Baixe Prova Introdução à Eletromecânica e Automação: Exercícios de Transformadores e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity!
Primeira Prova de Introdução à Eletromecânica e Automação PEA2211· 24/10/
Nome _________________________________________NUSP___________ Turma____ Professor_________
1- As duas bobinas da figura estão magneticamente acopladas através de um núcleo ferromagnético, que possui um entreferro de 1 mm. A bobina A é alimentada com tensão senoidal de valor eficaz igual a 20 V e freqüência de 60 Hz. Ela possui resistência igual a 6 Ω e 300 espiras. A corrente eficaz nesta bobina é igual a 2 A. A bobina B tem 300 espiras. Sabe-se que a tensão eficaz medida nos terminais da bobina B é igual a 10 V.
Pede-se calcular: [Valor 0.6] a) A indutância própria da bobina A ; [Valor 0.6] b) O valor máximo do fluxo mútuo entre as bobinas; [Valor 0.6] c) O valor máximo do fluxo de dispersão da bobina A ; [Valor 0.6] d) Se o entreferro fosse aumentado para 5 mm, mantido o valor de v 1 , qual a tendência do valor eficaz de i 1? Justifique fisicamente. [Valor 0.6] e) Considere agora que a bobina A é alimentada em 12 V (DC). Qual a tendência da corrente se o entreferro aumentar de 1 mm para 5 mm?
Questão 1 Questão 2 Questão 3 Questão 4 Total
2- Um transformador muito similar ao existente no laboratório foi conectado em duas formas distintas. Cada bobina deste transformador possui corrente nominal igual a 4.5 A e tensão nominal igual a 110 V. As marcas de polaridade das bobinas são absolutamente iguais aos dos transformadores do laboratório. [ Valor 0.6]a) Complete os dados para a Montagem 1 : Enrolamento A-B Enrolamento C-D Tensão Nominal (V)
Corrente Nominal (A)
Tensão Nominal (V)
Corrente Nominal (A)
Potência Aparente (VA) [Valor 0.6] b) Complete os dados para a Montagem 2 : Enrolamento A-B Enrolamento C-D Tensão Nominal (V)
Corrente Nominal (A)
Tensão Nominal (V)
Corrente Nominal (A)
Potência Aparente (VA) [Valor 0.6] c) Alimentou-se uma das bobinas com tensão senoidal de valor eficaz igual a 110V e as demais foram deixadas em aberto. A corrente absorvida nesta situação é igual a 0.9 A.^ Aplicou-se tensão senoidal de valor eficaz 110 V ao enrolamento A-B da montagem 1 e o enrolamento C-D foi mantido em aberto.Qual é o valor da corrente absorvida pelo enrolamento A-B? Justifique.
[Valor 0.6] d) Admita que uma tensão senoidal de valor eficaz 110 V foi aplicada ao enrolamento A-B da montagem 2 e o enrolamento C-D foi mantido em aberto. Qual é o valor da corrente absorvida pelo enrolamento A-B? Justifique.
[Valor 0.6] e) Explique o procedimento de determinação da polaridade das bobinas a partir da montagem experimental mostrada na figura ao lado. Admita que as bobinas possuem o mesmo número de espiras.
4- Um eletroímã de torção similar ao do laboratório foi submetido a dois ensaios em 60 Hz. No primeiro foi imposta uma tensão senoidal de valor eficaz igual a 220 V ao seu estator, com o rotor em aberto. Mediu-se a corrente eficaz no enrolamento do estator para diversas posições do rotor e os resultados encontram-se no Gráfico 1. No segundo ensaio alimentou-se o rotor com tensão senoidal de valor eficaz igual a 220 V e mediu-se a corrente no enrolamento do rotor e a tensão induzida no estator em função da posição rotórica. Os resultados ( valores eficazes ) encontram-se no Gráfico 2 e 3. Nos dois ensaios, a posição rotórica foi medida pelo ângulo Theta (θ), tal qual no eletroímã do laboratório. A partir dos dados fornecidos pelos gráficos, responda as seguintes questões: [Valor 0.5] a) Um engenheiro analisou os ensaios e concluiu que o corte transversal do dispositivo é o apresentado na figura acima. Você concorda com a afirmativa do engenheiro? Analise a forma construtiva do rotor, do estator e dos enrolamentos e apresente ao menos uma justificativa para a sua afirmação.
[Valor 0.5] b) Calcule a indutância mútua entre os enrolamentos para a posição Theta = 0º.
[Valor 0.5] c) Dê uma expressão analítica e esboce o gráfico do conjugado em função da posição, quando apenas o enrolamento do rotor é alimentado por uma corrente senoidal, cujo valor eficaz é 10 A. Para os itens c) e d) use o gráfico abaixo.
