ESPAÇO DE FORMAÇÃO
Ficha técnica n.o 14 Paulo Peixoto paulo.peixoto@atec.pt ATEC – Academia de Formação
11. ANÁLISE DE CIRCUITOS EM CORRENTE ALTERNADA (PARTE 3)
A Figura 83 apresenta o desfasamento da onda da tensão e da corrente num circuito puramente capacitivo, onde poderemos analisar que a corrente está avançada 90° em relação à tensão.
11.3.4 Circuito capacitivo em corrente alternada Na realidade não existe um circuito capacitivo puro mas sim um circuito série entre a resistência e um condensador, denominado de circuito RC. Iniciaremos a análise por considerar o condensador puro, de forma a perceber o comportamento desta componente na presença de uma corrente alternada. Neste tipo de circuitos, e devido à influência da frequência, teremos de considerar a grandeza reatância, neste caso reatância capacitiva (XC). Consideremos o circuito da Figura 82, composto por uma lâmpada e por um condensador.
u, i Umáx. Imáx.
i
ф= 90º t
u i
C U
Figura 83. Representação vetorial e cartesiana da tensão e respetiva corrente num circuito
~
L
puramente capacitivo.
11.3.5 Circuito capacitivo real – Circuito RC
Figura 82. Circuito capacitivo alimentado por uma corrente alternada.
A lâmpada integrada no circuito irá brilhar de forma constante uma vez que, efetuará o efeito de carga e descarga em cada um dos ciclos, não perdendo totalmente a energia armazenada. A corrente média no circuito dependerá da frequência, que será tanto maior quanto maior for a frequência da tensão aplicada, e da capacidade do condensador, cujo valor médio será tanto maior quanto maior for o valor da capacidade do condensador. Será fundamental definir a grandeza reatância capacitiva (XC) que é a oposição do condensador à passagem da corrente elétrica:
Como referido anteriormente, nos circuitos não encontramos condensadores puros ou ideais, mas sim condensadores reais que são equivalentes à série de um condensador ideal e de uma resistência. Para a análise deste tipo de circuitos consideremos a Figura 84 onde iremos calcular: • A reatância capacitiva; • A frequência da tensão; • A tensão aos terminais da resistência; • A tensão aplicada ao circuito; • A impedância do circuito; • O ângulo de desfasamento entre a tensão e a corrente.
22 µF
XC =
330 Ω
1 2π • f • C
160 mA
R C
onde: f é a frequência do sinal de alimentação em Hertz (Hz) C é a capacidade do condensador em Farad (F) Para desenharmos as curvas da tensão e da corrente iremos analisar o funcionamento do circuito: ao iniciar-se a carga do condensador, a tensão aos seus terminais é nula, tendo, ao contrário, a corrente o seu valor máximo. À medida que a carga vai aumentando, aumenta a tensão nos seus terminais, diminuindo consequentemente a corrente, até se anular, o que sucede quando a tensão aos terminais do condensador atinge o máximo valor. Na descarga, as curvas decrescem simultaneamente. No instante em que se inicia a descarga, a tensão parte do seu máximo positivo e a corrente do seu mínimo valor (nulo). O condensador descarrega-se quando as armaduras têm igual número de eletrões, atingindo nesta altura a corrente o seu máximo negativo.
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MANUTENÇÃO 137
U
~ UR
UC = 32 V
Figura 84. Circuito RC em análise.
A tensão de alimentação é uma onda alternada sinusoidal. Iremos começar por calcular a reatância capacitiva do circuito utilizando a Lei de Ohm generalizada:
XC =
UC I
=
32 160 × 10 -3
= 200 Ω