Medição de Potencia

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Experiência 04

Medição de Potência em Alicate Wattímetro no Circuito Trifásico

Guilherme Barbazza 13227

Lucas Camelo 132270625

Lucas Heiji 132270341

Mateus Salles 132270307

Unesp - Sorocaba

06/05/2015

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Introdução

        

        O wattímetro é um instrumento desenvolvido para medição de potência elétrica fornecida ou dissipada por um elemento. Um Wattímetro é considerado ideal quando medir a tensão sem desvio de qualquer fluxo de corrente, e medir a corrente sem introduzir qualquer queda de tensão aos seus terminais.

        Nos modelos mais tradicionais de wattímetro,a leitura é direta em Watts, graduada em escalas. A faixa de frequência e potência é selecionada no wattímetro e se dá por meio da inserção de um detector no soquete da seção da linha de RF.

        O wattímetro alicate digital portátil possui funções de tensão (AC), corrente (AC), Potência (ativa, aparente, reativa), fator de potência, energia ativa e frequência. Tal instrumento é adequado para medição e revisão de equipamentos elétricos e circuitos de fornecimento de energia. Sua estrutura em forma de alicate o torna pequeno, leve e portátil.

        Denomina-se potência elétrica todo o trabalho realizado por uma determinada corrente em um intervalo específico de tempo.

        Em corrente contínua, potência equivale ao produto da corrente pela tensão. Contudo, em corrente alternada, encontram-se 3 tipos de potência: Potência Aparente, Potência Ativa e Potência Reativa.

        Potência ativa está relacionada à geração de calor, movimento ou luz.

        Potência reativa é usada apenas para criar e manter os campos eletromagnéticos das cargas indutivas.

        Potência aparente é a soma fasorial das potências ativa e reativa.

        Para circuitos trifásicos torna-se possível calcular potências trifásicas que, para cargas balanceadas, equivalem a três vezes o valor da potência monofásica respectiva.

        

Fundamentos Teóricos

        Nos circuitos trifásicos as tensões são simétricas e equilibradas, tendo a mesma amplitude e sendo simetricamente defasadas entre si. Na sequência positiva a fase é ABC, ou seja, Va = V∠0°; Vb = V∠-120°; Vc =V∠ -240°, na sequência negativa a fase é ACB, ou seja, Va = V∠0°; Vc = V∠120°; Vb =V∠ 240° e na sequência zero as fases do Va, Vb e Vc são iguais(V).

        Nos circuitos trifásicos com 3 fios(Y-Y sem neutro) e com impedâncias desbalanceadas, deve-se calcular o valor de VNn. Isto porque não existe o condutor de retorno (neutro). Sua fórmula é dada por:

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Assim, os valores das correntes de linha são dados por:

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No caso dos circuitos em Y, as correntes de linha são iguais as correntes de fase.

Quando o circuito trifásico é de 4 fios(Y-Y com neutro) ou quando as impedâncias são balanceadas, o valor do VNn é zero, contudo as formulas anteriores continuam verídicas.

A potência de um circuito é calculada pela multiplicação das tensões entre os terminais em volts e a corrente em ampères que o atravessa em cada carga, portanto:

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Quando V e I variam com o tempo a potência pode ser dada pela seguinte integral:

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Quando se utilizando corrente alternada na forma senoidal esta integral resulta no produto entre os valores rms’s da corrente e tensão com o cosseno do ângulo de defasagem entre eles.

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Sendo P referente à potência ativa e Q associada à potência reativa do circuito. Levando os valores desta equação para o âmbito fasorial adquire-se a potência aparente.

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Sendo,

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Com |S| definido como potência aparente. Ou ainda,

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Onde I* simboliza que o número complexo está conjugado.

Com a definição da potência aparente e da potencia ativa é possível achar o fator de potência (FP) muito utilizado para o controle da potencia nas indústrias. O FP é calculado:

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        Ou ainda:

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 O cosseno da diferença entre a fase de V com a de I representa o fator de potência significando que quando o fator de potência se aproxima de 1 maior é a relação da potência ativa em relação à reativa.

Para fazer a relação dessas potencias de cada carga para todo o circuito trifásico, no caso do arranjo em Y, é necessário somar as potencias ativa e as reativas. A partir de seus somatórios se calcula o valor total do circuito da potencia aparente, da complexa e, por fim, do fator de potencia.

Metodologia

        

        Primeiramente montou-se o circuito:

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        Os valores de amperímetro e voltímetro utilizados foram estimados com base na simulação.        

        O alicate wattímetro foi devidamente posicionado no circuito de modo a obter as potências trifásicas.

        Ligou-se a alimentação do circuito e foram medidos os valores das correntes de linha e de fase(em valores RMS).

        Foram medidos os valores de tensão, corrente, potência trifásica(ativa,reativa,aparente) e o fator de potência utilizando um alicate wattímetro.

        Desbalanceou-se o circuito adicionando um resistor em paralelo à fase A e um indutor em paralelo à fase C.

        Foram medidos os valores de tensão, corrente, potência(ativa, reativa, aparente) e fator de potência de cada carga.