Exercícios Resolvidos de Circuitos Magnéticos e Indutores - Cálculo de Indutância e Corrente

3 O circuito magnético da figura 124 é composto de duas peças uma peça de chapas aço silício médio e a outra de aço fundido doce que apresentam curvas normais de magnetização conforme o gráfico da figura 1 25 A bobina 1 N1 é percorrida com uma corrente eficaz alternada I1 e produz um fluxo magnético eficaz alternado de 25 mWb Calcular a A indutância magnética do circuito b O valor da corrente eficaz alternada que deve circular na bobina 1 N1 para produzir o fluxo magnético eficaz de 25 mWb c Qual a tensão induzida eficaz na bobina 2 N2 e qual o valor da tensão eficaz que é aplicada na bobina 1 N1 desprezando a queda de tensão na bobina 1 e a dispersão de fluxo magnético d Qual o valor da corrente eficaz da bobina 2 N2 se a mesma estivesse com carga e Qual o valor da tensão contínua que pode ser aplicada na bobina 1 N1 para produzir um fluxo magnético contínuo de 25 mWb considerando o valor da resistência interna da bobina 1 N1 de 05 4 O circuito magnético da figura 126 é construído de liga de ferro níquel e está operando com uma densidade magnética na perna central de 09 T Sabendose que a bobina tem 300 espiras calcule a corrente elétrica Todas as cotas apresentadas estão em centímetros 5 O circuito magnético da figura 127 é construído de liga de ferro níquel e está operando com uma densidade magnética na perna central de 09 T Sabendose que a bobina tem 300 espiras calcule a corrente elétrica Todas as cotas apresentadas estão em centímetros e x vale 3mm 7 Necessitase desenvolver um projeto para construir um indutor toroidal com 400 mH Temse a toróide conforme a figura 130 inclusive conhecendo sua curva normal de magnetização do material em questão De posse dessa curva chegase à conclusão de estabelecer uma densidade de campo magnético de 08 T região linear de operação Portanto é solicitado o número de espiras e qual a corrente necessária para estabelecer o campo magnético pretendido de 08 T 9 O circuito magnético da figura 132 é construído de aço silício de grão orientado cuja permeabilidade relativa é de 6200 e está operando tal que o fluxo magnético em uma de suas pernas laterais é de 4mWb Sabendose que a bobina tem 700 espiras calcule a corrente elétricaTodas as cotas apresentadas estão em centímetros 3 O circuito magnético da figura 214 é composto de duas peças uma peça fixa de aço silício médio e a outra móvel de aço fundido doce conforme a figura 125 Sabe se que a densidade magnética na peça fixa é de 08 Wb m 2 Determine a A força desenvolvida na mola quando a bobina é alimentada com tensão contínua e o entreferro é mantido constante e igual a 05 cm b Qual a tensão contínua para desenvolver a força do item a c Qual o fator de potência do circuito magnético se a bobina for alimentada com tensão alternada e o entreferro for mantido constante e igual a 05 cm Dados R 4 N 1300 espiras OBS cotas em centímetros 5 Para o circuito da figura 216 a mola está desenvolvendo uma força de 100 N para deixar a peça móvel afastada de 05cm da peça da fixa Sabendo que a bobina apresenta 6000 espiras com uma resistência ôhmica de 2 e o material ferromagnético das peças fixa e móvel têm uma permeabilidade relativa de 15000 Determinar A corrente contínua necessária para atracar a peça móvel com a fixa Qual seria o valor da tensão contínua a ser aplicada 7 O circuito magnético da figura 218 é um esquemático de um relé constituído de duas partes fixa e móvel Todas as cotas apresentadas estão em centímetros O número de espiras da bobina é de 900 e sua resistência ôhmica é de 4 Considerando que o núcleo do relé apresenta permeabilidade infinita não existe dispersão do fluxomagnético ao longo dos enrolamentos e espraimento magnético nos entreferros Determinar a A força eletromecânica desenvolvida na peça móvel para um espaçamento nos entreferros de 3 mm quando é aplicada uma corrente contínua de 2 A b A tensão contínua necessária para desenvolver a força eletromecânica do item a E qual seria a tensão alternada eficaz para desenvolver uma força média aproximadamente igual a do item a 8 O eletroímã da figura 219 está sendo alimentado com uma corrente elétrica que está percorrendo as duas bobinas ligadas em série Com essa corrente o núcleo ferromagnético está trabalhando conforme o ponto de operação da sua curva normal de magnetização As duas peças estão espaçadas por um gap de comprimento x determinar a força eletromagnética entre as peças quando x 05 cm Considerar as unidades das cotas em centímetros e N1 N2 1000 espiras 10 O eletroímã da figura 221 apresenta geometria cilíndrica e está sendo alimentado com uma corrente elétrica de 5 A que circula pelas duas bobinas ligadas em série onde N1N2 1000 espiras Calcule a força desenvolvida no êmbolo quando x 10 mm Desprezar a relutância magnética do material do núcleo e considerar a permeabilidade relativa da luva isoladora de alumínio igual a 10 Todas as cotas apresentadas na figura 221 estão em centímetros 13 O circuito da figura 224 representa um solenóide de uma válvula automotiva e fora construído com dois tipos de materiais a peça fixa 1 é de aço silício médio e a peça móvel é de liga de