ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1 – Fundamentos de Eletrotécnica

Unidade: 1 – Introdução à Eletrotécnica
Aula: 4 – Medição de grandezas elétricas utilizando Multímetro, Fontes de Tensão e Osciloscópio

1. Software

• Nome: LTspice

• Tipo: Simulador SPICE gratuito, rápido e com captura esquemática e visualizador de forma de onda integrados.

• Funções principais:

  • Simulação de circuitos analógicos.

  • Medição de tensão, corrente e resistência.

  • Análise de formas de onda.

• Requisitos mínimos:

  • Processador: Pentium 4M (32 bits) ou Pentium 4 G1 (64 bits).

  • RAM: 1 GB

  • Disco: 2 GB

  • Resolução mínima: 1024 × 768 (opcional)

  • Sistema operacional: Windows 10

• Links úteis:

  • Download: LTspice

  • Tutorial básico: Getting Started

2. Introdução

Nesta prática serão abordadas medições de grandezas elétricas utilizando:

• Multímetro (tensão, corrente e resistência)

• Fontes de tensão (CC e CA)

• Osciloscópio (visualização de formas de onda)

A simulação será feita no LTspice, permitindo compreender como realizar medições, interpretar resultados e identificar problemas em circuitos elétricos.

3. Objetivos

1. Compreender princípios básicos de medições elétricas (tensão, corrente e resistência).

2. Conhecer o funcionamento do multímetro, fontes de tensão e osciloscópio.

3. Aplicar técnicas corretas de medição.

4. Realizar medições precisas em diferentes componentes e circuitos.

5. Interpretar resultados e identificar problemas ou características do circuito.

4. Procedimentos

1. Caracterização do circuito:

   • Analisar o esquema fornecido (ex.: dois resistores de 1 kΩ em série com fonte CC de 12 V).

2. Montagem no LTspice:

   • Inserir componentes, configurar valores e realizar conexões.

   • Atalhos úteis:

     • Del: excluir componente

     • M: mover

     • Esc: cancelar

     • Ctrl+R: rotacionar

     • W: adicionar fio

3. Configuração da simulação:

   • Ajustar parâmetros no modo DC ou Transient, conforme o experimento.

4. Medição das grandezas elétricas:

   • Executar simulação e registrar valores de tensão e corrente.

5. Fonte de tensão alternada:

   • Criar circuito CA com 120 V (pico) e 120 Hz, resistores de 1 MΩ.

   • Configurar fonte como “SINE” no LTspice.

6. Captura e análise da forma de onda:

   • Medir nos pontos indicados, observando amplitude, frequência e fase.

7. Geração de onda triangular:

   • Ajustar fonte para forma de onda triangular, mantendo simulação “Transient” com Stop Time = 30 ms.

8. Interpretação dos resultados:

   • Verificar coerência dos valores, identificar falhas e anotar conclusões.

9. Registro e relatório:

   • Anotar valores, observações e conclusões para inclusão no relatório.

5. Checklist

• Analisar circuito e identificar componentes.

• Realizar conexões corretas.

• Configurar simulação corretamente.

• Registrar valores de tensão e corrente.

• Ajustar fonte CA e triangular.

• Capturar e analisar forma de onda.

• Interpretar resultados e anotar conclusões.

6. Estrutura do Relatório

1. Introdução – Objetivo e conceitos envolvidos.

2. Procedimento experimental – Etapas realizadas, configurações e medições.

3. Resultados – Valores obtidos, tabelas, gráficos e imagens.

4. Discussão – Comparação com valores esperados, análise de erros.

5. Conclusão – Principais aprendizados e importância das medições.

6. Referências – Fontes utilizadas.

   Roteiro de Aula Prática 2

   Disciplina: Fundamentos de Eletrotécnica
   Unidade: 2 – Transformadores e Máquinas Elétricas
   Aula: 5 – Transformadores

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   1. Software

   • Nome: LTspice

   • Licença: Livre

   • Requisitos de Sistema:

     • 32 bits: Pentium 4M ou equivalente

     • 64 bits: Pentium 4 G1 ou equivalente

     • Memória RAM: 1 GB

     • Espaço em disco: 2 GB

     • Resolução: 1024 × 768 (opcional)

     • Sistema Operacional: Windows 10

   • Descrição:
     LTspice é um simulador SPICE gratuito e de alto desempenho, com captura esquemática, visualização de formas de onda e modelos aprimorados para simulação de circuitos analógicos.

   • Links úteis:

     • Download: LTspice Simulator

     • Tutorial oficial: LTspice Getting Started

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   2. Introdução

   Na prática, serão estudados circuitos RC, RL e RLC em série.

   • Resistor (R): limita a corrente elétrica, dissipando energia em forma de calor.

   • Indutor (L): armazena energia em campo magnético, se opondo a variações bruscas de corrente.

   • Capacitor (C): armazena energia em campo elétrico, se opondo a variações bruscas de tensão.

