Aula prática 07 Medição de Potência Reativa com Varímetro

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1 Curso de Engenharia Elétrica Disciplina de Circuitos Elétricos 3 Parte Prática Turma: ET35L E51/E52. Professor Clovis Aula prática 07 Medição de Potência Reativa com Varímetro OBJETIVO: Nesta aula prática serão realizadas medições de Potência Reativa utilizando o Varímetro analógico. As medições serão feitas sobre diversas cargas, de puramente resistiva até indutivas. Os valores medidos serão comparados com os valores calculados. LISTA DE MATERIAIS Item Quantidade Descrição 1 1 Fonte CA variável 0-240V 2 1 Multímetro digital 3 1 Varímetro analógico 4 1 Lâmpada de 100 W 5 1 Indutor de 37,2 mh 6 1 Indutor de 58,2 mh 7 1 Resistor de 47Ω / 5W 8 1 Protoboard 1. INTRODUÇÃO O Varímetro é um instrumento utilizado para medir a potência elétrica reativa (Q) de um circuito. Basicamente é semelhante ao Wattímetro, mas é incorporado ao aparelho indutores e capacitores ligados à resistência óhmica do medidor para gerar uma mudança de fase de 90 entre a tensão e a corrente no voltímetro de bobina. Assim, como resultado é obtida a medição da potência reativa do circuito. A unidade é o VAr (Volt-Ampere reativo). O nome Varímetro é derivado da unidade de medida que o mesmo se destina a medir. Existe Varímetros para diversos tipos de aplicação, em sistemas de grande potência geralmente se usa o MVAr (Mega Volt-Ampere reativo), tendo como medidor o Megavarímetro.

2 2 Nesta aula serão realizados experimentos utilizando Varímetros analógicos para determinação de potência reativa em circuitos elétricos. 2. APLICAÇÃO DOS VARÍMETROS Os Varímetros são aplicados em diversos tipos de sistemas e são importantes no gerenciamento da energia elétrica, principalmente nas indústrias consumidoras. A potência reativa, como já é sabido, não faz nenhum trabalho útil, além de que as concessionárias tendem a penalizar o consumo desse tipo de energia. É por isso que, em muitos casos, é necessário saber o Fator de Potência (cos φ) para corrígi-lo quando é de um valor baixo, pois ele provocará um consumo excessivo de energia reativa. Este fator de potência é medido diretamente com o medidor de fase, conhecido como Fasímetro. Estes medidores podem ser utilizados em instalações do tipo monofásicas ou trifásicas. Na figura 1 estão representados exemplos de Varímetro e Fasímetro analógicos de painel. (a) (b) Figura 01:Exemplos de (a) Varímetro, (b) Fasímetro. 3. MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE POTÊNCIA REATIVA 3.1 Potência monofásica A potência reativa para uma ligação monofásica pode ser calculada pela eq. 01. Na figura 01 está representado o triângulo das potência. 1 sen eq. 01 P AP =V ef I ef Q=V ef I ef senϕ P=V ef I ef cosϕ Figura 02: Triângulo das potência.

3 3 3.2 Potência trifásica Para uma ligação trifásica com cargas equilibradas, a potência em função dos valores de linha, para ligação estrela ou triângulo, é descrita na eq. 02: 3.3 Fator de Potência 3 3 sen eq. 02 O Fator de Potência FP é obtido pela eq. 03: eq PROCEDIMENTOS PRÁTICOS 4.1 Medição da potência reativa - circuito com carga resistiva pura Montar o circuito da figura 03. A carga é uma lâmpada de 100W. Primeiramente medir a potência ativa com o Wattímetro e anotar os valores no quadro 01. Em seguida efetuar as medidas com o Varímetro, conforme figura 04, e anotar os valores. A W V Figura 03: Obtenção da potência ativa. A VAr V Figura 04: Obtenção da potência reativa. Quadro 01: Valores de potência e ângulo de fase.

4 4 4.2 Medição da potência reativa - circuito com carga indutiva. Montar o circuito da figura 05. A fonte fornece 30 V e a carga é um indutor de 95,4 mh (58,2 mh + 37,2 mh). Medir a resistência ôhmica das bobinas. Medir as potências ativa e reativa, com o Wattímetro e Varímetro, respectivamente, e anotar os valores no quadro V AC W/VAr Figura 05: Obtenção da potência reativa. Quadro 02: Valores de potência e ângulo de fase. 4.3 Medição da potência reativa - circuito com carga resistiva e indutiva. Montar o circuito da figura 06. A carga Z=R + jx é uma resistência de 50 Ω e um indutor de 95,4 mh. Considerar as resistências das bobinas. Medir as potências ativa e reativa, com o Wattímetro e Varímetro, respectivamente, e anotar os valores no quadro 03. W/VAr Figura 06: Obtenção da potência reativa. Quadro 03: Valores de potência e ângulo de fase.

5 5 4.4 Medição do ângulo de fase (ϕ) - circuito com carga resistiva e indutiva. Utilizando o circuito da figura 07, com a carga Z=R +jx, medir o ângulo de fase (ϕ) com auxílio do osciloscópio, anotar as formas de onda e os valores no quadro 04. Osciloscópio 20 V AC R L Figura 07: Obtenção do ângulo de fase. Medido em 4.3 Ângulo ϕ Medido com Osciloscópio Quadro 03: Valor do ângulo de fase. Para obter o ângulo de fase com o osciloscópio, utilizar os dois canais do equipamento, de modo simultâneo, um canal mostra a tensão da fonte como referência e o outro a forma de onda da corrente do circuito (sugestão: a tensão sobre o resistor tem a mesma fase da corrente). 5. CONCLUSÕES Organizar as informações obtidas nos experimentos e responder às questões abaixo. 1) Justifique os valores no item 4.1 2) Construa o triângulo de potências do item ) Qual a solução para corrigir o Fator de Potência do item 4.3? Fazer um relatório desta aula conforme o modelo fornecido. REFERÊNCIAS ORSINI, L. Q.; CONSONNI, D. Curso de Circuitos Elétricos. 2 ed. São Paulo: Blücher, Vol. 2. BALBINOT, Alexandre; BRUSAMARELLO, Valner João. Instrumentação e Fundamentos de Medidas. 2 ed. Rio de Janeiro: LTC, vol.1. HELFRICK, Albert D.; COOPER, William D. Instrumentação Eletrônica Moderna e Técnicas de Medição. Tradução Antônio Carlos Inácio Moreira. Rio de Janeiro: Prentice Hall, 1994.