Laboratórios de Sistemas Electromecânicos

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1 DEEC AC Energia Laboratórios de Sistemas Electromecânicos Licenciatura de Engenharia Aeroespacial Guia preparado pelo Prof. Carlos Cabrita, Profª Maria José esende, e Prof. Gil Marques.

2 1. EGAS DE SEGUANÇA NO LABOATÓIO O presente conjunto de regras tem como primeiro objectivo garantir a sua segurança e, em segundo, a integridade do equipamento que é de todos. Ao longo de todo o seu trabalho, tenha sempre presente que ELECTICIDADE PODE MATA! ANTES DE LIGA A ALIMENTAÇÃO: 1. Nunca trabalhe sozinho no laboratório. 2. Antes de iniciar a montagem do equipamento necessário, verifique que a alimentação da bancada se encontra desligada. Note que existem na bancada um disjuntor de corrente contínua e outro de corrente alternada.. Inspeccione visualmente o material que vai usar; cabos de ligação com o isolamento danificado ou bornes defeituosos, não devem ser usados. 4. Se desconhece a gama de variação das grandezas em jogo (tensões, correntes, potências) seleccione a escala de leitura mais ampla dos aparelhos de medida. 5. Se os seus cabelos são longos, prenda-os num "rabo de cavalo", principalmente se está a trabalhar com máquinas em movimento. 6. Mantenha a bancada livre de objectos desnecessários ao seu trabalho tais como cabos de ligação e equipamento que não foi usado, peças de vestuário, mochilas, etc. 7. Verifique as ligações e certifique-se de que não existem cabos com um terminal desligado. 8. Se estiver a usar um auto-transformador directamente ligado à rede, verifique se este se encontra com o cursor na posição zero. DEPOIS DE LIGA A ALIMENTAÇÃO: 1. Verifique as escalas de leitura e ajuste-as, se necessário. epita este procedimento sempre que alterar as condições do ensaio (variação de carga, tensão de alimentação corrente). 2. Nunca altere as ligações do circuito com a alimentação ligada.. estrinja os seus procedimentos aos indicados no guia de laboratório. As excepções a esta regra devem ser acompanhadas, pessoalmente, pelo professor da aula. 4. Evite tocar nas partes metálicas dos equipamentos. Caso verifique alguma anomalia, comunique-a ao seu professor. 5. espeite os valores nominais dos equipamentos que está a utilizar. DEPOIS DE DESLIGA A ALIMENTAÇÃO: 1. Desmonte com cuidado o material utilizado e arrume-o onde o encontrou. 2. Devolva ao professor o material que este, pessoalmente, lhe colocou à disposição.. Tenha em atenção que existem componentes que podem apresentar uma tensão aos seus terminais, mesmo quando a alimentação já foi desligada (caso dos condensadores). EM CASO DE ACIDENTE: 1. Mantenha a calma. 2. Não tente socorrer um colega que esteja em contacto com uma tensão; desligue imediatamente o disjuntor.. Em caso de incêndio, use os extintores colocados à sua disposição no laboratório.

3 TABALHO Nº1 - Leis de Kirchhoff, Medição de Potências e Diagramas Temporais de Tensão e corrente 1. Objectivo dos ensaios Pretende-se com este trabalho, que o aluno verifique laboratorialmente as Leis de Kirchhoff ("lei dos nós" e "lei das malhas"), a repartição de potência dissipada num circuito e observe os diagramas temporais de tensão e corrente aos terminais de uma resistência, bobine e condensador. 2. Placa de Ligações Base As três montagens a realizar neste laboratório têm por base uma placa de ligações de bancada, representada pelo seguinte circuito: As três montagens deste laboratório serão efectuadas através de diferentes ligações e introdução de diversos aparelhos de medida nesta placa base. Parte I - Leis de Kirchoff 2. Lista de Material e Esquema de Ligações A1 A A C 2 F A2 1 B F Fonte de Alimentação Contínua (DC) DANICA SUPPLY TPS 21 A, e A Multímetros Siemens ou Unigor A41 1 A2 1 eóstato 5 Ω, A

4 2 esistência 50 Ω esistência 60 Ω Pinça multimétrica. Verificação da lei dos nós 4.1 Coloque o cursor do reóstato numa posição qualquer, devendo, no entanto, evitar valores de resistência muito baixos (Porquê?). 4.2 Seleccione a escala dos amperímetros para a leitura de correntes contínuas e comute igualmente para uma escala que lhe permita grande alcance, pois, à partida, desconhece os valores das intensidades de corrente que cada aparelho vai ler. Tenha em atenção que o sentido da corrente é dirigido do terminal + para o terminal egule a fonte de alimentação até obter 0 V aos seus terminais; use a pinça multimétrica como voltímetro DC 4.4 Leia e anote o valor das correntes: I 1 (em A1) I 2 (em A2) I (em A) Se o desvio do ponteiro de algum dos amperímetros for demasiado pequeno, isto é, se verificar que pode fazer uma leitura mais rigorosa, comute para uma escala de menor alcance. 4.5 epita o ensaio fazendo variar a posição do cursor do reóstato. Tenha em atenção a corrente máxima que o reóstato pode suportar. I 1 I 2 I 1º ensaio 2º ensaio º ensaio 4.6 Aplique e verifique a lei dos nós 4. Verificação da lei das malhas 4.1 Utilize o voltímetro DC disponível na pinça multimétrica para a leitura das tensões entre os pontos AB( ), AC( V ), e CB (V ) no circuito: VAB AC CB V AB [V] V AC [V] V CB [V] 4.2 Sem alterar a posição do reóstato, registe os valores das intensidades de corrente, e I. I1 I 2

5 I 1 (em A1) I 2 (em A2) I (em A) 4. epita o ensaio fazendo variar a posição dos cursores dos reóstatos. Tenha em atenção a corrente máxima que o reóstato pode suportar. V AB V AC V CB 4.4 Aplique e verifique a lei das malhas. 4.5 Sabendo os valores das correntes e das tensões, determine o valor da resistência 1.

