Curso de Eletricidade

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Curso CA Parte3

a) Primeiramente deveremos calcular a reatância XC = 1 / ( 2..60.0,1.10-6 ) =26.525

Agora poderemos calcular a impedância . Z = = 48K

  1. I = U / Z = 120V / 48K = 2,5 mA

c) VC = XC.I = 26,5K.2,5mA = 66,25V e VR = R.I = 40K.2,5mA = 100V

d) cos = R/ Z cos = 40K / 48K = 0,83 logo = 33º

Experiência 05 - Capacitor em CA

Abra o arquivo ExpCA05 . Identifique o circuito da Fig12a . Ative-o. Anote o valor da corrente no circuito .

I = __________ ( Ir para Fig12 )

Para ver a forma de onda da corrente e da tensão ao mesmo tempo precisamos fazer um artificio. Coloque em serie com o capacitor um resistor sensor de valor 1000 vezes menor do que XC ( isso garante que do ponto de vista prático a impedância será toda capacitiva, mas o resistor é necessário para que possamos ver a defasagem entre V e I ). Como XC = 26K então o resistor deve ser de 26. Com o circuito ativado anote as formas de onda da tensão no circuito e a forma de onda da corrente ( que será a mesma forma de onda da tensão em R ).

t

( a ) ( b )

Fig14: Circuito RC serie - adicionando resistor sensor ( a ) - Medindo defasagem no tempo ( b )

Para medir a defasagem ( em graus ) entre duas formas de onda, meça primeiro a defasagem no tempo ( ) como você deve conhecer o período ( porque conhece a freqüência ) é só fazer uma regra de três , ou seja:

t  ou

T  360º

Anote a s formas de onda medindo t e em seguida calculando . Verifique se é próximo de 90º essa defasagem.

Experiência 06 - Circuito RC Série

Abra o arquivo ExpCA06 e identifique o circuito abaixo .Os valores teóricos já foram calculados. Faça as seguintes medidas.

I = _____________ VC = ______________ VR = _______________

Para medir a defasagem no tempo entre as duas formas de onda , use os dois ponteiros no osciloscópio expandido.

Obs: para poder observar as formas de onda da corrente ( forma de onda da tensão em R ) e da tensão de entrada trocamos as posições de R e C na Fig13.

t = _______________ = _____________________

4.4.3 - Circuito RC Paralelo

No circuito da Fig15a continuam válidas algumas considerações já feitas, tais como a defasagem entre tensão e corrente em um capacitor é 90º, e etc.

( a )

( b )

V

Fig15: Circuito RC paralelo - Circuito ( a ) - Diagrama fasorial ( b )

Para este circuito valem as expressões :

é o angulo de defasagem entre a corrente total e a tensão aplicada no circuito

IMPORTANTE !!!

Exercicio5: Para o circuito da Fig15a calcule : a) Impedância b) Valor de todas as correntes c) Angulo de defasagem entre a tensão total e a corrente total.

Solução:

Como XC =1 /( 2.0,1.10-6) = 26.500 = 26K

  1. =21,8K

  1. I= 120V / 21,8 = 5,5mA

IR = 120V / 40K = 3mA

IC =

c) cos= 21,8/40 = 57º

Exercício6: Para o circuito abaixo calcular : a) Impedância b ) correntes ( fornecida pelo gerador , na resistência e no capacitor ) c) angulo de defasagem ( ) d) desenhar o diagrama fasorial

Obs: este exercício está resolvido com mais detalhes no livro Analise de Circuitos em Corrente Alternada pg62.

Solução:

a) XC = 1/(2..60.10.10-6 ) = 265  logo =130

b) logo a corrente pode ser calculada por : I = U/Z = 110V / 130 = 0,84 A IR = UR / R = 110 / 150 = 0,73A

e =0,41A

c) cos = 130  / 150  = 0,87 daí que = 29º

d)

Experiência 07 - Circuito RC Paralelo e Experiência 08

Abra o arquivo ExpCa07 e identifique o circuito da figura abaixo. Ative-o e anote os valores das correntes no capacitor na resistência e a corrente total que sai do gerador.

I = ____________ IR = ____________ IC = ________________

Abra o arquivo ExpCA08 e identifique o circuito da figura abaixo. Observe que existe um resistor a mais ( 100 ) que não está no circuito original ( Fig15a) . A finalidade deste resistor é permitir que vejamos a forma de onda da corrente ( não esqueça que a forma de onda da tensão em um resistor é a mesma que a da corrente, as duas estão em fase ). Este resistor a mais não altera o circuito já que tem um valor muito baixo comparado com a impedância.

