Pr__tica_919060_1_Convers__o_de_Energia

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<p>ROTEIRO DE PRÁTICA LABORATORIAL Nº 919060-1</p><p>1. Componente curricular: Conversão de Energia</p><p>2. Título do roteiro de aula prática:</p><p>IDENTIFICAÇÃO DA INDUTÂNCIA DE UM DISPOSITIVO ARMAZENADOR DE</p><p>ENERGIA</p><p>3. Tempo previsto: 1 hora-aula</p><p>4. Objetivos</p><p>• Entender como se faz a estimativa do valor da indutância de um dispositivo.</p><p>5. Referencial teórico</p><p>Indutância</p><p>No eletromagnetismo e na eletrônica, a indutância é a propriedade de um condutor elétrico</p><p>que, quando submetido a uma variação de corrente, acaba gerando uma força eletromotriz pelo</p><p>processo de indução eletromagnética.</p><p>O indutor</p><p>Sabe-se que um indutor é constituído de uma bobina enrolada sobre um núcleo de material</p><p>ferromagnético. Se o enrolamento do indutor é percorrido por uma corrente elétrica, um fluxo</p><p>magnético é produzido ao seu redor. Como o núcleo de ferro apresenta uma permeabilidade bem</p><p>mais alta do que o ar, tal fluxo magnético tende a ficar confinado no interior do núcleo. A relação</p><p>entre o fluxo concatenado total e a corrente que circula na bobina resulta na indutância do</p><p>dispositivo.</p><p>O núcleo ferromagnético</p><p>Devido à alta permeabilidade magnética em um transformador, este núcleo tem a função</p><p>de transferir grande parte do fluxo magnético produzido pelo enrolamento primário até a bobina</p><p>do secundário.</p><p>A Figura 1 mostra o desenho esquemático da instalação elétrica que será utilizada para o</p><p>experimento de indutância desta prática laboratorial.</p><p>Figura 1 - Desenho esquemático para a montagem prática</p><p>Dados e formulário:</p><p>V = 60 V, f = 60 Hz</p><p>𝐵 =</p><p>∅</p><p>𝐴</p><p>(1), ℜ =</p><p>𝑙</p><p>𝜇𝐴</p><p>(2), 𝐹𝑀𝑀 = 𝑁𝑖(3), 𝐹𝑀𝑀 = ℜ∅(3), 𝛷 = 𝐿𝑖(4), 𝜇 = 𝜇𝑟𝜇𝑜(5),</p><p>𝐿 =</p><p>𝑁∅</p><p>𝑖</p><p>(6)</p><p>𝐵 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑔𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑎 (</p><p>𝑊𝑒𝑏𝑒𝑟</p><p>𝑚2</p><p>);</p><p>∅ = 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑚𝑎𝑔𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑜 (𝑊𝑒𝑏𝑒𝑟);</p><p>ℜ = 𝑅𝑒𝑙𝑢𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 (</p><p>𝑊𝑒𝑏𝑒𝑟</p><p>𝐴𝑒</p><p>);</p><p>𝐴 = Á𝑟𝑒𝑎 (𝑚𝑚2);</p><p>𝑙 = 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜);</p><p>𝜇 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑔𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑎 (</p><p>𝑊𝑒𝑏𝑒𝑟</p><p>𝐴𝑚</p><p>) ;</p><p>𝐹𝑀𝑀 = 𝐹𝑜𝑟ç𝑎 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑒𝑡𝑜 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑒𝑡𝑜𝑚𝑜𝑡𝑟𝑖𝑧 (𝐴𝑒);</p><p>𝜇𝑜 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑣á𝑐𝑢𝑜 (</p><p>𝐻</p><p>𝑚</p><p>) ;</p><p>𝜇𝑟 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑔𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙);</p><p>𝜇 = Permeabilidade magnética (</p><p>𝐻</p><p>𝑚</p><p>);</p><p>L = Indutância (H);</p><p>I = Corrente elétrica (A);</p><p>N = Número de espiras da bobina;</p><p>6. Equipamentos necessários</p><p>Para esta prática laboratorial, serão necessários os equipamentos e instrumentos listados na Tabela</p><p>1 e apresentados na Figura 2.</p><p>Tabela 1 – Relação de equipamentos/instrumentos utilizados na aula prática (para cada grupo de</p><p>até 6 alunos, segundo diretriz institucional)</p><p>Item Quant. Descrição</p><p>1 1 Núcleo de material ferromagnético</p><p>2 1 Varivolt monofásico (saída: 0 a 120 V)</p><p>3 1 Voltímetros de corrente alternada 0 a 300 V ou de 0 a 240 V</p><p>4 1 Amperímetros de corrente alternada 0 a 10 A</p><p>5 1 Retificadores monofásico 5 A</p><p>6 1* Paquímetro Universal 150mm em Aço Carbono</p><p>7 1 Resistor de potência de 10 , 100 W</p><p>8 1 conj.