Características da Tensão Elétrica Alternada

Características da Tensão Elétrica Alternada

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TEORIA 2 Características da Tensão Elétrica Alternada (C.A.)

A condição fundamental para que uma determinada tensão elétrica seja considerada como tensão alternada, é que a sua polaridade não seja constante, e sim, deve alternar, a cada intervalo de tempo, de polaridade.

Assim sendo, podemos encontrar tensões alternadas com os mais diversos formatos (ou formas de onda).

Os diversos tipos de tensões C.A. podem ser distinguidos através de cinco características:

• Forma de onda; • Ciclo;

Além destas características, iremos considerar também grandezas como Tensão,

Corrente e Potência Elétrica bem como as variantes na forma de apresentá-las (valor de pico, valor eficaz, valor médio).

Existem tensões alternadas com diversas formas de onda. Nas figuras abaixo apresentamos os tipos mais comuns utilizados:

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2.1.2 Ciclo: O ciclo é, em resumo, uma parte da forma de onda que se repete sucessivamente:

Quando se faz necessário um estudo mais detalhado de cada uma das regiões do gráfico, acima e / ou abaixo do eixo de referência, utiliza-se a expressão semiciclo para identificar a metade de um ciclo completo, se a forma de onda for simétrica:

Os semiciclos podem ser identificados como cada uma das porções delimitadas pelo eixo horizontal: positivo (acima do eixo horizontal) e negativo (abaixo do eixo horizontal).

Período é a designação empregada para definir o tempo gasto para se realizar um ciclo completo da C.A.

O período é representado pela letra T e sua unidade de medida é o segundo (s).

Utilizam-se também os submúltiplos: milisegundo (ms), microsegundo (μs).

As figuras que seguem mostram tensões alternadas com os respectivos períodos indicados:

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A freqüência é definida como sendo o número de ciclos de uma C.A., que ocorrem durante o intervalo de uma unidade de tempo que no SI (Sistema Internacional de Medidas) equivale a 1 s. A freqüência é indicada pelo símbolo literal “f” e a sua unidade de medida é o Hertz (Hz).

Freqüência Nº de ciclos realizados em 1 s

São muito utilizados os múltiplos: Kilo Hertz (K Hz) e Mega Hertz (M Hz) e Giga Hertz (G Hz).

2.1.5 Relação entre período e freqüência:

Existe uma relação matemática entre período e freqüência de uma CA: O período é o inverso da freqüência e vice-versa, ou seja, assim teremos para baixas freqüências períodos longos e para altas freqüências pequenos períodos.

Período / Freqüênciaf
T1=T

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Onde: f A freqüência em Hertz (Hz) T O período em segundos (s)

A tensão alternada com forma senoidal é a mais importante das possíveis formas de onda de C.A., que merece um estudo mais aprofundado, tendo em vista que toda a distribuição de energia elétrica para os consumidores a partir das usinas geradoras é feita através deste tipo de forma de onda de CA. Isto significa dizer que todos os aparelhos conectados a rede elétrica, seja residencial ou industrial, estão sendo alimentados por C.A. senoidal.

Para se entender como se processa a geração de corrente alternada, é necessário saber como funciona um gerador elementar que consiste de uma espira disposta de tal forma que pode ser girada dentro de um campo magnético estacionário.

Desta forma, o condutor da espira ao movimentar-se cortará as linhas do campo eletromagnético estacionário, estando assim submetido a uma variação de campo magnético devido ao seu próprio movimento. É então induzida no condutor da espira, uma força eletromotriz (ou FEM). Veja, na figura a seguir, a representação esquemática de um gerador elementar.

A magnitude da FEM induzida é variável, desde o valor zero (quando o alinhamento da espira é perpendicular às linhas de fluxo do campo) até um certo valor máximo (quando o alinhamento da espira é paralelo às linhas de fluxo do campo), a medida em que o condutor da espira vai girando dentro do campo magnético.

Iniciando-se o movimento a partir da posição em que o alinhamento seja

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Assim, partiremos com FEM nula, pois estamos inicialmente alinhados perpendicularmente e após partir, passa-se primeiro pelo ponto de valor máximo positivo da FEM quando o alinhamento torna-se então paralelo.

Assim, partiremos com FEM nula, pois estamos inicialmente alinhados perpendicularmente e após partir, passa-se primeiro pelo ponto de valor máximo positivo da FEM quando o alinhamento torna-se então paralelo.

Daí prossegue-se até o próximo ponto de alinhamento perpendicular, quando se observa total ausência de FEM, como no ponto inicial.

Daí prossegue-se até o próximo ponto de alinhamento perpendicular, quando se observa total ausência de FEM, como no ponto inicial.

Então prossegue-se até o ponto de valor máximo negativo da FEM, quando está-se novamente com alinhamento paralelo e finalmente prosseguindo obtém-se a volta completa ou ciclo (360o), quando observa-se novamente a total ausência de FEM porque os condutores não cortam mais as linhas de força do campo magnético, devido a sua posição perpendicular.

Então prossegue-se até o ponto de valor máximo negativo da FEM, quando está-se novamente com alinhamento paralelo e finalmente prosseguindo obtém-se a volta completa ou ciclo (360o), quando observa-se novamente a total ausência de FEM porque os condutores não cortam mais as linhas de força do campo magnético, devido a sua posição perpendicular.

Observe que o gráfico resultou em uma curva senoidal (ou senoide) que representa a forma de onda da corrente de saída do gerador e que corresponde à rotação completa da espira.

Observe que o gráfico resultou em uma curva senoidal (ou senoide) que representa a forma de onda da corrente de saída do gerador e que corresponde à rotação completa da espira.

Nesse gráfico, o eixo horizontal representa o movimento circular da espira, daí suas subdivisões em graus. O eixo vertical representa a corrente elétrica gerada, medida pelo galvanômetro.

2.3.1 Valor de pico e valor de pico a pico da tensão alternada senoidal:

Tensão de pico é o valor máximo que a tensão atinge em cada semiciclo. A tensão de pico é representada pela notação VP.

Observe que no gráfico aparecem tensão de pico positivo (+VP) e tensão de pico negativo (-VP). O valor de pico negativo é numericamente igual ao valor de pico positivo, se a forma de onda da CA for simétrica. Assim, a determinação do valor de tensão de pico pode ser feita em qualquer um dos semiciclos.

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A tensão de pico a pico da CA senoidal é o valor medido entre os picos positivo e negativo de um ciclo. A tensão de pico a pico é representada pela notação VPP.

Considerando-se que os dois semiciclos da CA são iguais, pode-se afirmar que:

VPP = 2.VP

Observação: Essas medições e conseqüente visualização da forma de onda da tensão CA, são feitas com um instrumento de medição denominado de osciloscópio.

Da mesma forma que as medidas de pico e de pico a pico se aplicam à tensão alternada senoidal, aplicam-se também à corrente alternada senoidal.

Quando se aplica uma tensão contínua sobre um resistor, a corrente que circula por ele possui um valor constante.

Como resultado disso, estabelece-se uma dissipação de potência no resistor:

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