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Tecnologia em Sistemas Elétricos
Laboratório de Eletricidade e Medidas Elétricas (LE3L3)
Prof. Igarashi / Prof. Febres
Laboratório de Eletricidade e Medições Elétricas 1
TECNOLOGIA EM SISTEMAS ELÉTRICOS
LE3L3 – LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE E
MEDIDAS ELÉTRICAS
(EXPERIENCIAS EXTRAS)
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EXPERIENCIA 10 – Transformador Monofásico e
Sistema Monofásico
Aluno Prontuário
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PARTE PRÁTICA
1) Para o transformador monofásico fornecido utilize a configuração 110V (primário) e 110V
(secundário). Alimente o transformador em vazio com a tensão nominal e meça:
Vprimário = _________V Vsecundário = __________V
2) Utilize agora a configuração 110V (primário) e 220V (secundário). Alimente o transformador em
vazio com a tensão nominal e meça:
Vprimário = _________V Vsecundário = __________V
3) Utilize agora a configuração 110V (primário) e 440V (secundário). Alimente o transformador em
vazio com a tensão nominal e meça:
Vprimário = _________V Vsecundário = __________V
4) Monte o circuito a seguir. Alimente o primário com uma tensão Vp igual a 110V. Meça a tensão
no primário(Vp) e no secundário (Vs) do transformador.
5) Monte o circuito a seguir. Alimente Vp com 110V. MeçaVp e Vs.
6) Monte o circuito a seguir. Alimente Vp com 110V. Meça Vp e Vs.
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7) Monte o circuito a seguir, utilizando duas bobinas do primário do transformador. Alimente Vp
com 110V. MeçaVp e Vs.
QUESTÕES
1) Qual a diferença entre as montagens realizadas nos itens 4, 5e 6 da parte prática? Qual a razão
destas diferentes montagens?
2) Como se chama a configuração montada no item 7 da parte prática? Explique seu funcionamento.
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CONCLUSÕES
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EXPERIENCIA 11 – Medidores de Energia Ativa para
Tarifação
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PARTE PRÁTICA
1) Monte o medidor de acordo com o esquema abaixo. Ele representa a forma correta de se
interligar o medidor. Utilize como carga 3 lâmpadas em paralelo. Verifique se, após energizado o
circuito, o disco de indução esta girando no sentido correto.
2) Altere a quantidade de lâmpadas conectadas e verifique se a velocidade de giro do disco de
indução sofreu alguma alteração.
Resposta:
3) Conectando três lâmpadas em paralelo como carga meça o tempo necessário para o disco dar
uma volta. Anote o valor. Com base nesta medição e na potência da carga calcule o valor da
constante de disco (Kd) e compare com o valor de placa do medidor.
Tempo para dar 1 volta (s) Potência da carga (W) Kd nominal de placa
Resposta:
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4) Monte o medidor de acordo com o esquema abaixo. O que ocorreu?
Resposta:
5) Monte o medidor de acordo com o esquema abaixo. O que ocorreu?
Resposta:
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6) Inverta as conexões, conectando a carga (lâmpadas) nos terminais de linha, e conectando a rede
elétrica nos terminais de carga. O que ocorreu?
Resposta:
7) Monte o medidor trifásico conforme o esquema abaixo. Considere como carga deste medidor um
arranjo estrela de lâmpadas.
QUESTÕES
1) Com relação ao consumo de energia medida pelo medidor qual a importância de se estabelecer
um limite de cos para os clientes consumidores de energia?
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2) Pesquise como seria feita a instalação de um medidor para um cliente consumidor de energia que
deseje ter 110V e 220V em sua instalação.
3) Os esquemas realizados em sala de aula constituem o que chamamos de medição direta de
energia, ou seja, o medidor esta conectado diretamente na rede elétrica, sem a presença de
transformadores de corrente (TC) ou de tensão (TP). Pesquise como seria feita a instalação para
medição indireta em um sistema trifásico.
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CONCLUSÕES
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EXPERIENCIA 12 – Medição digital I: Algoritmos
digitais para medição
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PARTE PRÁTICA
1) Anote os valores respectivos de cada amostra do Sinal A mostrado em sala de aula e, aplicando o
algoritmo DFT (Discrete Fourier Transform – Transformada Discreta de Fourier) obtenha a
magnitude do sinal de frequencia fundamental, bem como a magnitude do sinal de 2ª harmônica
presente no Sinal A.
