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1. Eletricidade II – Corrente alternada
As figuras seguintes comparam as correntes DC e AC. Pelos gráficos torna-se óbvio
que a corrente DC permanece com um valor constante ao longo do tempo.
Pelo contrário, a corrente AC não permanece com um valor constante, é variável. A
corrente alternada é diferente, uma vez que primeiro circula numa direcção, depois
inverte o sentido e circula na outra direcção.
Onda sinusoidal
Caraterísticas da onda alternada sinusoidal
Período (T) É o tempo gasto para efectuar um ciclo (duas alternâncias seguidas).
Representa-se por T e expressa-se em segundos (s).
Frequência (f) É o número de ciclos efectuados num segundo. Representa-se por f e a
sua unidade é o hertz (Hz).
Relação entre a Frequência e o Período
A energia eléctrica em Portugal é gerada nos alternadores com uma frequência de 50
Hz. Significa que o Período T que corresponde a esta frequência é:
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Alternância
positiva
Alternância
negativa

2. Eletricidade II – Corrente alternada
Amplitude
É o valor instantâneo máximo atingido pela
grandeza (IMÁX.).
Há amplitudes positivas e negativas.
Ao valor medido entre os valores máximos
positivo e negativo, chama-se valor pico a pico.
IPP = 2 x IMÁX.
Valor eficaz
É o valor de corrente contínua que no tempo T,
produz por efeito de joule numa resistência a
mesma quantidade de calor que a corrente
alternada.
O valor eficaz é uma característica de CA muito
utilizada.
Os aparelhos de medida, amperímetros e
voltímetros indicam – nos em CA, valores
eficazes.
Alguns aparelhos de medida têm, nas suas escalas, as iniciais de R.M.S do inglês (root
mean square), para indicar valores eficazes.
Desfasamentos
Nos circuitos podemos ter simultaneamente várias correntes e várias tensões. Os
receptores fazem com que as grandeza fiquem “desfasadas”.
Como I2 aparece primeiro diz-se que está em avanço em relação a I1.
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3. Eletricidade II – Corrente alternada
Grandezas em fase
O ângulo de desfasamento é nulo φ = 0°.
As duas grandezas têm ao mesmo tempo valores máximos e zeros.
Grandezas em quadratura
O ângulo de desfasamento é de φ = 90°. Quando uma grandeza atinge o valor máximo
a outra anula-se. Neste caso a tensão U está em avanço relativamente a I.
Grandezas em oposição
O ângulo de desfasamento é de φ = 180°.
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4. Eletricidade II – Corrente alternada
Análise de circuitos em C.A.
O funcionamento e a análise dos circuitos alimentados por corrente alternada depende
do tipo de receptores que constituem o circuito: resistências, bobinas e condensadores.
De facto , quando a uma bobina ou um condensador é aplicada uma tensão alternada ,
o circuito comporta-se de forma diferente se aos mesmos componentes fosse aplicada
tensão contínua. Porquê ?
• Em corrente contínua, a única oposição à circulação de corrente é a resistência
óhmica R dos receptores, verificando-se a Lei de Ohm U = R x I.
• Em corrente alternada CA a oposição nos circuitos chama-se Impedância Z,
que é o resultado da soma de duas parcelas de oposições: A resistência R +
Reactância X.
• A reactância X é uma oposição que só aparece em CA. Nas bobinas chama-se
reactância indutiva XL e nos condensadores, reactância capacitiva XC.
•
Os circuitos a estudar em CA:
• Circuitos puramente resistivos
Circuitos só constituídos por resistências.
• Circuitos puramente indutivos
Constituídos por bobinas em que a sua resistência óhmica é muito baixa, R ≈ 0
• Circuitos puramente capacitivos
Circuitos com condensadores. Os condensadores têm um valor de R ≈ 0
• Circuitos indutivos RL
Circuitos constituídos por bobinas ou por bobinas e resistências.
• Circuitos capacitivos RC
Circuitos constituídos por condensadores ou por condensadores e resistências.
• Circuitos RLC
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5. Eletricidade II – Corrente alternada
Circuitos constituídos por condensadores, bobinas e resistências.
Circuito puramente resistivo
Este circuito formado só com resistência óhmica R,
temos Z = R.
A lei de ohm para este circuito: U = R x I
Ao aplicarmos uma tensão alternada U a uma
resistência R, verifica-se que à medida que a tensão
aumenta a corrente I também o fará. E se a tensão
mudar de polaridade, a corrente muda de sentido.
A corrente I segue as evoluções da tensão aplicada U. As curvas representativas da
tensão U e a corrente I estão em fase, isto é, os seus valores máximos e os zeros
ocorrem no mesmo instante.
Circuito puramente indutivo
Neste circuito, considera-se que a resistência óhmica
da bobina é zero.
A única oposição à passagem da corrente alternada é
efectuada pela Reactância Indutiva (XL).
Reactância indutiva (XL)
Exprime-se pela expressão matemática: XL= 2π f L
XL - reactância indutiva em ohms (Ω)
f – frequência da tensão alternada em hertz ( Hz)
L – Coeficiente de auto-indução da bobina em Henry (H) – Este valor é indicado pelo
fabricante.
Num circuito indutivo puro, a corrente está em atraso de 90° relativamente à tensão
aplicada.
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6. Eletricidade II – Corrente alternada
Circuito puramente capacitivo
A resistência óhmica R do condensado considera-se igual a zero.
A única oposição à passagem da corrente alternada é efectuada pela reactância
capacitiva.
A reactância capacitiva (Xc) exprime-se pela expressão matemática:
XC - reactância capacitiva em ohms (Ω)
f – frequência da tensão alternada em hertz (Hz)
C – Capacidade do condensador em Farads (F)
Num circuito capacitivo puro, a corrente está em avanço de 90° relativamente à tensão
aplicada.
Introdução aos sistemas trifásicos
Até aqui estudamos circuitos em corrente alternada monofásica (1 Fase + Neutro),
utilizada na maioria dos receptores tipo doméstico. Por motivos económicos na
indústria, são usados com bastante frequência, receptores trifásicos (3 Fases +
Neutro).
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7. Eletricidade II – Corrente alternada
Nas centrais eléctricas existem alternadores trifásicos, isto é alternadores que
produzem simultaneamente três tensões alternadas monofásicas e desfasadas entre si
no tempo de 1/3 do período (120º).
Tensões simples e compostas
Num sistema trifásico temos dois níveis de tensões:
As tensões simples (Us=230 Volt) entre qualquer Fase e o Neutro e tensões compostas
entre fases (Uc=400 Volt).
Uc = Us x √3
Carga trifásica
A representação de uma carga trifásica corresponde à associação de três impedâncias
(Z) ligadas em estrela ou em triângulo.
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8. Eletricidade II – Corrente alternada
Relação da Tensão na fase (VF) com a tensão na linha (VL) e da corrente na fase
(IF), com a corrente na linha (IL)
As tensões entre as duas fases não
correspondem às tensões de fase: UL = 1,73 UF
As correntes de linha correspondem às
correntes de fase: IL = IF
As tensões de linha e de fase estão distribuídas
simetricamente: UL = UF
As correntes de linha são superiores às correntes
de fase numa dada relação: IL = 1,73 IF
Num receptor trifásico ligado em estrela a corrente no neutro será nula se as cargas
Z1, Z2 e Z3 forem iguais.
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L1
L2
L3
N
Z1
Z1
Z2
Z2
Z3
Z3
L1
L2
L3
L1
L2
L3