AOL 2 Conversão de Energia

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Conteúdo do exercício 
1. Pergunta 1 
/1 
Para um dado dispositivo eletromecânico, calcule o valor da força desenvolvida através 
da função de coenergia, considerando as seguintes informações: 
 
 
Capturar5.PNG 
 
 
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1. 
12 N. 
2. 
6,18 N. 
3. 
9,3 N. 
4. 
3,7 N. 
5. 
3,09 N. 
Resposta correta 
2. Pergunta 2 
/1 
À respeito da função de coenergia, utilizada no cálculo do conjugado e da força 
desenvolvida por um dispositivo eletromecânico, assinale a alternativa correta: 
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1. 
Analisando-se o circuito magnético que modela o dispositivo eletromecânico é 
possível definir a função da coenergia, dada também através de parâmetros como 
a permeância do material ferromagnético e a tensão de excitação utilizada. 
2. 
A coenergia é uma função definida artificialmente a partir de variáveis livres de 
estado como os parâmetros de fluxo concatenado estabelecido no circuito 
magnético do dispositivo eletromecânico, além do deslocamento angular. 
3. 
A coenergia é calculada analogamente à energia armazenada devido ao campo 
magnético estabelecido no dispositivo eletromecânico, entretanto esta é uma 
função artificial, definida como uma função dependente de valores da corrente 
elétrica estabelecida pela excitação e do deslocamento linear, além de que no caso 
de dispositivos sujeitos à rotação torna-se em função do deslocamento angular. 
Resposta correta 
4. 
A função de coenergia pode ser calculada quando as perdas devido à magnetização 
do núcleo ferromagnético de dispositivos eletromecânicos não são desprezadas e 
fornecerá então os valores do conjugado e da força desenvolvida pelo dispositivo. 
5. 
Tanto o conjugado quanto a força mecânica desenvolvida podem ser obtidos 
somente após obter-se a relação de coenergia, função da corrente e do 
deslocamento linear, obtida a partir do balanço energético do sistema 
eletromecânico. 
3. Pergunta 3 
/1 
Considere o seguinte sistema eletromecânico, representado pelo diagrama a seguir: 
 
 
Capturar10.PNG 
 
#PraCegoVer: bloco único que representa um sistema eletromecânico, com três entradas 
dadas por 3, 0,5x2(t) e x3(t) e três saídas, dadas por y1(t), y2(t) e y3(t). 
Para este diagrama, solicita-se que você aplique o Teorema da Superposição, 
considerando a função de transferência para modelagem matemática. Assinale a 
alternativa que contém a análise correta: 
 
 
Capturar11.PNG 
 
 
Capturar12.PNG 
 
 
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1. 
II 
Resposta correta 
2. 
I 
3. 
IV 
4. 
V 
5. 
III 
4. Pergunta 4 
/1 
Considere as tensões induzidas em um sistema formado por um estator e rotor de uma 
máquina elétrica, sendo que este último pode ser considerado para análise como uma 
espira de fio único: 
 
 
Capturar4.PNG 
 
 
#PraCegoVer: Representação da tensão induzida, em vista frontal do esquemático da 
máquina, devido ao estabelecimento de um campo magnético por um polo norte à 
esquerda e o sul à direita, visto pelas setas com linhas pontilhadas (B ⃗) saindo em 
direção ao polo sul. Este campo fará com que o rotor entre em rotação, como indicado 
pela seta da velocidade angular, em sentido antihorário, representado aqui como um 
objeto circular. 
Ademais, é demonstrada o vetor distância r, do eixo de rotação e são considerados 
pontos a até d, demonstrando as contribuições de tensão induzidas, Vab e Vcd, sendo 
que a primeira aponta para cima e a segunda para baixo, denotando o sentido do 
movimento. 
Caso seja conhecido que a densidade do campo magnético é de 0,5 T, que a espira 
move-se com velocidade de 100 m/s, com comprimento de 0,1 m e que o ângulo 
formado entre os vetores campo e velocidade é 30°, calcule a tensão induzida 
correspondente: 
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1. 
10,5 V. 
2. 
15 V. 
3. 
2 V. 
4. 
10 V. 
5. 
5 V. 
Resposta correta 
5. Pergunta 5 
/1 
Observe o dispositivo eletromecânico dado pelo esquemático a seguir, onde são vistas 
as tensões induzidas em um esquema onde o rotor será modelado por uma espira única: 
 
 
Capturar6.PNG 
 
 
#PraCegoVer: representação da tensão induzida, em vista frontal do esquemático da 
máquina, devido ao estabelecimento de um campo magnético por um polo norte à 
esquerda e o sul à direita, visto pelas setas com linhas pontilhadas (B ⃗) saindo em 
direção ao polo sul. Este campo fará com que o rotor entre em rotação, como indicado 
pela seta da velocidade angular, em sentido antihorário, representado aqui como um 
objeto circular. 
Ademais, é demonstrada o vetor distância r, do eixo de rotação e são considerados 
pontos a até d, demonstrando as contribuições de tensão induzidas, Vab e Vcd, sendo 
que a primeira aponta para cima e a segunda para baixo, denotando o sentido do 
movimento. 
Assim, considerando cada uma das contribuições da mesma forma que é feito com as 
tensões induzidas, escreva as expressões para cálculo do conjugado em função do 
deslocamento angular, considerando cada uma das contribuições da espira única. 
 
