P3 - Eletricidade Aplicada 2023-2

Universidade Federal do Esp´ırito Santo Departamento de Engenharia El´etrica Eletricidade Aplicada Avaliac¸˜ao 3 Aluno: Nota: / 10,0 Professor: Wesley Costa Data Limite de Entrega: 10 de dezembro de 2023 Cada quest˜ao vale 1,25 pontos, ficando uma extra. Quest˜ao 1 Determine a relac¸˜ao de transformac¸˜ao, o tipo de transformador (elevador ou abaixador) e o valor das tens˜oes marcadas nos circuitos abaixo: (a) (b) Quest˜ao 2 Explique de forma geral como que ´e induzida a tens˜ao el´etrica em um gerador e o torque mecˆanico em um motor. Quais s˜ao as leis f´ısicas envolvidas? P´agina 1 de 4 Quest˜ao 3 Um transformador de distribuic¸˜ao de energia, com valor nominal de placa de identificac¸˜ao de 100 kV A, 1100/220 V, 60 Hz, tem a resistˆencia do enrolamento de alta tens˜ao de 0, 1 Ω e uma reatˆancia de dispers˜ao de 0, 1 Ω. A resistˆencia do enrolamento de baixa tens˜ao ´e de 0, 004 Ω e a reatˆancia de dispers˜ao ´e de 0, 012 Ω. A fonte ´e aplicada ao lado de alta tens˜ao. Responda: a) Qual o valor da relac¸˜ao de transformac¸˜ao 𝑎? b) Calcule a resistˆencia do enrolamento equivalente e a reatˆancia, referidas aos lados de alta e baixa tens˜ao. Dica: desenhe o circuito para evitar erros. c) Calcule a queda de tens˜ao na resistˆencia equivalente e na reatˆancia equivalente referida ao prim´ario do transformador quando o transformador est´a alimentando uma carga nominal. d) Repita c) referida ao secund´ario do transformador. Quest˜ao 4 Os circuitos abaixo representam geradores de corrente cont´ınua com rotac¸˜ao no eixo de 200 rotac¸˜oes por minuto. Calcule: os valores das grandezes el´etricas destacadas nos circuitos; o torque aplicado na turbina do gerador; o rendimento. Despreze as perdas rotacionais. (a) (b) Quest˜ao 5 Um gerador de corrente cont´ınua com auto-excitac¸˜ao em derivac¸˜ao de 10 kW, 250 V ´e acionado a 1000 rpm. A resistˆencia de armadura ´e 0, 1 Ω e a corrente de campo ´e de 1, 1 A para a tens˜ao e carga nominais. As perdas rotacionais s˜ao conhecidas como iguais a 500) W. Pede-se: a) Explique com suas palavras a necessidade da auto-excitac¸˜ao em geradores de corrente cont´ınua e como ´e poss´ıvel magnetizar o enrolamento de campo neste caso. b) Calcule a forc¸a eletromotriz de armadura (𝐸𝑎). c) O torque desenvolvido. d) O rendimento. e) A regulac¸˜ao de tens˜ao, sabendo que a tens˜ao a vazio ´e igual a 268 V. P´agina 2 de 4 Quest˜ao 6 Os circuitos abaixo representam motores de corrente cont´ınua com rotac¸˜ao no eixo de 1000 rotac¸˜oes por minuto. Calcule: os valores das grandezas el´etricas destacadas nos circuitos; o torque no eixo do motor; o rendimento. Despreze as perdas rotacionais. Lembre-se que o torque no eixo do motor ´e dado por 𝑇 = 𝐸𝑎𝐼𝑎 𝜔 . (a) (b) Quest˜ao 7 Um motor em derivac¸˜ao com 20 HP, 230 V, 1150 rpm, possui a resistˆencia do circuito de armadura igual a 0, 1 Ω. Na velocidade nominal e sa´ıda nominal, a corrente de armadura ´e de 70 A e a corrente de campo ´e de 1 A. Calcule: a) O torque eletromagn´etico; b) As perdas rotacionais; c) O rendimento; Quest˜ao 8 Explique, com suas palavras, como se d´a o funcionamento de um motor de induc¸˜ao e indique as perdas presentes no processo. P´agina 3 de 4 Quest˜ao 9 Um motor de induc¸˜ao foi modelado a partir do circuito abaixo. Calcule as grandezes el´etricas destacadas no circuito, a velocidade do motor (considere 𝑓 = 60 Hz), o rendimento e a potˆencia el´etrica convertida em mecˆanica. Despreze as perdas rotacionais. P´agina 4 de 4