Lista de Exercícios Resolvidos - Máquinas Síncronas e Motores Elétricos

1 Em relação a máquinas síncronas é correto afirmar que a A os motores síncronos utilizam o campo magnético girante para gerar o movimento de rotação ao se utilizar do curtocircuito do enrolamento do rotor b B uma máquina síncrona pode ser usada para se corrigir fator de potência c C um motor síncrono possui um alto torque de partida d D um motor síncrono não opera com um escorregamento de 0 e E uma máquina síncrona funciona como um motor subexcitado quando consome potência ativa e fornece potência reativa 2 Julgue item que se segue relativos a máquinas elétricas Considerando a frequência de alimentação de 60 Hz a velocidade de campo girante de uma máquina síncrona de 2 polos é de 1800 rpm C Certo E Errado 3 Um motor síncrono hipotético está conectado a um barramento infinito Inicialmente o motor tem sua corrente de campo ajustada de modo que seu fator de potência seja indutivo Suponha agora que a corrente de campo seja gradualmente aumentada até seu valor nominal e que a potência de saída do motor seja constante ao longo de todo o processo Diante do exposto à medida que a corrente de campo aumenta a a velocidade do motor aumenta b a tensão do barramento infinito aumenta c a frequência do barramento infinito aumenta d o motor consome cada vez menos reativos da rede e o motor possa a consumir mais reativos da rede 4 Um motor síncrono de 4 polos foi projetado para frequência de rotor de 2250 rpm A frequência da fonte em hertz para a operação desse motor é a 40 b 50 c 60 d 75 e 80 5 Em relação a motores elétricos assinale a alternativa correta a Um motor elétrico de 4 polos em uma instalação de frequência padrão de 60 Hz possui velocidade síncrona de 3600 rpm b Um motor elétrico de 6 polos em uma instalação de frequência padrão de 60 Hz possui velocidade síncrona de 3600 rpm c Um soft starter é utilizado para a variação da velocidade de motores d Os inversores de frequência possibilitam a variação da velocidade de motores de baixa potência até 50 CV e Potência ativa é a parcela da potência aparente que realiza trabalho ou seja que é transformada em energia 6 As máquinas CA tradicionais classificamse em duas categoriais síncronas e de indução Com relação às máquinas síncronas é correto afirmar a As correntes elétricas do enrolamento do rotor são fornecidas diretamente na parte estacionária do motor através de contatos rotativos b O enrolamento de campo dessa máquina produz apenas um par de polos magnéticos razão pela qual ela é conhecida como máquina de quatro polos c As correntes elétricas do enrolamento do rotor são fornecidas diretamente na parte rotativa rotor do motor através de contatos fixos d O enrolamento de armadura consiste em quatro bobinas sendo duas de N espiras e duas de M espiras com N M e São conhecidas como máquinas síncronas porque à medida que o rotor gira o fluxo concatenado do enrolamento da armadura não varia no tempo 7 Considere um sistema elétrico de potência hipotético formado por um gerador síncrono trifásico ligação Δ conectado a uma carga trifásica ligação Δ por meio de uma reatância indutiva O equivalente monofásico desse sistema apresenta as seguintes grandezas Tensão Induzida EA 1000 0V Tensão na carga Vφ 950 0V Reatância por fase X j2 Ω Diante do exposto verificase que o módulo da potência aparente da carga em VA é a 23750 b 237503 c 47500 d 71250 e 712503 8 Quanto às características das máquinas síncronas assinale a alternativa correta a Sua excitação ocorre pela alimentação em corrente alternada do enrolamento situado no rotor b Quando operadas com sobreexcitação degradam o fator de potência de uma instalação industrial c Para a determinação da reatância síncrona é necessária a realização dos ensaios de circuito aberto e curtocircuito d A máquina síncrona de polos