Relatorio de Atividade Pratica Circuitos Eletricos II Uninter - Modelo e Instrucoes

CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DISCIPLINA DE CIRCUITOS ELÉTRICOS II RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA ALUNO PROFESSORA PRISCILA BOLZAN CIDADE ESTADO SIGLA 2021 FASE B I i 1 INTRODUCAO Neste capítulo devem constar informações para situar o trabalho incluindo a delimitação do tema área de da abrangência do estudo a motivação ou justificativa e o problema que inspirou o trabalho Toda investigação se inicia por um problema uma questão ou uma dúvida uma pergunta articulada a conhecimentos anteriores ou seja identificar a dificuldade com a qual nos defrontamos Destacar a importância assim como a relevância social e científica da pesquisa relevância para a área 11 OBJETIVOS Os objetivos são as metas que se pretende constatar verificar analisar Os objetivos pretendem sempre examinar o objeto dentro de determinados parâmetros É algo que deve ser verificável no final do trabalho 2 RESULTADOS E DISCUSSÃO Aqui são apresentados interpretados e discutidos todos os resultados do trabalho de forma exata e lógica as suas análises incluindo fotos figuras e tabelas Figuras e tabelas conforme a Tabela 1 devem ser posicionadas o mais próximo possível de sua citação no texto Textos e símbolos nelas incluídos devem ser de fácil leitura devendose evitar o uso de símbolos pequenos As legendas das tabelas são inseridas clicando com o botão direito na tabela e selecionando a opção Inserir legenda Tabela 1 Consumo médio de aparelhos domésticos Aparelho KWh Ar Condicionado 12 Chuveiro 40 Ferro de passar 08 Forno de microondas 12 Lavadora de roupas 08 TV 02 Figuras tabelas e suas legendas deverão estar centradas no texto Posicione o título de uma tabela acima da mesma também deixando uma linha de espaço entre elas Posicione a 1 legenda abaixo da figura deixando uma linha de espaço entre elas Deixe uma linha de espaço entre a figura ou tabela e o texto subsequente Solicitase a inclusão de ilustrações e fotos de boa qualidade Numere figuras e tabelas em sequência usando algarismos arábicos ex Figura 1 Figura 2 Tabela 1 Tabela 2 Faça referência a elas no texto como Tabela 1 e Fig 1 exceto no início de uma sentença onde Figura 1 deve ser usado Para facilitar o posicionamento das figuras no texto elas podem ser inseridas dentro de tabelas sem bordas As legendas devem ser inseridas clicando com o botão direito na figura e selecionar a opção Inserir Legenda Figura 1 Formas geométricas Segue abaixo um resumo de tudo o que deve ser apresentado em cada um dos itens da Atividade Prática a fim de comprovar que você realizou todos os experimentos Atividade 1 Apresentar cálculo do tempo de carga e descarga do circuito RC Apresentar 2 imagens de simulação uma com a simulação da carga do capacitor e outra com a descarga Em ambas as imagens o Multisim deve estar no modo Split ou seja aparecendo tanto o circuito quanto o resultado da simulação na mesma tela Apresentar foto do circuito simulado e o valor da tensão no capacitor após o tempo de carga e a tensão do capacitor após o tempo de descarga na prática Atividade 2 Simulação no Multisim online dos 3 circuitos também no modo Split Simulação das equações no Desmos Atividade 3 Tabelas preenchidas com cada passo da expansão em frações parciais segue modelo na página abaixo Toda a resolução dos exercícios pode ser foto do caderno ou pode ser feito no próprio Word conforme modelo apresentado no final da atividade 3 2 Atividade 4 Apresentar todos os cálculos para chegar no resultado da potência aparente total e da capacitância do banco de capacitores Atividade 5 Preencher a tabela com os valores calculados simulados medidos com o multímetro e com o osciloscópio Apresentar foto da montagem com o osciloscópio Segue modelo