Listas de Exercícios de Eletricidade - ETM402

ETM402 ELETRICIDADE Listas de Exercícios ATENÇÃO a resolução dos exercícios sugeridos nesta lista ao longo dos bimestres é importante para auxiliar o aluno na aprendizagem e desenvolvimento da disciplina ETM402 No entanto não são suficientes para tal sendo recomendado que além da participação nas aulas teóricas e práticas o aluno tenha pleno conhecimento do conteúdo disponibilizado nas notas de aulas tenha desenvolvido os exercícios propostos nas mesmas bem como os sugeridos nos livros recomendados como bibliografia principal PRIMEIRO SEMESTRE 1 Nos circuito abaixo os valores mostrados nas resistências são em Determine a resistência equivalente entre os pontos A e B a b c d e Respostas a 472 b 400 c 100 d R1R2R3 e 233 ETM402 Eletricidade 2 2 Pesquise na internet em sites confiáveis e oficiais e complete as tabelas de conversões abaixo Sugestão de site confiável IPEM Instituto de Pesos e Medidas 1 btu cal 1 kWh MJ 1 cal J 1 cv W 1 hp W 1 libra pound kg este com 6 casas decimais 3 Utilizase um resistor de imersão de 200 kW ligado à uma linha de 220 V para aquecer um tambor de 200 litros de água de 200 ºC para 600 ºC Pedese a o tempo necessário para realizar tal aquecimento em minutos b custo mensal estimando 1 aquecimento por dia e mês com 22 dias úteis Sugestão consulte a conta de energia elétrica de sua residência para obter o valor do kWh Respostas 279 min 981 4 Para os esquemas abaixo calcular as grandezas que faltam da relação P W I A V V q C R Ω t s J kWh C cal C btu P cv P hp Respostas ETM402 Eletricidade 3 5 Os esquemas elétricos abaixo apresentam alguns valores expressos Em posse de tais informações determine todas as tensões e todas as correntes Observação resistências expressas em Ohms a b c d Respostas intermediárias a Ifonte 220 A E 126V b Ifonte 357 A E 1107V c Ifonte 306 A d Ifonte 400 A 6 Para os resistores dos circuitos do exercício anterior indicados pelo símbolo R pedese calcular a energia dissipada em 24 h apresentando o resultado em MJ e kWh Respostas 836 MJ 232 kWh 110 MJ 306 kWh 808 MJ 225 kWh 276 MJ 0768 kWh 7 Para o circuito apresentado a seguir determine as correntes I1 I2 e I3 identificadas e a energia dissipada no resistor R durante 2 h e 40 min medida em kWh Respostas I1 250 mA I2 250 mA I3 500 mA ER 167E04 kWh ETM402 Eletricidade 4 8 A resistência R do circuito abaixo dissipa potência de 0125 cv Pedese determinar os valores possíveis da tensão do gerador E e os valores da corrente I Respostas I 0639 A E 172 V ou E 212 V 9 Um gerador de tensão contínua de 127 V alimenta um conjunto de quatro resistências de 40 cada em paralelo por uma linha construída com fio de cobre com diâmetro 01784 cm O conjunto de cargas está distanciada 0100 km do gerador Considere que as cargas estão muito próximas entre si e todo o circuito gerador linha de transmissão cargas estão em temperatura ambiente de 20ºC Pedese determinar a corrente fornecida pelo gerador e o rendimento da linha Respostas I 111 A 875 10 Para o circuito da figura abaixo pedese determinar o valor da fonte de tensão E RespostaE 30 V 11 Um gerador de tensão 240 V alimenta através de uma linha duas cargas ligadas em paralelo de resistências 100 e 700 Esta linha apresenta comprimento 100 m e área da seção transversal do condutor 200 mm2 e é construída de um material cuja resistividade é 000175 m pedese a esquema elétrico b tensão nas cargas c rendimento na instalação Respostas 230 V 959 ETM402 Eletricidade 5 12 O circuito apresentado a seguir é aplicado em um sistema de medida de deslocamento linear onde Rx é uma resistência variável acoplada ao cursor do deslocamento resultando em valores entre 000 e 100 k respectivamente para o cursor na posição totalmente inferior e na posição totalmente superior onde este conjunto Rx mais cursor é acoplado ao dispositivo que mede o deslocamento dx cujo valor máximo é de 100 m Construa o gráfico da tensão Vx em função do deslocamento dx cotando no mínimo 6 pontos A corrente no gerador varia Justifique Respostas Igerador 05 mA ETM402 Eletricidade 6 13 São dados os circuitos abaixo e pedese a Escrever as equações das malhas utilizando o Método de Maxwell b Determinar as correntes I1 I2 e I3 considerando os sinais dos resultados em função dos sentidos adotados no enunciado c Determinar as tensões entre os pontos A e B VAB d Fazer a