Relatório de Circuitos - Método dos Três Wattímetros

1 OBJETIVO

Seu objetivo é aprender a manusear os equipamentos para aferir a potência elétrica

em um circuito trifásico equilibrado, utilizando o método dos 3 wattímetros e a montar

mesmo.

2 INTRODUÇÃO

Circuitos ou sistemas nas quais as fontes em corrente alternada operam na mesma

frequência, mas com fases diferentes são denominados polifásicos. O circuito trifásico é

um caso particular dos circuitos polifásicos que, por razões técnicas e econômicas tornouse padrão em geração, transmissão e distribuição.

Um sistema trifásico é produzido em um gerador conforme o esquema

simplificado da figura abaixo. Os três enrolamentos são estáticos e têm o mesmo número

de espiras, enquanto o rotor do gerador se movimenta. O campo magnético girante do

rotor é produzido a partir de uma fonte CC independente, ou da retificação da própria

tensão obtida do gerador (autoexcitação).

Figura 1: Gerador trifásico.

Fonte: IFSC - São José, s.d.

Nesta configuração de enrolamentos do gerador é como houvesse três fontes de

tensão com mesma amplitude e frequência, mas defasadas entre si de 120º elétricos.

Usualmente as fases são indicadas por uma sequência de letras, como “ABC” ou “RST”.

A Figura 2 mostra a representação dos sinais de tensão de saída do gerador no tempo.

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Figura 2: Tensões de Saída.

Fonte: IFSC - São José, s.d.

Um dos terminais das bobinas do gerador são conectados entre si, de forma que a

diferença de potencial entre eles se neutraliza, formando o terminal neutro ou

simplesmente neutro do circuito. Desta forma, um sistema trifásico passa a ser constituído

de quatro fios, sendo três condutores fase e um neutro.

Os sistemas trifásicos possuem a flexibilidade de poder atender cargas

monofásicas, bifásicas e trifásicas sem qualquer alteração em sua configuração. Na Figura

3 são apresentadas formas de ligações das cargas.

Figura 3: Exemplo de ligações de cargas no sistema trifásico.

Fonte: IFSC - São José, s.d.

As três tensões possuem um ponto de neutro, o qual é definido como referência

do sistema (0 V). Este ponto é aterrado no gerador. Se uma carga monofásica for ligada

entre o ponto de neutro e uma das fases ela estará sujeita a uma “tensão de fase” dada pela

expressão já conhecida:

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V𝐹

(𝑡) = V𝑃 ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝑤𝑡) [𝑉]

Uma carga conectada entre duas fases terá uma maior diferença de potencial e sua

expressão matemática será:

V𝐿 (𝑡) = √3 ∗ V𝑃 ∗ 𝑠𝑒𝑛 (𝑤𝑡 − 30º) [𝑉]

A diferença de potencial entre duas fases é denominada “tensão de linha”. A

Figura 4 ilustra o resultado da diferença entre as tensões instantâneas entre as fases A e

B.

Figura 4: Tensões de fase e de linha.

Fonte: IFSC - São José, s.d.

No Brasil os dois níveis de tensão mais usuais do sistema de distribuição

secundário é são 220V e 380V, a Tabela 2.1 resume os níveis de tensão por região no

Brasil. Desta forma têm-se as seguintes relações:

V𝐿 = 380 𝑉 ⇒ V𝐹 =

𝑉𝐿

√3

= 220 𝑉

V𝐿 = 220 𝑉 ⇒ V𝐹 =

V𝐿

√3

= 127 𝑉

3 LISTA DE MATERIAIS

Durante a prática foram utilizados alguns instrumentos e equipamentos

elétricos/eletrônicos, onde é necessário entendê-los para usá-los de maneira correta.

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1- Fusíveis: são dispositivos conectados ao circuito elétrico que tem como função principal

a proteção do circuito contra as sobrecargas da corrente elétrica, evitando possíveis danos

ao sistema elétrico, tais como a queima do circuito, explosões e eletrocutamento.

Figura 5: Fusível Diazed.

Fonte: Loja Elétrica Ldta, s.d.

2- Wattímetro: aparelho que indica a cada instante a potência W = E x I, ou seja,

o produto em watts da tensão E pela intensidade I da corrente.

Figura 6: Wattímetro.

Fonte: NEI, 2012.

3- Motor: é um dispositivo que converte outras formas de energia em energia

mecânica, de forma a impelir movimento a uma máquina ou veículo.

Figura 7: Motor.

Fonte: Nova, s.d.

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4- Disjuntor: é um dispositivo eletromecânico, que funciona como um interruptor

automático, destinado a proteger uma determinada instalação elétrica contra

possíveis