GRA0622 Atividade 4 A4

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Rodrigo Molgado Engenharia Elétrica Conversão eletromecânica de energia 
Atividade 4 
1)Uma máquina CC de excitação independente com especificações nominais de 35 kW e de 145 V 
opera com uma velocidade constante de 3000 rpm e com uma corrente de campo constante tal que 
a tensão de armadura em circuito aberto seja de 145V. A resistência de armadura é 
e a tensão de terminal é de 148V. 
 
Em relação ao motor CC com excitação série descrito acima, analise as afirmativas abaixo. 
 
I. A corrente da armadura para máquina CC de excitação independente é de 2A. 
II. A potência de entrada nos terminais para máquina CC de excitação independente é 290W. 
III. A potência eletromagnética para máquina CC de excitação independente é 296W. 
IV. O torque mecânico para máquina CC de excitação independente é 0,92 N.m 
 
É correto o que se afirma em: 
 
• I e IV, apenas. 
• II, III e IV, apenas. 
• I, II, e III, apenas. 
• I e II, apenas. 
• III e IV, apenas. 
 
Sua resposta está correta. . A alternativa está correta, pois a corrente da armadura para máquina 
CC de excitação independente é determinada em relação à tensão de terminal, à tensão de 
armadura em circuito aberto e à resistência de armadura, 
logo: . O torque mecânico pode ser determinado 
por: em que a velocidade é em rad/s. Logo 
2) Existem alguns tipos de ensaios que são realizados e que possibilitam, dentre outros parâmetros 
importantes, a obtenção dos parâmetros do circuito elétrico equivalente em equipamentos elétricos, 
como os transformadores e, até mesmo, outros tipos de máquinas rotativas, como é o caso dos 
motores de indução, por exemplo. 
 
Sobre os ensaios nas máquinas de corrente contínua, analise as afirmativas abaixo. 
 
I. No ensaio de circuito aberto, ou ensaio a vazio, realizado nos motores CC, os parâmetros são 
medidos somente na armadura e são utilizados para obter os parâmetros do enrolamento de 
campo. 
II. No ensaio de curto-circuito, ou ensaio de rotor bloqueado, realizado nos motores CC, as 
tensões, as correntes e as potências ativas são medidas, com isso, é possível obter os parâmetros 
restantes. 
III. A Regulação de Tensão (RT), estratégia da qual os ensaios vistos fazem parte, é em função da 
tensão ( ) de terminal sem carga, a vazio, do gerador e da tensão ( ) de terminal a plena 
carga do gerador. 
IV. A comparação dos geradores CC entre si é baseada nas tensões deles, nas potências 
nominais, nas eficiências e nas regulações de potência, sendo que a regulação de potência é em 
função da potência de terminal sem carga. 
 
É correto o que se afirma em: 
• I e III, apenas. 
• II, III e IV, apenas. 
• II e III, apenas. 
• I, II e III, apenas. 
• II e IV, apenas. 
 
 
Sua resposta está correta. Alternativa está correta, pois, no ensaio de curto-circuito ou ensaio de 
rotor bloqueado, o rotor é impedido de estabelecer a rotação habitualmente, ainda considerando a 
alimentação do motor. Com isso, é utilizada a tensão nominal no rotor, e a tensão aplicada vai 
aumentando até que se obtenha a corrente também nominal. Ao final da estabilização da 
máquina, são medidas as tensões, as correntes e as potências ativas, e, com esses parâmetros, é 
possível obter os parâmetros restantes do modelo de circuito elétrico simplificado. A Regulação 
de Tensão (RT) estratégia, das quais os ensaios vistos fazem parte, é em função da 
tensão de terminal sem carga, a vazio, do gerador e da tensão de terminal a plena 
carga do gerador: 
 
3) Uma estratégia interessante para estudar as máquinas CC é o controle de velocidade. Por 
exemplo, nos geradores CC, ele é utilizado para analisar meios de controle de velocidade, para ter 
um controle de potência mecânica fornecida e, consequentemente, no que será, de fato, convertido 
em energia elétrica. 
 
Sobre o controle de velocidade nas máquinas CC, analise as afirmativas abaixo. 
 
I. O controle da velocidade de um motor CC pode ser estabelecido de três maneiras principais: pela 
variação da resistência de campo, pela resistência de armadura ou, ainda, por meio da modificação 
da tensão de armadura. 
II. Um CLP pode ser implementado para combinar o uso de dispositivos de estado sólido, como 
diodos, para produzir corrente de campo para o motor CC. Ele pode, também, fornecer a corrente 
CC para funcionamento e para o controle do gerador CC. 
III. Em operações de hardware, o sistema de controle de velocidade é realizado pelo sistema Ward-
Leonard e pode ser implementado nos equipamentos sem a necessidade de chips ou de outros 
artifícios eletrônicos. 
IV. Se a conexão dos equipamentos for em um sistema em malha aberta ou em malha fechada, é 
utilizado um controlador PID, que recebe esse nome devido à maneira como os ganhos atuam 
matematicamente e fisicamente no sistema. 
 
