prova02 Máquinas Elétricas UFBA

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Avaliação 02 - TIPO 01
Universidade Federal da Bahia
Disciplina: ENGC43 - Dispositivos de Conversão Eletromecânica II
Semestre Letivo Suplementar de 2020
Professor: Eudemario Souza de Santana
Período da prova: 02/11/20; 18:30 h às 20:20 h
Orientações
� A prova é aberta (respostas só são consideradas com as adequadas justi�cativas), individual e com consulta
livre a qualquer conteúdo impresso ou digital
� É permitido e recomendado que sejam utilizados aplicativos de cálculo (Octave, Scilab, Octave etc.).
Pode-se e deve-se utilizar calculadoras.
� Cada questão deve ser feita numa única folha de papel e digitalizada (foto ou escaneamento) para envio.
Siga as seguintes regras:
◦ A questão pode ser com lápis ou com caneta (só importa o arquivo digital enviado);
◦ Todo o conteúdo deve ser manuscrito (ainda que você possa utilizar os aplicativos que quiser para
auxiliar nos cálculos ou na organização do seu pensamento);
◦ Cada folha deve ter como primeiro item a sua assinatura e logo após a solução da questão (não copie
o enunciado);
◦ Se a solução exigir mais de uma folha, então cada folha digitalizada deve ser assinada;
◦ O nome do arquivo deve obedecer a seguinte regra: �Qx nome sobrenome py.ttt�, sendo:
* �x� o número da questão; �nome� e �sobrenome� são os nome e sobrenome do(a) estudante; y é o
número da página (se solucionar a questão em uma única página o item �py� deve ser omitido);
ttt é a extensão do arquivo (jpg, png e pdf serão os formatos aceitos). Lembre-se de utilizar os
espaços (não use underline);
◦ Postar arquivo em pasta do Google Drive informada previamente.
� Escreva soluções de forma organizadas, sendo que haverá penalização de 20% da pontuação da questão
por desorganização e por não enviar arquivo conforme regras descritas anteriormente. Penalizações são
independentes e podem chegar a 40% da pontuação.
� Pode utilizar equações prontas, ilustrações de curvas características, ilustrações de modelos de circuito,
entre outros itens, para justi�car a solução. Porém deve ser empregada simbologia similar a das aulas e
das referências, com identi�cação de variáveis criadas por você: exemplo, não precisa dizer que R1 ou Rs
é a resistência do estator, mas se empregar Ry precisa informar textualmente e explicitamente o que esta
variável representa.
� Não se deve omitir cálculos de grandezas: exemplo, se a equação que escolheu tem os termos 2πfe você
pode substituir os valores, mas se tem ωe então você deve previamente calcular ωe = 2πfe e não colocar o
valor de ωe encontrado com sua calculadora diretamente: não deixe o leitor (neste caso corretor também)
inferir sobre a sua solução, pois texto técnico não deve ser passível de interpretação. Haverá penalização
por omissão de informação na correção.
� Antes de colocar os valores numéricos nas equações escreva a equação literal, depois reescreva a equação
com os valores numéricos nas mesmas posições e coloque a resposta. Faça contas parciais apenas se julgar
que são essenciais para o entendimento do leitor. A pontuação será nula se colocar:
1
◦ equação literal e resposta;
◦ equação literal e textos como, por exemplo, �substituindo os valores acima� ou �substituindo os valores
dados no enunciado, encontra-se...�;
◦ equação com números (sem antes ser apresentada de forma literal) e resposta.
� Só corrigirei o que está nas soluções enviadas. A avaliação tenta mensurar como você está no dia da prova
e não depois. O que você quis dizer e não disse não é levado em consideração posteriormente.
� Se você estudou então relaxe, siga as regras, faça a avaliação tranquilamente (tente não perder tempo
vendo �outras soluções�) e dê show na escrita deste documento!
Questão 1 (3,3 pontos): Um gerador síncrono de 200 MVA, 66 kV e 60 Hz possui reatância síncrona de 17 Ω
e constante H de 5, 5 MJ/MVA. Ele opera segundo a curva característica P × δ mostrada na �gura 1. Refaça a
ilustração grá�ca indicando os ângulos de carga e potências para as seguintes condições: operação nominal
com fator de potência (FP) unitário, potência máxima e condição crítica (maior valor de ângulo possível antes
de perder a estabilidade após um curto circuito trifásico; considere a condição de operação a nominal com o FP
dado).
Figura 1: Grá�co relativo à questão sobre gerador síncrono.
Questão 2 (3,4 pontos): Um motor CC de ímãs permanentes opera com tensão de 250 V, drenando da rede
elétrica CC uma potência de 20 kW. Este motor aciona uma carga numa velocidade de 1.550 rpm. Sabendo que
suas resistência e indutância de armaduras valem respectivamente 0, 15 Ω e 1 mH e seu momento de inércia
tem valor de 3, 5 kg· m2, responda o que é solicitado:
Obs.: despreze as perdas rotacionais para esta questão.
(a) (2,0 pontos) A carga acoplada ao eixo é do tipo potência constante, mas é necessário operar agora com
velocidade de 1.400 rpm. Qual é o valor da tensão que deve ser aplicada nos terminais de armadura para
que tal velocidade seja impelida à carga?
(b) (1,4 ponto) O momento de inércia do dispositivo atualmente conectado ao eixo vale 2, 5 kg· m2, mas
talvez uma nova versão feita com material menos denso seja utilizado. Esta nova versão mantém todas
as características operacionais (inclusive a potência constante do mesmo valor), alterando apenas uma
coisa: o momento de inércia é menor. A equipe de engenharia estava discutindo sobre a mudança para
o novo dispositivo e havia dois pontos de vista no que se refere à partida do sistema: haverá aumento ou
diminuição do tempo que o motor CC precisa para alcançar a velocidade em regime permanente? Esta
troca in�uenciaria no tempo de partida? Caso sim, qual é o ponto de vista é verdadeiro? Justi�que sua
resposta. Pode empregar grá�cos, ilustrações ou equações para auxiliar na justi�cativa textual.
2
Questão 3 (3,3 pontos): Se a estratégia V/f é utilizada para acionamento de dois motores diferentes (dados a
seguir; despreze as perdas rotacionais nesta análise), argumente sobre o que é solicitado.
1. R1 = 0, 2 Ω, R
′
2 = 0, 2 Ω, L1 = 1, 5 mH, Lm = 70 mH, L
′
2 = 1, 5 mH, Lm = 70 mH, 6 polos, 1.150 rpm,
440 V e 60 Hz
2. R1 = 0, 3 Ω, R
′
2 = 0, 2 Ω, L1 = 1, 7 mH, Lm = 70 mH, L
′
2 = 1, 5 mH, Lm = 70 mH, 6 polos, 1.150 rpm,
440 V e 60 Hz
3. R1 = 0, 4 Ω, R
′
2 = 0, 2 Ω, L1 = 1, 9 mH, Lm = 70 mH, L
′
2 = 1, 5 mH, Lm = 70 mH, 6 polos, 1.150 rpm,
440 V e 60 Hz
� Pergunta: Qual dos motores opera com V/f e frequência de rotor constantes com maior valor de torque
disponível para a carga em toda a faixa de operação de velocidade (de zero até a nominal) e qual deles
opera com menor torque disponível no mesmo contexto anterior?
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