de resposta para a Atividade 3 Exercício 1 Utilizando expansão em frações parciais resolva a Transformada de Laplace inversa abaixo Equação inicial Equação com os números do RU L 1 W sT s2s3s4 Equação expandida em frações parciais Resposta da expansão em frações parciais Transformada de Laplace inversa da equação 3 3 CONCLUSÕES Aqui devem ser apresentados os comentários relacionando os resultados obtidos com os objetivos assim como as conclusões sobre o trabalho realizado Devem ser respondidas as questões levantadas na introdução do trabalho como motivação e problema 4 4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Deve ser registrado todo o material que possibilitou um conhecimento prévio sobre o tema e sua delimitação Relação de todas as obras consultadas em ordem alfabética conforme determina ABNT autor obra edição quando não for a primeira local editora ano de publicação Todas as referências apresentadas aqui devem ter sido citadas no texto do trabalho Alguns exemplos são apresentados abaixo Na versão final não classificar em tipos de referências como feito abaixo deixar apenas as referências em ordem alfabética Artigos em periódicos FERLIN Edson Pedro CARVALHO N F Os Cursos de Engenharia na Modalidade EaD e Presencial Proposta de Cursos na Área de Computação Produção e Elétrica In COBENGE 2015 XLIII Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia São Bernardo do Campo SP 2015 Livros AZEVEDO Celicina Borges Metodologia científica ao alcance de todos 2ª Ed Barueri SP Manole 2009 p 1020 WAZLAWICK RS Metodologia da pesquisa para Ciência da computação Ed Elsevier Rio de Janeiro 2009 40 p Capítulos de livros MAGALHÃES L B N Antihipertensivos In SILVA P Farmacologia Rio de Janeiro Guanabara Koogan 1998 p 647657 TeseDissertaçãoMonografia SOUZA A C S Risco biológico e biossegurança no cotidiano de enfermeiros e auxiliares de enfermagem Tese Doutorado Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo Ribeirão Preto 2001 183p Internet LEFFA V J Normas da ABNT Citações e Referências Bibliográficas Disponível em httpwwwleffaprobrtextosabnthtm Acesso em 05 fev 2016 Periódicos disponíveis por meio eletrônico SOUZA H RODRIGUES C A alma da fome é política Jornal do Brasil on line São Paulo 12 set 1993 Disponível httpwwwgeocitiescomathensthebes7046fomehtm Acesso em 11 jul 2001 5 1 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Circuitos Elétricos II 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 Simulação de carga e descarga de capacitores no Multisim Primeiramente clicar na opção do capacitor de tensão inicial e o valor já vem configurado como zero Volts Nas configurações de simulação você deve escolher a opção de tensão inicial conforme definido pelo usuário Após feitas essas configurações deixe a simulação rodar por um tempo maior do que o seu tempo de carga Após isso pause a simulação e configure como deseja ver o gráfico aqui No caso eu configurei para que eu veja o tempo eixo X de 0 a 31 segundos e que a tensão eixo Y vá de 0 a 13V Esse é o padrão para a carga e para a descarga A diferença é que na descarga você tem apenas o capacitor e o resistor e você deve configurar o capacitor para ter tensão inicial 12V Estou disponível para ajudar em caso de qualquer dúvida através da tutoria Bons estudos Atenciosamente Prof Priscila Bolzan i CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA DE CIRCUITOS ELÉTRICOS II RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA ALUNO MARCIONE MOURA LINHARES PROFESSORA PRISCILA BOLZAN CIDADE ESTADO SIGLA 2023 FASE B I 1 1 INTRODUCAO O estudo de circuitos elétricos desempenha um papel fundamental na formação de enge nheiros e profissionais que atuam na área de eletrônica e elétrica No contexto da disciplina de Circuitos Elétricos II aprofundar o conhecimento sobre a teoria e prática