Atividade 4: Aprimorar o uso do osciloscópio. Medida dos valores de tensão e fase da rede elétrica residencial
O objetivo dessa atividade é aprimorar o uso do osciloscópio. Vamos fazer isso medindo tensão e fase da rede elétrica da tomada, entendendo assim melhor este recurso tecnológico disponibilizado aos consumidores residenciais.
A tensão que chega é alternada senoidal, com um valor eficaz de 127 V (ou 220 V) e frequência 60 Hz. O valor eficaz é:
\(V_{rms}=\frac{valor \, de \, pico}{ \sqrt{2}}= \frac{V_{p}}{\sqrt{2}}= \frac{1}{2} \frac{V_{pp}}{\sqrt{2}} \)
Prepare-se para o experimento
- Esboce as tensões neutro e fase fornecida por uma tomada de 127 V. Dê os valores de
pico e eficaz, há diferença de fase?
- Agora esboce as tensões neutro, fase 1 e fase 2 fornecidas por uma tomada de 220 V.
Dê os valores de pico e eficaz e as diferenças de fase.
- Como pode-se medir (com o osciloscópio) a diferença de fase entre as duas fases (com os cursores é possível medir diferença de tempo)? Como é possível obter diferenças de fase? Como pode-se estimar as incertezas?
Realizando o experimento
Para reduzir o risco associado a acidentes com choques elétricos as medidas foram realizadas utilizando-se 2 divisores de tensão independentes, como na figura abaixo, de maneira que as tensões medidas são praticamente igual a 1/10 das tensões de entrada.
São medidas as tensões da rede elétrica.
Como em qualquer medida elétrica deve-se:
- conhecer seu instrumento de medida, no caso o osciloscópio
- saber a ordem de grandeza das tensões que vai medir
- e se o seu instrumento é adequado a elas
- saber avaliar as incertezas das medidas realizadas.
O osciloscópio está com a carcaça (incluindo a parte externa do conector BNC) aterrada no mesmo terra dos circuitos da caixa. É o pino central das tomadas da instalação:
- as 2
pontas de prova já medem as
tensões em relação ao terra, não há necessidade de ligar o fio terra das pontas
de prova (o pino preto)
Link para o vídeo no YouTube: https://youtu.be/b4NG5QUFXfc
Foram medidas as tensões da rede elétrica de 127 V:
- Das medidas realizadas com o voltímetro e com o osciloscópio obtenha
as tensões eficaz e de pico
- A seguir interprete suas medidas: explique diferenças em relação à medida com o voltímetro (configuração AC), se houver, e se as medidas estão de acordo com o esperado.
O procedimento foi repetido ligando-se os circuitos à rede de 220 V. Os dois cabos medem, nos dois canais do osciloscópio, as tensões com referência ao terra.
- Obtenha das medidas as
tensões de pico e a defasagem entre essas 2 tensões
- Estão de
acordo com os valores esperados?
- Analise as medidas de diferença ΔV
entre as fases 1 e 2.
- A forma
de onda obtida corresponde ao que se espera da tensão 220 V?
- Tente desenvolver
a equação que descreve a diferença de tensão entre fase 1 e fase 2
- A
amplitude deduzida está de acordo com o observado? A fase deduzida está de
acordo com o observado? Sim ou não e justifique.