ATIVIDADES PRATICAS SUPERVISIONADAS

ELETRICIDADE APLICADA

Engenharia – Ciclo Básico 4ª Serie A

Nomes:

ETAPA 3 – Aula Tema: Circuitos Monofásicos

Passo 1 – Leia com atenção a página eletrônica http://www.agais.com/eletrica.htm

Passo 2 – Responda as seguintes questões;

  1. Como o fator de potência pode influenciar na conta de energia elétrica?

O fator de potência pode sim influenciar na tarifa mensal de energia, porque estando fora da taxa permitida pela ANEEL, o consumidor será penalizado (multado), e porque o fator de potência entra no calculo da fatura.

  1. Qual o menor valor de referência para fator de potência estabelecido pela ANEEL?

O valor mínimo para o fator de potência segundo a ANEEL é 0,92 ou 92%

  1. Descreva em linhas gerais como pode ser feita a correção do fator de potência?

A correção do fator de potência é feita porque há um consumo de corrente em atraso de fase, para se corrigir, colocam-se bancos de capacitores (carga capacitiva) em paralelo com a carga indutiva para que esta produza uma corrente adiantada diminuindo o ângulo de fase ɵ para o menor possível.

Passo 3 – Suponha que um sistema monofásico industrial possua uma demanda de 65 kW de potência ativa, 95 kVA de potência aparente e FP indutivo. Calcule a capacitância do banco de capacitores para conectar-se em paralelo com o sistema de modo a elevar o fator de potência resultante para um FP igual a 0,92, indutivo.

Nova Instalação (com capacitor acoplado em paralelo com circuito)

Então,

Instalação com Capacitores com FP = 0,92

23,07°

P = 65 kW

Q = 27684 Var Indutiva

S = 95 kVA

Qc = 41568 Var Capacitiva

P = 65 kW

Circuito Original com FP = 0,68

Q = 69252 VAr

S = 95 kVA

46,8°

ETAPA 4 – Aula Tema: Transformadores

Passo 1: Pesquise na Internet sobre as diferenças entre transformadores com núcleo ferromagnético e transformadores com núcleo de ar.

Transformador constituído por núcleo de material ferromagnético, como aço produz um caminho de baixa relutância para o fluxo gerado. Geralmente o núcleo de aço dos transformadores são laminados para reduzir a indução de correntes parasitas ou de correntes de foucault no próprio núcleo, já que essas correntes contribuem para o surgimento de perdas por aquecimento devido ao efeito Joule.

Os materiais mais permeáveis são os ferromagnéticos. Eles têm permeabilidades centenas a vários milhares de vezes a do ar, e são usados como núcleos de indutores, transformadores, motores e geradores elétricos, sempre concentrando o fluxo, possibilitando grandes campos (e indutâncias).

Em transformadores de núcleo de ferro o rendimento geralmente é superior 90%. O rendimento é muito elevado, pois funciona com freqüências muito baixas, é feito normalmente com chapas de aço no núcleo, possuindo algumas vezes blindagens metálicas para evitar interferências e blindagens de resina para evitar vibrações mecânicas.

Transformador com núcleo de ar confere uma característica linear ao circuito magnético do transformador, e não apresenta perdas magnéticas, porém apresenta grande relutância e, conseqüentemente, necessita de maior f.m.m. de excitação. Se a permeabilidade relativa aço-silício é da ordem de alguns milhares, para os valores de densidade de fluxo utilizados nos transformadores, um milímetro de entreferro num núcleo pode equivaler a metros de material ferromagnético, no que diz respeito a f.m.m. de excitação. Portanto, com núcleos de ar, a corrente magnetizante poderá ser relativamente elevada, a menos que o enrolamento possua uma grande quantidade de espiras, ou seja, excitado com frequência elevada, para que ofereça à fonte uma grande reatância.

