Circuitos CA - exercicios resolvidos de eletricidade basica PDF

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA CAMPUS JARAGUÁ DO SUL - RAU BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

PROFESSOR: Aldo Zanella Junior COMPONENTE CURRICULAR: Eletricidade Básica - ELB TURMA: 2ª Fase Matutino CIRCUITOS ELETRICOS EM CORRENTE ALTERNADA - EaD 11.1 Contextualização Um circuito elétrico em corrente alternada envolve muito além de simplesmente resistências e componentes simples. Tipicamente os circuitos em corrente alternada envolvem componentes que executam funções específicas, como o acionamento de cargas pesadas, como motores e bobinas de aquecimento de fornos, além de lâmpadas de galpões e sinaleiras de semáforos. Estes circuitos funcionam tanto em circuitos monofásicos, quando só existe uma tensão e uma corrente, quanto em circuitos trifásicos, quando há 3 tensões e 3 correntes. O acionamento elétrico é executado principalmente pelo contator, que nada mais é do que um relé eletromecânico que aciona cargas diversas. A Figura 1 traz o símbolo dos relés disponíveis no Tina-TI.

Figura 1: Símbolo do relé com um contato NA (a), um contato NF (b) e contato reversor (c)

Os relés e contatores funcionam de maneira muito simples, quando sua bobina é energizada, é criado um campo magnético que atrai o núcleo magnético, acionando seus contatos. Estes podem ser de 3 tipos: a) Contato NA: normalmente aberto, na posição de repouso (sem energia na bobina) o contato está aberto e não passa energia. Quando o relé é acionado o contato NA fecha; b) Contato NF: normalmente fechado, na posição de repouso (sem energia na bobina) o contato está fechado e permite a passagem de corrente. Quando o relé é acionado o contato NF abre; c) Contato reversor: agrega as duas funções num só contato, tendo uma entrada comum e duas saídas, uma NA e outra NF. 11.2 Pré-relatório Realizar pesquisas sobre o tema, utilizando as fontes possíveis, atentando para a veracidade das informações das fontes. 11.3 Atividade prática 11.3.1 MATERIAIS E COMPONENTES Qtde Descrição 1 Computador 1 Simulador Tina-TI

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11.3.2 ROTEIRO 1. Monte o circuito abaixo com um gerador de função senoidal de 17 V de pico e 60 Hz e testeo, acoplando um voltímetro em paralelo com a chave e outro com o resistor. Teste com a chave aberta e depois fechada. Anote os resultados na Tabela 1;

2. Monte o circuito abaixo, utilizando três geradores senoidais com 17 V de pico e 60 Hz. Manter a defasagem angular de um deles em 0º, outro em 120º e o terceiro em -120º. Abra o osciloscópio e observe as 3 formas de onda simultaneamente. Utilizando multímetros, meça a tensão RMS (AC) entre a saída de VG1 e o terra, da mesma forma que para a saída de VG2 e VG3. Meça também a tensão RMS entre as saídas de VG1 e VG2, VG1 e VG3 e VG2 e VG3. Anote na Tabela 2;

3. Meça as tensões sobre cada resistor e a corrente que circula em cada um. Anote na Tabela 2; 4. Repita o que se fez nos dois últimos itens para o circuito abaixo em triângulo. Anote os resultados na Tabela 3;

5. Monte o circuito adiante, utilizando um relé com contato NA. Como o relé só aceita tensão contínua, teremos de utilizar uma bateria ou fonte de tensão CC. Teste o circuito, medindo a tensão sobre a bobina do relé e sobre o resistor, com a chave aberta e fechada. Anote os resultados na Tabela 4;

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6. Troque o relé por um com contato NF e repita o procedimento. Anote os resultados na Tabela 5. 11.4 Questões para reflexão 1 – Observando os resultados do circuito com chave simples, porque surge uma tensão muito baixa sobre o resistor, mesmo com a chave aberta? R: 2 – Por que a tensão RMS sobre cada gerador de tensão não é 17 V como foi ajustado? R: Por que 17V é o valor referente a corrente CA do gerador, enquanto que o valor RMS é o equivalente a corrente CC, sendo o RMS sendo chamado de valor eficaz, pelo fato de ser tão potente quanto uma corrente CC. 3 – Sabendo que a tensão na saída de cada gerador é igual, por que a tensão entre geradores (VG1VG2) não é nula, já que VG1 – VG2 = 0, se as duas forem iguais? 4 – Qual é a relação matemática entre as tensões VG-GND e as tensões entre os geradores (VG1VG2)? R: Entre as fontes de tensão e o terra, há a questão de referencial e como o terra é um referencial nulo, a relação matemática é que o valor de tensão entre os dois, é o valor de tensão que a fonte produz:12,02V – 0V = 12,02V. 5 – A Lei de Ohm é aplicável nos circuitos trifásicos? Sim. A lei de Ohm se aplica em circuitos com mais de uma fase também. 6 – Como é o funcionamento dos relés eletromecânicos e seus contatos NA e NF? R: Os relés são interruptores que usam a corrente elétrica para abrir e/ou fechar contato. Quando passa uma corrente pela bobina dos relés, essa corrente gera um campo eletromagnético que aciona os contatos. Se o relé for NA, significa que ele é aberto e quando passa corrente ele fecha, já o NF é o contrário.

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Atividade 11: CIRCUITOS ELETRICOS EM CORRENTE ALTERNADA Estudante: __________________________________ Data: Tabela 1: Circuito com chave simples e resistor

Estado da chave Aberta Fechada

Tensão na chave 12,02V 0V

Tensão no contato 12,02uV 12,02V

Tabela 2: Circuito trifásico com resistores em estrela

Grandeza VRMS VG1-GND VRMS VG2-GND VRMS VG3-GND VRMS VG1-VG2 VRMS VG1-VG3 VRMS VG2-VG3

Valor 12,02V 12,02V 12,02V 20,82V 20,82V 20,82V

Grandeza VRMS R1 VRMS R2 VRMS R3 IRMS R1 IRMS R2 IRMS R3

Valor 12,02V 12,02V 12,02V 12,02mA 12,02mA 12,02mA

Grandeza VRMS R1 VRMS R2 VRMS R3 IRMS R1 IRMS R2 IRMS R3

Valor 20,82V 20,82V 20,82V 20,82 mA 20,82 mA 20,82 mA

Tabela 3: Circuito trifásico com resistores em triângulo

Grandeza VRMS VG1-GND VRMS VG2-GND VRMS VG3-GND VRMS VG1-VG2 VRMS VG1-VG3 VRMS VG2-VG3

Valor 12,02V 12,02V 12,02V 20,82V 20,82V 20,82V

Tabela 4: Circuito com chave, relé NA e resistor

Estado da chave Aberta Fechada

Tensão na bobina 1,2uV 12V

Tensão no resistor 12uV 12V

Tabela 5: Circuito com chave, relé NF e resistor

Estado da chave Aberta Fechada

Tensão na bobina 1,2uV 12V

Tensão no resistor 12V 12uV...