Grátis: Um engenheiro precisa selecionar um motor de corrente contínua para duas aplicações distintas. A primeira é um guincho elétrico, que precisa levant... – Questões Respondidas

Equipamento Elétrico

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Um engenheiro precisa selecionar um motor de corrente contínua para duas aplicações distintas. A primeira é um guincho elétrico, que precisa levantar cargas pesadas a partir do repouso, exigindo um torque de partida extremamente elevado. A segunda aplicação é uma lixadeira de bancada, que deve operar com uma velocidade relativamente estável, independentemente da força com que a peça é pressionada contra o disco de lixa (dentro de limites razoáveis). Ambas as máquinas serão alimentadas pela mesma fonte de tensão CC. A escolha correta do tipo de ligação do motor (série ou shunt/derivação) é crucial para o sucesso e a segurança de cada aplicação.
Qual tipo de motor CC é mais adequado para a aplicação do guincho e qual é mais adequado para a lixadeira de bancada, respectivamente?
a) Motor série para o guincho e motor shunt para a lixadeira.
b) Motor shunt para o guincho e motor série para a lixadeira.
c) Motor série para o guincho e motor série para a lixadeira.
d) Motor shunt para o guincho e motor shunt para a lixadeira.
e) Os motores CC série ou shunt não são adequados para nenhuma das aplicações citadas.

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Ed

há 3 meses

Para escolher o tipo de motor de corrente contínua adequado para cada aplicação, vamos analisar as características de cada tipo de motor: 1. Motor série: Este tipo de motor é ideal para aplicações que exigem um alto torque de partida, como o guincho elétrico. Isso ocorre porque, em um motor série, o enrolamento do campo é conectado em série com o enrolamento do armadura, o que resulta em um aumento do fluxo magnético e, consequentemente, um torque elevado quando a corrente é alta (como no início da operação). 2. Motor shunt (ou derivação): Este motor é mais adequado para aplicações que requerem uma velocidade estável, como a lixadeira de bancada. O enrolamento do campo é conectado em paralelo com o enrolamento do armadura, o que permite que a corrente do campo seja relativamente constante, resultando em uma velocidade mais estável, independentemente da carga. Com base nessas características, a escolha correta é: - Motor série para o guincho (devido ao alto torque de partida necessário). - Motor shunt para a lixadeira de bancada (devido à necessidade de velocidade estável). Portanto, a alternativa correta é: a) Motor série para o guincho e motor shunt para a lixadeira.

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Uma equipe de engenharia está projetando um atuador eletromagnético de precisão, conforme ilustrado na figura a seguir. O dispositivo consiste em um relé com um êmbolo móvel, ambos construídos com um material de permeabilidade magnética considerada infinita. O objetivo é determinar a energia magnética armazenada no entreferro do dispositivo em função da posição (x) do êmbolo. A análise energética é crucial para, posteriormente, calcular a força produzida pelo atuador. O projeto especifica os seguintes parâmetros: número de espiras N = 800; distância do entreferro g = 1,5 mm; comprimento do deslocamento total d = 0,20 m; largura do núcleo l = 0,12 m; e uma corrente de operação constante i = 8 A. A equipe precisa de uma expressão precisa da energia armazenada para validar o design.
Considerando o sistema descrito e aplicando os princípios de cálculo de energia magnética armazenada em circuitos magnéticos com entreferro variável, qual é o valor da energia magnética (W) armazenada no dispositivo quando o êmbolo está posicionado exatamente na metade de seu curso (x = d/2)? Adote μ0 = 4π × 10-7 H/m.
a) 205,8 J
b) 102,9 J
c) 51,5 J
d) 82,3 J
e) 128,7 J