Por essa razão e pelo dato de as perdas magnéticas nos materiais ferromagnéticos crescerem mais do que proporcionalmente com a frequência, os núcleos de ar ficam restritos quase que exclusivamente a pequenos transformadores (do tipo de controle) de frequências mais elevadas que as industriais. A principal diferença é que transformadores com núcleos de ferro se destinam a frequências baixas na rede doméstica ou áudio frequência. Já os geradores com núcleo a ar destinam-se á frequências mais elevadas, como transformadores de radio frequência.

Passo 2: Descubra quais as principais aplicações de cada um dos tipos de transformadores pesquisados.

Aplicação Transformador Núcleo Ferromagnético

Transformadores de áudio frequência ( AF ) - São usados nas áudio-frequências (baixas frequências) como transferidores de potência e casadores de impedância. Possuem núcleo de ferro e são empregados, principalmente, nos amplificadores transferidores de potência e nos microfones de carvão, encontrados nos equipamentos de comunicações.

Aplicação Transformador Núcleo a ar

Transformadores de rádio frequência ( RF ) - Utilizam núcleo de ar, possuem baixa impedância e são utilizados nos circuitos de acoplamento de antena. Os transformadores sem núcleos são utilizados em aplicações de altas frequências onde, por menor que seja o acoplamento magnético, se tem com facilidade uma boa transferência de energia.

Passo 3: Pesquise sobre os tipos de perdas existentes no transformador (no enrolamento e no núcleo) e compare as perdas por histerese e correntes de Foucault.

Além das perdas no cobre dos enrolamentos (devidas à resistência), os transformadores e bobinas apresentam perdas magnéticas no núcleo.

Perdas por Histerese: Os materiais ferromagnéticos são passíveis de magnetização, através do realinhamento dos domínios, o que ocorre ao se aplicar um campo (como o gerado por um indutor ou o primário do transformador). Este processo consome energia, e ao se aplicar um campo variável, o material tenta acompanhar este, sofrendo sucessivas imantações num sentido e noutro, se aquecendo. Ao se interromper o campo, o material geralmente mantém uma magnetização, chamada campo remanente.

Perdas por correntes parasitas ou de Foucault: São devidas à condutividade do núcleo, que forma, no caminho fechado do núcleo, uma espira em curto, que consome energia do campo. Para minimizá-las, usam-se materiais de baixa condutividade, como a ferrite e chapas de aço-silício, isoladas uma das outras por verniz. Em vários casos, onde não se requer grandes indutâncias, o núcleo contém um entreferro, uma separação ou abertura no caminho do núcleo, que elimina esta perda.

Passo 4: Pesquise as vantagens na utilização de transformadores com núcleo de metal amorfo?

  • As perdas no núcleo por histerese magnética e corrente de Foucault são entre 50% e 60% menores, chegando em transformadores de distribuição de baixa potência a 87%.

  • As perdas por efeito Joule nos enrolamentos são menores em até 21%. As perdas totais chegam a 60% menos.

  • A corrente de excitação é sensivelmente menor.

  • O custo dos transformadores com núcleo de metal amorfo é maior entre 25% e 50%. Estima-se que seu investimento seja pago em torno de 2 a 3 anos devido seu menor consumo de potência amorfas ser a construção de núcleos de transformadores de distribuição.

  • Menor Elevação de Temperatura no núcleo.

ETAPA 5 – Aula Tema: Motores CA

Essa atividade, a ser realizada em grupo, é importante para que você possa aplicar o conhecimento adquirido em aulas teóricas da disciplina, bem como, consultando seu livro texto (PLT) ao final dessa etapa você, aluno, deverá estar apto a conhecer os diversos tipos de máquinas de corrente alternada.

Passo 1 – Pesquise na internet a diferença entre máquinas c.a. lineares e rotativas. Busque os principais aspectos construtivos de cada um deles e faça um esboço.

Motor linear: um motor linear é um motor de corrente alternada que em vez de ter o estator em volta do rotor este está em baixo, então não produz torque e sim uma força linear ao longo da sua construção, como na figura abaixo;

Motor Rotativo: Ao contrário do motor linear este tem o estator em volta do rotor e quando é acionado produz torque, como na figura abaixo;

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