P1_2020

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Universidade de São Paulo 
Escola de Engenharia de São Carlos 
Departamento de Engenharia de Elétrica e de Computação 
 
SEL 0329 
1ª Prova 
Entrega até 17/11/2020 
 
 
Instruções: 
• Esta avaliação se dará na forma de um estudo dirigido. 
• O formato é livre, no entanto o trabalho deve ser digitado, gerado um PDF e enviado ao professor 
até a data indicada acima. Espera-se um mínimo de organização para que o trabalho possa ser 
facilmente interpretado pelo professor. Enviar apenas um arquivo em PDF. 
• Se o aluno utilizar figuras, estas não devem ser copiadas de lugar nenhum (nem das notas de 
aula). O aluno deve redesenhar. 
• Se for detectado mais de 20% de plágio no texto, toda a questão será anulada. O professor utilizará 
programas que detectam plágio. O aluno deve ler, interpretar e escrever com suas próprias 
palavras. O texto deve ser claro; escreva de maneira que um colega de turma consiga entender a 
mensagem a ser transmitida. 
• Cuidado com erros gramaticais e ortográficos. Serão descontados pontos desses erros. 
• Figuras e tabelas devem ser numeradas. 
• Não há limite de páginas, no entanto não é para escrever além do que foi perguntado. Seja objetivo 
nas respostas. 
 
Questões: 
 
1. Elabore um texto mostrando, no mínimo 3 aplicações de máquinas de corrente contínua na vida 
real. Use seu senso crítico para apontar vantagens e desvantagens de cada aplicação escolhida 
(por exemplo, por que não usaram uma máquina CA para aquela aplicação?). 
2. O comutador é um elemento essencial para o funcionamento de uma máquina de corrente 
contínua, seja ela operando como motor ou como gerador. Como gerador, sua função é retificar 
a tensão gerada na saída da máquina. Elabore um texto explicando como se dá esse processo e 
explique qual a influência do número de lâminas do comutador na tensão de saída. Ou seja, o que 
acontece se usarmos 2 lâminas no comutador? E se usarmos várias lâminas? (Atenção: o foco 
aqui é a máquina operando como gerador, então não precisa escrever o funcionamento como 
motor). 
3. Resolva o seguinte problema: Um motor CC shunt de 10 HP, 120 V e 1000 rpm tem uma corrente 
de armadura em plena carga igual a 70 A quando opera com tensão nominal. A resistência da 
armadura é igual a 0,12 Ω e a resistência do enrolamento de campo é 40 Ω. Existe uma resistência 
variável no circuito de campo que pode ir de 0 a 200 Ω e, no momento, está ajustada em 100 Ω. 
A reação de armadura pode ser ignorada nesta máquina. A tabela abaixo fornece a curva de 
magnetização da máquina para a velocidade de 1000 rpm (Obs.: neste exercício vocês poderão 
admitir algumas hipóteses quando e se acharem conveniente. Essas hipóteses devem ser 
explicadas e devem fazer sentido). 
 
Ea (V) 5 78 95 112 118 126 
If (A) 0 0,8 1,0 1,28 1,44 2,88 
 
(a) Calcule a velocidade do motor quando ele está operando nas condições especificadas. Lembre-se 
de que a velocidade nestas condições pode ser diferente da velocidade nominal. 
(b) Nas condições de operação especificadas, a potência no eixo é 10 HP. Calcule o torque no eixo, 
as perdas nos enrolamentos do estator e do rotor, as perdas rotacionais e o rendimento do rotor. 
(c) Se agora a carga for retirada sem alterações na tensão terminal e nem na resistência variável do 
circuito de campo, qual será a velocidade em vazio em regime permanente? Explique porque a 
velocidade se altera (aumenta ou diminui). 
(d) Considerando o motor operando na condição em vazio do item (c), o que aconteceria ao motor se 
o seu circuito de campo fosse repentinamente aberto? Qual seria a velocidade de regime 
permanente nessas condições? 
(e) Que intervalo de velocidades em vazio é possível obter neste motor, se variarmos a resistência 
do enrolamento de campo entre os seus limites? 
 
4. Resolva o seguinte problema: Um gerador CC composto longo aditivo (ou cumulativo), de 120 V 
e 50 A, tem a curva de magnetização apresentada na tabela abaixo, obtida para 1800 rpm. A soma 
da resistência de armadura com a resistência do enrolamento de campo série é 0,21 Ω; a 
resistência do enrolamento de campo shunt é 20 Ω; a resistência do resistor variável que está 
conectado em série com o enrolamento de campo shunt vai de 0 a 30 Ω e está ajustada em 10 Ω; 
o número de espiras do enrolamento de campo shunt é 1000; o número de espiras do enrolamento 
de campo série é 25; a velocidade nominal da máquina é 1800 rpm. 
 
Ea (V) 0 40 80 108 121 129 136 142 
If (A) 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 
 
(a) Desenhe o circuito equivalente da máquina. 
(b) Se o gerador estiver operando em vazio e em velocidade nominal, qual será sua tensão 
terminal? 
(c) Se a corrente de armadura do gerador for 20 A, calcule sua tensão terminal. 
(d) Se agora a corrente de armadura for 40 A, qual é sua tensão terminal? 
(e) Construa a curva de regulação de tensão desse gerador e indique se há vantagens em operar 
nessa configuração. 
5. Esta é uma questão Bônus e vale 1,5 ponto adicional na nota desta prova: Pesquise e descreva 
em detalhes (incluindo o equacionamento) um método de frenagem aplicado em motores CC. 
(Este assunto não foi abordado em sala de aula e o objetivo é que os alunos pesquisem).