Atividade Prática Circuitos Elétricos.docx

CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA DE ANÁLISE DE CIRCUITOS

ATIVIDADES PRÁTICAS

MARÍLIA-SP 2018

SUMÁRIO

RESUMO................................................................................................................................... 3 1

2

INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 3 1.1

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................ 3

1.2

OBJETIVO GERAL.................................................................................................. 4

1.2.1

OBJETIVO EXPERIMENTO 01 – SENOIDES E FASORES ...................... 4

1.2.2

OBJETIVO EXPERIMENTO 02 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES .. 4

1.2.3

OBJETIVO EXPERIMENTO 03 – FILTROS PASSIVOS ........................... 4

ATIVIDADES PRÁTICAS.............................................................................................. 5 2.1

2.1.1

DIVISOR DE TENSÃO ..................................................................................... 5

2.1.2

CIRCUITO RC SÉRIE ...................................................................................... 7

2.1.3

CIRCUITO RL SÉRIE ...................................................................................... 9

2.1.4

TRANSFORMADOR ....................................................................................... 11

2.2

3

EXPERIMENTO 01 – SENOIDES E FASORES ................................................... 5

EXPERIMENTO 02 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES E INDUTORES 12

2.2.1

ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES ............................................................. 12

2.2.2

ASSOCIAÇÃO DE INDUTORES .................................................................. 13

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS ..................................................................14

RESUMO

Calcular e medir sinais senoidais e simular circuitos com resistores, capacitores e indutores.

1

INTRODUÇÃO

Análise de Circuitos é o estudo da passagem da corrente elétrica pelos elementos que compõem um circuito elétrico.

1.1

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

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. Os capacitores, assim como os resistores, podem ser associados em série, paralelo ou misto. Como são elementos de circuito elétrico que tem como principal função o armazenamento de cargas elétricas, essas associações têm como objetivo obter a capacitância desejada. O indutor (também chamado de bobina ou solenóide) é um elemento passivo que armazena corrente num campo magnético. De maneira geral, um indutor é composto por um fio condutor enrolado em forma de espiral. Cada volta da bobina é chamada de espira e a quantidade de espiras influencia diretamente na intensidade do campo magnético gerado.

1.2

OBJETIVO GERAL Fazer uma análise completa dos circuitos em todas as composições.

1.2.1 OBJETIVO EXPERIMENTO 01 – SENOIDES E FASORES Calcular e medir sinais senoidais e simular circuitos com resistores, capacitores e indutores.

1.2.2 OBJETIVO EXPERIMENTO 02 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES Os resistores usados na maioria das montagens comuns têm uma tolerância de 20%. Isso significa que, na falta de um valor original, dependendo da função é possível experimentar um valor próximo. Entretanto, se os resistores recomendados no projeto forem de pequena tolerância, 5% ou menos, o leitor deve partir para outros tipos de soluções. Uma delas consiste na associação de resistores de outros valores. Por exemplo, se não encontro um resistor de 150 ohms para uma aplicação, posso associar em série um de 100 ohms com um de 47 ohms, obtendo com boa precisão o valor desejado. O problema está apenas no espaço disponível na montagem, já que teremos de colocar dois resistores onde havia apenas um. Os capacitores, assim como os resistores, podem ser associados em série, paralelo ou misto. Esses são elementos de circuito elétrico que tem como principal função o armazenamento de cargas elétricas. Essas associações têm como objetivo obter a capacitância desejada. Assim esse experimento tem como objetivo principal calcular a capacitância e a indutância em diversas associações.

1.2.3 OBJETIVO EXPERIMENTO 03 – FILTROS PASSIVOS

O filtro é um circuito que permite a passagem de sinais apenas em determinadas frequências. Ele pode ser classificado em: - Filtro Passa-Baixas (F.P.B.) - Filtro Passa-Altas (F.P.A.) - Filtro Passa-Faixa (F.P.F.) - Filtro Rejeita-Faixa (F.R.F.) Os filtros são considerados passivos quando são formados apenas por dispositivos passivos, como resistores, capacitores e indutores. Outra característica dos filtros passivos é o fato de o ganho de tensão ser sempre menor ou igual a 1 (ou 0db), já que não possuem nenhum dispositivo ativo capaz de amplificar os sinais. O objetivo desse experimento é montar e avaliar um filtro passa baixa com capacitor.

2

ATIVIDADES PRÁTICAS

Informações e resultados foram alcançados após execução dos procedimentos experimentais disponibilizados no ambiente virtual AVA com utilização do Multsim Blue. Veja os mesmos organizados abaixo por experimento:

2.1

EXPERIMENTO 01 – SENOIDES E FASORES

2.1.1 DIVISOR DE TENSÃO

Procedimento Experimental: Utilizando o Multisim Blue (laboratório virtual), simular o circuito com uma ligação em série de dois resistores e com um a fonte de tensão alternada, a corrente é igual para os dois resistores. Foi usado como referência os valores que estão ao lado das imagens, simulando três opções de circuitos. E com o resultado encontrado, preenchido a lacuna de VR2[V].