salientes possui entreferro uniforme e Em uma máquina síncrona com 8 polos alimentada com tensão à frequência de 60Hz a velocidade do campo girante é 800 RPM Lista 01 Eletrônica Analógica 1 Quantos elétrons de valência tem um átomo de silício a 0 b 1 c 2 d 4 e 8 2 Marque qual ou quais dos materiais abaixo são semicondutores usados na eletrônica Silício Carbono Cobre Germânio Boro 3 Dentre os semicondutores da eletrônica qual é o mais utilizado a Cobre b Germânio c Silício d Carbono e Gálio 4 O semicondutor intrínseco é aquele que a É composto apenas por impurezas b É composto apenas por Silício ou Germânio c É composto por Silício ou Germânio misturado com impurezas trivalentes ou pentavalentes d É composto por uma mistura específica de Silício e Germânio e É um semicondutor feito de leite condensado caramelizado com flocos crocantes e coberto por um delicioso chocolate nestlêgarotolacta 5 Marque V ou F sobre o semicondutor extrínseco tipo P É feito com a adição de impurezas trivalentes ao cristal semicondutor Possui mais elétrons livres que lacunas Uma das impurezas que geram esse tipo de semicondutor é o Boro É um semicondutor puro com excesso de prótons As lacunas são os principais portadores de carga nesse material 6 Marque V ou F sobre o semicondutor extrínseco tipo N Uma das impurezas que geram esse tipo de semicondutor é o Fósforo Os elétrons livres são os principais portadores de carga nesse material É feito com adição de impurezas trivalentes ao cristal semicondutor Possuí mais elétrons livres que lacunas As impurezas ficam com 9 elétrons de valência 7 A ligação existente entre átomos semicondutores em um cristal é conhecida como a Ligação covalente b Semicondutor c Ligação de Valência d Ligação Tetravalente 8 Na ligação covalente a Os átomos emprestam seus elétrons aos átomos vizinhos b Os átomos perdem seus elétrons para os átomos vizinhos c Os átomos compartilham seus elétrons com os átomos vizinhos d Os átomos mantém seus elétrons para si mesmos e NDA nenhuma das anteriores 9 Chamamos de o encontro de um elétron livre com uma lacuna a Ligação covalente b Recombinação c Energia de valência d Dopagem e Corintianização 10 Um semicondutor intrínseco ideal tem a Nenhuma lacuna e nenhum elétron livre b Muitas lacunas e nenhum elétron livre c Nenhuma lacuna e muitos elétrons livres d Muitos elétrons livres e lacunas e Muitos elétrons livres e poucas lacunas 11 As lacunas se comportam como a Átomos b Cargas positivas c Cargas negativas d Cargas neutras e Cristais semicondutores 12 Qual dos itens abaixo não tem nada a ver com os outros três a Silício b Condutor c Semicondutor d Quatro elétrons de valência e Ligação Covalente 13 A camada de depleção também conhecida como barreira de potencial existe por causa dado a Recombinação no centro da junção b Dopagem c Ligação covalente d Atração entre condutores e isolantes 14 Qual é a barreira de potencial do diodo de Germânio a 01V b 03V c 07V d 1V e 5V 15 Qual é a barreira de potencial do diodo de Silício a 01V b 03V c 07V d 1V e 5V 16 Analise o gráfico da curva característica do diodo real de Silício Se aplicarmos uma tensão direta de 1V sobre ele a corrente será a Muito alta b Muito baixa c 0 d Negativa 17 Num diodo real de Silício ou de Germânio a corrente reversa normalmente é a Altíssima b Desprezivelmente baixa c QUÊÊÊ DIODO NÃO CONDUZ CORRENTE NENHUMA REVERSAMENTE É ZERO d Tende à infinito 18 Em um diodo ideal o valor Vγ da Barreira de Potencial é a 0V b 03V c 07V d 1V e Infinito 19 Em um diodo ideal se aplicarmos diretamente sobre ele a tensão de 07V a corrente será a Muito alta b Muito baixa c Tende ao infinito d Tende a zero 20 Analise o gráfico a seguir e marque qual é a tensão de ruptura VBR APROXIMADA desse diodo a 700V b 770V c 800V d 850V e 0V V1 12 V V1 12 V V1 12 V 21 Marque qual é a indicação correta