   Comportamentos esperados:

   • RL: atraso na resposta da corrente em relação à tensão.

   • RC: atraso na resposta da tensão em relação à corrente.

   • RLC: efeitos combinados, incluindo ressonância e amortecimento.

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   3. Fórmulas

   • RL: ∣Z∣=R2+(ωL)2|Z| = \sqrt{R^2 + (\omega L)^2}∣Z∣=R2+(ωL)2​

   • RC: ∣Z∣=R2+(1ωC)2|Z| = \sqrt{R^2 + \left(\frac{1}{\omega C}\right)^2}∣Z∣=R2+(ωC1​)2​

   • RLC: ∣Z∣=R2+(ωL−1ωC)2|Z| = \sqrt{R^2 + \left(\omega L – \frac{1}{\omega C}\right)^2}∣Z∣=R2+(ωL−ωC1​)2​

   Onde:

   • $R$ = resistência (Ω)

   • $L$ = indutância (H)

   • $C$ = capacitância (F)

   • $\omega$ = frequência angular (rad/s)

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   4. Objetivos

   1. Verificar a relação entre $R$, $C$ e $\omega$ em circuito RC.

   2. Analisar a influência de $R$ e $L$ na impedância de circuito RL.

   3. Estudar o efeito combinado de $R$, $L$ e $C$ em circuito RLC.

   4. Comparar resultados teóricos, experimentais e simulados no LTspice.

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   5. Procedimentos

   1. Abrir o LTspice e criar um novo projeto.

   2. Circuito RC:

      • Resistor: 1 kΩ

      • Capacitor: 1 nF

      • Fonte senoidal (SINE)

      • Conexão em série com terminal de terra.

      • Calcular $|Z|$ usando fórmula do RC.

      • Simular em AC Analysis, registrar tensão e corrente.

   3. Circuito RL:

      • Resistor: 1 kΩ

      • Indutor: 1 mH

      • Calcular $|Z|$ usando fórmula do RL.

      • Simular e registrar resultados.

   4. Circuito RLC:

      • Resistor: 1 kΩ

      • Indutor: 1 mH

      • Capacitor: 1 nF

      • Calcular $|Z|$ usando fórmula do RLC.

      • Simular e registrar resultados.

   5. Análise:

      • Comparar tensão e corrente entre RC, RL e RLC.

      • Observar diferenças de comportamento.

      • Conferir compatibilidade com teoria.

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   6. Checklist

   • Montar e medir componentes do RC

   • Calcular $|Z|$ RC

   • Simular RC no LTspice

   • Montar RL

   • Calcular $|Z|$ RL

   • Simular RL

   • Montar RLC

   • Calcular $|Z|$ RLC

   • Simular RLC

   • Comparar resultados e elaborar análise

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   7. Estrutura do Relatório

   1. Introdução – contextualização e objetivos.

   2. Metodologia – materiais, montagem e configuração de simulação.

   3. Resultados – valores medidos, cálculos, tabelas e gráficos.

   4. Discussão – análise crítica e comparação teoria × prática.

   5. Conclusão – resumo, considerações finais e sugestões.

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   8. Referências

   1. DORF, R. C.; SVOBODA, J. A. Introduction to Electric Circuits, 9ª ed., John Wiley & Sons, 2010.

   2. NILSSON, J. W.; RIEDEL, S. A. Electric Circuits, 10ª ed., Pearson, 2014.

   3. HAYT, W. H.; KEMMERLY, J. E.; DURBIN, S. M. Engineering Circuit Analysis, 9ª ed., McGraw-Hill, 2017.

   4. SADIKU, M. N. O. Elements of Electromagnetics, 5ª ed., Oxford University Press, 2013.

   5. SEDRA, A. S.; SMITH, K. C. Microelectronic Circuits, 7ª ed., Oxford University Press, 2014.

      Aula Prática 1 – Fundamentos de Eletrotécnica

      1. Introdução

      Neste experimento, será utilizado o simulador DCACLab para simular um circuito elétrico simples, com objetivo de analisar seu comportamento e funcionamento.

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      2. Objetivos

      • Compreender o funcionamento básico de um circuito elétrico simples.

      • Identificar e aplicar corretamente os símbolos dos componentes.

      • Utilizar um simulador para montagem e análise de circuitos.

      • Analisar a relação entre tensão, corrente e resistência utilizando a Lei de Ohm.

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      3. Materiais Utilizados

      • Simulador DCACLab

      • Resistores

      • Fonte de tensão contínua (DC)

      • Fios de conexão

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      4. Procedimento Experimental

      1. Acessar o simulador DCACLab.

      2. Montar um circuito elétrico simples composto por uma fonte de tensão DC e um resistor, utilizando fios para interligar os componentes.

      3. Observar e registrar a tensão e corrente no circuito.

      4. Aplicar a Lei de Ohm para verificar a coerência dos valores obtidos.

      5. Salvar a simulação ou capturar imagens para inserção no relatório.

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      5. Resultados

      Componente	Valor Nominal	Medição de Tensão (V)	Medição de Corrente (A)
      Resistor
      Fonte DC

      (Inserir imagem da simulação no DCACLab aqui)

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      6. Discussão

      • Comparar os valores obtidos na simulação com os valores calculados pela Lei de Ohm.