ferroníquel 2 Essa válvula opera com um fluxo magnético de projeto no lado da peça móvel de 2mWb O diâmetro de ambas as peças é de 564mm mas o comprimento médio é diferente a peça fixa tem um comprimento médio de 25cm e a peça móvel tem um comprimento médio de 3 cm O número de espiras é de 5500 o que caracteriza uma resistência ôhmica da bobina de 03 Determinar a A força mecânica desenvolvida na peça móvel quando o entreferro está com g 3 mm e o solenóide é alimentado com tensão contínua b Qual o valor da tensão contínua a ser aplicada na bobina sabendose que a resistência ôhmica da bobina vale 03 c Se a bobina fosse excitada com tensão alternada qual deveria ser o valor da tensão eficaz para obter a mesma força média equivalente ao do item a 14 O circuito magnético da figura 225 é um esquemático de um relé constituído de duas partes fixa e móvel Todas as cotas apresentadas estão em centímetros O número de espiras da bobina é de 1000 e sua resistência ôhmica é de 4 Considerando que o núcleo do relé apresenta permeabilidade infinita não existe dispersão do fluxo magnético ao longo dos enrolamentos e espraimento magnético nos entreferros Determinar a A força eletromecânica desenvolvida na peça móvel para um espaçamento nos entreferros de 3 mm quando é aplicada uma corrente contínua de 15 A b A tensão contínua necessária para desenvolver a força eletromecânica do item a E qual seria a tensão alternada eficaz para desenvolver uma força média aproximadamente igual a do item a 15 Um transformador monofásico de 10KVA 2002000 V 60 Hz apresenta rendimento máximo quando fornece 8 KVA à uma carga com fator de potência de 08 indutivo e esse rendimento vale 94 Pedese qual o valor da perda no cobre do transformador nessa condição e qual o valor da perda no cobre para a condição de plena carga 20 Um transformador com valor nominal de 40 KVA tem perdas totais no cobre de 250 W quando opera com 50 da corrente nominal Em vazio e sob tensão nominal a potência de entrada é de 700 W Determine o máximo rendimento deste transformador quando alimentando uma carga cujo FP 090 indutivo 24 Um transformador monofásico de 1000 KVA 6000220V fora ensaiado e apresentam os seguintes dados Ensaio em Vazio lado da BT Vo tensão nominal Po 4500W Io 70A Ensaio em Curto lado da AT Icc corrente nominal Pcc 13500W Vcc 150V Determine a O circuito equivalente do transformador referido para o lado da AT b A regulação de tensão quando o transformador operar com um fator de carga de 095 e FP 092 atrasado Adotar V2 como referência c O rendimento máximo do transformador com FP 092 atrasado 26 Temse dois transformadores que foram projetados com as mesmas condições tensões potência condutores e material ferromagnético do núcleo Um trabalha com 50 Hz e o outro trabalha a 60Hz Qual transformador é maior Explique matematicamente 30 Um sistema industrial de porte razoável necessita de um transformador de 10 MVA para alimentálo Sabendo se que este sistema fica 8 horas por dia com carga nominal e o restante do dia fica em vazio um estudo foi efetuado e verificouse que existiam dois transformadores que poderiam atender esse sistema Um transformador A que apresenta rendimento nominal de 99 e perdas à vazio de 05 e um transformador B que apresenta rendimento nominal de 988 e perdas à vazio de 03 Determine a Qual o transformador que deve ser escolhido para uma melhor economia de energia b Qual a diferença econômica anual Uano que existe entre os transformadores sabendose que o valor da energia consumida é da ordem de U 14000MWh 35 Um parque fabril será instalado e conforme a figura 4 71 que apresenta a sua curva de carga prevista efetuou se um estudo para adquirir transformadores que atendam a respectiva demanda Dois fabricantes apresentaram os dados característicos dos seus transformadores como se segue Transformador AZUL wo 50 e wcc 60 Transformador AMARELO wo 46 e wcc 64 a Escolha o melhor transformador demonstrando tecnicamente b Sabendose que o consumo médio diário está estimado em 1500MWhdia determine a economia média anual que será conseguida com a escolha do melhor transformador Considere uma tarifa média de 220 UMWh 40 Um transformador trifásico de 1500 KVA 24200220V ligação Y opera com as seguintes cargas Carga A 40 da capacidade nominal e FP 098 indutivo durante 4 horas Carga B 90 da capacidade nominal e FP 095 indutivo durante 10 horas Carga C 70 da capacidade nominal e FP 085 indutivo durante 10 horas Conhecendo os valores dos ensaios em PU Ensaio em Vazio io 00102 pu po 00017 pu vo 10 pu Ensaio em Curto icc 10 pu pcc 0015 pu vcc 004965 pu Determine a O rendimento de energia diário b O disjuntor de proteção no lado da BT 44 Um transformador trifásico de 1500 KVA 242KV220V ligação em Y 60 Hz apresenta os seguintes dados referente aos ensaios normais Ensaio em Vazio lado da BT vo 10 pu io 0025 pu po 0005 pu Ensaio em Curto lado da AT vcc 0047 pu icc 10 pu pcc 0015 pu Determine a A regulação de tensão quando o transformador opera com carga nominal e com FP 092 indutivo b O rendimento do transformador quando operando com 100 de carga e com FP 092 indutivo c O disjuntor de proteção do lado da BT corrente nominal corrente de curtocircuito e potência de curto