Sinal A – Quantidade de sinal fundamental (60Hz)
N valor da
amostra
cte A Ys
(valor x cte A)
cte B Yc
(valor x cte B)
0 0,000 1,000
1 0,500 0,866
2 0,866 0,500
3 1,000 0,000
4 0,866 -0,500
5 0,500 -0,866
6 0,000 -1,000
7 -0,500 -0,866
8 -0,866 -0,500
9 -1,000 0,000
10 -0,866 0,500
11 -0,500 0,866
soma Ys = __________
soma Yc = __________
Magnitude fundamental = (2/12) x 0.707 x RAIZ ( (soma Ys)2 + (soma Yc)
2 ) = __________
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Sinal A – Quantidade de sinal 2ª harmônica (120Hz)
N valor da
amostra
cte A Ys
(valor x cte A)
cte B Yc
(valor x cte B)
0 0,000 1,000
1 0,866 0,500
2 0,866 -0,500
3 0,000 -1,000
4 -0,866 -0,500
5 -0,866 0,500
6 0,000 1,000
7 0,866 0,500
8 0,866 -0,500
9 0,000 -1,000
10 -0,866 -0,500
11 -0,866 0,500
soma Ys = __________
soma Yc = __________
Magnitude 2a harmônica = (2/12) x 0.707 x RAIZ ( (soma Ys)2 + (soma Yc)
2 ) = __________
Magnitude 2a harmônica
Proporção de 2a harmonica = ---------------------------------- x 100% = __________
Magnitude fundamental
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Sinal A – Valor RMS
N valor da
amostra
valor da amostra
ao quadrado
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
soma dos valores das amostras ao quadrado = Sn2 = __________
RMS = RAIZ ( (1/13) * (Sn2) ) = __________
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2) Anote os valores respectivos de cada amostra do Sinal B mostrado em sala de aula e, aplicando o
algoritmo DFT (Discrete Fourier Transform – Transformada Discreta de Fourier) obtenha a
magnitude do sinal de frequencia fundamental, bem como a magnitude do sinal de 2ª harmônica
presente no Sinal B.
Sinal B – Quantidade de sinal fundamental (60Hz)
N valor cte A Ys
(valor x cte A)
cte B Yc
(valor x cte B)
0 0,000 1,000
1 0,500 0,866
2 0,866 0,500
3 1,000 0,000
4 0,866 -0,500
5 0,500 -0,866
6 0,000 -1,000
7 -0,500 -0,866
8 -0,866 -0,500
9 -1,000 0,000
10 -0,866 0,500
11 -0,500 0,866
soma Ys = __________
soma Yc = __________
Magnitude fundamental = (2/12) x 0.707 x RAIZ ( (soma Ys)2 + (soma Yc)
2 ) = __________
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Sinal B – Quantidade de sinal 2ª harmônica (120Hz)
N valor cte A Ys
(valor x cte A)
cte B Yc
(valor x cte B)
0 0,000 1,000
1 0,866 0,500
2 0,866 -0,500
3 0,000 -1,000
4 -0,866 -0,500
5 -0,866 0,500
6 0,000 1,000
7 0,866 0,500
8 0,866 -0,500
9 0,000 -1,000
10 -0,866 -0,500
11 -0,866 0,500
soma Ys = __________
soma Yc = __________
Magnitude 2a harmônica = (2/12) x 0.707 x RAIZ ( (soma Ys)2 + (soma Yc)
2 ) = __________
Magnitude 2a harmônica
Proporção de 2a harmonica = ---------------------------------- x 100% = __________
Magnitude fundamental
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Sinal B – Valor RMS
N valor da
amostra
valor da amostra
ao quadrado
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
soma dos valores das amostras ao quadrado = Sn2 = __________
RMS = RAIZ ( (1/13) * (Sn2) ) = __________
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QUESTÕES
1) Compare as proporções de 2a harmonica presentes no Sinal A e no Sinal B. Pesquise e mostre
um exemplo prático de utilização da análise destas proporções de conteúdo de fundamental e de 2a
harmônica de um sinal.