de circuitos elétricos é essencial para o desenvolvimento de competências e habilidades necessárias para o projeto análise e solução de problemas em sistemas elétricos complexos Este relatório tem como objetivo documentar e analisar as experiências realizadas em cinco atividades práticas relacionadas aos circuitos elétricos Cada atividade aborda tópicos específi cos que contribuem para a compreensão das propriedades dos circuitos elétricos capacitando os estudantes a aplicar esses conhecimentos de forma prática Na Atividade 1 exploramos o circuito RC visando entender o seu funcionamento bem como o tempo de carga e descarga do capacitor Isso é de extrema importância uma vez que os circuitos RC desempenham um papel crucial em uma variedade de aplicações como filtros e temporizadores A Atividade 2 nos introduz ao circuito RLC expandindo nosso conhecimento sobre circui tos elétricos para incluir componentes indutivos o que é fundamental para a compreensão de fenômenos de ressonância e comportamentos oscilatórios A Atividade 3 aborda a Transformada de Laplace uma ferramenta matemática fundamen tal para a análise de sistemas lineares e invariantes no tempo frequentemente usada na teoria de circuitos elétricos Na Atividade 4 examinamos os conceitos de potência em circuitos elétricos incluindo a potência ativa reativa e aparente O entendimento desses conceitos é crucial para a gestão efi ciente da energia elétrica e a otimização de sistemas elétricos Por fim na Atividade 5 exploramos o funcionamento e as aplicações dos transformadores dispositivos essenciais em sistemas de transmissão e distribuição de energia elétrica O conhecimento adquirido nessas atividades práticas é valioso pois fornecerá uma base sólida para a compreensão de circuitos elétricos mais complexos e aplicações reais Além disso a capacidade de realizar cálculos simulações e práticas com os KITs de circuitos elétricos II enriquecerá a experiência de aprendizado dos alunos preparandoos para os desafios do mundo da engenharia elétrica Neste relatório detalharemos as metodologias utilizadas em cada ativi dade os resultados obtidos e as conclusões tiradas contribuindo para a construção de um co nhecimento sólido na área de circuitos elétricos 2 11 OBJETIVOS O objetivo geral deste conjunto de atividades práticas é aprofundar o entendimento dos conceitos teorias e práticas relacionadas aos circuitos elétricos permitindo aos estudantes Desenvolver uma compreensão sólida dos princípios fundamentais que regem o comportamento dos circuitos elétricos Adquirir habilidades práticas na análise projeto e solução de problemas em cir cuitos elétricos Familiarizarse com a utilização de equipamentos e ferramentas de medição co muns em circuitos elétricos Aplicar os conhecimentos teóricos na resolução de desafios práticos relaciona dos a circuitos elétricos 2 RESULTADOS E DISCUSSÃO Neste capítulo apresentaremos e discutiremos os resultados das atividades práticas ex plorando como os objetivos foram alcançados e analisando as implicações dos dados coletados Isso nos permitirá avaliar a eficácia das práticas em ampliar nosso conhecimento sobre circuitos elétricos e suas aplicações Atividade 1 Para realizar esta atividade foi necessário calcular simular e fazer a prática com um circuito RC conforme mostrado abaixo Figura 1 Circuito RC O valor do resistor e do capacitor utilizados foram conforme o RU 2956301 Resistor primeiro dígito do RU 1000 segundo dígito do RU 100 2900 Ω 3 C terceiro dígito do RU entre 1 e 4 1000 µF ou entre 5 e 9 2200 µF 2200 µF Para avaliar o resultado encontrado na simulação o primeiro passo é calcular o tempo de carga e descarga do circuito RC A constante de tempo RC diz respeito ao tempo em segundos necessário para carregar um capacitor conectado em série com um resistor até atingir 