Prova Escrita 1 2-2020-2

Universidade Federal Rural de Pernambuco Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho Disciplina: Máquinas Elétricas - 2020.2 04 / 11 / 2021 Professor: João Paulo R. A. Mello Estudante: Matrícula: Prova Escrita 1.2: Máquinas CC Leia as questões propostas abaixo com atenção e as resolva. Em seguida envie seus desenvolvimentos manuscritos e digitalizados de forma bem legível e organizada em um arquivo PDF na atividade “Prova Escrita 1.2”. Destaque suas respostas finais. As questões e questões da prova devem estar identificados nas respostas e desenvolvimentos, caso contrário não serão considerados. Além disso, o arquivo deve conter um cabeçalho também manuscrito com as seguintes informações: • Identificação da Instituição (UFRPE) e da Unidade Acadêmica (UACSA); • Identificação da disciplina e do período letivo (Máquinas Elétricas - 2020.2); • Nome e matrícula do estudante (consultar matrícula no SIGAA); • Identificação do documento (Prova Escrita 1.2 – Desenvolvimentos); • Data de envio. OBS. 1: A avaliação contém parâmetros individualizados para cada aluno, indicados por letras maiúsculas em negrito e sublinhadas (A, B, C ...). Estes parâmetros devem ser consultados em tabela disponibilizada pelo professor juntamente com a prova. Tenha cuidado para não se confundir, anote seus parâmetros na resolução. OBS. 2: Tenha cuidado, avaliações não identificadas com o nome do aluno serão sumariamente anuladas! OBS. 3: Estejam atentos aos prazos dados pelo professor. Boa prova! --- QUESTÕES: Considere uma máquina CC com as seguintes características nominais: A kW, 100 V, 1000 rpm. A máquina possui resistência da armadura R_A = B Ω, e um enrolamento de campo com resistência R_FW = C Ω e N_f = D espiras/polo. O enrolamento de campo está conectado em série com um reostato (resistência variável) de resistência R_FC, de modo que R_T = R_FW + R_FC. Além disso, para n_m = 1000 rpm foram obtidos os pontos da curva de magnetização indicados na Tabela 1. Tabela 1 - Pontos da curva de magnetização para as questões 1 e 2: If (A) Ea (V) | If (A) Ea (V) | If (A) Ea (V) 0,00 4,0 | 0,31 61,9 | 0,62 103,2 0,01 5,6 | 0,32 63,8 | 0,64 104,6 0,02 7,2 | 0,33 65,7 | 0,66 106,0 0,03 8,8 | 0,35 69,6 | 0,68 107,4 0,04 10,4 | 0,37 73,3 | 0,69 108,1 0,05 13,6 | 0,38 75,2 | 0,70 108,8 0,06 15,2 | 0,39 77,1 | 0,72 109,4 0,07 15,6 | 0,40 80,0 | 0,73 110,1 0,08 16,8 | 0,41 80,4 | 0,75 111,4 0,09 20,0 | 0,43 83,3 | 0,76 111,6 0,10 22,4 | 0,44 84,6 | 0,78 112,8 0,11 26,0 | 0,45 86,0 | 0,79 113,4 0,13 26,0 | 0,46 87,8 | 0,80 114,0 0,14 28,0 | 0,47 88,4 | 0,81 114,6 0,15 30,0 | 0,48 90,2 | 0,83 115,2 0,16 30,0 | 0,49 91,0 | 0,84 115,9 0,17 34,0 | 0,50 93,0 | 0,86 116,4 0,18 36,0 | 0,51 93,9 | 0,88 116,8 0,19 38,0 | 0,52 94,8 | 0,89 117,0 0,20 40,0 | 0,53 96,7 | 0,90 117,2 0,21 42,0 | 0,54 96,8 | 0,91 117,6 0,22 44,0 | 0,55 97,6 | 0,92 118,0 0,23 46,0 | 0,56 98,4 | 0,93 118,7 0,24 48,0 | 0,57 99,6 | 0,95 119,1 0,25 50,0 | 0,58 100,2 | 0,96 119,4 0,26 52,0 | 0,59 99,8 | 1,00 120,3 0,27 54,0 | 0,60 102,0 | 1,02 120,8 0,28 56,0 | 0,61 102,6 | 1,04 121,0 0,29 58,0 | 0,62 103,2 | 1,06 121,3 0,30 60,0 | 0,63 102,9 | 1,08 121,5 1. (4,0 pts.) Considere a máquina operando como gerador shunt (em derivação) em velocidade nominal a vazio. Sabe-se que a força desmagnetizante devido à reação de armadura é R_A = E A - esp. Determine: a) (1,0 pt.) O valor da resistência R_FC do reostato para que a tensão terminal seja nominal a plena carga, desprezando a reação de armadura; Dica: Plena carga significa corrente da armadura nominal. b) (1,0 pt.) O valor da tensão terminal em plena carga para uma corrente de campo I_f = 1 A e R_f desconhecido, considerando a reação de armadura; c) (1,0 pt.) O novo valor da resistência R_FC do reostato para que a tensão terminal seja nominal a plena carga com a reação de armadura. d) (1,0 pt.) O valor crítico de R_FC. Dica: Lembre-se que o valor crítico é tomado em relação à região linear de E_a × I_f. 2. (6,0 pts.) Considere que agora a máquina opera como um motor shunt, alimentado por sua tensão nominal. Sabe-se que a vazio a velocidade é 1000 rpm e a corrente de armadura é I_a = F A. A resistência R_FC do reostato não é conhecida. a) (0,5 pt.) Determine a corrente de campo I_f da máquina. b) (1,0 pt.) Determine as perdas rotacionais a 1000 rpm e o rendimento em plena carga, desprezando a reação de armadura. obs.: As perdas rotacionais são a soma das perdas mecânicas com as perdas no núcleo. c) (1,0 pt.) Determine a velocidade e o conjugado induzido em plena carga, desprezando a reação de armadura. d) (1,0 pt.) Repita o item anterior, considerando que há uma redução de 9% no fluxo de campo (φ) devido à reação de armadura. A velocidade é maior, menor, ou igual à do quesito anterior? Explique o porquê. e) (1,0 pt.) Determine a corrente de campo desmagnetizante I_CR(A) devido à reação de armadura. f) (1,5 pt.) Determine quantas espiras série por polo N_ST devem ser adicionadas para tornar este motor shunt em um motor composto cumulativo (derivação longa) cuja velocidade em plena carga é 700 rpm. Despreze a resistência dos enrolamentos série, R_ST. OBS.: caso seja encontrado um valor fracionário, indique em sua resposta o valor fracionário junto com o valor inteiro mais próximo.