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MÁQUINAS ELÉTRICAS A conversão eletromagnética de energia depende basicamente de dois fenômenos eletromagnéticos naturais. Por meio das máquinas elétricas, esses fenômenos possibilitam a conversão de energia da forma mecânica para elétrica quando a máquina opera como gerador e a conversão de energia da forma elétrica para mecânica quando a máquina opera como motor. Entre as alternativas que se seguem, assinale aquela que engloba corretamente esses dois fenômenos eletromagnéticos. Força de Atração e Lei de Ohm Força Eletromagnética e Lei de Faraday Indução Magnética e Lei de Lenz Princípio da Relutância e Lei da cargas Indução Magnética e Força Eletromagnética Uma tensão chamada de força contraeletromotriz é induzida nos terminais do enrolamento da armadura de um motor de corrente contínua quando este está em funcionamento porque a armadura que se encontra no rotor, ao girar estabelece um movimento relativo entre os condutores dela e o campo magnético produzido pelo enrolamento de campo que se encontra no estator da máquina elétrica girante. Referente às asserções acima assinale a opção correta entre as alternativas abaixo: A primeira proposição é falsa e a segunda é verdadeira. As duas proposições são falsas. As duas são falsas mas a segunda justifica a primeira As duas proposições são verdadeiras. A primeira proposição é verdadeira e a segunda é falsa. Um motor de corrente contínua do tipo shunt opera em sua condição nominal alimentando uma carga mecânica acoplada em seu eixo de rotação. Os dados e informações a respeito do motor elétrico - operando na condição nominal - estão elencados no quadro 1. Informações Dados Va - tensão nominal 440 V Rf - resistência do enrolamento de campo 400Ω Ra - resistência do enrolamento da armadura 0,40 Ω N - velocidade nominal 1780 RPM BD - Brush Drop (Queda nas escovas) 2 V Quadro 1 - Dados e informações de um motor shunt de corrente contínua Nessa condição de operação, a tensão gerada em seus terminais de armadura apresenta um valor de 398V e o rendimento da máquina elétrica é igual a 88%. Utilizando-se das regras de arredondamento para realizar os cálculos necessários. Avalie as afirmativas abaixo para a condição de operação citada. Depois marque a resposta correta entre as alternativas elencadas. A corrente que o motor absorve da rede de alimentação é maior que 101 A. A potência absorvida da rede de alimentação é menor que 44 kW. O torque que o motor fornece a carga é igual 210 N.m. É correto apenas o que se afirma em 1 e 3 3 1 e 2 1 2 Máquinas elétricas de corrente contínua são importantes dispositivos de conversão ainda muito úteis em áreas como robótica, acionamentos com velocidade controlada e tração elétrica entre outras aplicações. Dentro dessa perspectiva fazem parte do estudo de máquinas elétricas em cursos técnicos e de engenharia. Assim, avalie as afirmativas a respeito da operação de máquinas de corrente contínua, Marque a resposta correta entre as alternativas apresentadas. Os motores de corrente contínua apresentam rendimento de 100% quando operam com carga nominal. Em motores de corrente contínua do tipo série, a corrente de campo varia com a corrente de carga o que faz a velocidade do motor decair significativamente com o aumento da carga. Em motores de corrente contínua do tipo shunt fornecendo potência nominal, se a corrente de campo for aumenta pela alteração da tensão aplicada no campo, a velocidade do motor também aumenta. É correto o que se afirma em: Somente 1 e 2 Somente 1 Somente 1 e 3 Somente 3 Somente 2 Máquinas elétricas girantes são dispositivos que podem operar como motores acionando cargas mecânicas ou como geradores quando acionadas por máquinas primárias como as turbinas. Esses dispositivos eletromecânicos estão presentes em usinas hidrelétricas gerando energia e em parques industriais, funcionando principalmente como motores elétricos, movimentando equipamentos mecânicos. Essas