Circuitos Elétricos II Experimento 1 Experimento 1: Sistema Trifásico

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1 Circuitos Elétricos Experimento 1 Experimento 1: Sistem Trifásico 1. Objetivo: Medição de tensões e correntes de linh e de fse em um sistem trifásico. 2. ntrodução: As tensões trifásics são normlmente produzids por um gerdor trifásico semelhnte o presentdo n figur 1, composto bsicmente por um imã rottivo (rotor), envolto por um enrolmento fixo (esttor). Como observdo, os três enrolmentos (bobins) são seprdos fisicmente de 120 em torno do esttor e à medid que o rotor gir, seu cmpo mgnético induz tensão nesses enrolmentos. As tensões gerds podem ser observds n figur 2. Síd trifásic esttor rotor Figur 1- Gerdor trifásico Figur 2- Tensões gerds defsds de 120 entre si Cd bobin pode ser considerd como um gerdor monofásico, portnto s três fontes monofásics podem ser conectds em triângulo ou estrel, segundo figur, podendo fornecer energi tnto pr crgs trifásics, como pr crgs monofásics. Figur - Conexão estrel e conexão triângulo ds bobins do esttor Considerndo conexão estrel, s tensões presentes são quels entre fse (, b ou c) e neutro (n), chmds de tensão de fse e quels entre fses (b, bc e c), chmds de tensão de linh. Em um sistem simétrico s tensões possuem mesm mplitude e estão defsds de 120 um ds outrs. A figur 4 present o digrm fsoril do sistem trifásico simétrico pr um sequênci de fse positiv (sequênci bc). 1

2 Circuitos Elétricos Experimento 1 Figur 4 Tensões de fse n sequênci positiv A relção entre s tensões de linh (L) e fse (F) pr sequênci de fse positiv é dd pel equção 1. L 0 F (1) Por exemplo, se o módulo d tensão no sistem presentdo n figur 4 for 100, escreve-se: n bn cn b bc c Em se trtndo d conexão ds crgs, ests são normlmente ligds em estrel ou triângulo e são dits equilibrds se forem tods iguis por fse. Dess form, pr um crg equilibrd conectd em estrel ou triângulo, escreve-se, respectivmente, 1=2==y e =b=c=. Um crg equilibrd conectd em estrel ou triângulo pode ser convertid, segundo equção 2. A figur 5 ilustr conexão ds crgs em estrel e triângulo. y e y (2) Figur 5 - Conexão ds crgs em estrel e triângulo 2

3 Circuitos Elétricos Experimento 1 Conexão Estrel-Estrel Equilibrd Neste cso, presentdo n figur 6, s correntes podem ser determinds por simetri, prtir d equção, proveniente do equivlente monofásico do sistem elétrico. Resslt-se que som ds correntes é zero e, portnto, não fz diferenç se os neutros encontrm-se ou não conectdos. b c n y Figur 6 Ligção estrel-estrel e equivlente monofásico () Conexão Estrel-Triângulo Equilibrd Est conexão, ilustrd n figur 7, é muito encontrd, pois normlmente s fontes são conectds em estrel e s crgs em triângulo. As correntes n crg podem ser determins segundo equção 4, enqunto s demis correntes são encontrds por simetri.

4 Circuitos Elétricos Experimento 1 Figur 7 Ligção estrel-triângulo e equivlente monofásico ou n (4) b c Conexão Triângulo-Triângulo Equilibrd Est conexão é mostrd n figur 8 e s equções pr determinção ds correntes de fse e linh são presentds n sequênci. A solução deste circuito é bstnte diret, plicndo tensão de linh do gerdor sobre s crgs pr determinr s correntes de fse e, posteriormente, determinndo s correntes de linh por simetri, segundo equção (5). Figur 8 - Ligção triângulo-triângulo (5) b c

5 Circuitos Elétricos Experimento 1 Conexão Triângulo-Estrel Equilibrd O circuito em questão e o seu equivlente monofásico são presentdos n figur 9. Por meio do circuito monofásico e ds relções de simetri, entre tensões e correntes de linh e de fse, o circuito é resolvido, segundo equção (6). Figur 9 - Ligção triângulo-estrel e equivlente monofásico n 0 bn 0 cn 0 (6) n y b 120 c 120 5

6 Circuitos Elétricos Experimento 1 A tbel seguir present um resumo ds equções usds em circuitos trifásicos equilibrdos. 6