[Valor 0.5] d) Dê uma expressão analítica e esboce o gráfico do conjugado em função da posição, quando ambos os enrolamentos são alimentados por uma corrente contínua de valor igual a 1 A.
-60^1 -40 -20 0 20 40 60
2
33
Gráfico 1
Theta ( º )
I1 (A)
-60^3 -40 -20 0 20 40 60
4
5
I2 (A)
Theta (º)
Gráfico 2
Gráfico 3
-60 -40 -20 0 20 40 60 0
50
100
150
200200
Theta (º)
V1 (V)
Primeira Prova de Introdução à Eletromecânica e à Automação PEA2211· 16/09/ Nome ______________________________________________________
NUSP______________ Turma_________Professor_________________
1- Considere o transformador da figura, cujo núcleo ferromagnético tem permeabilidade infinita e não apresenta perdas no ferro. A fonte impõe 100V
(valor eficaz) a 60Hz. As características das bobinas, assim como as respectivas leituras de tensão e corrente, estão anotadas na Tabela I.
a. (0,6 pontos)Por qual motivo a tensão na bobina 2 não pode ser igual a 500V? b. (0,6 pontos) Determine a indutância própria da bobina 1. c. (0,6 pontos) Calcule o valor máximo do fluxo mútuo. d. (0,6 pontos) Qual o valor da tensão induzida na Bobina 2 (valor eficaz). e. (0,6 pontos) Determine o valor da mútua indutância entre as duas bobinas.
Tabela I (^) Bobina 1 Bobina 2 Resistência(Ω) 5 25 Número de espiras
Voltímetro (V) 100 ??? Amperímetro (A) 5 ---------
Questão 1 Questão 2 Questão 3 Total
3-Um transformador monofásico de núcleo ferromagnético de 5 kVA e 500/100 V foi submetido aos ensaios de vazio e de curto-circuito e os resultados são mostrados na Tabela abaixo: ENSAIO Lado das medidas V (V) I (A) P (W) Vazio Baixa tensão 100 3 100 Curto-circuito Alta tensão 50 10 280
a) (1,0 ponto) Quando esse transformador estiver operando nas condições nominais, qual será o valor da perda no núcleo? E o valor das perdas no cobre? b) (1,0 ponto) Determine o valor da reatância de magnetização, referido ao lado da alta tensão. c) (2,0 pontos) Determine a regulação desse transformador quando ele alimenta uma carga de impedância igual a 2 Ω com fator de potência 0,8 indutivo na baixa tensão. Admita que na alta tensão a fonte seja ideal e imponha 220V (eficazes) ao circuito. Use o circuito equivalente simplificado.
Primeira Prova de Laboratório de Conversão PEA2211 22/09/
Nome _________________________________________NUSP___________ Turma____ Professor_________ 1-A bobina A da figura à esquerda é alimentada com tensão alternada de 60Hz, cujo valor eficaz é igual a 20V. A resistência desta bobina é igual a 2Ω e o seu número de espiras é igual a 300. A corrente eficaz medida pelo amperímetro é igual a 3A. Já a bobina B tem 600 espiras e a tensão medida em seus terminais é igual a 35V eficazes. Pede-se calcular: a) (0.5 ponto) a indutância própria da bobina A; b) (0.5 ponto) a indutância mútua entre as bobinas; c) (1.0 ponto) o fluxo disperso da bobina A (valor máximo); d) (1.0 ponto) Ao se retirar o núcleo ferromagnético, o que acontece com os valores eficazes de i 1 e v 2? Justifique. e) (1.0 ponto) Descreva um procedimento que propicie a determinação das marcas de polaridade entre as duas bobinas. Para isto, desenhe a montagem do experimento com fonte(s) e instrumento(s), bem como os valores que definirão as marcas de polaridade.
3- Um transformador de potencia nominal 1 kVA, 440V:110V foi submetido ao ensaio de vazio e de curto- circuito. Os resultados são mostrados na tabela abaixo.
Ensaio Lado de Alimentação Tensão (V) Corrente (A) Potência (W)
Vazio Baixa 110 0,5 11 Curto Alta 200 2,3 92 a) (1.0 ponto)Determine o valor da resistência de perdas no ferro, refletida ao lado de alta tensão b) (1.0 ponto) Determine o valor da reatância de dispersão do lado da alta tensão, refletida ao lado de alta tensão c) (1.0 ponto) Admita que a alta tensão é alimentada por uma fonte cuja tensão é senoidal de valor eficaz 440 V e que uma carga resistiva de valor 12Ω é conectada no lado da baixa tensão. Determine a regulação e rendimento deste transformador nestas condições e para isto use o circuito equivalente simplificado.
