EXERCÍCIOS SOBRE FUNDAMENTOS DE MÁQUINAS ELÉTRICAS

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<p>EXERCÍCIOS SOBRE FUNDAMENTOS DE MÁQUINAS ELÉTRICAS</p><p>EXERCÍCIOS SOBRE FUNDAMENTOS DE MÁQUINAS ELÉTRICAS</p><p>a) Defina campo girante e suas funções.</p><p>b) Como age o campo girante nos enrolamentos do rotor.</p><p>c) Justifique o nome de máquina assíncrona.</p><p>d) Quais os tipos de rotores usuais nos motores de indução. Explique seus dados</p><p>construtivos.</p><p>e) Cite duas vantagens do rotor curto-circuitado em relação ao bobinado.</p><p>f) O que são dados de placa? Cite 3 especificações obrigatórias em uma máquina elétrica.g) Efetue uma pesquisa sucinta sobre isolação de motores elétricos.</p><p>h) Pesquise sucintamente sobre regime de serviço em máquinas elétricas.</p><p>i) Defina enrolamento de armadura e de campo.</p><p>j) O motor de indução de anéis (bobinado) tem algumas vantagens em relação ao curto-</p><p>circuitado?</p><p>k) Uma máquina assíncrona funcionando como motor, qual deve ser a faixa de variação do</p><p>escorregamento?</p><p>l) Por que o motor assíncrono não pode ter rotação síncrona?</p><p>m) Defina escorregamento. Em que máquina elétrica ele ocorre?</p><p>n) Cite as características de excitações das máquinas assíncronas.</p><p>o) Uma máquina síncrona, funcionando como gerador, se temos velocidade disponível</p><p>reduzida, o número de pólos desta máquina deve ser elevado ou reduzido? Justifique. p) O motor síncrono pode ser utilizado como compensador de fator de potência. Qual o</p><p>ajuste que deve ser feito na corrente de excitação?</p><p>q) Explique por que a máquina síncrona tem velocidade do rotor igual a velocidade</p><p>síncrona.</p><p>r) Numa máquina de corrente contínua explique a função dos seguintes elementos:</p><p>comutador; linha neutra e escovas.</p><p>s) Identifique e explique os processos de auto-excitações para máquinas de corrente</p><p>contínua.</p><p>t) Quais informações são fornecidas num ensaio em vazio de uma máquina elétrica? E no</p><p>ensaio em curto-circuito?</p><p>u) Como se minimiza o faíscamento de uma máquina c.c.?</p><p>v) Desenhe o esquema de excitação de uma máquina c.c. com excitação independente.w) Pesquise e escreva sucintamente sobre partida de motores utilizando autotransformador.x) Pesquise sobre partida de motores  utilizando chave de partida estática.</p><p>y) Quais os tipos de correntes de excitações no estator e no rotor de uma máquina síncrona</p><p>funcionando com alternador (gerador)?</p><p>z) Quais os tipos de correntes de excitações no estator e no rotor de uma máquina de</p><p>corrente contínua funcionando com motor?</p><p>Exercício 1:  Um motor de indução trifásico, 8 pólos, está ligado numa instalação de 127V,60 Hz, girando numa condição de carga cujo escorregamento é de 0,03. Determinar:</p><p>a)</p><p>Freqüência da corrente induzida no rotor (Hz).</p><p>b)</p><p>Velocidade do rotor (rpm).</p><p>c)</p><p>Velocidade do campo magnético do rotor em relação ao estator.