632 do valor da tensão contínua aplicada sobre ele Neste caso consideramos um capacitor que não possua inicialmente ne nhuma carga em suas placas Na prática o valor da carga acumulada chega a ultrapassar 99 o que é mais do que suficiente para considerarmos o capacitor totalmente carregado para todos os efeitos Isso ocorre após decorridas 5 constantes de tempo quando a tensão armazenada no capacitor terá atingido 9924 da tensão da fonte de alimentação A constante de tempo RC também é utilizada para calcular o tempo de descarga Entre tanto para a descarga a constante de tempo RC corresponde a 37 da carga inicial 𝜏 𝑅 𝐶 𝜏 29002200 106 638 𝑠 A partir da constante de tempo RC podemos concluir que para o circuito proposto após decorrido 638 segundos o capacitor terá carregado 632 do valor da tensão da fonte 758V e após 3190 segundos 5 constantes de tempo o capacitor estará completamente carregado Fazendo a mesma análise para a descarga após decorrido 638 segundos a tensão no capacitor será equivalente 37 do valor da tensão da fonte 444V Figura 2 Circuito RC e Gráfico de Carga do Capacitor 4 Figura 3 Circuito RC e Gráfico de Descarga do Capacitor Atividade 2 Simulação no Multisim online dos 3 circuitos também no modo Split Simulação das equações no Desmos Atividade 3 2 9 5 6 3 0 1 1 Q W E R T Y U I Exercício 1 Equação Inicial 𝐿1 𝑊 𝑠 𝑇 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 Equação com os números do RU 𝐿1 9 𝑠 3 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 Equação expandida em frações parciais 𝐿1 9 𝑠 3 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 𝐿1 𝐴 𝑠 2 𝐵 𝑠 3 𝐶 𝑠 4 Resposta da expansão em frações parciais 𝐿1 75 𝑠 2 24 𝑠 3 165 𝑠 4 Transformada de Laplace inversa da equação 75 𝑒2𝑡 24 𝑒3𝑡 165 𝑒4𝑡 𝐿1 𝑊 𝑠 𝑇 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 𝐿1 9 𝑠 3 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 5 9𝑠 3 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 𝐴 𝑠 2 𝐵 𝑠 3 𝐶 𝑠 4 9𝑠 3 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 𝐴 𝑠 3 𝑠 4 𝐵 𝑠 2 𝑠 4 𝐶 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 9𝑠 3 𝐴 𝑠 3 𝑠 4 𝐵 𝑠 2 𝑠 4 𝐶 𝑠 2 𝑠 3 Para encontrar o valor de A vamos supor s 2 9 2 3 𝐴 2 3 2 4 𝐵 2 2 2 4 𝐶 2 2 2 3 18 3 𝐴 1 2 2 𝐴 15 𝑨 𝟕 𝟓 Para encontrar o valor de A vamos supor s 3 9 3 3 𝐴 3 3 3 4 𝐵 3 2 3 4 𝐶 3 2 3 3 27 3 𝐵 1 1 𝑩 𝟐𝟒 Para encontrar o valor de A vamos supor s 4 9 4 3 𝐴 4 3 4 4 𝐵 4 2 4 4 𝐶 4 2 4 3 36 3 𝐶 2 1 2 𝐶 33 𝑪 𝟏𝟔 𝟓 Portanto 9𝑠 3 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 75 𝑠 2 24 𝑠 3 165 𝑠 4 𝐿1 9 𝑠 3 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 𝐿1 75 𝑠 2 𝐿1 24 𝑠 3 𝐿1 165 𝑠 4 𝐿1 9 𝑠 3 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 75 𝐿1 1 𝑠 2 24 𝐿1 1 𝑠 3 165 𝐿1 1 𝑠 4 6 𝐿1 9 𝑠 3 𝑠 2 𝑠 3 𝑠 4 75 𝑒2𝑡 24 𝑒3𝑡 165 𝑒4𝑡 Exercício 2 Equação Inicial 𝐿1 𝑅 𝑠 𝐸 𝑠 2² Equação com os números do RU 𝐿1 6 𝑠 5 𝑠 2² Equação expandida em frações parciais 𝐿1 6 𝑠 5 𝑠 2² 𝐿1 𝐴 𝑠 2 𝐵 𝑠 2² Resposta da expansão em frações parciais 𝐿1 6 𝑠 2 7 𝑠 2² Transformada de Laplace inversa da equação 6 𝑒2𝑡 7 𝑡 𝑒2𝑡 𝐿1 𝑅 𝑠 𝐸 𝑠 2² 𝐿1 6 𝑠 5 𝑠 2² 6 𝑠 5 𝑠 2² 𝐴 𝑠 2 𝐵 𝑠 2² 6 𝑠 5 𝑠 2² 𝐴 𝑠 2 𝐵 𝑠 2² 6𝑠 5 𝐴 𝑠 2 𝐵 6𝑠 5 𝐴𝑠 2𝐴 𝐵 Comparando as equações temos que A6 porque está multiplicando s e B pode ser calculado 2𝐴 𝐵 5 2 6 𝐵 5 12 𝐵 5 𝑩 𝟕 Portanto 7 6 𝑠 5 𝑠 2² 6 𝑠 2 7 𝑠 2² 𝐿1 6 𝑠 5 𝑠 2² 𝐿1 6 𝑠 2 𝐿1 7 𝑠 22 𝐿1 6 𝑠 5 𝑠 22 6 𝐿1 1 𝑠 2 7 𝐿1 1 𝑠 22 𝐿1 6 𝑠 5 𝑠 2² 6 𝑒2𝑡 7 𝑡 𝑒2𝑡 Exercício 3 Equação Inicial 𝐿1 𝑌 𝑠 𝑠 𝑠2 2 𝑠 5 Equação com os números do RU 𝐿1 1 𝑠 𝑠 𝑠2 2 𝑠 5 Equação expandida em frações parciais 𝐿1 1 𝑠 𝑠 𝑠2 2 𝑠 5 𝐿1 𝐴 𝑠 𝐵 𝑠 𝐶 𝑠2 2 𝑠 5 Resposta da expansão em frações parciais 𝑆𝑒𝑚 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 Transformada de Laplace inversa da equação 𝑆𝑒𝑚 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 𝐿1 𝑌 𝑠 𝑠 𝑠2 2 𝑠 5 𝐿1 1 𝑠 𝑠 𝑠2 2 𝑠 5 1 𝑠 𝑠 𝑠2 2 𝑠 5 𝐴 𝑠 𝐵 𝑠 𝐶 𝑠2 2 𝑠 