RELATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS II

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

campus Poços de Caldas

Matheus Vinicius da Silva Batista

Eduardo Martins Carvalho Zanon

Lucas Mascarenhas

RELATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS II

Poços de Caldas

2018

Matheus Vinicius da Silva Batista

Eduardo Martins Carvalho Zanon

Lucas Mascarenhas

RELATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS II

Trabalho apresentado à disciplina de Circuitos Elétricos II, do 4º período do curso de Engenharia Elétrica da PUC Minas de Poços de Caldas, sob orientação do Professor Doutor Rodrigo Gonçalves.

Poços de Caldas

2018

RESUMO

Este relatório foi realizado para expor as análises e resultados obtidos através da simulação de três circuitos trifásicos desequilibrados no software de simulação Multisim Blue, onde foram observados e catalogados, para os três circuitos propostos, as formas de ondas das três variáveis de tensão do gerador, os valores eficazes das tensões na carga do circuito, os valores eficazes das correntes na carga, a tensão equivalente do deslocamento de neutro, a corrente equivalente de neutro, as correntes de linha, as tensões de linha e entre outras variáveis apresentadas no trabalho.

SUMÁRIO

1. Introdução………………………………………………………………..… 05
2. Procedimentos…………………………………………………………..... 06
3. Resultados obtidos e análise dos resultados.................................. 11
4. Análise dos resultados obtidos ........................................................ 22
5. Conclusão............................................................................................ 24
6. Referências bibliográficas.................................................................. 25

1. INTRODUÇÃO

O presente trabalho foi realizado no software Multisim, visando simular três circuitos trifásicos desequilibrados diferentes com o intuito de analisar e obter as formas de onda e os valores das tensões de neutro, carga e gerador e, também, os valores das correntes de carga, linha e neutro dos mesmos.

Os circuitos, teoricamente, são considerados equilibrados e estão nesta condição quando apresentam os valores de tensão de suas fontes, em magnitude, iguais entre si, seus ângulos defasados em 120 graus uns dos outros, as impedâncias de fonte iguais umas das outras, as impedâncias de linhas iguais e as impedâncias de carga também iguais entre si. Vale lembrar que em um circuito equilibrado as correntes e o fator de potência também obedecem a esta regra da igualdade.

Já um circuito trifásico desequilibrado é o oposto, ele apresenta suas tensões com magnitudes desiguais, suas fases defasadas em ângulos diferentes de 120 graus, impedâncias com valores diferentes e, consequentemente, correntes e fatores de potências também desiguais entre si. O desequilíbrio pode ser causado por duas possíveis situações: na primeira, os valores de tensões da fonte não são iguais em magnitude e as fases não estão igualmente defasadas entre si e na segunda situação, apenas os valores das impedâncias por fase não são iguais.

Temos dois tipos de circuitos desequilibrados onde um ocorre a presença do neutro e no outro não. Nos circuitos onde ocorre a presença do neutro, temos duas consequências do desequilíbrio: o deslocamento de neutro da carga em relação ao neutro da fonte e a corrente de neutro, problemas que podem acarretar em danos para o circuito em questão. O deslocamento de neutro consiste no deslocamento do valor da tensão do neutro da carga em relação ao neutro da fonte, já a corrente de neutro, como o nome já supõe, é a presença de fluxo de corrente elétrica no fio neutro do circuito. Um circuito desequilibrado, assim como um equilibrado, pode ser resolvido através da aplicação das Leis de Kirchhoff, que são as leis de malhas e a lei das tensões de nós.

1. PROCEDIMENTOS

 Montaram-se os três circuitos analisados conforme proposto no trabalho, que estão apresentados nas figuras 1, 2 e 3, respectivamente, com as fontes e a carga conectadas em estrela. As impedâncias indutivas foram convertidas para reatâncias indutivas através da relação Xl = 2πfL, onde a variável Xl é o valor da reatância, f é a frequência da fonte em Hertz (Hz) e L é o valor da indutância, dado em Henrys (H). As impedâncias capacitivas foram convertidas em reatâncias capacitivas, através da relação Xc = 1/2πfc, onde a variável Xc é a reatância capacitiva, f é a frequência da fonte em Hertz (Hz) e c é o valor da capacitância, dado em Farads (F).

[pic 1]

Figura 1: Circuito proposto no exercício 1.

No primeiro circuito, para a obtenção das formas de ondas das tensões no gerador, foi utilizado um osciloscópio de 3 canais, aterrado ao neutro da fonte, onde cada canal foi conectado à uma fase do circuito. Na obtenção dos valores das tensões de linha eficazes [V] na carga (VAB, VBC, VCA) e tensões de fases [V] na carga (VAN, VBN e VCN) foram utilizados três multímetros, calibrados para medir tensão, conectados em paralelo com as cargas. Na medição das correntes eficazes [A] na linha em cima dos resistores e indutores (IA, IB, IC) os três multímetros, calibrados para medir corrente, foram ligados em série com as respectivas impedâncias. Para a verificação do valor da potência ativa total e potência reativa total [W] foram utilizados dois wattímetros, seguindo a conexão Aron (figura 4), como foi proposto no exercício. A conexão de Aron consiste em usar a mesma fase como referência para os dois wattímetros.

[pic 2]

Figura 4: Conexão Aron

Para conexão Aron foram utilizadas as seguintes equações:

Pt = W1+W2

Qt = √3× (W2-W1) 𝜑

𝜑 = 𝑡𝑔 −1 ( )[pic 3]

FP = cos(𝜑)

Para a verificação do valor da tensão equivalente [V] do deslocamento de neutro foi utilizado um multímetro, calibrado para medir tensão, com um terminal ligado ao neutro da fonte e o outro conectado ao neutro da carga.

Após este último procedimento foram resolvidos outros dois itens que seguiram os mesmos passos listados, porém no primeiro foi retirada a fonte de tensão da fase C e feito novamente as mesmas medições de tensões, correntes e potências para obter uma comparação entre os valores anteriores à retirada da fonte e os atuais, e no segundo foi efetuado um curto-circuito no ponto A da carga e realizado os mesmos procedimentos listados anteriormente para fins de comparações.