ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I Laboratório 1 (complemento) Medição de tensão e corrente em sistemas elétricos

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1 ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I Laboratório 1 (complemento) Medição de tensão e corrente em sistemas elétricos Objetivo: Esse complemento completa o laboratório com o projeto de um medidor elétrico de precisão e acurácia relativamente boas. Como o estudante já compreendeu os aspectos básicos do processo de medição, passamos a realização da parte prática do instrumento. A obtenção dos dados de corrente e tensão pelo arduino due..vamos assumir que a frequência de amostragem utilizada pelo arduino due é de 2400 Hz, que a entrada A0 recebe o dado de tensão polarizado com valor médio 1,65 V (metade de 3,3 V que é o range total do ADC do arduino due) e a entrada A1 recebe o dado de corrente polarizado, também com 1,65 V. Isso é mostrado na figura 3. Figura 3 A figura 3 mostra uma onda de tensão (amarela-maior amplitude pico a pico) de 3,02 Vpp que corresponde a 220 Vef e uma onda de corrente de 1,65 Vpp (verde) que corresponde a uma corrente de 10 A. As ondas estão defasadas, com u atraso da corrente, de 60º o que corresponde a um fator de potência de 0,5 e a potência ativa associada é de 1100 W.

2 A figura 4 mostra o resultado da aplicação desse sinal ao sistema de medição e as conexões que deve ser realizadas para a operação do mesmo. O cálculo dos valores pode ser realizado por proporção, assim 3,30 Vpp em A0, corresponde a 242 Vef (valor máximo esperado) e 3,3 Vpp em A1 corresponde a 20 Aef. Figura 4 Utilizando esses dados podemos escrever uma relação simples para os valores esperados de tensão e corrente:

3 PARTE EXPERIMENTAL: Utilize o gerador de funções Tektronix para a geração das formas de onda de tensão e corrente com as seguintes precauções: O gerador de função da Tektronix multiplica por 2 os valores especificados no teclado do mesmo, mas a escala de frequência opera corretamente. A figura 5 mostra a situação descrita: Embora o valor do offset (deslocamento de polarização) esteja marcando 0,865 V o seu valor real na saída é 1,65 V. Verifique isso com um multímetro em CC ou na próprio osciloscópio programando-o para medir o valor médio do sinal. Utilize o canal 1 para a geração da onda de tensão e o canal 2 para a geração da onda de corrente, ambas polarizadas com off=-set de 0,865 V. A frequência deve ser de 60 Hz e as amplitudes pico a pico (cuidado, são multiplicadas por 2) justamente com a fase devem ser variadas para a análise do comportamento do instrumento. Preencha as tabelas abaixo:

4 Exp. Vpp gerador Vef instrumento x0,1 V 3 2*0,25 V 4 2x0,75 V 5 2x1,0 V 6 2x1,25 V 7 2x1,5 V 8 2x1,65 V Exp. Ipp gerador Ief instrumento x0,1 A 3 2*0,25 A 4 2x0,75 A 5 2x1,0 A 6 2x1,25 A 7 2x1,5 A 8 2x1,65 A Com o gerador operando com tensão de 2x1,525 V e corrente de 2x1,65 A (220Vef e 10Aef respectivamente) trave a fase no canal 1 e preencha a tabela abaixo: Exp. Ipp gerador Fator de potência Potência ativ º 3 20º 4 30º 5 40º 6 50º 7 60º 8 70º

5 Listagem do manuseador de interrupçãp do timer do arduino com as principais ações em operação //TC1 ch 0 void TC3_Handler(){ TC_GetStatus(TC1, 0); //reset o bit de interrupção digitalwrite(21,1 ); //verificador de superposicao de smostragem VAaq=analogRead(A0); IAaq=analogRead(A1); VA=VAaq-2048; IA=IAaq-2048; VAbase=(353*VA)>>11; //IAbase=(IA*350)>>5; //fator de escala da corrente = 2048/32 = 64 IAbase=(IA*1414)>>11; IA_ai=IA_ai+IAbase*cos(2*pi*60*n/5000); IA_bi=IA_bi+IAbase*sin(2*pi*60*n/5000); Vef=Vef+VAbase*VAbase; Ief=Ief+(IAbase*IAbase); Pativa=Pativa+IAbase*VAbase; n++; if(n==1024){ Vef_leitura=(float)(sqrt(Vef>>10)); Ief_leitura=(float)(sqrt(Ief>>10)/100); Pativa=Pativa>>10; Pativa_leitura=(float)(Pativa)/100; Pativa_mod_leitura=0.95*Pativa_leitura; //fator de correção na otência ativa watt_hora=n_wh*pativa_leitura*1024/fs; n_wh++; FP=(float)Pativa_leitura/(Ief_leitura*Vef_leitura); Vef=0; Ief=0; Pativa=0; IA_ai=0; IA_bi=0; n=0;

6 montaarranjo(); } digitalwrite(21,0); //fim do verificador de superposicao de amostragem }