Anote as formas de onda da corrente ( entrada B , vermelha, do osciloscópio ) e da tensão ( entrada A ) medindo a defasagem no tempo ( t ) e calculando a defasagem em graus ( ), para isso use o osciloscópio com tela expandida ( Expand ) e com o auxilio dos ponteiros meça t.

t = ____________ = ________________

  1. Indutor

    1. - Introdução

Chamamos de indutor a um fio enrolado em forma de hélice em cima de um núcleo que pode ser de ar ou de outro material. A Fig16 mostra o símbolo.

( a ) ( b ) ( c )

Fig16: Símbolo do indutor - Núcleo de ar (a ) - núcleo de ferro ( b ) - núcleo de ferrite ( c )

5.2 - Indutor Em CC

O que acontece quando no circuito da Fig17 fechamos a chave ? A tensão é aplicada no indutor mas a corrente leva um certo tempo para crescer, a explicação é um fenômeno chamado auto indução ( para maiores detalhes veja o livro Analise de Circuitos em Corrente Alternada ou o livro Circuitos Em Corrente Alternada ). Ao abrir a chave novamente esse fenômeno vai atuar na bobina não deixando a corrente se anular instantaneamente . Concluímos que um indutor se opõe à passagem de uma corrente alternada( se opõe à variação de uma corrente ). Caso o núcleo fosse de ferro ou ferrite a corrente demoraria mais para aumenta ( ou diminuir ). A indutância ( L ) de um indutor é um parâmetro que dá a medida da capacidade que tem o indutor de armazenar energia no campo magnético, a sua unidade se chama Henry ( H).

( a )

Fig17: Indutor em CC

Um indutor é caracterizado por um parâmetro chamado de indutância ( L ). A indutância dá uma medida da capacidade do indutor em armazenar energia no campo magnético, o seu valor é especificado em Henry ( H ). Quanto maior a indutância mais tempo levará para que a corrente no gráfico da Fig 17b atinja o seu valor máximo. O valor da indutância depende do numero de espiras e do material usado no núcleo.

5.3 - Circuito em CA com Indutor ideal

Um indutor ideal não tem resistência ôhmica, o que não é verdade na prática. Quando uma tensão alternada senoidal é aplicada a um indutor ideal a corrente estará atrasada de 90º em relação à tensão.

V

V

I

( a ) ( b )

V

I

I

( c )

I

Fig18: indutor em corrente alternada senoidal - circuito ( a ) - Formas de onda da corrente

( vermelha ) e da tensão ( preta ) ( b ) - Diagrama fasorial ( c )

5.4 - Indutância Reativa

Como vimos um indutor se opõe à variação de uma corrente. A medida desta oposição é dada pela sua reatância indutiva ( XL ), sendo calculada por:

IMPORTANTE !!!

com L em Henries ( H ) e f em Hertz( Hz)

Exercício7: Uma bobina tem 0,1 H de indutância, sendo ligada a uma tensão de 110V, 60Hz. Determinar:

a) Reatância da bobina ( XL ) b ) Valor da corrente no circuito ( I )

Fig19: Indutor em CA

Experiência 09 - Indutor em Corrente Alternada

Abra o arquivo ExpCA09 e identifique o circuito da Fig19( Acima )( Exercicio7 ). Ative-o. anote o valor da corrente.

I( 60Hz ) = ___________

Mude a freqüência do gerador para 240Hz e meça o novo valor da corrente

I( 240Hz) = ____________

Conclusão:

Experiência 10 - Indutor em Corrente Alternada - Formas de onda

Abra o arquivo ExpCA10 e identifique o circuito da Fig20( Abaixo ). Ative-o, anotando as formas de onda da tensão ( preta ) e da corrente ( vermelha ). Use Expand do osciloscópio para medir a defasagem no tempo em seguida calcule a defasagem em angulo . Observe o resistor sensor usado para que possamos visualizar a forma de onda da corrente.

Formas de Onda

5.5 - Circuito RL Série

Na prática um indutor apresenta uma resistência, e além disso podemos ter resistores em série com o indutor, neste caso a corrente continuará atrasada em relação à tensão mas de um angulo menor do que 90º.A Fig20( Abaixo ) mostra o circuito e o diagrama fasorial.

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