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REATÂNCIAS INDUTIVA E
CAPACITIVA. RESISTÊNCIA EFETIVA. IMPEDÂNCIA. POTÊNCIA EM C. A. FATOR DE
POTÊNCIA Reatância Indutiva
Para determinar o valor máximo da tensão de
autoindução, basta dividir a expressão acima por 0,636:
O valor eficaz da força contra eletromotriz é igual
ao valor máximo multiplicado por 0,707:
Uma parte da tensão aplicada ao circuito é destinada
a vencer esta tensão induzida e seu valor deve ser, portanto
A oposição que a força eletromotriz de autoindução
oferece à variação da corrente é denominada REATÂNCIA INDUTIVA (XL), e é
medida em OHMS. Esta grandeza pode ser calculada dividindo-se a tensão
necessária para vencê-la pela intensidade da corrente no circuito:
XL=
reatância indutiva em OHMS (Q) f =
frequência, em HERTZ (Hz) L =
coeficiente de autoindutância do circuito, em HENRYS (H) Reatância
Capacitiva Se um
capacitor fosse utilizado num circuito de corrente alternada senoidal, sua
carga máxima seria
carga em apreço seria conseguida em um quarto do
período (1/4f) e determinada pelo valor médio da corrente de carga:
Substituindo Qmax
pelo seu valor na 1ª equação:
Mas o valor médio da corrente também é igual a
donde se conclui que
Conhecendo o valor máximo, podemos determinar o
valor eficaz da corrente de carga:
A diferença de potencial que aparece entre as
placas do capacitor se opõe à tensão principal (aplicada ao capacitor). Esta
oposição é chamada R EAT ÂNCIA CAPACITIVA (X,), e é medida em OHMS. Para determinar
a reatância capacitiva, basta dividir a tensão aplicada ao capacitor pela corrente
de carga:
Xc=
reatância capacitiva, em OHMS(Q) f =
frequência, em HERTZ (Hz) C =
capacitância, em FARADS (F) Resistência Efetiva Chamamos de resistência efetiva de um circuito de
corrente alternada ao conjunto de fatores que determinam a conversão de
energia elétrica em calor. Em corrente contínua, a resistência do condutor é a
única causa da transformação da energia elétrica em calor. Em corrente
alternada, porém, outros fenômenos que serão estudados posteriormente e que
são conhecidos como HISTERESE e CORRENTES DE FOUCAUT também determinam a
transformação em apreço. A quantidade de \VA TIS medida num circuito de
corrente alternada, correspondente ao total de JOULES de energia elétrica
transformados em calor em cada segundo, é determinada, portanto, pela
resistência efetiva do circuito. Esta grandeza, como é natural, é expressa em
OHMS. Na maioria dos circuitos, a histerese e as
correntes de Foucault são praticamente nulas ou mesmo não existem de modo
que a resistência efetiva corresponde apenas à resistência dos condutores,
como em corrente contínua. Impedância Esta grandeza é o conjunto de todos os fatores que
devem ser vencidos pela força eletromotriz aplicada ao circuito de corrente
alternada, para que se possa estabelecer uma corrente elétrica. Compreende,
portanto, a resistência efetiva do circuito e as reatâncias indutiva e
capacitiva. Em outros termos, a impedância é a soma vetorial das reatâncias
com a resistência efetiva do circuito. Em consequência do exposto, é fácil concluir que a
Lei de Ohm, quando é aplicada a circuitos de C. A., passa a ter o seguinte
enunciado: "A INTENSCIDADE DE UMA CORRENTE ELÉTRICA É
DIRETAMENTE PROPORCIONAL À FORÇA ELETROMOTRIZ E INVERSAMENTE PROPORCIONAL À IMPEDÂNCIA".
