1) Corrente CA - Feg

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unesp
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
Campus de Guaratinguetá
Colégio Técnico Industrial de Guaratinguetá “Professor Carlos Augusto Patrício Amorim”
1 – Corrente Alternada
Versão 1.0 – Prof. Marcelo Wendling
1. Tensão e Corrente CA
A tensão variante no tempo, com alternância de polaridade, inclusive fornecida pelas empresas
geradoras de energia elétrica, é denominada Tensão CA. Em termos mais rigorosos, a terminologia
Tensão CA ou Corrente CA não é o suficiente para descrever o tipo de sinal em questão. Cada forma
de onda abaixo é uma forma de onda alternada por geradores comerciais disponíveis:
O termo alternada indicada apenas que a polaridade da tensão, ou da corrente, varia ao longo do
tempo, varia regularmente entre dois níveis. Para sermos precisos em relação às figuras, temos que
usar os termos sonoidal, quadrada, rampa, dente de serra e triangular, sendo o primeiro o mais
importante. Como este tipo de sinal é encontrado na grande maioria das aplicações, as frases
abreviadas com Tensão CA e Corrente CA sempre se referem a este tipo de forma de onda.
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2. Tensão alternada senoidal: características e definições
As tensões alternadas senoidais podem ser geradas por diversas fontes. A mais comum é aquela
que obtemos nas tomadas residneciais, que fornecem tensão CA cuja origem é uma usina geradora.
Essas usinas são, em geral, alimentadas por queda d’água, óleo, gás ou fissão nuclear. Em cada caso,
um gerador CA é o componente mais importante no processo de conversão de energia.
A energia proveniente de uma das fontes citadas é utilizada para girar um rotor, construído com
polos magnéticos alternados, envolvido pelos enrolamentos do estator, a parte estacionária do gerador,
induzindo, assim, uma tensão no estator definida pela Lei de Faraday:
𝑒 𝑡 = 𝑁.
𝑑𝜙
∆𝜙
≅ 𝑁.
𝑑𝑡
∆𝑡
Onde:
e(t): tensão induzida [V];
N: número de esperias [espiras];
∆!
∆!
: variação do fluxo eletromagnético (velocidade de interceptação das linhas de campo
eletromagnético) 𝑊𝑏 𝑠 .
Usando um gerador projetado adequadamente, obtém-se nos terminais de saída uma tensão
alternada senoidal que pode ter sua amplitude aumentada consideravelmente para ser distribuída
através das linhas de transmissão até chegar aos consumidores.
A forma de onda senoidal com seus parâmetros será usada como modelo para a definição de
alguns termos básicos. Entretanto, esses termos podem ser aplicados a qualquer forma de onda
alternada. O eixo vertical dos gráficos é usado para representar tensões e correntes, enquanto o eixo
horizontal representa o tempo.
Definições:
1. Forma de onda: gráfico de uma grandeza em função de uma variável, como o tempo, posição,
graus, radianos, etc.
2. Valor instantâneo: amplitude de uma forma de onda em um instante de tempo qualquer. É
representado por letras minúsculas.
3. Valor de pico: valor máximo de uma função medido a partir do valor zero.
4. Valor de pico-a-pico: diferença entre os valores dos picos positivo e negativo, isto é, a soma
dos módulos das amplitudes positiva e negativa.
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5. Forma de onda periódica: repete-se continuamente após um certo intervalo de tempo constante.
6. Período (T): intervalo de tempo entre repetições sucessivas de uma forma de conda periódica.
7. Ciclo: parte de uma forma de onda contida em um intervalo de tempo igual a 1 período.
8. Frequência (f): número de ciclos que ocorrem em um período de tempo, normalmente 1
segundo, onde 1 [Hz] é igual a 1 ciclo por segundo.
9. Equações importantes:
Frequência:
𝑓=
1
𝑇
Período:
𝑇=
Velocidade angular:
1
𝑓
𝜔 = 2𝜋𝑓 =
Sinal de tensão senoidal:
𝑒 𝑡 = 𝐸! . 𝑠𝑒𝑛𝜃 = 𝐸! . 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡)
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2𝜋
𝑇
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Os termos definidos anteriormente podem ser aplicados a quaquer função periódica, seja ela
contínua ou descontínua. Entretanto, a forma de onda senoidal é particularmente importante, pois é a
única onda cuja forma não é alterada ao ser aplicada a um circuito contendo resistores, capacitores e
indutores. Então, se a tensão em um desses componentes for senoidal, a corrente resultante em cada
um também será senoidal. Isto facilita imensamente a análise matemática e dos fenômenos físicos
associados a circuitos elétricos. Caso fosse aplicada uma onda quadrada ou triangular, por exemplo,
isso não aconteceria.
A expressão matemática geral para uma forma de onda senoidal de tensão e de corrente é:
𝑒 𝑡 = 𝐸! . 𝑠𝑒𝑛 𝜔𝑡 ± 𝜃
𝑖 𝑡 = 𝐼! . 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡 ± 𝜃)
Onde:
e(t)/i(t): tensão/corrente instantânea [V]/[A];
Ep/Ip: tensão/corrente de pico [V]/[A];
𝜔: velocidade angular 𝑟𝑎𝑑 𝑠 ;
t: instante de tempo em que se deseja saber a tensão/corrente [s];
𝜃: ângulo de defasagem (deslocamento) [ º ].
3. Tensão Média
4. Tensão RMS
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