Análises, Resultados e Conclusão: As formas de onda estão em fase uma com a outra, mostrando assim que um circuito puramente resistivo não provoca desfasamento angular. Vi[V] 20 30 40

R1[ohms] 1000 100 900

R2[ohms] 600 8000 200

Vr2[V] 7,5 19,8 3,64

2.1.2 CIRCUITO RC SÉRIE

Procedimento Experimental: Utilizando o Multisim Blue (laboratório virtual), simular o circuito com uma ligação em série de um resistor e um capacitor com um a fonte de tensão alternada. Foi usado como referência os valores que estão ao lado das imagens, simulando três opções de circuitos. E com o resultado encontrado, preenchido a lacuna de Vc[V].

Análises, Resultados e Conclusão: Observa-se nos gráficos abaixo que tem um defasamento angular entre as formas de onda. Assim mostra a influência do capacitor no circuito, atrasando a forma de onda da tensão em relação corrente. No último gráfico o defasamento é bem pequeno, não sendo possível ver sem zoom.

Vi[V] 20 30 40

C1 [F] 1u 100n 50u

R1[ohms] 1000 10000 700

VC[V] 18.7 28,0 2,98

2.1.3 CIRCUITO RL SÉRIE

Procedimento Experimental: Utilizando o Multisim Blue (laboratório virtual), simular o circuito com uma ligação em série de um resistor e um indutor com um a fonte de tensão alternada. Foi usado como referência os valores que estão ao lado das imagens, simulando três opções de circuitos. E com o resultado encontrado, preenchido a lacuna de VL[V]

Análise, Resultados e Conclusão: Observa-se nos gráficos abaixo que tem um defasamento angular entre a formas de onda. Assim mostra a influência do indutor no circuito, atrasando a forma de onda da corrente em relação tensão. No último gráfico o defasamento é bem pequeno, não sendo possível ver sem zoom. Vi[V] 20 30 40

L1[H] 470m 1m 56m

R1[ohms] 1750 1000 400

VC[V] 2,04 0,011 2,14

2.1.4 TRANSFORMADOR

Procedimento Experimental: Utilizando o Multisim Blue (laboratório virtual), simular o circuito com um transformador com uma carga (resistor) conectado ao secundário. Números de espiras do primário é igual a 8000 e números de espiras do secundário é igual a 5000, resistor de 1kΩ. Medir a tensão e a corrente do primário e do secundário e preencher a tabela.

Análise, Resultados e Conclusão: A tensão do secundário é menor que a tensão do primário pelo fator de transformação do T1 (8:5). Entrada de 12v e saída 7,5v. Vp[V] 12

Vs[V] 7,5

Ip[ma] 4,69

Is[ma] 7,5

2.2

EXPERIMENTO 02 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES E INDUTORES

2.2.1 ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES

1) Separe os seguintes capacitores e meça sua capacitância real, preenchendo a tabela a seguir: Capacitor(código no Corpo do capacitor) C1:334 C2:683 C3:224 C4:104 C5:333

Capacitância nominal 330nF 68nF 220nF 100nF 33Nf

Capacitância medida com multimetro 327nF 59nF 217nF 96nF 30nF

2) Montar o seguinte esquemático no protoboard:

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

2.2.2 ASSOCIAÇÃO DE INDUTORES

1) Separe os seguintes indutores e meça sua indutância real, preenchendo a tabela a seguir:

Indutância nominal

Código cores

L1=100uH L2=1uH L3=47uH L4=4,7uH

Marrom,preto,marron,prata Marron,preto,dourado,prata Amarelo,violeta,dourado,prata Amarelo,violeta,preto,prata

Indutância medida com multimetro 0,102mH Muito baixo escala 0,048mH 0,003mH

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.

3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

1) Esquema elétrico montado foi baseado circuito abaixo

2) Circuito montado com os componentes , osciloscópio e o computador para leitura.

3) Valores obtidos.

4) Tabela medições do transformador

Tensão eficaz do primário Tensão eficaz do secundário Tensão de pico do primário Tensão de pico do secundário Corrente eficaz do secundário Potência do secundário Potência do primário

Valor medido 215V 12,8v 305,3v 18,2v -------------------------------------------------------------------

Valor calculado 220V 12v 312,4v 17,04v 12mA 144mW 144mW

5) Conclusão 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.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS LIVROS: FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS AUTOR : SADIKU INTERNET : WIKIPÉDIA, WWW.MULTISIM LIVE.COM