Pontos de Discussão
- Introdução ao Circuito AC
- Terminologias importantes relacionadas ao circuito AC
- Circuito AC Puro Resistivo
- Circuito AC Puro Capacitivo
- Circuito AC Puro Indutivo
Introdução ao Circuito AC
AC significa corrente alternada. Se o fluxo de carga de uma fonte de energia mudar periodicamente, o circuito será denominado circuito CA. A tensão e a corrente (magnitude e direção) de um circuito CA mudam com o tempo.
O circuito CA surge com resistência adicional ao fluxo de corrente, visto que a impedância e a reatância também estão presentes nos circuitos CA. Neste artigo, discutiremos três circuitos CA elementares, mas importantes e fundamentais. Encontraremos as equações de tensão e corrente, diagramas fasoriais e formatos de potência para eles. Circuitos mais complicados, porém básicos, podem ser derivados desses circuitos, como - Circuitos RC Série, circuitos Série LC, circuitos Série RLC, etc.
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Terminologias importantes relacionadas ao circuito AC
Analisar o circuito AC e estudá-los requer alguns conhecimentos básicos de engenharia elétrica. Algumas das terminologias freqüentemente usadas são anotadas abaixo para referências. Estude-os brevemente antes de explorar a família de circuitos AC.
- Amplitude: A energia flui no circuito CA na forma de ondas sinusoidais. A amplitude refere-se à magnitude máxima da onda que pode ser alcançada nos domínios positivo e negativo. A magnitude máxima é representada como Vm e Im (para tensão e corrente, respectivamente).
- Alternativa: Sinais sinusoidais têm um período de 360o. Isso significa que a onda se repete após um 360o intervalo de tempo. Metade desse ciclo é chamada de alternância.
- Valor instantâneo: A magnitude da tensão e da corrente dada em qualquer instante é conhecida como valor instantâneo.
- Frequência: A frequência é dada pelo número de ciclos criados por uma onda em um intervalo de tempo de um segundo. A unidade de frequência é dada por Hertz (Hz).
- Período de tempo: O período de tempo pode ser definido como o intervalo de tempo que uma onda leva para completar um ciclo completo.
- Forma de onda: A forma de onda é a representação gráfica da propagação das ondas.
- Valores RMS: O valor RMS significa o valor de 'raiz quadrada média'. O valor RMS de qualquer componente AC representa o valor DC equivalente da quantidade.
Circuito AC Puro Resistivo
Se um circuito CA consiste apenas em uma resistência pura, esse circuito será chamado de Circuito CA Resistivo Puro. Não há indutor ou capacitor envolvido neste tipo de circuito CA. Neste circuito, a potência gerada pela resistência e os componentes de energia, tensão e correntes, ficam em fase idêntica. Isso garante que o aumento da tensão e da corrente para o valor de pico ou o valor máximo ocorra ao mesmo tempo.
Vamos assumir que a tensão da fonte é V, o valor da resistência é R, a corrente que flui pelo circuito é I. A resistência é conectada em série. A equação abaixo fornece a tensão do circuito.
V = Vm Sinwt
Agora, pela lei de Ohm, sabemos que V = IR, ou I = V / R
Então, o atual eu serei,
Eu = (Vm / R) Sinωt
Ou, I = Im Sinωt; Eum = Vm / R
A corrente e a tensão terão o valor máximo para ωt = 90o.
Diagrama de Fasor de um circuito puramente resistivo
Observando as equações, podemos concluir que não há diferença de fase entre a corrente e a tensão do circuito. Isso significa que a diferença do ângulo de fase entre os dois componentes de energia será zero. Portanto, não há atraso ou avanço entre a tensão e a corrente do circuito CA resistivo puro.
Potência em um circuito puramente resistivo
Como mencionado anteriormente, a corrente e a tensão permanecem na mesma fase no circuito. o A potência é dada como uma multiplicação da tensão e atual. Proposto para circuitos CA, são levados em consideração os valores instantâneos de tensão e corrente destinados ao cálculo de potência.
Portanto, o poder pode ser escrito como - P = Vm Sinωt*Im Sinωt.
Ou, P = (Vm * EUm / 2) * 2 Sinω2t
Ou, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) * (1 - Cos2ωt)
Ou, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) - (Vm / √2) * (Im/ √2) * Cos2ωt
Agora, para potência média em circuito AC,
P = Média de [(Vm / √2) * (Im/ √2)] - Média de [(Vm / √2) * (Im/ √2) * Cos2ωt]
Agora, Cos2ωt é igual a zero.
Então, o poder vem como - P = Vrms *Irms.
Aqui, P representa a potência média, Vrms significa voltagem quadrada média, e Irms representa o valor médio quadrático da raiz da corrente.
Circuito AC Puro Capacitivo
Se um circuito CA consiste apenas em um capacitor puro, esse circuito será chamado de circuito CA capacitivo puro. Não há nenhum resistor ou indutor envolvido nesta forma de circuito CA. Um capacitor típico é um dispositivo elétrico passivo que armazena energia elétrica em um campo elétrico. É um dispositivo de dois terminais. A capacitância é conhecida como o efeito do capacitor. A capacitância tem uma unidade – Farad(F).