5 1 𝑠 𝑠 𝑠2 2 𝑠 5 𝐴 𝑠2 2 𝑠 5 𝐵 𝑠 𝐶 𝑠 𝑠 𝑠2 2 𝑠 5 𝑠 𝐴 𝑠2 2 𝐴 𝑠 5 𝐴 𝐵 𝑠2 𝐶 𝑠 8 0 𝑠2 1 𝑠 0 𝑠2 𝐴 𝐵 𝑠 2 𝐴 𝐶 5 𝐴 Comparando as equações temos que A0 termo independente e podemos calcular B e C 𝐴 𝐵 0 𝑩 𝟎 2 𝐴 𝐶 1 𝑪 𝟏 Portanto 1 𝑠 𝑠 𝑠2 2 𝑠 5 0 𝑠 0 𝑠 1 𝑠2 2 𝑠 5 𝐿1 1 𝑠 𝑠 𝑠2 2 𝑠 5 𝐿1 1 𝑠2 2 𝑠 5 Não foi possível encontrar uma solução definida para a equação gerada a partir do RU Atividade 4 Considerando o circuito abaixo foi pedido para calcular a potência aparente total e o valor da capacitância do banco de capacitores a ser adicionado para aumentar o fator de potência total da indústria para FP096 A potência ativa da carga 1 foi obtida a partir do RU 301 W Figura 4 Circuito de Carga da Indústria 𝑆1 𝑃1 𝐹𝑃1 301 1 301 𝑉𝐴 𝑆2 500 𝑉𝐴 𝑐𝑜𝑠3 06 3 5313º 𝑆3 𝑄3 𝑠𝑒𝑛3 40 𝑠𝑒𝑛53133 40 080 50 𝑉𝐴 9 𝑆𝑇 𝑆1 𝑆2 𝑆3 301 500 50 𝑺𝑻 𝟕𝟓𝟏 𝑽𝑨 𝑃2 𝑆2 𝐹𝑃2 50008 400 𝑊 𝑃3 𝑆3 𝐹𝑃3 5006 30 𝑊 𝑃𝑇 𝑃1 𝑃2 𝑃3 301 400 30 671 𝑊 𝐹𝑃𝑇 𝑃𝑇 𝑆𝑇 671 751 089 𝑆𝑇 𝑃𝑇 𝐹𝑃𝑇 671 096 69896 𝑉𝐴 𝑐𝑜𝑠 096 3 1626º 𝑄𝑇 𝑆𝑇 𝑠𝑒𝑛 69896 𝑠𝑒𝑛1626º 19571 𝑉𝐴𝑟 𝑄𝑇 𝑆𝑇² 𝑃𝑇² 7512 671² 33728 𝑉𝐴𝑟 𝑄𝐶 𝑄𝑇 𝑄𝑇 33728 19571 14157 𝑉𝐴𝑟 𝐶 𝑄𝐶 𝑤 𝑉𝑅𝑀𝑆 2 14157 2𝜋 60220² 𝟕 𝟕𝟓 𝝁𝑭 Após os cálculos foi possível concluir que a potência aparente total do circuito é 751 VA e o valor da capacitância do banco de capacitores a ser adicionado para aumentar o fator de potência total da indústria para FP096 é 𝟕 𝟕𝟓 𝝁𝑭 Atividade 5 O valor do resistor R1 foi obtido a partir do valor do RU 9500 Ω 10 Figura 5 Circuito do Transformador no Multisim Valores Calculado Simulado no Mul tisim Medido Multíme tro Medido Osciloscó pio KIT Tensão eficaz no primário V 127 V 127 V Tensão eficaz no secundário V 6 V Tensão de pico no primário V 1796 V 17933 V Tensão de pico no secundário V 847 V 11 3 CONCLUSÕES Ao longo deste relatório exploramos uma série de atividades práticas destinadas a apro fundar nosso entendimento dos circuitos elétricos no âmbito da disciplina de Circuitos Elétricos II Cada atividade contribuiu para a realização de objetivos específicos e de maneira mais am pla para o alcance dos objetivos gerais da disciplina A Atividade 1 Circuito RC permitiunos compreender o comportamento de circuitos RC assim como calcular e observar o tempo de carga e descarga do capacitor Este conhecimento é fundamental para a análise de sistemas que envolvem a acumulação e liberação de energia elé trica Na Atividade 2 Circuito RLC exploramos os circuitos que incorporam componentes in dutivos aprofundando nossa compreensão das características de ressonância e oscilação Essas informações são cruciais para o projeto de circuitos em frequências específicas A Atividade 3 Transformada de Laplace nos introduziu a uma poderosa ferramenta ma temática para a análise de circuitos elétricos destacando a importância de uma abordagem transformacional na compreensão de sistemas lineares Na Atividade 4 examinamos os conceitos de potência ativa reativa e aparente em circuitos elétricos Isso nos permitiu avaliar a eficiência dos sistemas elétricos e otimizar o uso de ener gia Por fim a Atividade 5 Transformador nos proporcionou uma visão detalhada sobre o funcionamento e as aplicações dos transformadores dispositivos essenciais em sistemas de transmissão e distribuição de energia elétrica Em resumo estas atividades práticas não apenas enriqueceram nosso conhecimento teó rico mas também proporcionaram a oportunidade de aplicar esse conhecimento na prática por meio de cálculos simulações e experimentos Isso nos capacitou a abordar problemas reais em sistemas elétricos de forma mais competente A conclusão principal é que o aprendizado adquirido ao longo destas atividades é inesti mável para futuros engenheiros elétricos e eletrônicos preparandonos para enfrentar desafios mais complexos na área e para contribuir significativamente para o avanço tecnológico e o uso eficiente da energia elétrica Este relatório