para Anodo A e Catodo K nos diodos abaixo 22 Qual é o valor da corrente na carga R1 sabendose que o diodo é real de Silício D1 R1 100 Ω a 100mA b 113mA c 120mA d 0 23 Qual é o valor da corrente na carga R1 sabendose que o diodo é IDEAL D1 R1 100 Ω a 100mA b 113mA c 120mA d 0 24 Qual é o valor da corrente na carga R1 sabendose que o diodo é real de Germânio D1 R1 100 Ω a 100mA b 113mA c 117mA d 0 V1 12 V 25 Qual é o valor da corrente no Resistor R1 sabendose que o diodo é real de Silício D1 R1 100 Ω a 100mA b 113mA c 117mA d 0 26 Para o circuito do exercício 24 qual é a tensão sobre o diodo a 0V b 03V c 07V d 12V 27 Para o circuito do exercício 25 qual é a tensão sobre o diodo a 0V b 03V c 07V d 12V 28 Um diodo está polarizado diretamente e em série com um resistor de 510 Ω Se a tensão nesse resistor for de 7V qual será a corrente NO DIODO a 10mA b 137mA c 15mA d 188mA e 0 29 Abaixo temos um circuito com um diodo e um resistor Temos também dos voltímetros chamados de XMM1 que mede a tensão no diodo e XMM2 que mede a tensão no resistor XMM1 Qual é a tensão medida no multímetro XMM1 e XMM2 respectivamente Considere D1 de Silício D1 XMM2 V1 20 V R1 550 Ω a 0V e 20V b 20V e 0V c 07V e 193V d 07V e 0V 30 Análise de defeitos Suponha que a tensão medida no diodo D1 de Silício seja de 5V VCC 5V Isso significa que o diodo está a Aberto b Em curtocircuito c Funcionando normalmente d Dormindo 31 Análise de Defeitos Se no circuito do exercício 30 o resistor R1 entre em curto circuito qual será a tensão no diodo O que acontecerá com ele a A tensão será 5V e o diodo queimará pois a corrente será altíssima b A tensão será 5V mas o diodo não queimará c A tensão será 0V pois o resistor está em curto d A tensão será 0V e a corrente será zero 32 Análise de Defeitos Você mede 0V no diodo do exercício 30 E vê que a tensão no resistor é de 5V O que pode ter acontecido a O diodo está aberto b O diodo está em curto c O diodo está funcionando normalmente d A fonte está com defeito 33 Calcule a tensão e a corrente em TODOS os componentes do circuito a seguir Considerar diodo de Silício R1 D1 R1 550 Ω D1 550 Ω V1 10 V 34 Calcule a tensão e a corrente em TODOS os componentes do circuito a seguir Considerar diodos de Silício D1 D2 R1 20 Ω 35 Calcule a tensão e a corrente em TODOS os componentes do circuito a seguir ou seja VD1 VD2 VD3 VR1 ID1 ID2 ID3 IR1 Considerar diodos de Silício D1 D2 R1 20 Ω 36 Calcule a tensão e a Corrente em TODOS os componentes do circuito a seguir ou seja VD1 VD2 VR1 VR2 ID1 ID2 IR1 IR2 D1 D2 R1 20 Ω 37 Qual dos diodos A B C ou D abaixo é o mais próximo do Diodo Ideal MODELOS A B C D VY 03V 2V 0V 50V IDM 50A 80A 80A 20 A VBR 1000V 5V 1000V 1800V IR 1µA 2 µA 500nA 400nA V1 10 V D3 V1 10 V D3 V1 10 V R2 20 Ω 1 Grupo Nome RA QUESTÃO 1 Sobre um circuito que contém apenas uma associação de resistores em paralelo é incorreto afirmar que a A corrente total do circuito é igual à soma das correntes individuais de cada resistor b A ddp em cada resistor é igual à tensão elétrica fornecida pela fonte c A resistência equivalente é sempre menor do que a resistência de menor valor que o circuito contém d A corrente elétrica é igual em todos os resistores e Se um resistor queima a corrente elétrica que circula nos demais componentes do circuito não se altera QUESTÃO 2 No circuito abaixo quando se fecha a chave S1 provocase a Aumento da corrente que passa por R2 b Diminuição no valor da resistência R3 c Aumento da corrente em R3 d Aumento da voltagem em R2 e Aumento da resistência total do circuito QUESTÃO 3 Calcular a condutância equivalente do circuito QUESTÃO 4 Analise o circuito abaixo esquematizado a Este é um circuito em série ou em paralelo b Calcule a resistência equivalente dele c Calcule a intensidade da corrente total que sai da bateria 3 2 d Qual o valor da corrente que