Trabalho Prático Nº 6. Título: Carga Predominantemente Resistiva, Carga Predominantemente Indutiva e Carga Resistiva e Indutiva em paralelo. Objetivo: Este trabalho prático teve como objetivo montar três circuitos o um com cargas predominantemente resistivas outro com cargas predominantemente indutivas e por fim um com cargas resistivas e indutivas em paralelo. Após a montagem de cada circuito aferir a potência ativa em W do primeiro circuito e a tensão em V e a corrente em A que circula em cada um deles, então podermos calcular a potência aparente em VA, e em fim com os ângulos dados no problema determinar o fator de potência em cada um dos circuitos e representar fasorialmente e senoidalmente a tensão U e a corrente I. Introdução teórica: Se uma carga predominantemente resistiva é conectada ao sistema, a corrente e a tensão mudarão de polaridade em fase, nesse caso o fator de potência será unitário 1 (cos 0 ), e a energia elétrica flui numa mesma direção através do sistema em cada ciclo. Nos casos de cargas predominantemente indutivas tais como motores e transformadores (equipamentos com bobinas) produzem potência reativa com a onda de corrente atrasada em relação à tensão. O fator de potência (FP) de um sistema elétrico qualquer, que está operando em corrente alternada (CA), é definido pela razão da potência real ou potência ativa pela potência total ou potência aparente, e pode apresentar-se sob duas formas: Circuitos puramente resistivos: cos φ = 1, ou seja, φ = 0, ou Circuitos com indutância: cos φ < 1, ou seja φ 0 Material utilizado: Fonte alternada 220/127V 60Hz ; Amperímetro com escala de leitura até 10A 60Hz; Voltímetro com escala de leitura até 250V 60Hz; Wattímetro com escala de leitura até 2500W; Lâmpadas incandescentes que deverão simular a carga resistiva;
Bobinas de contatores que deverão simular a carga indutiva. Método de ensaio: O primeiro é um circuito com carga predominante resistiva, onde um fio foi conectado da fase e ao V1 do wattímetro, depois de feito isto foi ligado um fio entre o A2 do wattímetro e um conjunto de 3 lâmpadas em paralelo, e um fio de V2 até o neutro, para finalizar foi ligado um fio entre o V2 e o A1 também do wattímetro, podendo assim aferir a potência ativa em W, a corrente I em A com o Amperímetro e a tensão U em V com o Voltímetro, para enfim calcularmos a potência aparente em VA. No segundo caso foi montado um circuito com carga predominantemente indutiva usando duas fases ligadas a 6 contatores em paralelo, conforme mostrado na figura abaixo, deste foram aferidas a corrente I em A com o Amperímetro e a tensão U em V com o Voltímetro, para que então pudesse ser calculada a potência aparente em VA.
Em fim no terceiro caso, um circuito montado com cargas indutivas e resistivas em paralelo usando 2 fases e 6 lâmpadas em paralelo como carga resistiva, 3 em cada fase, e 6 contatores em paralelo como carga indutiva, como visto na figura abaixo, após isto sim aferimos a corrente I em A com o Amperímetro e a tensão U em V com o Voltímetro para calcular a potência aparente em VA. Memória de Cálculo: Tabela com os valores medidos em cada circuito montado. 1) Carga predominantemente Tensão U (voltímetro) Corrente I (amperímetro) Potência ativa W [watts] (wattímetro) Potência aparente [VA] U x I RESISTIVA (3 lâmpadas) 120 V 1,49 A 170 W 178,8 VA * 2) Carga predominantemente INDUTIVA (6 contatores) 215 V 0,76 A 163,4 VA 3)carga RESISTIVA e INDUTIVA em paralelo 218 V 1,8 A 392,4 VA * A diferença entre a potência ativa e a potência aparente deveria ser 0 no caso de carga predominantemente resistiva, porém teve uma pequena diferença provavelmente por falha na medição ou imprecisão dos aparelhos.
A) Determinar o fator de potência em cada uma dos três circuitos: Carga predominantemente resistiva: Fator de potência = P/P a = cos φ Com os valores da medição o fator de potência é: 170/178,8 = 0,95 Porém sabemos que por ser um circuito com carga predominantemente resistiva o φ = 0 então o fator de potência = 1. Carga predominantemente indutiva: Fator de potência = P/P a = cos φ Levando em conta que o defasamento entre tensão e corrente é de 60, então o fator de potência será cos 60 = 0,5. Carga resistiva e indutiva em paralelo: Fator de potência = P/P a = cos φ Levando em conta que o defasamento ento entre tensão e corrente é de 30, então o fator de potência será cos 30 = 0,866. B) Representar fasorialmente e senoidalmente a tensão U e a corrente I: Representação fasorial da carga predominantemente resistiva: φ = 0. Corrente I Tensão U Representação fasorial da carga predominantemente indutiva: φ = 60. 120 defasamento entre U 1 e U 2. 60 defasamento entre U 1 e I 1 ; U 2 e I 2. Tensão U 2
Corrente I 1 Corrente I 2 Tensão U 1 Representação fasorial das cargas resistivas e indutivas em paralelo: φ = 30. 120 defasamento entre as tensões U 1 e U 2. 30 defasamento entre U 1 e I 1 ; U 2 e I 2. Tensão U 2 Corrente I 2 Corrente I 1 Tensão U 1 Representação senoidal da carga predominantemente resistiva: φ = 0.
Representação senoidal da carga predominantemente indutiva: φ = 60. Representação senoidal das cargas resistivas e indutivas em paralelo: φ = 30. Conclusão: Podemos concluir através deste relatório prático, que em cada tipo de circuito encontramos fatores de potência bem diferentes e isto se dá devido à mudança no tipo de carga que compõe cada circuito, por exemplo, quando ligamos em uma rede uma carga resistiva, a corrente que se circula por essa carga também é alternada e acompanha exatamente a tensão aplicada, quando se é pico na tensão é pico na corrente e quando é vale na tensão é vale na corrente, quando isso ocorre diz-se que a tensão e a
corrente estão em fase, ou seja, sincronizadas, logo a defasagem é de 0 e cosseno de 0 é 1, então o Fator de Potência é 1 por isso toda carga puramente resistiva possui Fator de Potência 1. Já a carga indutiva provocou um atraso na corrente, ela fez com que ao ser ligada, a corrente só começasse a circular quando se completou, neste caso 60º da tensão, logo a defasagem é de 60 e cosseno de 60 é 0.5, então o Fator de Potência é 0.5. O que aconteceu com a carga resistiva e indutiva em paralelo é que, a carga resistiva impediu que o defasamento fosse de 60 já que em circuitos com cargas predominantemente resistiva o defasamento é de 0º, então a combinação das duas cargas fez com que o fator de potencia ficasse na media delas que é de 30, tendo então como fator de potência 0,866 que é o coseno de 30.