serve como um testemunho das nossas realizações e aprendizado em Circuitos Elétricos II e esperamos que ele continue a inspirar a busca por co nhecimento e excelência nesta disciplina CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA DE CIRCUITOS ELÉTRICOS II RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA ALUNO MARCIONE MOURA LINHARES PROFESSORA PRISCILA BOLZAN CIDADE ESTADO SIGLA 2023 FASE B I i 1 INTRODUCAO O estudo de circuitos elétricos desempenha um papel fundamental na formação de engenheiros e profissionais que atuam na área de eletrônica e elétrica No contexto da disciplina de Circuitos Elétricos II aprofundar o conhecimento sobre a teoria e prática de circuitos elétricos é essencial para o desenvolvimento de competências e habilidades necessárias para o projeto análise e solução de problemas em sistemas elétricos complexos Este relatório tem como objetivo documentar e analisar as experiências realizadas em cinco atividades práticas relacionadas aos circuitos elétricos Cada atividade aborda tópicos específicos que contribuem para a compreensão das propriedades dos circuitos elétricos capacitando os estudantes a aplicar esses conhecimentos de forma prática Na Atividade 1 exploramos o circuito RC visando entender o seu funcionamento bem como o tempo de carga e descarga do capacitor Isso é de extrema importância uma vez que os circuitos RC desempenham um papel crucial em uma variedade de aplicações como filtros e temporizadores A Atividade 2 nos introduz ao circuito RLC expandindo nosso conhecimento sobre circuitos elétricos para incluir componentes indutivos o que é fundamental para a compreensão de fenômenos de ressonância e comportamentos oscilatórios A Atividade 3 aborda a Transformada de Laplace uma ferramenta matemática fundamental para a análise de sistemas lineares e invariantes no tempo frequentemente usada na teoria de circuitos elétricos Na Atividade 4 examinamos os conceitos de potência em circuitos elétricos incluindo a potência ativa reativa e aparente O entendimento desses conceitos é crucial para a gestão eficiente da energia elétrica e a otimização de sistemas elétricos Por fim na Atividade 5 exploramos o funcionamento e as aplicações dos transformadores dispositivos essenciais em sistemas de transmissão e distribuição de energia elétrica O conhecimento adquirido nessas atividades práticas é valioso pois fornecerá uma base sólida para a compreensão de circuitos elétricos mais complexos e aplicações reais Além disso a capacidade de realizar cálculos simulações e práticas com os KITs de circuitos elétricos II enriquecerá a experiência de aprendizado dos alunos preparandoos para os desafios do mundo da engenharia elétrica Neste relatório detalharemos as metodologias utilizadas em cada atividade os resultados obtidos e as conclusões tiradas contribuindo para a construção de um conhecimento sólido na área de circuitos elétricos 1 11 OBJETIVOS O objetivo geral deste conjunto de atividades práticas é aprofundar o entendimento dos conceitos teorias e práticas relacionadas aos circuitos elétricos permitindo aos estudantes Desenvolver uma compreensão sólida dos princípios fundamentais que regem o comportamento dos circuitos elétricos Adquirir habilidades práticas na análise projeto e solução de problemas em circuitos elétricos Familiarizarse com a utilização de equipamentos e ferramentas de medição comuns em circuitos elétricos Aplicar os conhecimentos teóricos na resolução de desafios práticos relacionados a circuitos elétricos 2 RESULTADOS E DISCUSSÃO Neste capítulo apresentaremos e discutiremos os resultados das atividades práticas explorando como os objetivos foram alcançados e analisando as implicações dos dados coletados Isso nos permitirá avaliar a eficácia das práticas em ampliar nosso conhecimento sobre circuitos