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RELATORIO DE ESTUDO, Notas de estudo de Circuitos Elétricos

relatorio de aula pratica de circuitos eletricos II

Tipologia: Notas de estudo

2011

Compartilhado em 16/09/2011

pedro-neto-16
pedro-neto-16 🇧🇷

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Centro universitário do Leste de Minas Gerais – UnilesteMG
Curso de Engenharia Elétrica
Disciplina: Circuitos Elétricos II
Segundo Semestre de 2011-09-05
Relatório de Prátia 02 – Respostas natural de Circuitos RL e RC
Aluno:
1 – Objetivos
Observar as respostas naturais apresentadas pelos circuitos RL e RC estabelecendo as
equações de tensões e correntes nos circuitos em função do tempo obtendo as formas de onda
utilizando o software livre LTSpice.
2 – Introdução
A resposta natural de circuitos RL e RC ocorre quando a energia armazenada em um
indutor ou capacitor é repentinamente fornecida a uma rede resistiva. Isso acontece quando o
indutor ou capacitor é desligado abruptamente de sua fonte cc.
A resposta natural também é chamada de resposta transiente, uma vez que ela depende
apenas da natureza dos elementos do circuito e desaparece ao longo do tempo pela dissipação da
energia armazenada no indutor ou capacitor, se transformando em calor nos resistores do
circuito.
3 – Fundamentação teórica
A reposta natural de um circuito RL é descrita pela equação
=

, o que
mostra que a corrente começa no valor inicial
e diminui exponencialmente tendendo a zero à
medida que t aumenta.
A reposta natural de um circuito RC é descrita pela equação
=

, o que
mostra que a reposta natural de um circuito RC é uma queda exponencial a partir da tensão
inicial.
Sabemos que quando a corrente em um indutor ideal é constante, a tensão entre seus
terminais é nula, ou seja, o indutor se comporta como um curto para cc. Sabemos também que
quando a tensão em um capacitor ideal é constante, a corrente no mesmo é nula, ou seja, o
capacitor se comporta como um circuito aberto para cc.
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Centro universitário do Leste de Minas Gerais – UnilesteMG

Curso de Engenharia Elétrica

Disciplina: Circuitos Elétricos II

Segundo Semestre de 2011-09-

Relatório de Prátia 02 – Respostas natural de Circuitos RL e RC

Aluno:

1 – Objetivos

Observar as respostas naturais apresentadas pelos circuitos RL e RC estabelecendo as equações de tensões e correntes nos circuitos em função do tempo obtendo as formas de onda utilizando o software livre LTSpice.

2 – Introdução

A resposta natural de circuitos RL e RC ocorre quando a energia armazenada em um indutor ou capacitor é repentinamente fornecida a uma rede resistiva. Isso acontece quando o indutor ou capacitor é desligado abruptamente de sua fonte cc. A resposta natural também é chamada de resposta transiente, uma vez que ela depende apenas da natureza dos elementos do circuito e desaparece ao longo do tempo pela dissipação da energia armazenada no indutor ou capacitor, se transformando em calor nos resistores do circuito.

3 – Fundamentação teórica

A reposta natural de um circuito RL é descrita pela equação 䙴ᡡ䙦ぇ䙧 = ᠵ⡨ ∙ ᡗ⡹ぇ゙㐕^ 䙵, o que mostra que a corrente começa no valor inicial ᠵ⡨ e diminui exponencialmente tendendo a zero à medida que t aumenta. A reposta natural de um circuito RC é descrita pela equação 䙴ᡴ䙦ぇ䙧 = ᡈ⡨ ∙ ᡗ⡹ぇ゙㐕^ 䙵, o que mostra que a reposta natural de um circuito RC é uma queda exponencial a partir da tensão inicial. Sabemos que quando a corrente em um indutor ideal é constante, a tensão entre seus terminais é nula, ou seja, o indutor se comporta como um curto para cc. Sabemos também que quando a tensão em um capacitor ideal é constante, a corrente no mesmo é nula, ou seja, o capacitor se comporta como um circuito aberto para cc.

A constante de tempo 䙰 䙱 também é uma consideração importante a ser feita, pois ela determina a taxa à qual a corrente ou tensão se aproxima de zero. No circuito RL ela é

determinada por 㐧ᠸ 㐕 㐱ᡄ e no circuito RC por 䙰ᡄ ∙ ᠩ䙱. Na maioria das finalidades práticas,

consideramos que para um tempo maior que cinco constantes de tempo as correntes e tensões alcançam seus valores finais. Para encontrarmos a resposta natural de um circuito RL ou RC podemos usar uma solução geral, o que facilita chegarmos à solução de um problema. Tal solução é descrita pela equação

ᡶ䙦ぇ䙧 = ᡶ䙦⦘䙧+㐧ᡶ䙦⡨ㄦ䙧 − ᡶ䙦⦘䙧㐱ᡗ⡹ぇ゙㐕^ ,

onde ᡶ䙦ぇ䙧 é a variável desconhecida em função do tempo, ᡶ䙦⦘䙧 é o valor final da variável e ᡶ䙦⡨ㄦ䙧 é o valor inicial da variável.

Com base nessas considerações, calculamos a resposta natural e os valores solicitados para um circuito RL e um circuito RC e comparamos com a simulação realizada no LTSpice.

Circuito 1 – RL

Considerando a chave inicialmente fechada, temos: ᡡᠸ䙦⡨ㄧ䙧 = ᡡᠸ䙦⡨ㄦ䙧 = 20 ᠧ Considerando a chave aberta, a resistência equivalente percebida pelo indutor é: ᡄ〲い = 㐶 10 + 4010 ∙ 40㑀 + 2

A constante de tempo é: = (^) ᡄᠸ 〲い = 102 ∴ = 0,2 ᡱ 5 = 1 ᡱ

Cálculo da resposta natural usando a solução geral:

ᡈᠩ䙦ぇ䙧 = 100ᡗ⡹⡰⡳ぇ^ ᡈ

⡹⡰⡳ぇ 80 ᡶ 10⡱

ᡡ〲い = 1,25 ᡶ 10⡹⡱ᡗ⡹⡰⡳ぇ^ ᠧ

ᡡ⡨ = 60 + 240^240 ∙ ᡡ〲い

ᡡ⡨ = 1 ᡶ 10⡹⡱ᡗ⡹⡰⡳ぇ^ ᠧ

ᡈ⡨ = 60 ᡶ 10⡱^ ∙ ᡡ⡨

ᡈ⡨ = 60 ᡶ 10⡱^ ∙ 1 ᡶ 10⡹⡱ᡗ⡹⡰⡳ぇ

ᡈ⡨ = 60ᡗ⡹⡰⡳ぇ^ ᡈ

4 – Simulação

Os circuitos propostos foram simulados no programa LTSpice, tendo como resultados os seguintes valores e gráficos:

Circuito 1

Circuito 2