Uma equipe de engenharia está projetando um indutor de alta frequência para um conversor de potência de um veículo elétrico. O projeto exige um componente que mantenha uma indutância estável em uma ampla faixa de corrente para evitar distorções harmônicas e garantir a eficiência do conversor. Durante os testes de protótipos com diferentes materiais de núcleo, a equipe observa que um núcleo de ferro-silício, embora ofereça alta permeabilidade em baixas correntes, exibe um comportamento anômalo em picos de corrente. A partir de um certo ponto, a tensão induzida no indutor não acompanha proporcionalmente a taxa de variação da corrente, indicando uma alteração significativa em suas propriedades magnéticas. Este fenômeno de não linearidade compromete o desempenho do conversor, pois a indutância efetiva do componente diminui, afetando a filtragem de corrente.
Com base na teoria dos materiais magnéticos, qual fenômeno intrínseco ao núcleo de ferro-silício explica a diminuição da indutância e o comportamento não linear do componente em altos níveis de corrente?
a) A força coercitiva do material, que representa a resistência do núcleo à desmagnetização após a remoção do campo externo.
b) O efeito da histerese magnética, que descreve o ciclo de magnetização e desmagnetização e está associado primariamente às perdas de energia na forma de calor.
c) A saturação magnética do núcleo, que ocorre quando os domínios magnéticos do material se alinham quase completamente com o campo externo, limitando o aumento do fluxo magnético.
d) O aumento da relutância magnética devido ao entreferro (gap) no circuito, que se opõe ao estabelecimento do fluxo magnético.
e) A diminuição da permeabilidade magnética devido ao aumento da frequência de operação, um efeito conhecido como perdas por correntes parasitas.

Uma planta industrial de papel e celulose opera com dois sistemas de acionamento de grande porte. O primeiro aciona um laminador de precisão um processo que exige que a velocidade da máquina seja mantida absolutamente constante, sem variações, para garantir a uniformidade e a qualidade da folha de papel produzida. O segundo sistema aciona um grande exaustor industrial, uma aplicação na qual a robustez, o baixo custo de manutenção e a simplicidade são mais importantes que um controle de velocidade rigoroso, sendo aceitável uma pequena queda na velocidade quando a demanda de ar aumenta. Para ambos os sistemas, o projetista especificou máquinas de 4 polos alimentadas pela rede local de 60 Hz.
Com base na análise das necessidades de cada aplicação e nos princípios de funcionamento das máquinas elétricas rotativas, avalie as seguintes afirmativas.
I. Para o acionamento do laminador de precisão, uma máquina síncrona é a escolha técnica correta, pois sua velocidade de rotação é rigidamente sincronizada com a frequência da fonte de alimentação, garantindo uma velocidade de operação perfeitamente constante.
II. Para o acionamento do exaustor, uma máquina de indução (assíncrona) é a escolha mais adequada, devido à sua robustez, menor custo e simplicidade, sendo sua característica de variação de velocidade com a carga (escorregamento) perfeitamente aceitável para esta aplicação.
III. A velocidade de operação da máquina síncrona de 4 polos, quando conectada à rede de 60 Hz, será exatamente 1800 rpm.
IV. A máquina de indução de 4 polos, ao operar em plena carga com um escorregamento de 3%, terá uma velocidade de eixo de 1746 rpm.
a) I e III, apenas.
b) II e IV, apenas.
c) I, II e III, apenas.
d) II, III e IV, apenas.
e) I, II, III e IV.

Ao analisar os aspectos construtivos de geradores síncronos, um projetista compara dois projetos para a mesma potência e frequência de saída (60 Hz). O primeiro projeto é para uma usina termoelétrica, onde o gerador será acionado por uma turbina a vapor de alta velocidade (3600 rpm). O segundo é para uma usina hidrelétrica, onde o gerador será acoplado a uma turbina hidráulica de baixa velocidade (120 rpm). O projetista sabe que a velocidade de operação impõe restrições físicas e magnéticas severas, que se refletem diretamente no número de polos e na geometria do rotor de cada máquina.
Com base na relação fundamental entre velocidade, frequência e número de polos (ns = 120*f/P), e nas características construtivas de máquinas síncronas, avalie as seguintes afirmativas.
I. É recomendado que o gerador da termoelétrica (turbogerador) tenha um rotor de polos lisos (cilíndrico), com 2 polos, adequado para a alta velocidade de rotação.
II. É recomendado que o gerador da hidrelétrica tenha um rotor de polos salientes, com 60 polos, cuja estrutura é mecanicamente mais adequada para baixas velocidades.
III. O rotor de polos lisos do turbogerador é construído com um diâmetro menor e maior comprimento axial para minimizar o estresse mecânico em alta velocidade.
IV. O rotor de polos salientes do hidrogerador é construído com um grande diâmetro e pequeno comprimento axial para acomodar o grande número de polos necessários.
a) I e III, apenas.
b) II e IV, apenas.
c) I, II e III, apenas.
d) II, III e IV, apenas.
e) I, II, III e IV.