. Verificar se a tensão do primário é maior ou menor do que a do secundário . Quantas ve �� �� - zes a tensão do primário é maior ou menor do que a do secundário? Porque? A tensão do secundário e menor que a tensão primário pelo fator de transformação do T1 (9;5). Entrada 12v e saída 8,85 15 3 ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES 1) Separe os seguintes capacitores e meça sua capacitância real, preenchendo a tabela a seguir: Capacitor(código no Corpo do capacitor) Capacitância nominal Capacitância medida com multimetro C1:334 330nF 327nF C2:683 68nF 59nF C3:224 220nF 217nF C4:104 100nF 96nF C5:333 33Nf 30nF 2) Montar o seguinte esquemático no protoboard: Figura 15: esquema de ligação Figura 16: Montagem na protoboard 16 3) Medir o valor da associação de capacitores: 37,63nF 4) Calcular usando valores nominais: Calcular C2.C3 = C6+C5=C7 C2+C3 Calcular C1.C7 = C8 C1+C7 Calcular C8.C4 =Ceq 40,30nf C8+C4 5) Comparar o valor medido e justificar se os valores forem diferentes: O valor medido com multímetro foi de 37,63nF e o valor calculado foi de 40,30nF, a diferença fica pelo fator de que os componentes não são de precisão 3.1 ASSOCIAÇÃO DE INDUTORES 1) Separe os seguintes indutores e meça sua indutância real, preenchendo a tabela a seguir: Indutância nominal Código cores Indutância medida com multímetro L1=100uH Marrom,preto,marron,prata 0,101mH L2=1uH Marron,preto,dourado,prata Escala Muito baixo L3=47uH Amarelo,violeta,dourado,prata 0,046mH L4=4,7uH Amarelo,violeta,preto,prata 0,004mH 17 2) Montar o seguinte esquemático no protoboard 3) Meça o valor nominal da associação de indutores: 38,44 µH 4) Calcule usando os valores nominais: Calcular L1.L3 = L5+L4=L2=Leq=37,67 L1+L3 5) Comparar o valor medido e justificar se os valores forem diferentes O valor medido com multímetro foi de 38,44µH e o valor calculado foi de 37,67µH, a diferença fica pelo fator de que os componentes não são de precisão e seus fatores de to- lerância. Figura 17: Esquema de ligação Figura 18: Montagem na protoboard 18 4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 1) Esquema elétrico montado foi baseado circuito abaixo e utilizado a tensão da rede de 220V va- lor de referencia e o resistor de 10 kΩ levando em consideração ultimo numero do RU =9*1000 9 kΩ Figura 19: Teste com osciloscópio Figura 20: Teste com Multímetro 19 2) Tabela medições do transformador Valor medido Valor calculado Tensão eficaz do primário 207V 220V Tensão eficaz do secundário 14,05v 12v Tensão de pico do primário 300,0v 311,08v Tensão de pico do secundário 22,0v 17,0v Corrente eficaz do secundário ----------------------- 1,2mA Potência do secundário ----------------------- 14,4mW Potência do primário ----------------------- 14,4mW 20 5 CONCLUSÕES Pelo osciloscópio podemos concluir que a tensão pico e superior a tensão eficaz sendo a medição de meia onda superior ou inferior a linha de referência que é o 0v. Já tensão pico a pico faz a leitura completa como a senóide superior e a inferior. Também observarmos que no transformador a potência do secundário consumida será sempre a mesma do primário. 21 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Material fornecido pela Uninter (Analise de Circuitos Elétricos ) https://www.multisim.com/create/ https://www.multisim.com/create/ RESUMO 3 1 INTRODUÇÃO 2 Desenvolvimento dos experimentos 2.1 EXPERIMENTO 1: Divisor de Tensão 2.2 EXPERIMENTO 2: Circuito RC série 2.3 EXPERIMENTO 3: Circuito RL série 2.4 EXPERIMENTO 4: transformador
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