verificação pelo processo do Balanço Energético ATENÇÃO não basta aplicar a 2ª lei de Kirchhoff devese verificar pelas potências Observação resistores expressos em a Resultado parcial I1214mA balanço energético 𝑃𝐺𝑃 𝑅 483 𝑚𝑊 b Resultado parcial I1 300mA balanço energético 𝑃𝐺𝑃 𝑅 710 𝑚𝑊 c Resultado parcial I1 0460A balanço energético 𝑃𝐺𝑃 𝑅 160 𝑚𝑊 ETM402 Eletricidade 7 14 Para os circuitos abaixo pedese obter o valor da corrente I os resistores são expressos em a Resposta 40mA b Resposta 36mA c Resposta 500mA 15 O circuito da Figura 1 é utilizado em um laboratório de ensaios para calibrar os instrumentos galvanômetros A1 e A2 que são miliamperímetros de alta escala ou seja em condições de efetuarem medidas de correntes na faixa de 200103mA a 200103mA sabendose ainda que apresentam resistência interna muito pequena podendo ser representado simplesmente por um resistor de 0 curtocircuito cada um deles Tal circuito foi desenvolvido empiricamente por técnicos da empresa Necessitandose de uma análise mais detalhada para efeito de constatação em documentação técnica pedese a você futuro engenheiro responder os itens seguintes pertinentes a essa questão ETM402 Eletricidade 8 Para este circuito são conhecidos R1 1000 R2 R3 2000 R4 5000 E1 1000V E25000V E3 8000V a Determine os valores numéricos dos coeficientes ai bi e ci do sistema de equações obtido para as três malhas internas X Y e Z segundo o método de Maxwell O sistema de equações considerado possui a formatação exposta abaixo 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 Z c malha Y b malha X malha c c Iz c Iy Ix b b Iz b Iy Ix a a Iz a Iy Ix a b Quais são as unidades dimensões dos termos ai bi e ci Justifique sua resposta c Determine os valores mostrados pelos instrumentos A1 e A2 em mA d Faça a verificação pelo balanço energético Respostas c IA1 558 mA IA2 308 mAd 𝑃𝐺𝑃 𝑅 794 𝑚𝑊 COMUNS AO PRIMEIRO E SEGUNDO SEMESTRES 16 É conhecida a função booleana X W Z X Y F pedese construir a rede de contatos que a represente e a tabela verdade correspondente 17 A cada um dos mapas de Karnaugh abaixo indicados pedese a escrever a expressão booleana sem simplificação forma canônica b obter a tabela verdade correspondente à expressão do item a c obter as expressões simplificadas pelo processo do mapa de Karnaugh d implementar a rede de contatos correspondente à função simplificada ETM402 Eletricidade 9 18 O Mapa de Karnaugh apresentado abaixo representa o comportamento da expressão F Pedese a Obtenha a expressão lógica de F sem simplificar em sua forma canônica b Obtenha a expressão lógica de F simplificada ao máximo pelo método do Mapa de Karnaugh c Mostre o circuito que aciona uma lâmpada de 12V pela lógica F simplificada 19 Um controle automático utiliza quatro sensores tipo contato definidos como A B C e D que são responsáveis pelo comando de uma resistência de aquecimento R e de um motor monofásico M ambos acionados por fonte de tensão contínua de 24V cujas funções são mostradas a seguir R ABCD ABCD ABCD ABCD M ABCD m 134911121315 Pedese a Mapas de Karnaugh das funções R e M b Funções R e M simplificadas ao máximo c Circuitos de acionamento da resistência R e do motor M utilizando rede de contatos 20 O acionamento da bomba B de lubrificante solúvel de uma máquina semiautomática de usinagem que se encontra em desenvolvimento depende dos sensores binários e eletromecânicos tipo chaves ou contatos X Y Z e P1 sendo este último definido como sensor de Prioridade 1 O corpo técnico da empresa efetuou uma análise segundo todas as possibilidades de ocorrências de cada um dos sensores mencionados chegando à seguinte conclusão B será ativado se ativo que P1 sempre desativo ou ativo Y ativo Z ativo P1 X desativo ou desativo Y ativo Z ativo P1 X desativo ou ativo Y ativo Z desativo P1 X Baseado nas informações fornecidas pedese que você dê continuidade ao projeto respondendo os itens seguintes a esta questão a Determine a expressão lógica da função B na forma canônica sem simplificação e apresente o circuito em rede de contatos que a represente b Analisando o circuito implementado acima suspeitamos que seja possível reduzir sua quantidade de contatos sensores e consequentemente reduzir custos do equipamento Para promover essa simplificação utilize a técnica mostrada em sala de aula ou seja construa o mapa de Karnaugh da expressão obtida no item anterior e