</p><p>d)</p><p>Velocidade relativa entre os dois campos girantes.</p><p>Respostas: a) 1,8 Hz; b) 873 rpm; c) 11,3 rad/s; d) 365,7 rad/s</p><p>Exercício 2:  Num determinado motor de indução trifásico de 12 pólos, com rotor tipogaiola, funciona sob 220V, ligação estrela, 60 Hz, com escorregamento de 5%. A relaçãode transformação é de 3:1 (N1/N2). Determine:</p><p>a)</p><p>Velocidade síncrona.</p><p>b)</p><p>Velocidade a plena carga.</p><p>c)</p><p>Tensão induzida quando o motor está parado.</p><p>d)</p><p>Tensão induzida na condição de plena carga.</p><p>Respostas: a) 600 rpm; b) 570 rpm; c) 42,3 V ; d) 2,12 V</p><p>Exercício 3:  Um motor de indução trifásico, 60 Hz, 8 pólos, girando em vazio à 867rpm ea plena carga à 825rpm. Determine a freqüência das correntes induzidas no rotor e oescorregamento nas condições:</p><p>a)</p><p>em vazio</p><p>b)</p><p>em plena carga.</p><p>Respostas: a) 3,7 % ; 2,22 Hz   b) 8,3% ; 4,98 Hz</p><p>Exercício 4:  Um motor de indução trifásico ligado em 50Hz, fornece 989 rpm quandoligado em vazio. Numa determinada condição de carga apresenta um escorregamento de5,5%. Determine:</p><p>a)</p><p>número de pólos do motor.</p><p>b)</p><p>velocidade do campo girante ( rad/s).</p><p>c)</p><p>rotação do eixo na condição de carga apresentada.</p><p>d)</p><p>velocidade do campo girante criado nos enrolamentos do rotor.</p><p>Respostas: a) 6 pólos ; b) 314,2 rad/s ; 945 rpm ; 17,28 rad/s.</p><p>Exercício 7:  Adicionando-se carga no eixo de um motor de indução trifásico de 60 Hz, 6pólos, obteve-se escorregamento de 2%. Determinar:</p><p>a)</p><p>Rotação do campo girante.</p><p>b)</p><p>Rotação do eixo do motor.</p><p>c)</p><p>Freqüência das correntes que circulam no rotor.</p><p>Respostas: a) 1200 rpm ; b) 1176 rpm ; c) 1,2 Hz</p><p>Exercício 8:  Certo motor trifásico assíncrono apresenta escorregamento de 3,5%, emrotação de 1158rpm. Medindo-se a tensão induzida nos enrolamentos do rotor obteve-se68V em 2,1Hz. Determine:</p><p>a)</p><p>Velocidade síncrona.</p><p>b)</p><p>Número de pólos do motor ( f = 60Hz).</p><p>c)</p><p>Velocidade do campo girante do rotor.</p><p>Respostas: a) 1200 rpm ; b) 6 pólos ; c) 13,19 rad/s</p><p>Exercício 11:  Um motor trifásico  de 60 Hz, de 6 pólos, consome 48000W quando um</p><p>tacômetro registra em seu eixo 1140rpm. A perda no cobre no enrolamento do estator éigual a 1400W. AS perdas no ferro iguais à 1600W e as perdas rotacionais 1000W. Nesta</p><p>situação qual o rendimento desta máquina; torque de saída e a porcentagem de perdas nocobre em relação à potência absorvida?</p><p>Resposta: a) 87% ; b) 349,72 [N.m]  ; c) 7,6 %</p><p>Exercício 12:  Um motor trifásico tem valores nominais iguais à:</p><p>460V ; 25CV; 60 Hz ; 4 pólos; ligação estrela e possui as seguintes inpedâncias por fasereferidas ao circuito do estator:</p><p>R1 = 0,691 Ω;   R’2 = 0,332 Ω;   X1 = 1,106 Ω;   X’2 = 0,969 Ω;   Rp = 130 Ω;   Xm = 15 Ω.