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
Nesta aula serão realizados
real
experimentos utilizando Varímetros
ímetros analógicos para
determinação de potência reativa
ativa em circuitos elétricos.
2. APLICAÇÃO DOS VARÍMETROS
ÍMETROS
Os Varímetros são aplicados em diversos tipos de
d sistemas e são
ão importantes no
gerenciamento da energia elétrica
étrica, principalmente nas indústrias consumidoras
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 sa
saber
o Fator de Potência (cos φ) para corr
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 Fa
Fasímetro. Estes medidores podem
odem ser utilizados em
instalações do tipo monofásicas ou trifásicas. Na figura 1 estão representados
ntados exemplos de
Varímetro e Fasímetro analógicos
ógicos de painel.
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
ativa para uma ligação monofásica pode ser calculada pela eq.
01. Na figura 01 está
á representado o triângulo
tri
das potência.
1∅ sen eq. 01
PAP=Vef Ief
Q=Vef Ief senϕ
P=Vef Ief cosϕ
Figura 02: Triângulo das potência.
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 sen eq. 02
3.3 Fator de Potência
O Fator de Potência FP é obtido pela eq. 03:
eq. 03
4. 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
127 VAC
~
Carga
V
Figura 03: Obtenção da potência ativa.
A
VAr
127 VAC
~
V
Carga
Figura 04: Obtenção da potência reativa.
P (W)
Teórico
Medido
Q (VAr)
Teórico
Medido
Ângulo ϕ
Teórico
Medido
Quadro 01: Valores de potência e ângulo de fase.
Fator de potência
Teórico
Medido
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 02.
W/VAr
30 VAC
~
Carga
Figura 05: Obtenção da potência reativa.
P (W)
Teórico
Q (VAr)
Medido
Teórico
Medido
Ângulo ϕ
Teórico
Medido
Fator de potência
Teórico
Medido
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
127 VAC
~
Carga
Figura 06: Obtenção da potência reativa.
P (W)
Teórico
Medido
Q (VAr)
Teórico
Medido
Ângulo ϕ
Teórico
Medido
Quadro 03: Valores de potência e ângulo de fase.
Fator de potência
Teórico
Medido
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
R
20 VAC
~
L
Figura 07: Obtenção do ângulo de fase.
Ângulo ϕ
Medido em
Medido com
4.3
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 4.3.
3) 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, 2004. Vol. 2.
BALBINOT, Alexandre; BRUSAMARELLO, Valner João. Instrumentação e Fundamentos de
Medidas. 2 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. 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.