Universidade Federal do CearCentro de TecnologiaDepartamento de Engenharia EltricaCurso de Graduao em Engenharia Eltrica

Prtica N 07

POTNCIA MONOFSICA

Guilherme Henrique Nascimento Alves 320751Nicole Mena Barreto dos Santos 336250Clarisse Albuquerque Ribeiro Coelho - 320735

Disciplina: Circuitos Eltricos IIProf Raimundo Furtado Sampaio

Maio-2014Sumrio

1. Introduo032. Objetivos da prtica033. Procedimento Experimental044. Concluso065. Referncias Bibliogrficas06

1. INTRODUO

Na anlise senoidal, o fator de potncia calculado como mostra a equao (1):

Onde o ngulo de defasagem entre tenso e corrente, ou simplesmente o ngulo da impedncia da carga. O circuito sendo alimentado por uma fonte senoidal, a relao entre potncia ativa e aparente denominada de Fator de Potencia de Deslocamento (FPD).Algumas observaes importantes devem ser ressaltadas: quando a carga tipicamente indutiva, o FPD dito em atraso; quando a carga tipicamente capacitiva, o FPD dito em avano.A potncia complexa S o produto do fasor de tenso pelo conjugado do fasor de corrente. Na forma retangular, a potncia complexa dada por:

Em que o mdulo de S a potencia aparente dada em volt-ampre (VA); a componente real de S a potncia ativa P, em Watts, e o mdulo da componente imaginria a potncia reativa Q, em volt-ampre-reativo (var).Se o sinal da componente imaginria de S positivo, a carga tipicamente indutiva; se for negativo, a carga tipicamente capacitiva.O mdulo da potncia complexa monofsica a relao entre os mdulos do fasor de tenso e da impedncia; e o argumento de S o argumento da prpria impedncia Z. No caso de um resistor:

Ento,

As equaes (4) e (5) mostram respectivamente a relao entre o fator de potncia de deslocamento e as potncias do circuito e o clculo da potncia reativa. Relaes matemticas teis na anlise de circuitos eltricos.

Em alguns circuitos necessrio realizar a correo do fator de potncia para que haja um melhor aproveitamento da rede fazendo com que a maior parte da potncia entregue seja utilizada para realizar trabalho. Para isso, utilizada a compensao reativa, fazendo com que a potncia reativa mude e a maior parte da potncia seja utilizada para realizar trabalho.

2. OBJETIVOS DA PRTICA

Determinar a potncia complexa de cargas tipicamente indutivas e capacitivas. Determinar o fator de potncia de deslocamento de cargas monofsicas.

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

a) Monte o circuito da Figura 1. De acordo com a condio da carga mostrada na Tabela 1, medir corrente e potncia reativa, determinar a potncia aparente, o fator de potncia de deslocamento FPD, a potncia reativa Q e a potncia complexa S.

Nesta parte do procedimento da prtica pediu-se a montagem do circuito da figura a seguir a partir dos equipamentos disponveis na bancada para a aquisio de alguns dados.

Fig1. Circuito CA (fonte: Manual de Laboratrio Prof Ruth Leo)Foram realizadas as medies necessrias e os valores so apresentados na tabela 1.

Tabela 1: Determinao da potncia complexa do circuito da Fig.1(fonte: prprio autor)

