Escola Politécnica da Universidade de São PauloDepartamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos - PSI
PSI324 – Laboratório de Instrumentação Elétrica
Experiência 4 – Potência e Fator de Potência
22/09/2020Aula Online: 8h às 10hs
Prof. Leopoldo Yoshioka / Manuel Cid
15/09/2020 – PSI3214 Laboratório de Instrumentação Elétrica
Prof. Leopoldo Yoshioka 1
Hoje vamos conhecer os conceitos de potência ativa, reativa e aparente, e fator de potência.
Vamos aprender a medir potência e fator de potência utilizando o wattímetro
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O que é a potência elétrica?
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Potência Elétrica
Taxa de energia transferida por um
circuito elétrico
watt [W][J/s]
é a
cuja unidade é
Exemplo: uma carga de 50Ωé conectado à uma rede elétrica de 127VRMS / 60Hz:
127VRMS60Hz:
50Ω
𝐼 =127
50= 2,54 𝐴𝑅𝑀𝑆
P = 𝑉𝑒𝑓. 𝐼𝑒𝑓 = 127.2,54 = 𝟑𝟐𝟐, 𝟔𝑾
I
P é a potência média fornecida pela rede elétrica
Como calcular a potência útil (ativa)?
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Potência média
P = Vef.Ief
se a carga for resistiva
P = Vef.Ief.cosϕ
se a carga tiver elementos reativos
100% da energia transferida se transforma em energia útil
Somente uma parte de energia transferida se
transforma em energia útil
ϕ = 0°
V
I
ϕ = ̶ 60°
cosϕ = 1
V
I
cosϕ = 0,5
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𝑉
መ𝐼
𝑍
𝑍 =𝑉
መ𝐼=𝑉𝑒𝑓
𝐼𝑒𝑓
𝜑Vamos utilizar a representação fasorial:
𝑉
መ𝐼
𝜑Z capacitivoመ𝐼 está adiantado(𝜑 < 0)
𝑉
መ𝐼
𝜑
Z indutivoመ𝐼 está atrasado(𝜑 > 0)
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Quando a carga, Z, é reativa teremos 3 tipos de potência:
𝑷
𝑸
𝑷𝒂𝒑
(ativa)
(reativa)(aparente)
𝜑
𝑷𝒂𝒑 = 𝑽𝒆𝒇. 𝑰𝒆𝒇
𝑷 = 𝑽𝒆𝒇. 𝑰𝒆𝒇. 𝒄𝒐𝒔𝝋
𝑸 = 𝑽𝒆𝒇. 𝑰𝒆𝒇. 𝒔𝒆𝒏𝝋
𝑷𝒂𝒑𝟐 = 𝑷𝟐 + 𝑸𝟐
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𝑷𝒂𝒑 é a potência total que deve ser fornecida pelo gerador
𝑷 é a parte da potência que realiza o trabalho
𝑸 é a parte da potência que não realiza o trabalho
𝑭𝑷 =𝑷
𝑷𝒂𝒑= 𝒄𝒐𝒔𝝋 > 𝟎, 𝟗𝟐 𝑨𝑵𝑬𝑬𝑳
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Rede Motor
Alimentação de motor:
M
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Rede Modelo do Motor
Alimentação de motor:
R
L
Ex.:
R = 100ΩL = 0,2H ωL = 2.π.60.0,2 =75,4
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127Vrms
60Hz
Alimentação de motor:
j75,4
100
መ𝐼 =127
100 + 𝑗75,4መ𝐼
𝑍 = 100 + 𝑗75,4
=127
125,2 < 37°
= 𝟏, 𝟎𝟏 < −𝟑𝟕°
127𝑉
1,01𝐴
37°
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127Vrms
60Hz
Alimentação de motor:
100
መ𝐼
127𝑉
1,01𝐴
37°
𝑃𝑎𝑝 = 127.1,01 = 128,3𝑉𝐴
𝑃 = 128,3𝑉𝐴. 𝑐𝑜𝑠37° = 102𝑊
𝑄 = 128,3𝑉𝐴. 𝑠𝑒𝑛37° = 77,2𝑉𝐴𝑟
𝐹𝑃 =102
128= 0,80
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Rede Carga
Medição de Potência e Fator de Potência:
V
A
𝑷𝒂𝒑 = 𝑽𝒆𝒇𝑰𝒆𝒇
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Rede Carga
Medição de Potência e Fator de Potência:
V
A
𝑷𝒂𝒑 = 𝑽𝒆𝒇𝑰𝒆𝒇
Wattímetro (Multisim)
P (potência ativa)Fator de Potência
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