Atividade Prática de Análise de Circuitos Elétricos RC com Multisim e Kits Edison/Boole

1 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan Atividade Prática Abaixo você encontra o roteiro para as atividades práticas que contarão com o uso do KIT Thomas Edison KIT George Boole e simulações no Multisim Online Após realizar as experiências você deverá organizar os resultados em um relatório conforme o modelo de relatório disponibilizado na disciplina e entregar o relatório em pdf através de Trabalhos 1 OBJETIVO As atividades abaixo têm por objetivo aprofundar os conhecimentos apresentados na disciplina São diversas experiências de diversos assuntos da disciplina então inicialmente estude a parte teórica assista aos vídeos práticos e então faça estas atividades 2 MATERIAL UTILIZADO Componentes Quantidade Material Utilizado Kit 1 Capacitores Edison 2 Resistores Edison Quantidade Descrição Kit 1 Multímetro Edison 1 Fonte simétrica Edison 1 Protoboard Edison 1 Fios diversos Edison 1 Osciloscópio Boole 1 Transformador Boole Termo de responsabilidade Disclaimer Os danos que os dispositivos e componentes possam vir a sofrer por falta de leitura dos documentos contidos nesta aula e nos manuais dos dispositivos e não cumprimento das recomendações contidas nos mesmos são de total responsabilidade do aluno 2 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan 3 INTRODUÇÃO Abaixo você encontrará 5 atividades que envolvem cálculo simulação e práticas utilizando os KITs 4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Atividade 1 Circuito RC Para realizar esta atividade você deverá calcular simular e fazer a prática com um circuito RC verificar aula ao vivo disponibilizada na AULA 1 em caso de dúvidas O circuito RC é mostrado abaixo Figura 1 Carga do circuito RC Figura 2 Descarga do circuito RC O valor do resistor e do capacitor utilizados dependerá do número do seu RU sendo R primeiro dígito do RU 1000 segundo dígito do RU 100 C terceiro dígito do RU entre 1 e 4 1000 µF ou entre 5 e 9 2200 µF Exemplo RU 2145575 R 2 1000 1 100 2100 Ω escolher o resistor mais próximo a este valor sendo possível associar 2 resistores para obter um valor próximo No meu caso escolhi o resistor de 15 kΩ em série com o resistor de 560 Ω resultando em um resistor de 2060 Ω C terceiro dígito 4 logo C 1000 µF Obs no caso de RU com número zero substituir pelo número 9 Primeiro passo calcular o tempo de carga e descarga do circuito RC Segundo passo simular o circuito RC no Multisim Online httpswwwmultisimcom e apresentar os gráficos de carga e de descarga do capacitor Para provar que foi você que fez o resistor deve estar com o seu nome A imagem de carga por exemplo deve ser conforme demonstrado abaixo 3 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan Verifique se foi simulado por tempo suficiente até o capacitor atingir a aproximadamente a tensão da fonte ou seja 12V Além da imagem de carga do capacitor você também deverá demonstrar a simulação da descarga do capacitor As duas imagens devem estar no formato da mostrada acima onde tanto o circuito quanto a medição de tensão no capacitor são apresentadas lado a lado usando a opção Split do Multisim Após realizar a simulação você deverá fazer a prática deste experimento utilizando o multímetro para acompanhar a tensão no capacitor Você deverá informar no relatório qual foi o valor medido no multímetro após carregar o capacitor pelo tempo calculado no passo 1 e informar qual a tensão no capacitor ao descarregar ele pelo tempo informado no passo 1 Para provar que você realizou esta atividade você deverá nos enviar uma foto onde apareça a protoboard a fonte o capacitor o resistor e o multímetro Em algum lugar da foto deve aparecer um papel com o seu RU Atividade 2 Circuitos RLC Realize a simulação no Multisim e compare com o resultado do Desmos httpswwwdesmoscomcalculatorlangptBR dos 3 circuitos apresentados na aula ao vivo disponível na AULA 2 Os resistores da simulação devem estar com o seu nome como são 3 devem estar como Nome1 Nome2 e Nome3 exemplo Priscila1 Priscila2 e Priscila3 e o primeiro capacitor deve estar nomeado com o número do RU de cada aluno o nome do capacitor não o valor pois o valor já é definido no exercício Você deverá apresentar abaixo uma imagem do Multisim no modo Split e uma imagem do Desmos conforme demonstrado na aula ao vivo da AULA 2 A fim de demonstrar que foi você que fez o título do gráfico no Desmos deve ser o seu nome conforme demonstrado abaixo 4 