passa em cada resistor e Calcule a potência total do circuito f Calcule a voltagem em cada resistor g Calcule a potência dissipada em cada resistor QUESTÃO 5 Analise o circuito abaixo esquematizado a Este é um circuito em série ou em paralelo b Calcule a resistência equivalente dele c Calcule a potência total do circuito d Qual o valor da voltagem em cada resistor e Calcule a intensidade da corrente elétrica que passa em cada resistor f Calcule a potência dissipada em cada resistor QUESTÃO 6 Na associação de resistores da figura abaixo os valores de I e de R são respectivamente a 8A e 5Ω b 5A e 8 Ω c 16A e 5Ω d 25A e 2Ω e 80A e 160 Ω QUESTÃO 7 Calcule a resistência do circuito formado por 10 resistores de 10 k Ω colocados todos em paralelo entre si e em série com 2 resistores de 2 k Ω colocados em paralelo a 1 kΩ b 2 k Ω c 5 k Ω d 7 k Ω e 9 k Ω QUESTÃO 8 Um eletricista inexperiente foi incumbido da tarefa de projetar parte de um circuito elétrico de um carro Sabese que na maioria dos carros a alimentação elétrica é realizada por uma bateria fonte ideal cuja voltagem é de 12 V O circuito hipotético projetado pelo profissional é o mostrado na figura abaixo onde R1 representa a luz de ré R2 o farol e R3 o arcondicionado do veículo O fio escolhido para construir o circuito suporta no máximo 14 A de corrente Com base no seu conhecimento de eletricidade e nas informações dadas assinale a opção correta dados R1 12 R2 4 e R3 120 3 a Como a resistência do arcondicionado R3 apresenta um valor dez vezes maior do que a da luz de ré R1 a corrente sobre R1 será dez vezes menor b Quando a luz de ré R1 e o arcondicionado R3 estiverem ligados o fio não suportará a corrente elétrica I e se romperá c Como a resistência do arcondicionado R3 apresenta um valor dez vezes maior do que a da luz de ré R1 a diferença de potencial sobre R1 será dez vezes maior d Quando a luz de ré R1 e o farol R2 estiverem ligados o fio não suportará a corrente elétrica I e se romperá QUESTÃO 9 O solenoide mostrado na figura abaixo possui 300 espiras Como o comprimento é muito maior que o diâmetro o campo magnético no interior do solenoide pode ser considerado uniforme Determine a intensidade de campo magnético e a densidade de fluxo no interior do solenoide assim como a indutância deste solenoide Despreze o campo magnético no exterior do solenoide A corrente é igual a 12A QUESTÃO 10 Desejamos enrolar uma bobina de modo que ela tenha resistência mas essencialmente nenhuma indutância Como fazer isto QUESTÃO 11 A profundidade do núcleo mostrado na figura abaixo é igual a 8cm A permeabilidade relativa do material é igual a 3500 o número de espiras igual a 400 e a corrente que alimenta o circuito igual a 2 ampère Determine o fluxo magnético no núcleo e a densidade de fluxo magnético nas partes do núcleo QUESTÃO 12 Para o dispositivo da fig temse uma corrente I 5 A através de N 100 espiras fazendo circular um fluxo magnético por um retângulo cujos comprimentos médios da base e da altura são respectivamente 10 cm e 8 cm e secção reta 2 cm2 feito de um material de permeabilidade relativa µr 1000 Calcular a A relutância do circuito magnético b A permeância do circuito magnético 4 c A intensidade de campo magnético no núcleo d A densidade de fluxo magnético no núcleo e O fluxo magnético no núcleo QUESTÃO 13 Calcule o fluxo magnético para o desenho a baixo considere o material como aço laminado QUESTÃO 14 Considere a estrutura magnética em aço fundido mostrada na fig Para um fluxo magnético de 15 x 104 Wb qual é o valor de B nos pontos 1 e 2 dados que A1 16 cm2 A2 20 cm2 L1 15 cm L2 30 cm Determine também a corrente na bobina sabendose que ela possui 200 espiras QUESTÃO 15 Calcule a corrente I no circuito magnético abaixo no qual existem duas fontes fmm 5 Aço laminado Aço fundido Ferro fundido 1 Um transformador tem a