Eletrónica 8.ª Parte
Paulo Peixoto paulo.peixoto@atec.pt ATEC – Academia de Formação
7.3.4 Circuito indutivo em corrente alternada Nos circuitos puramente indutivos a oposição à circulação da corrente é feita pela Força Eletromotriz (f.e.m.) de autoindução da bobina e designa-se reatância indutiva (XL), e exprime-se em Ω. Analisando um circuito com uma bobina em corrente contínua podemos verificar o efeito da Lei de Lenz. Assim quando o interruptor é fechado criar-se-á uma corrente elétrica induzida no circuito cujo sentido se opõe à corrente principal, retardando assim o seu início. Pelo contrário, quando se abre o interruptor, também pela Lei de Lenz, a corrente não cessará de imediato pois surgirá uma corrente induzida que a retardará. A Figura 62 representa este efeito.
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ELETRÓNICA INDUSTRIAL
Nas fichas técnicas anteriores foram analisados os circuitos elétricos em corrente alternada, nomeadamente circuito resistivo, circuitos puramente capacitivos e circuito RC. Nesta edição serão analisados os circuitos puramente indutivos, circuitos RL e circuitos RLC em corrente alternada.
A equação seguinte define a grandeza reatância indutiva (XL) que é a oposição da bobina à passagem da corrente elétrica: XL = 2π f L onde: f é a frequência do sinal de alimentação em Hertz (Hz) L é o coeficiente de autoindução ou indutância da bobina em Henry (H) Ao aplicarmos uma tensão a uma bobina, a corrente não surgirá imediatamente pois, como analisado anteriormente, surgirá no circuito, devido à autoindução, uma corrente com um sentido tal que faz retardar o aparecimento da corrente principal no circuito. Esta apenas aparecerá quando a tensão atingir o seu valor máximo. Ainda, devido aos fenómenos de autoindução, a corrente irá aumentar enquanto a tensão decresce, e atinge um máximo quando a tensão aplicada é nula. Quando a tensão inverte o seu sentido, a corrente começa a diminuir, mas esta diminuição é retardada e anula-se quando a tensão atinge o seu máximo negativo, ou seja, um quarto de período mais tarde. A Figura 63 apresenta o desfasamento da onda da tensão e da corrente num circuito puramente capacitivo onde poderemos analisar que a corrente está atrasada 90º em relação à tensão.
robótica
i L U
u, i
+
Umáx.
L
-
uL φ = 90º uR
Imáx.
i t
E
t2
t1
t
Figura 63. Representação vetorial e cartesiana da tensão e respetiva corrente num circuito puramente indutivo.
I
t3
t4
t
Figura 62. Circuito capacitivo alimentado por uma corrente alternada e as respetivas formas de onda da tensão e corrente.
Em corrente alternada, os efeitos da autoindução são constantes. Podemos concluir que quanto maior for o coeficiente de autoindução da bobina (L) mais se farão sentir os efeitos da autoindução, pelo que menor será a corrente no circuito. A corrente será inversamente proporcional à indutância. Analisando o comportamento da reatância indutiva, para uma grande frequência, ou seja, um pequeno período, a corrente não tem tempo de atingir o seu valor máximo, pois a tensão aplicada inverte-se. Quanto maior for a frequência menor será a corrente elétrica.
7.3.5 Circuito indutivo real – Circuito RL Um exemplo de um circuito real indutivo é um transformador monofásico. Um transformador é um dispositivo constituído por 2 bobinas com acoplamento magnético total utilizado para a transformação de tensões. Quando é aplicada uma tensão alternada no enrolamento primário obtemos uma tensão, que poderá assumir uma amplitude maior ou menor dependendo se o transformador é elevador ou abaixador, respetivamente, no enrolamento secundário. Para a análise deste tipo de circuitos consideremos a Figura 64 onde iremos calcular: • A reatância capacitiva; • A impedância do circuito; • A intensidade de corrente que percorre a resistência e a bobina; • A tensão aos terminais da resistência e da bobina; • O ângulo de desfasamento entre a tensão e a corrente.