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan Atividade 3 Transformada de Laplace Coloque aqui o seu RU Esta atividade prática depende do número do seu RU Adicione o seu RU na tabela acima e substitua as letras dos exercícios pelos números do seu RU Em caso de algum número ser zero substituao pelo número 1 Um exemplo de exercício resolvido pode ser visto na pág 8 e pág 9 Você deverá entregar as 3 páginas com as respostas mais as folhas com as resoluções dos exercícios Você possui duas possibilidades 1 Completar as lacunas utilizando a ferramenta de Equações do Word e fazer o mesmo com a folha de cálculos 2 Anexar fotos em boa qualidade do seu caderno com a resolução dos exercícios Exercício 1 Utilizando expansão em frações parciais resolva a Transformada de Laplace inversa abaixo Equação inicial Equação com os números do RU 𝓛𝟏 𝑾 𝒔 𝑻 𝒔 𝟐 𝒔 𝟑 𝒔 𝟒 Q W E R T Y U I 5 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan Equação expandida em frações parciais Resposta da expansão em frações parciais Transformada de Laplace inversa da equação Inserir resolução completa aqui 6 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan Exercício 2 Utilizando expansão em frações parciais resolva a Transformada de Laplace inversa abaixo Equação inicial Equação com os números do RU 𝓛𝟏 𝑹 𝒔 𝑬 𝒔 𝟐𝟐 Equação expandida em frações parciais Resposta da expansão em frações parciais Transformada de Laplace inversa da equação Inserir resolução completa aqui 7 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan Exercício 3 Utilizando expansão em frações parciais resolva a Transformada de Laplace inversa abaixo Equação inicial Equação com os números do RU 𝓛𝟏 𝒀 𝒔 𝒔 𝒔𝟐 𝟐 𝒔 𝟓 Equação expandida em frações parciais Resposta da expansão em frações parciais Transformada de Laplace inversa da equação Inserir resolução completa aqui 8 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan EXEMPLO DE EXERCÍCIO RESOLVIDO Coloque aqui o seu RU Utilizando expansão em frações parciais resolva a Transformada de Laplace inversa abaixo Equação inicial Equação com os números do RU 𝓛𝟏 𝑾 𝒔 𝑻 𝒔 𝟏 𝒔 𝟐 𝓛𝟏 𝟏 𝒔 𝟑 𝒔 𝟏 𝒔 𝟐 Equação expandida em frações parciais 𝓛𝟏 𝒔 𝟑 𝒔 𝟏 𝒔 𝟐 𝓛𝟏 𝑨 𝒔 𝟏 𝑩 𝒔 𝟐 Resposta da expansão em frações parciais 𝓛𝟏 𝟐 𝒔 𝟏 𝟏 𝒔 𝟐 Transformada de Laplace inversa da equação 𝟐 𝒆𝒕 𝒆𝟐𝒕 2 0 4 5 3 5 5 Q W E R T Y U I 9 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan Cálculos Inicialmente devese expandir a equação em frações parciais Neste caso temse dois polos reais e diferentes portanto 𝑠 3 𝑠 1 𝑠 2 𝐴 𝑠 1 𝐵 𝑠 2 Na sequência utilizase o MMC possibilitando cortar os denominadores dos dois lados 𝑠 3 𝑠 1 𝑠 2 𝐴 𝑠 2 𝐵 𝑠 1 𝑠 1 𝑠 2 𝑠 3 𝐴 𝑠 2 𝐵 𝑠 1 Depois foi feita a distributiva e isolouse a variável s 𝑠 3 𝐴 𝑠 𝐴 2 𝐵 2 𝐵 𝑠 3 𝑠 𝐴 𝐵 𝐴 2 𝐵 Com base na equação acima podese concluir o sistema linear mostrado abaixo 𝐴 𝐵 1 2 𝐴 𝐵 3 Com a resolução do sistema linear podese concluir que 𝐴 2 𝑒 𝐵 1 Desta maneira podese reescrever a primeira equação como 𝑠 3 𝑠 1 𝑠 2 2 𝑠 1 1 𝑠 2 Agora é possível fazer a Transformada de Laplace inversa utilizando a tabela de forma que ℒ1 𝑠 3 𝑠 1 𝑠 2 ℒ1 2 𝑠 1 ℒ1 1 𝑠 2 ℒ1 𝑠 3 𝑠 1 𝑠 2 2 ℒ1 1 𝑠 1 ℒ1 1 𝑠 2 ℒ1 𝑠 3 𝑠 1 𝑠 2 2 𝑒𝑡 𝑒2𝑡 Atividade 4 Potências Considere uma indústria com três máquinas com as potências conforme demonstrado abaixo 10 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan A Potência Ativa da primeira máquina P1 depende do seu RU P1 3 últimos números do seu RU Exemplo RU 2145575 P1 575 W Observe que a segunda máquina possui potência reativa indutiva e a terceira máquina possui potência reativa capacitiva demonstrada pelo sinal de menos A fonte possui valor eficaz de 220V e frequência de 60 Hz Calcule a potência aparente total considerando as três cargas e o valor da capacitância do banco de capacitores a ser adicionado para aumentar o fator de potência total da indústria para FP096 Mostre todos os cálculos no relatório Atividade 5 Transformador Você deverá simular e montar na protoboard o transformador e um resistor conforme aula ao vivo da AULA 11 O resistor R1 depende do seu RU sendo R1 segundo dígito do RU 1000 terceiro dígito do RU 100 Exemplo RU 2145575 R1 1 1000 4 100 1400 Ω escolher o resistor mais próximo a este valor sendo possível associar 2 resistores para obter um valor próximo No meu caso escolhi o resistor de 15 kΩ Obs no caso de RU com número zero substituir pelo número 9 A entrada do circuito é a tensão da tomada de sua casa observe que você deve alterar no transformador caso a entrada seja 127 V ou 220 V Primeiramente você deverá