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Auteur Author: jose diego
Type : Application
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Mis à jour Updated: 08/11/2019 - 20:48:12
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Description 

Faculdade de Engenharia São Paulo

RELATÓRIO DA EXPERIÊNCIA EC3 – MEDIÇÃO DE POTÊNCIA E ENERGIA EM CIRCUITOS TRIFÁSICOS
DE 3 FIOS E 4 FIOS

1. OBJETIVO

Observar o funcionamento de diferentes cargas e analisar, usando o equipamento a nós
fornecido, os valores de cada montagem usando o método de 3 e de 2 Wattímetros.

2. PESQUISA “MEDIÇÃO DE ENERGIA ATIVA TRIFÁSICA PARA FATURAMENTO, EM 13,8 KV
COM 2 TPS E 2 TCS (ANALÓGICA E DIGITAL)

As medições de energia podem ser realizadas de maneira direta ou indireta, no caso de médias
tensões é utilizado o indireto, pois nele é possível analisar separadamente a potência ativa da reativa.
Os medidores mais comuns usados podem ser os analógicos, os eletromecânicos por indução, que é o
mais comum nas casas pelo Brasil afora hoje, em construções mais recentes os medidores já são os
eletrônicos, que ganham em precisão comparada à sua contraparte analógica. O medidor
eletromecânico por indução é um pequeno motor elétrico cuja interação de fluxos magnéticos produz
movimento no roto com correntes elétricas. As principais partes de um medidor deste tipo são a
carcaça, estator, rotor e o registrador, que registra o número de rotações efetuadas pelo rotor, q ue
por meio de um sistema mecânico de engrenagens, o mostrado num visor em kWh. Tais medidores
são calibrados com um medidor padrão, a fim de determinar seus erros, colocando as bobinas de
corrente em série e as de potencial em paralelo com a do medidor sob aferição, que gera uma
constante específica de cada medidor para compensar seus erros. Já o medidor eletrônico é mais
atual e garante melhor exatidão, oferecendo informações detalhadas sobre consumo, com ele o
sistema de distribuição pode ser mais bem dimensionado, melhorando assim a qualidade da energia,
com menores variações e interrupções. Ele consiste em dois transdutores, um de tensão e um de
corrente, que passa por um multiplicador, que mede a potência, a energia é obtida através de um
bloco integrador que então segue e é armazenado e registrado no bloco registrador.
No caso desta montagem serão usados Wattímetros. O wattímetro é composto por uma
bobina – a do voltímetro – e duas bobinas fixas – as amperométricas. A bobina voltímetro está unida
ao circuito elétrico paralelo, enquanto as bobinas amperométricos têm uma ligação em série. Do
mesmo jeito que o voltímetro e o amperímetro, o wattímetro mede a tensão sem curva de qualquer
fluxo de corrente e também mede a corrente sem inserir alguma queda de tensão, em suas
extremidades. A bobina voltímetro dispõe uma resistência que diminui a corrente que flui por meio
do mesmo. Através de um voltímetro agulha na bobina, o contador mostra o circuito de potência.
Wattímetros podem ser:

 Eletrodinâmicos: funcionam por meio de três bobinas: duas fixadas em série com a carga
elétrica, e uma bobina móvel, em paralelo com ela. Por outro lado, há um resistor em
série limita a corrente através da bobina móvel que trabalham através do campo magnético
para movimentar a agulha.
 Digital: Já os wattímetros digitais conseguem medir a corrente e tensão eletronicamente
muitas vezes mais por segundo, o que multiplica os efeitos em um chip de computador para
estabelecer os watts. Da mesma maneira pode executar as estatísticas, como de pico, média,
baixa e de quilowatts-hora consumidos.