</p><p>Sabe-se que as perdas rotacionais são de 1000W, para um escorregamento de 2,2% e sobtensão e freqüência nominais, determine:</p><p>a) Velocidade síncrona e a velocidade no eixo em rpm</p><p>b) Corrente de entrada</p><p>c) Fator de potência.</p><p>d) Potência de saída em (W) e (CV).</p><p>e) Torque de saída.</p><p>f) Rendimento.</p><p>Respostas:a) 1800 rpm e 1760,4 rpm; b) 27,22∠ -46,89o ; c) 0,6839 atrasado; d)10396,6W e 14,14CV; e) 56,4 Nm ; f) 70,0 %</p><p>Exercício 13:  Um motor MI trifásico de 50 HP, funciona em 480V, quando consome 60[A] com fator de potência 0,85 em atraso. As perdas do cobre no estator valem 2000W e ado rotor 700W. As perdas no núcleo valem 1800W  e as rotacionais iguais a 600W..</p><p>Determinar:</p><p>a) potência no entreferro.</p><p>b) Potência de conversão.</p><p>c) Potência de saída.</p><p>d) Rendimento do motor.</p><p>Respostas: a) 38,6kW; b) 37,9 kW; c) 37,3 kW; d) 88%</p><p>Exercício 14:  Um motor de indução trifásico de 10HP, 220V, 60Hz, 4 pólos, possui aseguinte distribuição de perdas, expressas em porcentagem da potência útil, quandofunciona à plena carga.</p><p>. perda no cobre do estator = 3,9%</p><p>. perda no ferro = 3,1 %</p><p>. perda no cobre no rotor = 3,8%</p><p>. perdas mecânicas = 4 %.</p><p>Determinar a velocidade e o rendimento do motor à plena carga.</p><p>Resposta: 1736 rpm ; 87,11%</p><p>Exercício 15:  Um motor trifásico de indução, 10 CV, 220V, 60Hz, ligação em delta,absorve em vazio 760W, com fator de potência 0,2 girando em 1780rpm.</p><p>Em determinada condição de carga absorve da linha 30 [A], com fator de potência 0,7,girando a 1710rpm.</p><p>Sabe-se ainda que a perda por atrito e ventilação vale 200W e a resistência ôhmica doestator medida entre dois terminais vale 0,4 ohms.</p><p>Pede-se:</p><p>a) Perda no ferro do estator.</p><p>b) Perda no cobre do rotor na condição de carga dada.</p><p>c) A potência mecânica na condição de carga dada.</p><p>d) Rendimento.</p><p>Respostas: a) 580W  ; b) 344W   ; c) 6337W  ;  79,2%.</p><p>Exercício 16:  Um motor de indução de 4 pólos, trifásico, é alimentado por uma rede de60Hz, e trabalha com uma carga com 3% de escorregamento. Determinar:</p><p>a)</p><p>velocidade do rotor em rpm.</p><p>b)</p><p>freqüência da corrente do rotor em Hz.</p><p>c)</p><p>velocidade do campo magnético do rotor em relação à carcaça do estator.</p><p>d)</p><p>velocidade relativa entre os dois campos girantes.</p><p>Respostas: a) 1746rpm;   b) 1,8Hz ;  c) 182,8 rad/s  ; d) 5,7 rad/s.</p><p>Exercício 17:  Um motor de indução trifásico, 60Hz, 6 pólos, consome 48000W a1140rpm. A perda no cobre do estator é de 1400We a perda no núcleo é de 1600W. Se aperda mecânica rotacional é de 1000W, calcular o rendimento.</p><p>Resposta: a) 87,0 %</p><p>Exercício 18:  Um motor de indução de 400V, 60Hz, trifásico, ligação estrela, 4pólos,possui os seguintes parâmetros:</p><p>r1 = 0,2</p><p>Ω ; r’2 = 0,1 Ω ; x1 = 0,5Ω ; x’2 = 0,2 Ω ; xm = 20 Ω ;</p><p>perdas rotacionais  = 1% Psaída</p><p>Sabendo que as perdas totais no ferro são 800W, a 1755 rpm, calcular:</p><p>a) corrente absorvida.</p><p>b) Potência de entrada.