mostre a expressão B na forma máxima de sua simplificação ETM402 Eletricidade 10 SEGUNDO SEMESTRE 21 Um alarme acústico é acionado conforme indicado pela função A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D Falarme Sabendo que A B C e D são chaves pedese a construir o esquema elétrico completo fonte função e alarme sem simplificação b simplificar c mostrar o circuito completo simplificado 22 Dadas as funções F1 m 45679 F2 m 0123111215 F3 m 12 pedese a apresentar as tabelas verdade correspondentes às expressões b simplificar as expressões pelo método do mapa de Karnaugh c montar o circuito com rede de contatos que possibilite o acionamento de uma lâmpada de 12 V em corrente contínua para F1 e um ventilador 110 V em corrente alternada para F2 23 Resolva a Proposta 2 da aula do 3º bimestre Tutorial do Projeto Semestral com o seguinte enunciado utilizando o painel do Projeto Semestral implemente um circuito que seja capaz de acender o Led1 pelo Botão1 com RETENÇÃO ou seja mesmo soltando este botão o led deve permanecer aceso O apagamento do led ocorrerá quando o Botão2 for pressionado Faça o esquema elétrico diagrama ladder e após isso desenhe o layout do circuito utilizando a folha para layout disponível no site da disciplina 24 Uma equipe de pesquisa do IMT pretende utilizar o equipamento empregado no projeto semestral desta disciplina Placa de Montagens mais o Painel do Projeto Semestral para construir uma plataforma de ensaios de um dispositivo de automação A lógica a ser criada é descrita a seguir O motor deverá ser acionado para trás quando a Chave 2 for ligada na condição da Chave 1 desligada O motor deverá ser acionado para frente quando o Botão 1 for pressionado na condição da Chave 1 ligada O Led1 deverá acender quando o motor estiver sendo movimentado para trás Se houver tentativa de acionamento do motor para frente com a Chave 1 desligada deverá soar o Alarme 1 Apresente o esquema elétrico do circuito capaz de executar toda a lógica descrita na forma de diagrama ladder dentro dos padrões utilizados no projeto semestral da disciplina busca a otimização no uso de componentes 25 Obter os números complexos abaixo nas duas formas cartesiana e polar 1 Z 256jB 479 2 Z C j 235 3 Z 1 D 60º 4 Z 163 30º 5 Z 157 140º 6 Z A100 30º Dados 10 10 j A B 10 30º 10 10 j C 30º 10 D ETM402 Eletricidade 11 26 Utilizando os números 1 Z a 6 Z citados no exercício anterior pedese calcular as expressões abaixo apresentando os resultados na forma cartesiana a K 1 Z 1 Z 2 Z 3 b K 2 Z 2 Z 3 Z 4 Z 5 Z 6 c K 3jZ 1 Z 2 Z 3 d K 4 2 1 Z 3 Z 2 Z 3 Z 4 Z 5 Z 6 e K 5 Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z 5 Z 6 f K 6 Z 1j j Z 2 Z 3 27 Para os sistemas de equações abaixo indicados pedese a resolvaos por substituição b verifique se a solução obtida é correta substituindo o valor das incógnitas no sistema original c teça comentários a respeito da verificação a 150 j500 I1 150 180º I2 100 600º 150 0º I1 350 j 100 I2 0 b 100 0º X 100 0º Y 100 0º 1 100 120º 100 60º Z 1100 60º Y 100 120º 100 240º180 º 100 0º 100 90º 100 60º Y 100 180º X 1100 60º Z 0 28 Para o gráfico vt da figura abaixo pedese a Valor máximo valor eficaz e valor inicial da tensão vt b O período frequência e fase inicial 29 A cada uma das instalações monofásicas descritas abaixo pedese a mostrar de forma tabelada para as cargas e para o conjunto as grandezas da relação P Q Pap P cos V I e Z indicando as respectivas unidades b dimensionar um capacitor apropriado de modo que o fator de potência de cada circuito resulte em 094 c determinar o custo horário de energia de cada uma das cargas admitindo que a unidade do kWh custe R 052 ETM402 Eletricidade 12 d determinar o custo mensal total admitindo 12h de funcionamento por dia durante 30 dias no mês e mostre como deve ser ligado o capacitor encontrado em cada uma das instalações f compare e comente os valores das correntes sem e com o capacitor São dados das instalações 1ª Instalação alimentada em 220 V carga 1 é um forno de aquecimento por resistências de 600 kW carga 2 é um motor de indução de 10 kVA e FP 08 perdas desprezíveis 2ª Instalação alimentada com 127 V as cargas carga 1 são 06 lâmpadas incandescentes de 100 W cada ligadas em paralelo evidentemente carga 2 são 04 motores indutivos de 10 kVA cada e fator de potência 08 carga 3 é 01 estufa por aquecimento resistivo de 100 kW