7 Circuitos Elétricos Experimento 1. Prte Prátic.1 Ligção d fonte trifásic Será utilizd um fonte trifásic, compost por um circuito eletrônico, que ger, prtir de um sinl senoidl de 60Hz, três sinis senoidis de mesm mplitude e defsdos entre si de 120º. A operção dess fonte trifásic depende de um fonte de limentção CC (+12CC e -12CC) e de um gerdor de sinl senoidl, que deverá ser justdo pr 10 pico--pico e frequênci de 60Hz. Not: Ajuste com cuiddo s tensões de limentção CC d fonte, pois o circuito será dnificdo cso os vlores excedm 12CC. Utilizndo-se três cnis do osciloscópio, os sinis senoidis gerdos pel fonte trifásic deverão ser visulizdos e medids sus mplitudes e defsgens, pr preenchimento d Tbel 1. osciloscópio Tbel 1 E 1 [pp] E 2 [pp] E [pp] fse (1-2) [ o ] fse (1-) [ o ] A prtir ds medids relizds e dentro d precisão do equipmento de medid, é possível firmr que fonte trifásic é simétric?.2 Crg em Triângulo ().2.1 Montr o circuito d crg equilibrd, mostrdo esquemticmente n Figur 10, com = 1k, 1/4 W, limentá-lo com s tensões trifásics, e preencher s Tbels 2 e, com s medids relizds. Antes de montr o circuito, verifique com o se os três resistores têm vlor de 1k. Pr proteção d fonte trifásic, s síds d fonte de limentção CC e do gerdor de sinis deverão ser destivds sempre que for relizd um lterção n montgem d crg trifásic. Utilize gor pens um pont de prov (com o terminl jcré) pr relizr s medids de tensão com o osciloscópio. A A B C B C Figur 10 7

8 Circuitos Elétricos Experimento 1 Osciloscópio (pp) portátil (ef) Tbel 2 [] [] [] Tbel de bncd (maef) A B C.2.2 Pr desequilibrr crg, conecte um outro resistor de 1k, 1/4 W em prlelo com o rmo d crg entre os pontos A e B. Preencher Tbel 4 com s medids relizds. Tbel 4 de bncd (maef) A B C. Crg em Estrel (Y)..1 Montr o circuito de crg equilibrd, mostrdo esquemticmente n Figur 11, com = 1k, 1/4 W, limentá-lo com s tensões trifásics e preencher s Tbels 5 e 6. Not: Conectr o neutro d fonte trifásic (N) com o neutro d crg em estrel (n). A N B A N B AN n BN C C Figur 11 CN 8

9 Circuitos Elétricos Experimento 1 Tbel 5 An [] Bn [] Cn [] Osciloscópio (pp) portátil (ef) Tbel 6 A B C N de bncd (maef)..2 Pr desequilibrr crg, conectr outro resistor de 1k, 1/4 W em prlelo com o rmo d crg entre os pontos A e n. Preencher s Tbels 7 e 8 com s medids relizds. Tbel 7 portátil (ef) An [] Bn [] Cn [] Tbel 8 A B C N de bncd (maef).. Mnter crg desequilibrd, desconectr o fio que lig o neutro d fonte com o neutro d crg e preencher s Tbels 9 e 10, com os vlores medidos. Tbel 9 portátil (ef) An [] Bn [] Cn [] Nn [] Tbel 10 A B C de bncd (maef) 9

10 Circuitos Elétricos Experimento 1 4. Questionário (entregr junto com o reltório finl) 4.1 Comprr os vlores obtidos ns Tbels 2 e com os vlores teóricos (nominis) clculdos pr o circuito d Figur 10 (crg equilibrd). 4.2 Comprr os vlores obtidos ns Tbels 5 e 6 com os vlores teóricos (nominis) clculdos pr o circuito d Figur 11 (crg equilibrd). 4. Anlisndo os resultdos ds Tbels 4, 7 e 8, explique o que contece em mbos os csos (crg em triângulo e estrel) qundo crg é desequilibrd. 4.4 Anlisndo os resultdos ds Tbels 7, 8, 9 e 10, explique qul é o efeito do fio que lig o neutro d fonte o neutro d crg. 5. List de Mteril Fonte trifásic Fonte de limentção CC (+12; -12) Gerdor de sinis Resistor 1kΩ/1/4W (4 uniddes) Multímetro de bncd Multímetro portátil Osciloscópio com ponts de prov Cbos de ligção 6. Referêncis Bibliográfics Sdiku, Mtthew N. O. e Alexnder, Chrles K, Fundmentos de Circuitos Elétricos, Ed. McGrw Hill,