</p><p>c) Potência de saída</p><p>d) Conjugado de saída.</p><p>e) Rendimento</p><p>Resposta: a) 58,43 ∠-20,5o ; b) 37918W ; c) 33846W ; d) 184,2 Nm  ; e) 89,3 %</p><p>Exercício 19:  Um motor de indução trifásico de anéis possui os seguintes dados nominais:220V / 60Hz / 3HP de potência mecânica (1HP = 746W) / 1710 rpm. O enrolamento doestator está conectado em ligação triângulo.</p><p>a)</p><p>quantos pólos possui este motor e qual a sua rotação síncrona</p><p>Respostas: a) (4 pólos; 1800rpm) ; b) (60 Hz ; 1) ; (3 Hz ; 0,05) ; (0 Hz ; 0)</p><p>Exercício 20:  Um motor de indução de gaiola (trifásico), ligação triângulo, 5 HP (1HP =746W); 220 V ; 60 Hz; 8 pólos; apresenta um escorregamento nominal de 5%. Determinar:A rotação ( em rpm); o conjugado ; e a corrente nominal. Suponha que o rendimento e ofator de potência sejam iguais a 90%.</p><p>Respostas: a) 855 rpm ; b) 12,1 A ; c) 41,66 Nm</p><p>Exercício 21:  Um motor de indução trifásico, numa determinada velocidade, possui asseguintes perdas: perda no cobre do estator 2900W; perdas rotacionais de 1850W; perdasmagnéticas de 1650W. O mesmo funciona em 60 Hz e possui 4 pólos.</p><p>A potência consumida pelo rotor é de 108000W e a frequência das correntes rotóricas é de3Hz. Calcular:</p><p>a)</p><p>Potência de saída do motor.</p><p>b)</p><p>Rendimento.</p><p>c)</p><p>Velocidade do rotor .</p><p>d)</p><p>Perdas no cobre do rotor.</p><p>Respostas: a) 100750W ; b) 89,5% ; c) 1710rpm ; d) 5400W</p><p>Exercício 22:  Um motor de indução trifásico, ligado em estrela, 220 V, 60 Hz, 6 pólos,apresenta os seguintes parâmetros referidos ao estator:</p><p>R1 = 0,2 Ω ; R’2 = 0,15 Ω ; X1 = 0,3 Ω ; X’2 = 0,2 Ω ; Xm = 15Ω .</p><p>As perdas rotacionais somam 300W e do ferro totalizam 980 W, independente da carga.Supondo que o funcionamento está sob um escorregamento de 3%, determine:</p><p>a) velocidade do rotor.</p><p>b)</p><p>Conjugado.</p><p>c)</p><p>Corrente no estator.</p><p>d)</p><p>Fator de potência.</p><p>e)</p><p>Rendimento.</p><p>Respostas: a) 1169rpm; b) 36,0 Nm; c) 16,77 ∠ -6,56º ; d) 0,85 ; e) 83,7%</p><p>Exercício 23:  Testes efetuados num motor assíncrono, trifásico ligação estrela, 380V,60Hz, indicam os seguintes parâmetros por fase:</p><p>r1 = 0,2 Ω ; r’2 = 0,1 Ω ; x1 = 0,5 Ω ; x’2 = 0,2 Ω ; xm = 20Ω</p><p>As perdas Foucault mais histerese somam 700W e as perdas rotacionais iguais a 480Wquando a rotação é de  1740 rpm e o escorregamento de 3,3%. Determine:</p><p>a) corrente de absorvida na entrada.</p><p>b) Potência elétrica de entrada.</p><p>c) Potência mecânica de saída.</p><p>d) Conjugado de saída.</p><p>e) Rendimento.</p><p>Respostas: a) 70,6 ∠ -20,7º; b) 43869W; c) 38361 W; d) 210,5 Nm ; 87,4 %</p><p>Exercício 24:  Um motor de indução trifásico, 20 HP, 400V, 60Hz, 4 pólos, desenvolveplena carga com escorregamento de 5%. Sabe-se que as perdas rotacionais são iguais a400W. Determinar:</p><p>a) o conjugado eletromagnético.</p><p>b) o conjugado no eixo</p><p>c) A perda no cobre no rotor.</p><p>Resposta:  a) 85,55 Nm  ; b) 83,3 Nm ; c) 806 W</p>