seguinte característica 220110 V Responda as seguintes questões a 0 transformador é redutor ou elevador b Indique o valor da tensão no primário e a do secundário c Calcule a sua relação de transformação d Suponha que o primário do transformador anterior tinha 800 espiras Qual será o número de espiras do secundário 2 Considere um transformador de 100300 V com 300 espiras no enrolamento primário a Indique as tensões no primário e do secundário b Calcule a relação de transformação c Calcule o número de espiras no secundário 3 Ao aplicarse 220 V a 500 espiras do primário de um transformador obtevese no secundário 150 V Calcule a 0 número de espiras do secundário b A tensão que se obteria no secundário se se aplicassem no primário os mesmos 220 V mas apenas a 400 das suas espiras c A tensão que se obteria no secundário se se aplicassem no primário os mesmos 220 V mas agora a 600 espiras 4 Ao aplicar 100 V a 200 espiras do primário de um transformador obtevese no secundário 40 V Calcule a 0 numero de espiras do secundário b A tensão que se obteria no secundário se se aplicassem no primário os mesmos 100 V mas apenas a 100 das suas espiras 5 O primário de um transformador alimentado por uma corrente elétrica alternada tem mais espiras do que o secundário Nesse caso comparado com o primário no secundário a a diferença de potencial é a mesma e a corrente elétrica é contínua b a diferença de potencial é a mesma e a corrente elétrica é alternada c a diferença de potencial é menor e a corrente elétrica é alternada d a diferença de potencial é maior e a corrente elétrica é alternada e a diferença de potencial é maior e a corrente elétrica é contínua 6 As companhias de distribuição de energia elétrica utilizam transformadores nas linhas de transmissão Um determinado transformador é utilizado para baixar a diferença de potencial de 3 800 V rede urbana para 115 V uso residencial Nesse transformador I O número de espiras no primário é maior que no secundário II A corrente elétrica no primário é menor que no secundário III A diferença de potencial no secundário é contínua Das afirmações acima a Somente I é correta b Somente II é correta c Somente I e II são corretas d Somente I e III são corretas e I II e III são corretas 7 A tensão elétrica fornecida pelas empresas energéticas em alguns estados do Brasil é 220V porém muitos aparelhos domésticos trabalham com tensões bem inferiores e já possuem transformadores integrados Supondo que um aparelho funcione com tensão elétrica de 20V e possua um transformador integrado com 1500 espiras no enrolamento primário Quantas espiras são necessárias no enrolamento secundário para que a tensão não supere os 20V 8 A corrente elétrica que passa pelo enrolamento primário do transformador que tem 800 espiras é ip 15A Calcule a corrente no enrolamento secundário do transformador sabendo que ele possui 100 espiras 9 Uma máquina de solda elétrica precisa operar com uma corrente elétrica de 400 A para que haja potência dissipada suficiente para fundir as peças metálicas A potência necessária é dada por P Ri2 onde R é a resistência dos eletrodos de solda Com a intenção de obter esse valor de corrente elétrica utilizase um transformador que está ligado a uma rede elétrica cuja tensão vale 110 V e pode fornecer um máximo de 40 A Qual deve ser a razão do número de espiras entre o enrolamento primário e o secundário do transformador e qual a tensão de saída 10 Num transformador a razão entre o número de espiras no primário N1 e o número de espiras no secundário N2 é N1N2 10 Aplicandose uma diferença de potencial alternada V1 no primário a diferença de potencial induzida no secundário é V2 Supondo tratarse de um transformador ideal qual a relação entre V2 e V1 11 Um transformador monofásico possui tensão no primário 220V e do secundário 24V Perguntase Qual a relação