máquinas são classificadas em: máquinas de corrente contínua, máquinas síncronas e máquinas assíncronas, também chamadas de máquinas de indução. Avalie as afirmações que se seguem a respeito dos conversores eletromecânicos de energia, chamados de máquinas elétricas de corrente contínua. I. Reação da armadura é o efeito da FMM produzida pelos condutores da armadura ao distorcer e reduzir fluxo mútuo no entreferro II. As perdas no enrolamento da armadura variam linearmente com corrente de carga. III. As perdas elétricas são perdas devidas a circulação de corrente nos enrolamentos das máquinas elétricas. IV. Perdas rotacionais ocorrem somente devido as perdas mecânicas: atrito nos rolamentos, atrito nas escovas e ventilação. É correto o que se afirma em Somente I, III e IV Somente III e IV Somente I e III Somente I, II e IV Somente III Máquinas síncronas, máquinas assíncronas conhecidas também como máquina de indução e as máquinas de corrente contínua constituem os três tipos básicos de máquinas elétricas girantes. Tais dispositivos podem operar como motores ou como geradores a depender se estão consumindo ou absorvendo energia elétrica ou mecânica. Referindo-se às máquinas elétricas de corrente contínua, analise as afirmações que se seguem. Marque a alternativa correta entre as disponíveis. O motor de corrente contínua é uma máquina de dupla excitação e ambos os enrolamentos, de armadura e de campo, devem ser alimentados por fontes que lhes forneçam tensão alternada que são convertidas em tensão continua por meio do comutador mecânico da máquina. Se a velocidade do motor de corrente contínua reduz devido ao aumenta da carga acoplada ao seu eixo de rotação, a sua força contraeletromotriz aumenta e a corrente solicitada pelo motor da fonte de alimentação reduz significativamente. Em motores de corrente contínua o fluxo magnético gerado pelo enrolamento de campo é estacionário É correto somente o que se afirma em: 2 3 e 2 2 e 1 3 1 Figura 1 - Circuito equivalente por fase do motor de indução trifásico Considere um motor de indução trifásico de 6 polos, ligado em Δ, a ser alimentado com tensões de valor eficaz de 760 V, em 60 Hz. O motor vai operar na condição nominal com escorregamento de 2,5% e possui os seguintes valores de parâmetros do circuito equivalente em Ω/fase, referidos para o lado do estator: Rs = 0,6Ω; R’R = 0,28Ω; Xs = 0,98Ω; X’RB = 0,72Ω; XM = 43,1Ω; RM =∞ Ω . Utilizando o circuito equivalente por fase mostrado na figura 1, avalie as questões que se seguem. Marque a resposta correta entre as alternativas disponíveis. I. O módulo da impedância equivalente por fase do motor é menor que 10 Ω para essa condição de carga. II. O valor eficaz da corrente por fase que o motor absorve é maior que 60 A para essa condição de carga. III. O valor eficaz da corrente de linha que a rede de alimentação fornece ao motor é maior que 100 A para essa condição de operação. IV. A velocidade do motor para essa condição de operação é maior que 870 RPM. É correto o que se afirma em: III e IV apenas I, III e IV, apenas II, III e IV, apenas I, II e III, apenas IV apenas As máquinas assíncronas são máquinas elétricas de corrente alternada, que giram com velocidade de rotor inferior a velocidade do campo girante, produzido pela circulação de corrente no enrolamento de excitação. Essas máquinas são conhecidas também como máquinas de indução, porque o seu rotor não é alimentado diretamente por uma fontede tensão alternada. As invés disso, a tensão que chega no rotor ocorre por indução. Quanto a esse tipo de máquina elétrica, avalie as afirmações que se seguem: A rotação a plena carga de um motor trifásico de 2 polos quando excitado com tensões em 60 Hz é exatamente igual a 3600 RPM. O enrolamento de armadura é construído no rotor da máquina elétrica de indução para aproveitar a presença dos anéis coletores. O núcleo de ferro do estator e do rotor da máquina de indução é laminado, sendo constituído de chapas prensadas de material