É correto o que se afirma em: 
• I, II e III, apenas. 
• I, III e IV, apenas. 
• I e IV, apenas. 
• III e IV, apenas. 
• I e II, apenas. 
 
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois o controle da velocidade é 
importante, independentemente, da aplicação e de questões mais específicas do motor CC. 
Portanto o controle da velocidade de um motor CC pode ser estabelecido de três maneiras 
principais: pela variação da resistência de campo, pela resistência de armadura ou, ainda, por 
meio da modificação da tensão de armadura. De acordo com os equipamentos utilizados em 
sistemas de controle e de automação, bem como a forma com a qual eles estão conectados, 
tem-se um sistema em malha aberta ou em malha fechada. O controlador, nesse caso, pode 
ser implementado por meio de metodologias como o controlador PID (Proporcional, Integral e 
Derivativo), que recebe esse nome devido à maneira como os ganhos atuam 
matematicamente e fisicamente no sistema. 
 
4) Os geradores CC fazem parte de um grupo muito importante de conversores eletromecânicos de 
energia e baseiam-se, geralmente, em características de terminais (tensão e corrente); de 
aplicações; de potências nominais; e de regulação de tensão. Eles podem ser subdivididos em 
cinco tipos principais e diferenciam-se em relação aos tipos construtivos deles. 
 
Em relação às subdivisões dos geradores CC, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) 
verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
 
I. ( ) O gerador CC de excitação independente é um tipo de máquina elétrica capaz de produzir a 
própria corrente de campo que será utilizada, por meio da conexão dos enrolamentos de campo 
com os terminais da máquina. 
II. ( ) O gerador CC composto cumulativo utiliza o enrolamento de campo ligado em série com o 
de armadura e isso permite, dada a ligação, que o enrolamento de campo tenha menos espiras, 
além de baixa resistência nesse enrolamento. 
III. ( ) O gerador CC composto diferencial tem conexão, por exemplo, com campos em série e em 
derivação, o que resulta em conexões como a derivação longa ou a derivação curta. 
IV. ( ) No gerador CC em derivação, a corrente de armadura é resultado da soma da corrente de 
campo e da de linha, e, com isso, não é necessário o uso da fonte externa e do controle de tensão. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
 
• V, V, V, F. 
• F, F, V, V. 
• V, V, F, F. 
• F, F, F, V. 
• V, F, V, F. 
 
Sua resposta está correta. A sequência está correta. A afirmativa IV é verdadeira, pois um 
gerador CC em derivação é um tipo de máquina elétrica capaz de produzir a própria corrente 
de campo que será utilizada por ele, por meio da conexão dos enrolamentos de c ampo com os 
terminais da máquina. Dessa forma, conseguimos perceber, inclusive, que a corrente de 
armadura é resultado da soma da corrente de campo e da de linha; como vantagem frente ao 
tipo anterior, podemos citar o fato de não ser necessário o uso da fonte externa, e o controle 
de tensão, nesse caso, é feito a partir da alteração da velocidade e da resistência de campo, 
para que, nesse último caso, seja possível variar a corrente de campo. 
 
5) A eficiência de uma máquina elétrica de correntecontínua (CC) depende, diretamente, dos 
processos elétricos e mecânicos estabelecidos pelas próprias características construtivas dos 
aparelhos. É importante ressaltar que, devido aos avanços tecnológicos nessa área, as máquinas 
CC têm se tornado mais eficientes nas aplicações delas. 
 
Sobre a eficiência nas máquinas CC, analise as afirmativas a seguir. 
 
I. Nas máquinas CC, a eficiência é a razão entre a potência de entrada e a de saída, 
desconsiderando as perdas no sistema. 
II. Nos geradores CC, a potência de entrada é em função da energia elétrica fornecida para a 
máquina elétrica. 
III. A potência de saída nos geradores CC é em função da tensão obtida nos terminais da máquina 
e da corrente disponibilizada 
IV. Nos motores CC, a potência de entrada é determinada em função da energia mecânica 
aplicada no rotor. 
 
É correto o que se afirma em: 
 
• III e IV, apenas. 
• II, III e IV, apenas. 
• I, II e III, apenas. 
• I e II, apenas. 
• I e III, apenas. 
 