Z =
impedância, em OHMS (Ω) E =
tensão, em VOLTS (V) I =
intensidade da corrente, em AMPÈRES (A) OBSERVAÇÕES: 1 - As
equações para o cálculo das reatâncias indutiva e capacitiva só são válidas
para correntes alternadas senoidais. 2 - E
normal o uso da palavra REATÂNCIA, simbolizada por "X", para
designar o conjunto das reatâncias. A reatância do circuito é a soma vetorial
das reatâncias indutiva e capacitiva. 3 - A
impedância não deve ser confundida com a resistência efetiva do circuito. Potência em C. A. A energia aplicada por segundo a um circuito de
corrente alternada (potência do circuito) é destinada a vencer as três dificuldades nom1almente presentes no
mesmo: a resistência efetiva, a reatância indutiva e a reatância capacitiva.
A parte destinada a vencer a resistência efetiva do
circuito é denominada POTÊNCIA REAL (P) ou POTÊNCIA ATIVA do circuito. É
expressa em WATTS. Esta potência corresponde à energia elétrica que está
sendo transformada em calor, em cada segundo, e costuma ser chamada também de
POTÊNCIA EFETIVA. A parcela gasta para sobrepujar a reatância do
circuito é denominada POTÊNCIA REATIVA (Q), sendo expressa em VOLTS-AMPERES
REATIVOS Vars. A soma vetorial das potências real e reativa é igual
ao produto da tensão aplicada ao circuito pela intensidade da corrente no
mesmo. Este produto é conhecido como POTÊNCIA APARENTE (S) do circuito, e
corresponde, à energia aplicada por segundo ao circuito. A potência aparente
é dada em VOLTS -AMPERES (VA). Fator de Potência Como vimos, a potência em WATTS (POTÊNCIA REAL) é
apenas uma percentagem da POTÊNCIA APARENTE. A relação entre a potência real e a potência
aparente é denominada FATOR DE POTÊNCIA do circuito:
Potência Real= Potência Aparente x Fator de Potência
O fator de potência do circuito é igual a 1 quando a
única dificuldade no circuito é a resistência efetiva. Quando há reatância de
qualquer espécie, é um número decimal. E muito comum exprimir o fator de
potência de um circuito em forma de percentagem. EXEMPLOS: 1 -Qual a reatância indutiva oferecida por uma
bobina de 20 mH ligada a uma fonte de 100 V, 60 Hz? SOLUÇÃO:
2-Um capacitor de 25 µF é ligado a uma fonte cuja frequência
é 10 kHz. Que reatância oferece? SOLUÇÃO:
3 - Calcular a impedância e a resistência efetiva
de um circuito que solicita uma corrente de 12 A e consome energia na razão
de 600 joules por segundo, quando é ligado a um alternador de 120 V. PROBLEMAS
REATÂNCIAS INDUTIVA E CAPACITATIVA 1- Determinar o valor médio da tensão de autoindução
produzida num circuito constituído por uma bobina de 0,2 H ligada a uma fonte
de C.A., quando a corrente que o percorre passa do valor zero ao seu valor
instantâneo a 10A. A corrente tem 5 A de valor eficaz e uma frequência de 25
Hz. R.:221,4V 2 - Uma bobina de 0,5 H é ligada a uma fonte cuja frequência
é de 60Hz, sendo percorrida por uma corrente de 10A. Qual a componente da
tensão aplicada. que se destina a vencer a tensão de autoindução? R.:
l.884 V 3 - Quando um capacitar de 15 µF é ligado a uma
fonte de 220 V, 60 Hz, flui, uma corrente de carga de l ,245 A. Qual a carga máxima
do capacitor? R.: 0.,004 6,7C 4 - Depois de um período de carga de 1/120 segundo
um capacitar já adquiriu uma carga de 9.640 µC (micro coulomb). Qual a razão média com que flui a
corrente no circuito? R.: 1.156 A 5 - Sabendo que a corrente é de1,56A quando um
capacitor é ligado a uma fonte de 220 V, 60 Hz. determinar a sua capacitância.
R.: 18,.8 µF (micro Faraday) |