2) Os multímetros TRUE RMS são capazes de medir o valor RMS de qualquer tipo de sinal? Ou
existe algum limite? Pesquise a respeito nos manuais de fabricantes destes tipos de equipamento.
Anexe ao relatório a página impressa do manual do multímetro onde encontrou a resposta.
3) Existe alguma forma de se corrigir as medidas feitas por um multímetro convencional para que o
resultado de sua medição se aproxime dos multímetros TRUE RMS? Pesquise a respeito nos
manuais de fabricantes destes tipos de equipamento. Anexe ao relatório a página impressa do
manual do multímetro onde encontrou a resposta.
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EXPERIENCIA 13 – Medição digital II: Multímetro
Digital
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PARTE PRÁTICA
1) Monte o circuito a seguir e anote na tabela abaixo os valores de corrente, tensão e potência na
carga (3 lâmpadas incandecentes de 220V), medidos pelo multímetro em seu display, para cada
caso.
Qtde de espiras
1 espira
2 espiras
3 espiras
4 espiras
5 espiras
Tensão (V)
valor display
Corrente (A)
valor display
Pot. Ativa (W)
valor display
Pot. Reativa (VAR)
valor display
Pot. Aparente (VA)
valor display
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2) Com base nos valores medidos na tabela do item 1 calcule a correção dos valores medidos, de
acordo com a quantidade de espiras utilizada, e anote na tabela abaixo.
Qtde de espiras
1 espira
2 espiras
3 espiras
4 espiras
5 espiras
Tensão (V)
valor corrigido
Corrente (A)
valor corrigido
Pot. Ativa (W)
valor corrigido
Pot. Reativa (VAR)
valor corrigido
Pot. Aparente (VA)
valor corrigido
3) Monte o circuito a seguir. L1, L2 e L3 são lâmpadas incandescentes 220V.
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Meça os valores a seguir, utilizando a quantidade de espiras que julgar mais adequada, e anote na
tabela abaixo os valores já corrigidos:
Lâmpada
L1
L2
L3
Tensão
(V)
Corrente
(A)
Potência
Ativa (W)
4) Calcule a potência trifásica do conjunto de lâmpadas através da fórmula:
W3 = W lamp L1 + W lamp L2 + W lamp 3 = ___________
QUESTÕES
1) Analise os resultados obtidos no item 4. Qual seria o valor teórico esperado? Comente a respeito.
2) Por que a potência trifásica é calculada pela formula W3= 3 x V x I?
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EXPERIENCIA 14 – Osciloscópio e Medição de
Sistemas Trifásicos
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PARTE PRÁTICA
1) Utilizando o osciloscópio, conforme a figura a seguir, meça a tensão da fase A. Utilize o
atenuador da ponta de prova na posição “X10”.
Canal 1 = _____ Volts/Div Tempo = _____ ms/Div
Vpico = ______ Vpico a pico = _______
Período = _______ Frequencia = _______
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2) Utilizando o osciloscópio, conforme a figura a seguir, meça simultaneamente as tensões da fase A
e da fase B, indicando na tela qual sinal corresponde a qual canal. Utilize o atenuador da ponta de
prova na posição “X10”.
Canal 1 = _____ Volts/Div Canal 2 = ______Volts/Div Tempo = _____ ms/Div
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3) Utilizando o osciloscópio, conforme a figura a seguir, meça simultaneamente as tensões da fase
B e da fase C, indicando na tela qual sinal corresponde a qual canal. Utilize o atenuador da ponta de
prova na posição “X10”.
Canal 1 = _____ Volts/Div Canal 2 = ______Volts/Div Tempo = _____ ms/Div
QUESTÕES
1) Analisando os resultados obtidos nos itens 2 e 3 demonstre qual das fases A, B e C correspondem
as fases com zero grau de defasagem (fase R), com atraso de 120º (fase S) e com atraso de 240º
(fase T) do sistema trifásico. Descreva o raciocínio utilizado.
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2) Pesquise sobre as Figuras de Lissajous. De que forma elas poderiam ser utilizadas para
comprovar a defasagem angular existente entres as fases de um sistema trifásico?