ferromagnético para diminuir as perdas por correntes de Foucault. Quando a máquina opera como motor, o rotor gira com velocidade igual da velocidade síncrona para qualquer condição de carga acoplada em seu eixo de rotação. Os dois tipos de rotor das máquinas de indução são: o rotor do tipo gaiola de esquilo ou rotor em curto-circuito e o rotor do tipo rotor bobinado ou rotor de anéis. É correto o que se afirma em: 3, 2 e 1 4, 3 e 1 4, 3 e 2 5, 2 e 1 5 e 3 A curva do torque versus velocidade e a curva da corrente versus velocidade são duas importantes curvas características dos motores de indução trifásicos. Observando essas curvas, analise cada afirmativa que se segue, verifique sua veracidade e depois marque a resposta correta entre as alternativas expostas. Na região de operação da máquina como motor, seu torque aumenta se o escorregamento aumenta. A corrente de um motor de indução trifásico diminui a medida que sua rotação aumenta. Se a resistência do rotor for aumentada, o torque máximo do motor desloca para a direita devido o deslocamento da curva do torque versus velocidade. Se a resistência do rotor for aumentada a corrente de partida dos motores de indução trifásicos também aumenta. É correto o que se afirma em: 3 e 4 apenas 1 e 3 apenas 1 e 2 apenas 1 e 4 apenas 2 e 3 apenas De acordo com definição da ASA (American Standards Association) e da NEMA (National Eletrical Manufacturers Association), um motor pequeno é um motor para funcionamento contínuo que tem uma carcaça menor que aquela correspondente à de um motor de 1 HP. São também citados como motores fracionários justamente por ter potência igual a uma fração de HP e podem ser motores de indução monofásicos ou não. De acordo com as referidas normas e lastreado em seus conhecimentos sobre pequenos motores, marque entre as alternativas abaixo o único tipo de motor que não faz parte da categoria dos motores de indução monofásicos e que pode ser um motor pequeno. Motor universal Motor de fase dividida (partida à resistência) Motor a duplo capacitor Motor de fase dividida com capacitor permanente Motor de fase dividida com partida a capacitor Máquinas síncronas são máquinas elétricas de corrente alternadas, que como os outros de tipos de máquinas elétricas podem operar como gerador ou motor elétrico. A respeito de operação dessas máquinas síncronas avalie as afirmativas abaixo, verificando sua veracidade e marque a resposta correta a questão. A reação da armadura da máquina operando com gerador síncrono é magnetizante quando ele alimenta cargas com correntes em avanço. O rotor das máquinas síncronas apresenta escorregamento de 1% quando operam como motor síncrono com 101% da carga nominal. Alterando a excitação de campo de um gerador síncrono operando conectado ao sistema elétrico interligado, a tensão nos terminais da máquina altera. ao diminuir a potência mecânica de entrada de um gerador síncrono conectado ao sistema elétrico interligado a frequência das tensões por ele geradas permanece inalterada. É corrento o que se afirma em: 3 e 2 2 e 1 4 e 1 4 e 2 4 e 3 Figura 1 - Grupo Motor-gerador Considere um sistema elétrico, como ilustrado na figura 1, em qual um motor de indução trifásico, alimentado por uma rede elétrica, aciona o eixo de um gerador síncrono, que por sua vez fornece energia a uma carga elétrica acoplada aos seus terminais. O gerador síncrono de 24 polos está operando em um sistema elétrico isolado alimentando em tensão alternada uma carga que consome 0,5 MW de potência ativa. O rendimento do gerador é 80%. O Motor de 8 polos, operando com escorregamento de 2%, é alimentado com tensão senoidal de frequência de 60 Hz. Avalie as afirmativas que seguem: A potência de entrada do gerador é 0,568 MW. A velocidade do gerador síncrono é 882 RPM. A frequência da tensões geradas pelo gerador síncrono é 60 Hz porque a rede de alimenta o motor é de 60 Hz. É correto o que se afirma em: 2 e 1 apenas 2 apenas 3 e 1 apenas 3 apenas 3 e 2 apenas