6 Parte II - Medição de Potências. Esquema de ligações e lista de material A1 A W C 2 F 1 1 B F Fonte de Alimentação Contínua (DC) DANICA SUPPLY TPS 21 A, e A Multímetros Siemens ou Unigor A41 1 A2 1 2 eóstato 5 Ω, A esistência 50 Ω esistência 60 Ω Pinça multimétrica W Wattímetro POLYCA CA778 [1A-5A] 4. Wattímetro O wattímetro electrodinâmico é um aparelho de medida constituído por duas bobinas: a de corrente, ligada em série no circuito, e a de tensão, ligada em paralelo. Este aparelho permite ler directamente no seu quadrante, numa determinada escala, o produto da corrente que percorre a sua bobina de corrente pela tensão aplicada aos terminais da sua bobina de tensão. Este produto V I é uma potência. O wattímetro usado na montagem tem o seguinte esquema de ligações e coeficientes de leitura: Corrente + 0 1A 5A N V V1 V2 V - W Tensão Coef. leitura U 1 A 5 A 12V x 0,1 x 0,5 24V x 0,2 x 1 60V x 0,5 x 2,5 120V x 1 x 5 240V x 2 x 10 60V x x V x 4 x 20

7 5. Condução do Ensaio.1 Coloque os cursores dos reóstatos numa posição qualquer, devendo no entanto evitar valores de resistência muito baixos..2 Ligue a bobine de tensão do wattímetro entre os pontos A e B do esquema.. egule a fonte de tensão para um valor de 24 V. Efectue as seguintes leituras (tenha atenção ao coeficiente de leitura do wattímetro): I AB AC W [W] O que verifica?.4 Com a alimentação do circuito desligada, ligue a bobine de tensão do wattímetro entre os pontos A e C. Alimente novamente o circuito e leia o valor indicado pelo wattímetro. W = [W].5 epita o ponto anterior, com a bobine de tensão do wattímetro ligada entre os pontos B e C. W = [W] O que pode concluir?.6 epita os ensaios anteriores, variando a posição do cursor do reóstato. Tenha em atenção a corrente máxima que o reóstato pode suportar. Anote os valores na seguinte tabela. I V AB [V] V AC [V] V [V] W AB [W] W AC [W] W [W] 1º ensaio 2º ensaio º ensaio

8 Parte III - Análise de Diagramas Temporais de Tensão e de corrente 1. Esquema de ligações A1 A A W C 2 A2 1 L AT T 20V:55V C B 2. Lista de material AT Auto transformador monofásico T Transformador de Isolamento Galvânico Asea (20V:55V) A, e A - Amperímetros de Bancada 1 A2 Pinça multimétrica W Wattímetro POLYCA CA778 [1A-5A] 1 eóstato (5 Ω; 5A) 2 esistência 50 Ω esistência 60 Ω L Carga indutiva (Bobina com núcleo de ferro) C Condensador Siemens de 94 mf (placa de bancada) OSCILOSCÓPIO OS 250 (escalas indicativas de 5 ms/cm e 5V/cm em ambos os canais). condução do Trabalho.1 Verifique as ligações com a carga resistiva ligada. Mantenha o osciloscópio desligado e o autotransformador na posição "zero". Seleccione correctamente as escalas dos aparelhos de medida..2 Através do autotransformador, eleve progressivamente, o valor da tensão no circuito até ao valor de 24 V.. egiste a leitura dos aparelhos de medida. A 1 A 2 A AB Que indicações nos dá o wattímetro, de acordo com as ligações efectuadas? Calcule o factor de potência e relacione entre si as leituras dos amperímetros.

9 .4 Ligue a entrada do canal 1 do osciloscópio entre os pontos B e C do circuito, e o canal 2 entre os pontos A e C. Actue nos cursores dos reóstatos, de forma a obter curvas com um andamento bem visível. Tenha em atenção a corrente máxima que cada reóstato pode suportar. egiste as curvas observadas: A curva observada no canal 1 é a imagem de que grandeza eléctrica? E a observada no canal 2? Comente a desfasagem entre as duas grandezas e represente o diagrama vectorial. Verifique as leis de Kirchhoff; o que conclui?.5 Desligue a alimentação do circuito. epita os pontos anteriores, para carga indutiva. A 1 A 2 A AB

10 Comente a desfasagem entre as duas grandezas e represente o diagrama vectorial..6 Desligue novamente a alimentação do circuito. epita os pontos anteriores, para carga capacitiva. A 1 A 2 A AB Comente a desfasagem entre as duas grandezas e represente o diagrama vectorial.