Relatório de Máquinas Elétricas - Técnico em Eletromecânica IFMA

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PROCEDIMENTOS

O primeiro a ser feito deve ser a montagem do circuito fornecido pelo professor responsável, o circuito que nos foi fornecido foi o mostrado abaixo

[pic 4]

O objetivo na prática era forjar uma impedância Z (carga) alimentada por uma fonte de tensão alternada. A impedância era constituída por um resistor de 75 Ω em série com dois indutores de 300mH, em paralelo entre si. Como na prática o valor da resistência medida no banco de resistores era de igual a aproximadamente 51 ohms, a solução foi fazer uma ligação em paralelo de outro resistor do mesmo valor no banco, e em seguida mais uma ligação em série a esta. De modo que ficasse como o explicado abaixo:

( R // R ) + R está associação deveria ser o aproximado de 75 ohms

( 51// 51) + 51 → 25.5 + 51 → 76.5 ohms ( Valor aproximado do resistor pedido no circuito acima) como o erro é de aproximadamente 2% não irá haver grande interferência no resultado final.

Logo em seguida, Foi utilizado o medidor LCR para realizar a medição da indutância no banco de indutores, e o valor mostrado foi de 300mH. Logo era o valor ideal pedido pelo circuito fornecido.

1.1 calculando reatância indutiva

Para fazer o cálculo da resistência equivalente do circuito primeiramente devemos converter o valor da indutância para reatância indutiva:

XL = 2.π.f.L → XL = 377 . 0,3 → XL = 113,1 Ω

A indutância de 0,3 (300mH) multiplicada com a velocidade angular, teremos o valor da reatância indutiva, esta que será necessária posteriormente para determinarmos a resistência equivalente.

1.2 calculando a resistência equivalente do circuito

Agora que já temos a reatância indutiva podemos calcular a resistência equivalente

Req = Z1 + (Z2 // Z3) → Req = 75 + (113,1∟90° x 113,1∟90° / j113,1 + j113,1 )

Req = 75 + ( 12791,61 ∟180° / j226,2 ) → Req = 75 + ( 12791,61 ∟ 180 / 226,2 ∟90° )

Req = 75 + 56,55∟90° → Req = 75 + j56,55 → Req = 93,9 ∟37° →

Req = 93,9Ω

o calculo do req é dado acima, onde os valores da reatância indutiva foi transformado para a forma polar para realizarmos o calculo. Com a resistência equivalente, podemos medir a corrente, a tensão e a potência ativa vista pela fonte.

1.3 analisando os valores das grandezas vista pela fonte

a corrente(amperímetro), tensão(voltímetro) e potência ativa(wattímetro) foram medidas vista pela fonte resultando em:

It = 2,1 A

Vt = 200 V

P = 325 W

Esses valores são importantes pois irão servir ao longo da experiência para calcularmos diversas outras grandezas. Além disso é importante para determinarmos o valor da potencia aparente, que por conseguinte é importante para determinarmos o fator de potência do circuito

1.4 calculando a potência aparente do circuito

Através da multiplicação de It e Vt vista pela fonte, encontramos a potência aparente:

S = It x Vt = 2,1 x 200 = 420 VA

Como o fator de potência é dado pela divisão da Pativa (que já nos foi fornecida analisando a grandeza vista pela fonte) pela Paparente ( que foi calculada através dos produtos da corrente vista pela fonte pela tensão vista pela fonte) obtemos o seguinte resultado:

FP = P / S = 325 / 420 = 0,77

Como o valor do fator de potência que devemos alcançar no circuito é de aproximadamente 0,95 (quase que ideal), deveríamos obviamente fazer a correção do fator de potência que é o principal objetivo dessa experiência.

2.1 corrigindo fator de potência

a correção deveria ser feita através de capacitores que deveríamos de acordo uma a formula para achar o capacitor, encontrar seu valor ideal. Este por sua vez deveria ser adicionado ao circuito e em seguida analisarmos o valor da potência ativa, dos valores de corrente e tensão vista pela fonte, pois a partir desses valores iriamos calcularmos o fator de potência para analisarmos se chegamos próximo o ideal.

Através de uma fórmula passada em uma das aulas teóricas pelo professor chegamos ao valor do capacitor de 10µF.

Fórmula:

C = P . (tg ômega1 – tg ômega2 ) / w . Vs2

C = 325 ( 39,6 – 18,2) / 377.200²

C= ~ 10Uf

Com o valor de capacitor de 10uF encontrado, instalamos no circuito o capacitor equivalente a esse valor e fizemos a analise, ainda sim o valor do fator de potência ainda estava abaixo da meta, estando em aproximadamente 0,89. Logo teríamos de fazer associações de capacitores afim de obtermos um valor maior de capacitor, para tentarmos obter o valor ideal de fator de potência de 0,95 no circuito.

Como os próximos capacitores fornecidos eram de 30uF e 5uF, foi feita uma associação de capacitores em paralelo de 10 e 5 uF, logo obtivemos os seguintes valores no circuito:

Corrente vista pela fonte : 2,4 A

Potencia ativa: 325 W

Tensão: ~142 V

Logo para encontrarmos o fator de potência deveríamos encontrar primeiro a potência aparente que é dada por Tensão total Vt x Corrente total It , logo teremos S= Vt x It → S= 142 x 2,4 → S= ~340 VA.

Encontrada a potência aparente no circuito para o capacitor de 15Uf. Já podemos determinar o fator de potência no circuito para aquele capacitor, fazendo o produto da potência ativa pela potência aparente, onde teremos:

F.P = P/S → F.P= 325/340 → S= ~0,95

Logo o fator de potência almejado foi alcançado com o capacitor de 15 micro farad.

2.2