de espiras deste transformador 12 Um transformador possui a seguinte especificação 127V24V e 3A Desejase dimensionar um fusível para proteção do transformador para isso é necessário saber a corrente do primário que é 13 Qual a tensão medida entre os terminais B e D 14 Dispõese de uma rede elétrica trifásica 66 kV e de três transformadores monofásicos 3800220 V Desenhe um diagrama elétrico indicando as ligações dos transformadores à rede elétrica e a três lâmpadas 200 W 127 V conectadas em Y Obtenha as magnitudes de todas as tensões e correntes a relação de transformação e a relação de espiras Indique estes valores no diagrama elétrico 15 Dispõese de uma rede elétrica trifásica 66 kV e de três transformadores monofásicos 3800220 V Desenhe um diagrama elétrico indicando as ligações dos transformadores à rede elétrica e a três lâmpadas 200 W220 V conectadas em Y Obtenha as magnitudes de todas as tensões e correntes a relação de transformação e a relação de espiras Indique estes valores no diagrama elétrico 16 Especifique a potência e as magnitudes das tensões em cada transformador monofásico que deverá compor um banco trifásico 13800220 V 18 kVA com ligação Y no lado de alta tensão e ligação Δ no lado de baixa tensão 17 Uma carga composta de três resistores em Δ é conectada a um banco trifásico Δ Y composto de três transformadores monofásicos que têm relação de espiras 51 a Se a corrente na impedância da carga é de 8 A qual é o valor da corrente de linha no primário b Se a tensão de linha no primário é de 220 V qual é o valor da tensão na impedância da carga c Esboce diagrama elétrico das ligações do banco trifásico a uma rede elétrica e à carga indicando no diagrama todos os valores das tensões e correntes da relação de espiras e da relação de transformação 1 Explique detalhadamente o funcionamento de um motor de corrente contínua com imã permanente 2 Para que servem as escovas em um motor de corrente contínua 3 De que material são feitas as escovas Quais são as principais características das mesmas 4 Quais são as principais perdas de energia em um motor de corrente contínua 5 Quais são os principais componentes presentes no rotor de um motor de corrente contínua 6 Explique o que é força contra eletromotriz 7 O que é o conjugado de um motor 8 A figura I representa o esquema de ligação de um motor com excitação independente justifique 9 Observe a figura a baixo e coloque o número relativo a cada parte da maquina na relação a seguir 10 Caso a corrente de campo do motor aumente sendo mantida constante a tensão de alimentação na armadura a velocidade do motor também aumentará Justifique 11 É necessária somente uma fonte de alimentação para fornecer energia ao circuito de armadura e de campo do motor Justifique 12 No motor CC do tipo shunt o enrolamento shunt a da armadura é ligado em série com um capacitor de partida b da armadura possui uma derivação na qual é conectado um capacitor de partida c do estator encontrase ligado em série com um enrolamento auxiliar e com a armadura d do estator e a armadura são ligados em paralelo e do estator e a armadura são ligados em série 13 Dois motores de corrente contínua têm potências e velocidades nominais iguais um com excitação em derivação e outro com excitação série Com respeito a esses motores analise as afirmações seguintes I No motor com excitação em derivação a corrente de excitação é pequena em relação à corrente nominal II No motor com excitação série a queda de tensão no enrolamento de excitação é pequena em relação à tensão nominal III Para ambos os motores a queda de tensão no enrolamento de excitação é pequena É correto o que se afirma em a I apenas b II apenas c III apenas d I e II apenas e I II e III 14 O torque gerado no eixo de um motor CC é diretamente proporcional à corrente de armadura Justifique sua resposta