elétricos e suas aplicações Atividade 1 Para realizar esta atividade foi necessário calcular simular e fazer a prática com um circuito RC conforme mostrado abaixo Figura 1 Circuito RC O valor do resistor e do capacitor utilizados foram conforme o RU 2956301 Resistor primeiro dígito do RU 1000 segundo dígito do RU 100 2900 Ω 2 C terceiro dígito do RU entre 1 e 4 1000 µF ou entre 5 e 9 2200 µF 2200 µF Para avaliar o resultado encontrado na simulação o primeiro passo é calcular o tempo de carga e descarga do circuito RC A constante de tempo RC diz respeito ao tempo em segundos necessário para carregar um capacitor conectado em série com um resistor até atingir 632 do valor da tensão contínua aplicada sobre ele Neste caso consideramos um capacitor que não possua inicialmente nenhuma carga em suas placas Na prática o valor da carga acumulada chega a ultrapassar 99 o que é mais do que suficiente para considerarmos o capacitor totalmente carregado para todos os efeitos Isso ocorre após decorridas 5 constantes de tempo quando a tensão armazenada no capacitor terá atingido 9924 da tensão da fonte de alimentação A constante de tempo RC também é utilizada para calcular o tempo de descarga Entretanto para a descarga a constante de tempo RC corresponde a 37 da carga inicial τRC τ2900220010 66 38 s A partir da constante de tempo RC podemos concluir que para o circuito proposto após decorrido 638 segundos o capacitor terá carregado 632 do valor da tensão da fonte 758V e após 3190 segundos 5 constantes de tempo o capacitor estará completamente carregado Fazendo a mesma análise para a descarga após decorrido 638 segundos a tensão no capacitor será equivalente 37 do valor da tensão da fonte 444V Figura 2 Circuito RC e Gráfico de Carga do Capacitor 3 Figura 3 Circuito RC e Gráfico de Descarga do Capacitor Atividade 2 Simulação no Multisim online dos 3 circuitos também no modo Split Simulação das equações no Desmos Atividade 3 2 9 5 6 3 0 1 1 Q W E R T Y U I Exercício 1 Equação Inicial L 1 W sT s2 s3s4 Equação com os números do RU L 1 9s3 s2 s3s4 Equação expandida em frações parciais L 1 9s3 s2 s3s4L 1 A s2 B s3 C s4 Resposta da expansão em frações parciais L 1 75 s2 24 s3 165 s4 Transformada de Laplace inversa da equação 75e 2t24e 3t165e 4t L 1 W sT s2 s3s4 L 1 9s3 s2s3 s4 4 9 s3 s2s3 s4 A s2 B s3 C s4 9 s3 s2s3 s4 A s3s4B s2 s4C s2 s3 s2 s3s4 9 s3A s3s4B s2s4C s2 s3 Para encontrar o valor de A vamos supor s 2 923A 23 24B 22 24C 22 23 183A 1 2 2 A15 A75 Para encontrar o valor de A vamos supor s 3 933A 33 34 B 32 34 C 32 33 273B1 1 B24 Para encontrar o valor de A vamos supor s 4 943A 43 44B 42 44C 42 43 363C 2 1 2C33C165 Portanto 9 s3 s2s3 s475 s2 24 s3 16 5 s4 L 1 9s3 s2 s3s4L 1 75 s2L 1 24 s3 L 1 165 s4 L 1 9s3 s2 s3s475 L 1 1 s224 L 1 1 s316 5 L 1 1 s4 5 L 1 9s3 s2 s3s475e 2t24e 3t165e 4t Exercício 2 Equação Inicial L 1 Rs E s2 ² Equação com os números do RU L 1 6s5 s2² Equação expandida em frações parciais L 1 6s5 s2²L 1 A s2 B s2² Resposta da expansão em frações parciais L 1 6 s2 7 s2² Transformada de Laplace inversa da equação 6e 2t7t e 2t L 1 Rs E s2 ² L 1 6s5 s2 ² 6 s5 s2² A s2 B s2² 6 s5 s2² A s2B s2² 6 s5A s2B 6 s5As2 AB Comparando as equações temos que A6 porque está multiplicando s e B pode ser calculado 2 AB5 26B5 12B5 B7 6 Portanto 6 s5 s2² 6 s2 7 s2 ² L 1 6s5 s2²L 1 6 s2L 1 7 s2 2 L 1 6s5 s2 26L 1 1 s27L 1 1 s2 2 L 1 6s5 s2²6e 2t7t e 2t Exercício 3 Equação Inicial L 1 Y s s s 22s5 Equação com os números do RU L 1 1 s s s 22s5 Equação expandida em frações parciais L 1 1 s s s 22s5 L 1 A s B sC s 22s5 Resposta da expansão em frações parciais Sem solução Transformada de Laplace inversa da equação Sem solução L 1 Y s s s 22s5 L 1 1s s s 22s5 1s s s 22 s5 A s BsC s 22s5 7 1s s s 22 s5 A s 22s5BsC s s s 22s5 sA s 22 As5 ABs 2Cs 0s 21s0s 2 ABs 2 AC5 A