 
Capturar7.PNG 
 
 
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1. 
I 
Resposta correta 
2. 
III 
3. 
V 
4. 
IV 
5. 
II 
6. Pergunta 6 
/1 
Existem diversas formas de se obter as principais relações de funcionamento um 
sistema ou dispositivo eletromecânico, como o conjugado, a força desenvolvida e a 
tensão induzida, por exemplo. 
Assim, sobre estas deduções matemáticas assinale a alternativa que apresenta duas 
relações corretas para obtenção do(s) parâmetro(s) citado: 
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1. 
Forças mecânica e eletromotriz: relações diretas pela tensão e corrente do circuito 
elétrico que modela o dispositivo eletromecânico. 
2. 
Conjugado: relação de coenergia e através dos parâmetros de impedância e 
corrente do circuito magnético que modela o dispositivo eletromecânico. 
3. 
Forças magnéticas e mecânicas: relações diretas pela tensão e corrente do circuito 
magnético que modela o dispositivo eletromecânico. 
4. 
Conjugado e força eletromotriz: relação de coenergia e por parâmetros do circuito 
magnético como a relutância. 
5. 
Conjugado e força desenvolvida: relações de energia e coenergia. 
Resposta correta 
7. Pergunta 7 
/1 
Em dispositivos eletromecânicos, como já visto, existe a indução de tensões devido ao 
campo magnético estabelecido pela excitação. Assinale a alternativa que apresenta 
definições incorretas sobre a tensão induzida: 
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1. 
A tensão induzida representa um dos resultados da interação entre o condutor e o 
campo magnético externo em um dispositivo eletromecânico também, por sua vez. 
2. 
A indução de tensão mostra uma capacidade importante de certos dispositivos 
eletromecânicos, tendo relação direta com a produção de energia elétrica em 
geradores elétricos por exemplo. 
3. 
No produto vetorial da tensão induzida deve-se calcular a multiplicação entre a 
densidade do campo magnético e a velocidade adquirida pelo condutor imerso 
neste campo, pelo ângulo formado entre estes dois vetores. 
4. 
A tensão induzida é a mesma da alimentação na entrada de um motor elétrico 
ideal, por exemplo, onde não há perdas significativas devido ao núcleo 
ferromagnético. 
Resposta correta 
5. 
A tensão induzida expressa a relação da força eletromotriz, medida em volts, sendo 
dada pelo produto vetorial entre a velocidade e a densidade do campo magnético, 
multiplicado pelo vetor comprimento, no caso de um condutor em deslocamento 
dentro de um campo magnético. 
8. Pergunta 8 
/1 
Com relação à função de transferência e a importância deste tipo de relação matemática 
na análise de sistemas em geral, o que inclui sistemas e dispositivos eletromecânicos, 
assinale a alternativa incorreta sobre este tipo de modelagem no contexto deste tipo de 
sistema: 
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1. 
A função de transferência pode ainda relacionar entradas e saídasrepresentadas 
por grandezas diferentes, como a excitação de entrada e o conjugado de saída de 
um motor elétrico, por exemplo. 
2. 
O Teorema da Superposição demonstra a relação matemática entre a entrada e 
saída de sistemas em geral, demonstrando também a relação de linearidade. 
3. 
A ferramenta matemática que auxilia na representação através da função de 
transferência é a Transformada de Laplace. 
4. 
a) No caso específico de sistemas eletromecânicos, por exemplo, a entrada pode ser 
compreendida pela excitação e modelada por equações diferenciais ou equações 
algébricas lineares, em vários casos. 
5. 
A função de transferência correlaciona a entrada e saída de sistemas lineares e não 
lineares, através dos princípios do teorema matemático da superposição. 
Resposta correta 
9. Pergunta 9 
/1 
Considere o esquemático a seguir, de uma máquina elétrica representada pelo estator e o 
rotor, na visão frontal: 
 
 
Capturar8.PNG 
 
#PraCegoVer: visão frontal de uma máquina elétrica, representada pelo rotor e estator. 
O estator é uma coroa visto frontalmente, com o rotor dentro e um entreferro, sendo este 
um cilindro com base oval, que torna-se um círculo oval visto de frente. Além disso, o 
estator está alimentado por dois fios externos, permitindo que circule então através deste 
a corrente i, que produzirá um fluxo magnético e movimentará o rotor, cuja posição 
angular é contabilizada conforme avaliação entre eixos do rotor e estator, pelo ângulo θ. 
Para este sistema deseja-se calcular o conjugado e a força desenvolvida, em função do 
deslocamento angular e do linear, considerando que a corrente vale 1 A e que: 
 
 
Capturar9.PNG 
 
 
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1. 
III 
2. 
I 
3. 
II 
4. 
IV 
5. 
V 
Resposta correta 
10. Pergunta 10 
/1 
O parâmetro conjugado tem relação direta com o funcionamento de diversos tipos de 
dispositivos eletromecânicos. 
Desta forma, sobre esta relação assinale a sentença correta acerca 
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1. 
O conjugado e a força desenvolvidos tem relação direta, sendo matematicamente 
diferentes por um fator dado pela constante α, que representa a distância em 
metros com relação ao eixo de rotação do objeto. 
2. 
O conjugado desenvolvido tem relação direta com o produto entre a força 
produzida, a distância desta do eixo do objeto e o seno do ângulo entre estes 
vetores formados. 
Resposta correta 
3. 
O conjugado mecânico de um motor elétrico, por exemplo, dependerá de fatores 
como a relutância do circuito magnético. 
4. 
Mecanicamente falando, o conjugado é responsável pela força referente ao 
deslocamento linear de partes móveis. 
5. 
O conjugado mecânico é calculado, para qualquer dispositivo eletromecânico, pela 
relação entre o ângulo do eixo do movimento rotacional e a fase da corrente de 
excitação.