</p><p>Cabos de ligação</p><p>(banana-banana, banana-garra, banana -jacaré, garra-garra)</p><p>9 1 Bobina 900 espiras</p><p>* A quantidade de paquímetros será de, no máximo, 2 peças, independentemente da quantidade de alunos</p><p>que estiverem participando da aula prática.</p><p>Figura 2 - Equipamentos utilizados na aula prática</p><p>2</p><p>5</p><p>3</p><p>4</p><p>1</p><p>7</p><p>8</p><p>9</p><p>7. Insumos necessários</p><p>Neste experimento, não são necessários insumos.</p><p>8. Procedimentos experimentais</p><p>a) Montar grupos de até 6 alunos cada.</p><p>b) Separar os equipamentos e os instrumentos conforme Tabela 1 e Figura 2.</p><p>c) Cada grupo irá montar o circuito, conforme desenho esquemático mostrado na Figura 1.</p><p>Utilize um núcleo de ferro e uma bobina de 900 espiras para constituir o indutor.</p><p>d) Aplique uma tensão alternada de 60 V / 60 Hz, conforme mostra a Figura 1. Utilize um varivolt</p><p>para ajustar o nível da tensão.</p><p>e) Desenhar o esquema de ligação para o ensaio do indutor.</p><p>f) Consultar o professor e, se ele aprovar, continuar o ensaio.</p><p>g) Por intermédio dos instrumentos de medida, meça os valores das grandezas e anote-os na</p><p>Tabela 2.</p><p>Tabela 2 – Tabela a ser preenchida pelos alunos</p><p>V - Tensão DC</p><p>(V)</p><p>I - Corrente DC</p><p>(A)</p><p>L1 - Lado 1 da seção reta</p><p>do núcleo de ferro (m)</p><p>L2 - Lado 2 da seção reta</p><p>do núcleo de ferro (m)</p><p>9. Cálculos e análises de resultados</p><p>6</p><p>5</p><p>a) Utilizando as medições contidas na Tabela 2 e considerando que a permeabilidade do material</p><p>ferromagnético é dada por 2000 ≤ µr ≤ 6000, solicitar a cada aluno que execute os seguintes</p><p>cálculos:</p><p>• Calcular os possíveis valores de relutância do circuito magnético.</p><p>• Calcular os possíveis valores do fluxo magnético Ø.</p><p>• Calcular os possíveis valores para a densidade fluxo magnético B.</p><p>• Calcular os possíveis valores para a indutância do indutor.</p><p>b) Após a execução dos cálculos, o professor deve fazer, juntamente com o grupo de alunos, uma</p><p>análise dos resultados e levantar uma discussão para interpretar os dados coletados no</p><p>experimento e os resultados obtidos nos cálculos. Os alunos devem apresentar seus pontos de</p><p>vista e suas conclusões.</p><p>c) Durante a discussão em grupo, podem ser levantadas ainda diversas questões, tais como:</p><p>• Há a necessidade de elaborar novas experiências?</p><p>• Quais os novos procedimentos experimentais que deveriam ser incluídos na aula</p><p>prática?</p><p>• Quais alterações devem ser introduzidas no procedimento atual?</p><p>• Deveriam ser usados novas técnicas ou instrumentos?</p><p>• Os objetivos enunciados são realizáveis ou necessitam de ajustes?</p><p>10. Referências</p><p>CARVALHO, G. Máquinas Elétricas - Teoria e ensaios. 4. ed. São Paulo: Érica, 2011.</p><p>DEL TORO, V. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: PHB, 1991.</p><p>FITZGERALD, A. E. Máquinas Elétricas, 6a. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.</p><p>KOSOW, I. L. Máquinas Elétricas e Transformadores. 15. ed. Rio de Janeiro: Globo, 2005.</p><p>MARTIGNONI, A. Ensaios de Máquinas Elétricas. 2. ed. São Paulo: Globo, 1979.</p><p>OLIVEIRA, J. C.; GOGO, J. R.; ABREU, J. P. G. Transformadores – Teoria e Ensaios. 2. ed.</p><p>São Paulo: Edgard Blücher, 2006.</p><p>Elaboração do roteiro: Prof. Dr. Antônio Manoel Batista da Silva Data: 01/06/2017</p><p>Revisão: Prof. Me. Guilherme Henrique Alves Data: 15/09/2017</p><p>Organização: Prof. Me. Plauto Riccioppo Filho Data: 09/11/2017</p>