      • Apontar possíveis diferenças e justificativas (ex.: arredondamentos, tolerância dos resistores).

      • Relacionar os resultados com o comportamento esperado de um circuito resistivo simples.

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      7. Conclusão

      Com a realização desta prática, foi possível compreender a montagem e análise de um circuito simples utilizando o simulador DCACLab, aplicando a Lei de Ohm para confirmar a relação entre tensão, corrente e resistência.

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      8. Referências

      • MARQUES, Fernando. Fundamentos de Eletrotécnica. Editora Érica, 2019.

      • Material de apoio da disciplina disponibilizado no AVA.

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      Roteiro de Aula Prática 4 – Fundamentos de Eletrotécnica

      Unidade: 4 – Instalação e dimensionamento de sistemas elétricos industriais
      Aula: 15 – Aplicação dos conversores de frequência

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      1. Referências

      • Algetec: https://www.algetec.com.br/br/laboratoriosvirtuais

      • Disciplina: Fundamentos de Eletrotécnica

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      2. Software Utilizado

      Software: Algetec

      • Acesso: Online (Pago)

      • Infraestrutura mínima:

        • Computador com acesso à internet

        • Memória RAM mínima: 4 GB

        • Para Windows 10: utilizar Google Chrome

        • Para Windows 7: utilizar Mozilla Firefox

        • Fechar outros programas que possam sobrecarregar o computador

      Descrição:
      Os Laboratórios Virtuais Algetec oferecem práticas roteirizadas alinhadas ao plano pedagógico da instituição, simulando com fidelidade experimentos de laboratórios físicos de engenharias e saúde. Permitem aprender conceitos práticos de forma interativa.
      Mais informações e FAQ: https://algetec.movidesk.com/kb/pt-br/

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      3. Introdução

      Os conversores de frequência (inversores de frequência) são dispositivos eletrônicos usados para controlar a velocidade de motores elétricos variando a frequência da corrente elétrica.
      São essenciais em diversas aplicações industriais, como máquinas-ferramenta, sistemas de climatização e transporte.
      A prática visa proporcionar contato direto com o equipamento, entendendo seu funcionamento, configuração e operação.

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      4. Atividade Proposta

      • Analisar esquemas elétricos para executar o acionamento de uma partida indireta com conversor de frequência.

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      5. Objetivos

      • Modificar e monitorar parâmetros do conversor de frequência.

      • Operar o conversor de frequência em modo local.

      • Operar o conversor de frequência em modo remoto.

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      6. Procedimentos

      Etapa 1 – Conhecendo o experimento

      1. No Algetec, acessar Laboratório Específicos de Elétrica → Conversor de Frequência.

      2. Explorar menus, câmeras e opções de visualização.

      3. Acessar Esquemáticos e analisar diagramas disponíveis.

      Etapa 2 – Operação em Modo Local (Esquemático 9)

      • Conectar terminais conforme instruções:

        • R (Módulo 2) → R/L1 (Conversor)

        • S (Módulo 2) → S/L2/N (Conversor)

        • Terra (Módulo 2) → PE (Conversor)

        • U (Conversor) → U1 (Motor)

        • V (Conversor) → V1 (Motor)

        • W (Conversor) → W1 (Motor)

        • Terra (Conversor) → Terra (Motor)

      • Escolher fechamento do motor: Delta ou Estrela.

      • Configurar parâmetros: aceleração, desaceleração, frequência mínima/máxima, sentido de giro.

      Etapa 3 – Operação em Modo Remoto (Esquemático 10)

      1. Alimentar o conversor.

      2. Conectar ao motor (U, V, W + Terra).

      3. Realizar fechamento do motor (Delta ou Estrela).

      4. Conectar botoeiras: 24 (Conversor) → 31 e 33 (Botoeira); 32 e 34 (Botoeira) → LI1 e LI2 (Conversor).

      5. Conectar potenciômetro: +5V, AI1 e COM (Conversor) → 1, 2 e 3 (Potenciômetro).

      6. Energizar bancada, configurar para modo remoto e testar controle de velocidade.

      7. Desenergizar e remover conexões.

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      7. Checklist

      • Montagem do acionamento modo local.

      • Análise de funcionamento.

      • Montagem do acionamento modo remoto.

      • Análise de funcionamento.

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      8. Entrega

      Relatório contendo:

      • Prints dos acionamentos em modo local e modo remoto.

      • Descrição detalhada do funcionamento de cada dispositivo.

      • Responder às questões:

        1. Quais ganhos a utilização do conversor de frequência traz ao meio industrial?

        2. Qual parâmetro o inversor utiliza para variar a velocidade do motor?

        3. Quais as vantagens do modo remoto em aplicações industriais?