Comparando as equações temos que A0 termo independente e podemos calcular B e C AB0 B0 2 AC1 C1 Portanto 1s s s 22 s5 0 s 0s1 s 22s5 L 1 1 s s s 22s5 L 1 1 s 22s5 Não foi possível encontrar uma solução definida para a equação gerada a partir do RU Atividade 4 Considerando o circuito abaixo foi pedido para calcular a potência aparente total e o valor da capacitância do banco de capacitores a ser adicionado para aumentar o fator de potência total da indústria para FP096 A potência ativa da carga 1 foi obtida a partir do RU 301 W Figura 4 Circuito de Carga da Indústria 8 S1 P1 FP1 301 1 301VA S2500VA cos 306353 13º S3 Q3 sen3 40 sen53133 40 08050VA STS1S2S330150050ST751VA P2S2FP250008400W P3S3 FP3500630W PTP1 P2P330140030671W FPTPT ST 671 751089 ST PT FPT 671 096 69896VA cos 09631626º QT ST sen 69896sen16 26º 19571VAr QTST ²PT ²751 2671²33728VAr QCQTQT 337281957114157VAr C Q C wV RMS 2 14157 2π 60220²775μF 9 Após os cálculos foi possível concluir que a potência aparente total do circuito é 751 VA e o valor da capacitância do banco de capacitores a ser adicionado para aumentar o fator de potência total da indústria para FP096 é 775μF Atividade 5 O valor do resistor R1 foi obtido a partir do valor do RU 9500 Ω Figura 5 Circuito do Transformador no Multisim Valores Calculado Simulado no Multisim Medido Multímetro Medido Osciloscópio KIT Tensão eficaz no primário V 127 V 127 V Tensão eficaz no secundário V 6 V Tensão de pico no primário V 1796 V 17933 V Tensão de pico no secundário V 847 V 10 3 CONCLUSÕES Ao longo deste relatório exploramos uma série de atividades práticas destinadas a aprofundar nosso entendimento dos circuitos elétricos no âmbito da disciplina de Circuitos Elétricos II Cada atividade contribuiu para a realização de objetivos específicos e de maneira mais ampla para o alcance dos objetivos gerais da disciplina A Atividade 1 Circuito RC permitiunos compreender o comportamento de circuitos RC assim como calcular e observar o tempo de carga e descarga do capacitor Este conhecimento é fundamental para a análise de sistemas que envolvem a acumulação e liberação de energia elétrica Na Atividade 2 Circuito RLC exploramos os circuitos que incorporam componentes indutivos aprofundando nossa compreensão das características de ressonância e oscilação Essas informações são cruciais para o projeto de circuitos em frequências específicas A Atividade 3 Transformada de Laplace nos introduziu a uma poderosa ferramenta matemática para a análise de circuitos elétricos destacando a importância de uma abordagem transformacional na compreensão de sistemas lineares Na Atividade 4 examinamos os conceitos de potência ativa reativa e aparente em circuitos elétricos Isso nos permitiu avaliar a eficiência dos sistemas elétricos e otimizar o uso de energia Por fim a Atividade 5 Transformador nos proporcionou uma visão detalhada sobre o funcionamento e as aplicações dos transformadores dispositivos essenciais em sistemas de transmissão e distribuição de energia elétrica Em resumo estas atividades práticas não apenas enriqueceram nosso conhecimento teórico mas também proporcionaram a oportunidade de aplicar esse conhecimento na prática por meio de cálculos simulações e experimentos Isso nos capacitou a abordar problemas reais em sistemas elétricos de forma mais competente A conclusão principal é que o aprendizado adquirido ao longo destas atividades é inestimável para futuros engenheiros elétricos e eletrônicos preparandonos para enfrentar desafios mais complexos na área e para contribuir significativamente para o avanço tecnológico e o uso eficiente da energia elétrica Este relatório serve como um testemunho das nossas realizações e aprendizado em Circuitos Elétricos II e esperamos que ele continue a inspirar a busca por conhecimento e excelência nesta disciplina 11