realizar os cálculos preenchendo a coluna de valores calculados na tabela da página 12 Na sequência você deverá realizar a simulação conforme a imagem abaixo 11 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan A fonte deverá ter o valor da tensão da sua tomada observe que no Multisim utilizase o valor de pico O transformador deverá ter a relação de transformação da seguinte forma Configuração onde a tensão da tomada for de 𝑉𝑅𝑀𝑆 127 𝑉 Configuração onde a tensão da tomada for de 𝑉𝑅𝑀𝑆 220 𝑉 Com base na simulação preencha as informações da coluna valores simulados no Multisim Na sequência você deverá realizar a montagem na prática Com o multímetro você deverá medir a tensão eficaz no primário e no secundário e preencher a coluna valores medidos com o multímetro Após com a ponteira de tensão do osciloscópio presente no KIT Boole você deverá medir a tensão no secundário e 12 Análise de Circuitos Elétricos Atividade Prática Prof Priscila Bolzan apresentar um print da sua tela onde deverá conter a medição de valor eficaz valor de pico e frequência da forma de onda e preencha a coluna de valores medidos com o osciloscópio Apresente uma foto da montagem transformador protoboard multímetro e tela do computador durante a medição na sua mesa deverá ter um papel com o seu RU para provar que você realizou a montagem Valores Calculado Simulado no Multisim Medido multímetro Medido osciloscópio KIT Tensão eficaz no primário V Tensão eficaz do secundário V Tensão de pico do primário V Tensão de pico do secundário V A tensão de entrada não deverá ser medida com o osciloscópio Obs todos os exercícios possuem alguma forma de comprovação de que foi você que fez alguns dependem do RU ou precisam de fotos do experimento Atividades que não contenham essa comprovação não serão validadas Em caso de plágio de relatório ele será imediatamente zerado pelo corretor Se surgir qualquer dúvida em relação aos exercícios entre em contato com a tutoria da disciplina CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DISCIPLINA DE ANÁLISE DE CIRCUITOS ELÉTRICOS RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA ALUNO VAGNER SIEDLECKI PROFESSORA PRISCILA BOLZAN CIDADE ESTADO SIGLA 2022 FASE B I i 1 INTRODUCAO O presente trabalho busca absorver conhecimento sobre áreas distintas dentro da área de engenharia elétrica controle linear correção de fator de potência circuitos elétricos e transformadores bem como familiarizar o aluno com o estado da arte dos softwares existentes no mercado Dessa forma aprimoramse as habilidades acadêmicas tão necessárias para a aplicação na vida profissional vindoura 11 OBJETIVOS O trabalho tem como objetivo geral solucionar o proposto acadêmico que ora se coloca e como objetivos específicos Consultar literatura atinente aos tópicos Familiarizarse com o MULTISIM Praticar habilidades em conhecimentos elétricos e cálculo geral e Realizar atividades práticas e comparar com a simulação 2 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados do proposto trabalho estão divididos por atividade eis que se apresentam Atividade 1 RU 3447132 R 3400ohms RU Rcomercial 3300ohms C 1000uF ꞇ RxC 33s Tempo de subida 5 165 segundos ꞇ 1 Figura 1 Carregamento do capacitor Figura 2 Descarregamento do capacitor Atividade 2 Simulação no Multisim online dos 3 circuitos também no modo Split Simulação das equações no Desmos 2 Atividade 3 Figura 3 Exercício 1 da atividade 3 3 Figura 4 Exercício 2 da atividade 3 4 Figura 5 Exercício 3 da atividade 3 5 Atividade 4 Figura 6 Atividade 4 6 Atividade 5 Figura 7 Simulação MULTISIM do transformador A tomada sendo de 220V eficaz o enrolamento no primário é 220 e no secundário 12 Logo o fator de conversão a 12220 0054 Tabela 1 Dados comparativos de tensão Calculado Multisim Tensão eficaz no primário V 220 21991 Tensão eficaz no secundário V 1188 11875 Tensão de pico no primário V 31117 311 Tensão de pico no secundário V 168 1674 7 3 CONCLUSÕES A atividade propõe uma interface práticateórica que exige bastante do acadêmico bem como o faz notar as diferenças que existem dos cálculos simulação e mundo real É uma maneira de aproximálo cada vez mais do que verá em seus ofícios na prática 8 4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 BOYLESTAD Robert L Introdução à Análise de Circuitos 12 ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2012 2 DE MOURA Ailson P DE MOURA Adriano Aron F DA ROCHA Ednardo P Análise de circuitos em corrente alternada para sistemas de potência 1 ed São Paulo Artliber 2018 9