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EXPERIENCIA 15 – Medição Digital III – Osciloscópio
Digital
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PARTE PRÁTICA
1) Conecte a ponta de prova no terminal de teste de ponta de prova do osciloscópio. Utilizando a
tecla AUTO teste a função de auto ajuste.
2) Meça a forma de onda de tensão presente no terminal de teste de ponta de prova e anote abaixo.
Chave tensão
(Volts/div)
Chave tempo
(ms/div)
Vpico
(V)
Vpico a pico
(V)
Período
(ms)
Frequência
(Hz)
3) Explorando os menus de medição automática e anote os valores medidos:
Vpico
(V)
Vpico a pico
(V)
Valor RMS
(V)
Período
(ms)
Frequência
(Hz)
4) Explorando os menus de cursores meça e anote, através dos cursores de tensão, o valor de pico.
Va
(V)
Vb
(V)
ΔV = Vpico
(V)
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5) Explorando os menus de cursores meça e anote, através dos cursores de tempo, o período.
Ta
(ms)
Tb
(ms)
ΔT = período
(ms)
1 / ΔT
(Hz)
6) Utilizando o recurso de gravação digital da tela de medição salve em um pendrive a forma de
onda presente no terminal de teste de ponta de prova. Imprima-a e entregue-a em anexo ao relatório.
7) Utilizando o recurso matemático de FFT (Fast Fourier Transform) meça o conteúdo harmônico
do sinal presente no terminal de teste de ponta de prova. Anote abaixo, indicando no gráfico onde se
encontram as componentes harmônicas.
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8) Conectando ambos os canais CH1 e CH2 no terminal de teste de ponta de prova, e utilizando os
recursos de operação matemática, anote abaixo a forma de onda que corresponde a SOMA dos
sinais presentes nos canais CH1 e CH2.
Chave tensão
(Volts/div)
Chave tempo
(ms/div)
Vpico
(V)
Vpico a pico
(V)
Período
(ms)
Frequência
(Hz)
9) Utilizando agora a função SUBTRAÇÃO anote a forma de onda medida.
Chave tensão
(Volts/div)
Chave tempo
(ms/div)
Vpico
(V)
Vpico a pico
(V)
Período
(ms)
Frequência
(Hz)
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QUESTÕES
1) Conectando o osciloscópio segundo o esquema abaixo, desenhe o sinal que deve aparecer na tela
do osciloscópio caso seja utilizado a função matemática de subtração entre os sinais presentes nos
canais CH1 e CH2.
2) Qual a vantagem de se medir o sinal da rede elétrica através do esquema acima, ao invés de se
medir utilizando somente um dos canais?
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EXPERIENCIA 16 – Transformador Trifásico e Sistema
Trifásico
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PARTE PRÁTICA
1) Monte o esquema representado pelo diagrama unifiliar abaixo:
Meça as tensões de linha do primário e anote abaixo:
Vab
(V)
Vbc
(V)
Vca
(V)
Meça as tensões de linha do secundário e anote abaixo:
Vab
(V)
Vbc
(V)
Vca
(V)
Meça as tensões de fase do primário e anote abaixo:
Va
(V)
Vb
(V)
Vc
(V)
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2) Monte o esquema representado pelo diagrama unifiliar abaixo:
Meça as tensões de linha do primário e anote abaixo:
Vab
(V)
Vbc
(V)
Vca
(V)
Meça as tensões de fase do primário e anote abaixo:
Vab
(V)
Vbc
(V)
Vca
(V)
Meça as tensões de linha do secundário e anote abaixo:
Va
(V)
Vb
(V)
Vc
(V)
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QUESTÕES
1) Calcule o módulo e a fase das correntes IAW1, IBW1, ICW1, IAW2, IBW2 e ICW2 do
transformador abaixo, admitindo que o transformador esteja sendo alimentado no seu primário por
uma tensão trifásica com 138KV de tensão de linha com uma carga trifásica de 15MW conectada
em seu secundário.
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EXPERIENCIA 17 – Transformador de Corrente
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PARTE PRÁTICA
1) Conecte a ponta de prova no terminal de teste de ponta de prova do osciloscópio. Utilizando a
tecla AUTO teste a função de auto ajuste.
QUESTÕES
CONCLUSÕES