Condio de cargaV (V)I (A)S (VA)P (W)FPDQ (var)Potncia complexa

Simplesmente 3R801,9415515510155 + j0

Simplesmente 6L1,8514800148j148

Simplesmente 6C0,25200020j20

3R//6L2,251801500,8399,49150 + j99,49

3R//6C2,752201500,68160,9150 j160,9

3R//6L//6C2,451961500,76127,4150 + j127,4

Ressonncia1,8815015010150 + j0

Para o circuito analisado (6R + 9L sem capacitor); inicialmente, nota-se que o circuito apresenta caractersticas indutivas; nota-se que a corrente fornecida pela fonte deve ser suficiente para suprir a carga resistiva, bem como a carga indutiva; para esta mesma corrente fornecida pela fonte, esta possui uma componente reativa, portanto quando se utiliza o ampermetro AC a montante (aps a fonte) estar-se- medindo o mdulo da corrente eficaz total do circuito. medida que vo sendo adicionados capacitores, o fator de potncia vai tendendo a aproximar-se do valor unitrio pelo lado indutivo, logo a corrente fornecida pela fonte ao indutor anteriormente, agora parte desta fornecida pelo capacitor (IT diminui e IC aumenta); diz-se que o circuito entre em ressonncia quando o indutores e capacitores trocam energia apenas entre si, ficando a fonte a fornecer apenas potncia ativa a carga no circuito. A medida que vo sendo adicionados capacitores em paralelo com a carga, notam-se que as correntes de entrada (IT) e do capacitor (IC) esto a aumentar de acordo com a reduo do FP que agora de caracterstica capacitiva. A condio de ressonncia aconteceu para a configurao 3R//2C//6L.

b) Comentar os valores de potencia ativa P para as condies de carga 6L e 6C.

Em um circuito puramente indutivo, sem resistncia hmica, no h dissipao de energia. Assim sendo, no semiciclo positivo, o indutor est recebendo energia do circuito, armazenando-a sob a forma de campo magntico. No semiciclo negativo, est devolvendo a energia armazenada. Dessa forma, a potncia mdia, que a potencia ativa do circuito, igual a zero. A analogia se aplica em dualidade para o circuito puramente capacitivo.

c) Comparar e analisar as diferenas entre as componentes imaginrias da potncia complexa S para a condio de carga em paralelo (3R//6L//6C) e as condies individuais 3R, 6L e 6C.

Na condio 3R, como no existe elemento armazenador, a potncia reativa nula e a potncia complexa igual a potncia ativa.Na condio 6L, a potncia reativa toda devido reatncia indutiva do circuito, bem como na condio 6C, a potncia devida a reatncia capacitiva e no existe potncia ativa tornando a potncia complexa igual a potncia reativa.J na condio 3R//6L//6C, existe a resistncia e, portanto, a potncia ativa; e a potncia reativa decorrente da combinao fasorial de reatncia capacitiva e reatncia indutiva, sendo a potncia complexa formada pela parte imaginria igual a essa combinao e a parte real igual a potncia ativa.

d) Com a ajuda da curva de ressonncia mostrada na figura 2, ajustar os valores de L e C na opo 3R//xL//yC (x e y representam nmero de dispositivos associados) para que o fator de potncia FPD seja igual a um. Comparar esses resultados obtidos para a condio de ressonncia e para a condio 3R.

Para que o fator de potencia seja igual a 1, a potncia ativa P tem que ser igual a potncia aparente S, sendo assim, a reatncia capacitiva XC tem que ser igual a reatncia indutiva XL, assim temos:

Como realizado experimentalmente, a combinao que melhor se aproxima da situao de ressonncia , 3R//2C//6L. A partir dos valores nominais dos elementos, tem-se uma capacitncia equivalente de 18,44F e uma indutncia resultante de 0,24 H. Com base no grfico, esta combinao de valores coerente, j que uma capacitncia prxima de 20F necessitaria de uma indutncia entre aproximadamente 0,25 e 0,4H.

4. CONCLUSODurante este experimento, o tpico 4 trata de uma situao onde se necessita realizar a correo do fator de potncia de uma carga com caracterstica indutiva com o acrscimo de capacitores sucessivos em paralelo carga em questo. Observaram-se os efeitos da variao da corrente de entrada, bem com da potncia aparente para os FPT desde uma situao com caractersticas indutiva, ressonncia e capacitiva. Partindo de uma situao com FPT indutivo (atrasado) e se acrescentado carga capacitiva, a corrente fornecida pela fonte de alimentao ao circuito, tende a reduzir-se at valores bem prximos do FPT unitrio (prximo a ressonncia); prosseguindo com acrscimo de cargas capacitivas, a corrente tende a aumentar de forma mais significativa com a reduo do FPT que agora possui caractersticas capacitivas (adiantado); procedimento anlogo ao da corrente suprida ao circuito pela fonte de alimentao pode ser repetido ao a potncia aparente (S).

5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

[1] Dorf, Richard C., 1933, Introduo aos Circuitos Eltricos, 7a edio, ed. LTC.

[2] http://www.elt09.unifei.edu.br/roteiroslab/rms.pdf (04/05/2014)

[3] http://www.youtube.com/watch?v=fMU_5-CoUoY (05/05/2014)

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