–1–
Já falamos demais dos medidores usados, e o que deu para notar é que os mesmos se utilizam
de baixas tensões e correntes para realizar estas medições, principalmente os eletrônicos, eles
poderiam ser dimensionados para realizar tais leituras em altas tensões, entretanto isto não é
economicamente viável, seria necessária uma isolação muito espessa e dispendiosa, que além de cara
ocuparia muito espaço. O que é feito para resolver este problema? Usa-se TCs e TPs para tal, cada um
com sua especificação. Os TPs consistem de um enrolamento primário e um ou mais enrolamentos
secundários, e o circuito magnético que os acoplam, sendo isoladas por um meio dielétrico. Este TP
pega uma alta tensão e reduz a mesma para um nível que seja possível nos equipamentos de medição
e proteção, os TPs são ligados em paralelo com a rede ou circuito elétrico. Já os TCs, de forma
análoga, reduzem a corrente mais elevada na entrada e a reduzindo na saída fazendo com que o
medidor consiga trabalhar sem problemas.
No caso da medição feita com apenas dois TCs e dois TPs, usaremos o Método dos 2
Wattímetros visto em aula, onde usamos apenas 3 fios sem neutro, um TC é colocado antes do
Wattímetro e após do mesmo é colocado um TP para retornar a tensão ao nível antes da influência do
TC, que mesmo sendo reduzindo a corrente ele acaba por “bagunçar” a tensão também. Neste caso
temos a leitura de 2 Wattímetros que quando somados nos dá a potência total do circuito, não
somente isto, mas também precisaríamos saber a constante de cada um dos TCs e TPs utilizados para
adicionar esta variável na conta, afinal estes equipamentos elétricos têm sua faixa de precisão e
acabam influenciando na medição, logo teríamos :????(????) = ???????????? ∗ ????????????(????1 + ????2).
As medições podem ser mandadas para um registrador que armazenaria e registraria toda a
potência ativa utilizada em um período de tempo, gerando o kWh por exemplo, onde a taxação
padrão seria aplicada.




3. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS
 Fonte CA trifásica (3F+N)
 Multimedidor de energia KRON – MULTI K
 3 lâmpadas incandescentes de 100W/220V
 1 motor de indução trifásico de 12 terminais (religável)




–2–
4. PARTE EXPERIMENTAL

Seguimos a sequência de procedimentos descrita no plano da experiência que nos foi
fornecido:
a) Ligar as lâmpadas em Y e o Motor em YY
b) Fotografar a placa de bornes do motor e ligar o motor em dupla estrela
c) Energizar a parte eletrônica do Medidor (127V)




Fig. 1 – Ligação das lâmpadas




Fig. 2 – Ligação do motor em dupla estrela

A alimentação do experimento se dava de tal forma:

–3–
Fig. 3 – Alimentação da bancada
Interligamos utilizando os cabos a rede, o medidor KRON (modo TL00 – 4 FIOS) e a carga resistiva:




–4–
Fig. 4 – Ligação do multimedidor KRON

A ligação das lâmpadas se dá da mesma forma que a apresentada na figura 2, o que é
adicionado é o neutro nas mesmas, para que as medições utilizando 4 fios funcionem. Porém antes de
iniciar as medições temos de nos certificar que as configurações do multimedidor estejam certas, para
tal pressionamos os botões “para cima e para baixo” simultaneamente:




Fig. 5 – Modo TP em 1




Fig. 6 – Modo TC em 1

Para nossa experiência estes modos precisam estar em 1 pois não temos nenhum TC
e/ou TP no esquema. Para a medição de 4 fios usamos a configuração TL00 do multimedidor (método
dos 3 Wattímetros):

–5–
Fig. 7 – Modo TL00


Realizamos as medições com a carga resistiva equilibrada, medições estas que constam na
tabela mais à frente.




Fig. 8 – Ligação neutro na carga resistiva equilibrada




–6–
Então prosseguimos para as medições com a carga resistiva desequilibrada:




Fig. 9 – Carga resistiva desequilibrada

Optamos por retirar a lâmpada 3, note que o neutro está adicionado como mencionado
anteriormente na medição com a carga equilibrada. As medições desta carga também estão na tabela
mais à frente. A terceira carga é a indutiva, que é o nosso motor trifásico ligado em YY. Não faz
diferença colocar o neutro no motor pois, se não houver neutro o multimedidor supõe carga
equilibrada.




Fig. 10 – Esquema de alimentação do motor

–7–
As medições estarão compiladas numa tabela mais à frente. A segunda medição que
realizamos foi usando a configuração TL49 do multimedidor, que é o método dos 2 Wattímetros, de
igual forma verificamos as configurações do medidor quanto ao número de TCs e TPs e setando os
mesmos para 1, colocamos o multimedidor no modo TL49:




Fig. 11 – Esquema do multimedidor TL49

Note que o esquema usa apenas duas bobinas de potencial e corrente, logo é o método dos 2
wattímetros, a fase do meio vai diretamente à carga e o neutro não é utilizado neste esquema. As
medições foram realizadas da mesma forma que as anteriores com a diferença que não temos o
neutro nestas montagens, realizamos as experiências na ordem reversa, começando pel o motor que
já tinha as ligações feitas por ter sido o último da leitura com 3 Wattímetros, e posteriormente
fizemos as cargas resistivas.

Na página a seguir temos a tabela com os valores das medições realizadas nestas experiências:




–8–
Carga resistiva (desequilib...

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