Quando a tensão é aplicada ao capacitor, o capacitor é carregado e, após algum tempo, começa a descarregar quando a fonte de tensão é retirada.
Suponhamos que a tensão da fonte seja V; a capacitor tem capacitância de C, a corrente que flui através do circuito é I.
A equação abaixo fornece a tensão do circuito.
V = Vm Sinwt
A carga do capacitor é dada por Q = CV e I = dQ/dt dá a corrente dentro do circuito.
então, I = C dV / dt; como I = dQ / dt.
Ou, Eu = C d (Vm Sinωt) / dt
Ou, I = Vm C d (Sinωt)/dt
Ou, I = ω Vm C Custo.
Ou, I = [Vm / (1 / ωC)] sin (ωt + π / 2)
Ou, I = (Vm / Xc) * sin (ωt + π / 2)
Xc é conhecido como a reatância do circuito CA (especificamente a reatância capacitiva). A corrente máxima será observada quando (ωt + π / 2) = 90o.
Assim, o Eu = Vm/Xc
Diagrama de Fasor de Circuito Capacitivo Puro
Observando as equações, podemos concluir que a tensão do circuito ultrapassa o valor da corrente em um ângulo de 90 graus. O diagrama fasorial do circuito é fornecido abaixo.
Alimentação em um circuito puramente capacitivo
Como mencionado anteriormente, a fase de tensão tem um avanço de 90 graus sobre a corrente no circuito. A potência é dada como uma multiplicação de tensão e corrente. Para cálculos de circuitos CA, os valores instantâneos de tensão e corrente são levados em consideração para o cálculo de potência.
Portanto, a energia para este circuito pode ser escrita como - P = Vm Sinωt*Im Sin (ωt + π / 2)
Ou, P = (Vm * EUm * Sinωt * Cosωt)
Ou, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) * Sen2ωt
Ou P = 0
Portanto, pelas derivações, podemos dizer que a potência média do circuito capacitivo é zero.
Circuito AC Puro Indutivo
Se um circuito CA consiste apenas em um indutor puro, esse circuito será chamado de circuito CA indutivo puro. Não há resistores ou capacitores estão envolvidos neste tipo de circuito AC. Um indutor típico é um dispositivo elétrico passivo que armazena energia elétrica nos campos magnéticos. É um dispositivo de dois terminais. A indutância é conhecida como o efeito do indutor. A indutância tem uma unidade – Henry(H). A energia armazenada também pode ser devolvida ao circuito como corrente.
Vamos supor que a tensão da fonte seja V; o indutor tem uma indutância L, a corrente que flui através do circuito é I.
A equação abaixo fornece a tensão do circuito.
V = Vm Sinwt
A tensão induzida é dada por - E = - L dI / dt
então, V = - E
Ou, V = - (- L dI / dt)
Ou, Vm Sinωt = L dI / dt
Ou, dI = (Vm / L) Sinωt dt
Agora, aplicando integração em ambos os lados, podemos escrever.
Ou, ∫ dI = ∫ (Vm / L) Sinωt dt
Ou, I = (Vm / ωL) * (- Cosωt)
Ou, I = (Vm / ωL) sin (ωt - π / 2)
Ou, I = (Vm / XL) sin (ωt - π / 2)
Aqui, XL = ωEU e é conhecido como reatância indutiva do circuito.
A corrente máxima será observada quando (ωt - π / 2) = 90o.
Assim, o Eu = Vm/XL
Diagrama de fasor do circuito indutivo puro
Observando as equações, podemos concluir que a corrente do circuito ultrapassa o valor da tensão em um ângulo de 90 graus. O diagrama fasorial do circuito é fornecido abaixo.
Alimentação em um circuito puramente indutivo
Como mencionado anteriormente, uma fase atual tem um avanço de tensão de 90 graus no circuito. A potência é dada como uma multiplicação de tensão e corrente. Para circuitos AC, os valores instantâneos de tensão e corrente são levados em consideração para o cálculo da potência.
Portanto, a energia para este circuito pode ser escrita como - P = Vm Sinωt*Im Sin (ωt - π / 2)
Ou, P = (Vm * EUm * Sinωt * Cosωt)
Ou, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) * Sen2ωt
Ou P = 0
Então, pelas derivações, podemos dizer que a potência média do circuito indutivo é zero.
Olá, meu nome é Sudipta Roy. Eu fiz B. Tecnologia em Eletrônica. Sou um entusiasta da eletrônica e atualmente me dedico à área de Eletrônica e Comunicações. Tenho grande interesse em explorar tecnologias modernas, como IA e aprendizado de máquina. Meus escritos são dedicados a fornecer dados precisos e atualizados a todos os alunos. Ajudar alguém a adquirir conhecimento me dá imenso prazer.
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