Sua resposta está correta. Alternativa está correta. A eficiência de uma máquina CC é 
baseada na potência de entrada e na de saída , que representam, 
basicamente, a energia elétrica da entrada da máquina, no caso de um motor, ou a mecânica, 
no caso de um gerador, e o que fo, de fato, convertido, descontando-se as perdas, 
respectivamente: . Com isso, a eficiência depende, diretamente, de 
processos elétricos e mecânicos que podem ser estabelecidos pelas próprias características 
construtivas. Nos geradores CC, a potência de saída, representa a potência elétrica obtid a e 
pode ser calculada a partir da tensão obtida nos terminais da máquina e na corrente 
disponibilizada 
 
6) O funcionamento de uma máquina de corrente contínua tem como base o processo de 
comutação, que consiste na conversão das tensões e das correntes alternadas (CA) do rotor (parte 
móvel da máquina) em tensões e em correntes contínuas, sendo que essa é a parte mais crítica 
tanto do projeto quanto do próprio funcionamento de uma máquina CC. 
 
Em relação aos princípios básicos de operação de uma máquina de corrente contínua, analise as 
afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
 
I. ( ) Para que a tensão total permaneça sendo produzida com o sentido invertido toda vez que 
uma tensão é invertida em uma espira, as conexões da espira também são trocadas. 
II. ( ) O conjugado eletromagnético é baseado na relação entre o fluxo de eixo direto pelo polo no 
entreferro e pela componente fundamental espacial da onda que forma a força magnetomotriz de 
armadura. 
III. ( ) A potência mecânica ( ) de uma máquina de corrente contínua pode ser determinada 
pelo produto entre a tensão resultante de armadura e a corrente elétrica no circuito externo da 
armadura. 
IV. ( ) Os aspectos construtivos da armadura são aglutinados em uma constante construtiva ( ), 
que é um dado técnico da máquina e que só depende da velocidade mecânica da máquina. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
 
• F, F, V, V. 
• V, V, F, F. 
• F, V, V, F. 
• V, F, V, F. 
• F, F, F, V. 
 
Sua resposta está correta. A sequência está correta, pois o conjugado eletromagnético 
(também definido como torque mecânico ou induzido) é baseado na relação entre o fluxo de 
eixo direto por polo no entreferro e a componente fundamental espacial da onda qu e forma a 
força magnetomotriz de armadura. O fluxo de eixo direto por polo no entreferro é polos, 
que representa a quantidade existente deles na máquina, e , que representa o componente 
fundamental líquido da FFM, portanto: . A potência mecânica (
) de uma máquina de corrente contínua pode ser determinada pelo produto entre a 
tensão resultante de armadura e a corrente elétrica no circuito externo da 
armadura: 
 
7) Um gerador CC de excitação independente de 2 polos tem especificações nominais de 75kW, de 
560 V, de 450 A e de 2100 rpm e tem um enrolamento de armadura com 2 caminhos paralelos 
e condutores ativos e um fluxo de armadura por polo de . Essa máquina 
também tem uma tensão de campo de , uma resistência de campo , uma 
resistência de armadura de e uma tensão resultante da armadura de 
. Considere, então, que os efeitos da reação de armadura podem ser desprezados. 
 
Em relação às informações passados sobre o gerador CC, analise as afirmativas a seguir e 
assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
 
I. ( ) A tensão induzida resultante do gerador CC é 560 V. 
II. ( ) A corrente na armadura do gerador CC é 10 A. 
III. ( ) A corrente de campo do gerador CC é 35 A. 
IV. ( ) A tensão de saída do gerador CC é 550 V. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
 
• I e II, apenas. 
• III e IV, apenas. 
• II e III, apenas. 
• I, III e IV, apenas. 
• II, III e IV, apenas. 
 
Sua resposta está correta. A sequência está correta, pois a afirmativa II é verdadeira, uma vez 
que a corrente na armadura pode ser resumida como: , sendo a tensão 
resultante da armadura e a resistência de armadura. Portanto 
temos: . A afirmativa III é verdadeira, dado que a corrente de campo 
é determinada a partir dos parâmetros do circuito: , sendo a tensão aplicada 
e a resistência de campo. Sendo assim, temos: . 
 
 
8) Um motor CC em derivação de 3 polos, 18kW, 245V e 60 A, tem um enrolamento de armadura 
com 3 caminhos paralelos e condutores ativos; a resistência e a corrente do circuito de 
armadura é 0,450 e 14A, respectivamente. A tensão resultante é 40V, o torque mecânico do 
motor é 20 N.m e os efeitos da reação de armadura podem ser desprezados. 
Sobre o motor CC em derivação descrito, assinale a alternativa correta. 
 
• A constante construtiva do motor CC em derivação é 100, e as perdas na armadura do motor CC 
em derivação são de 88 W. 
• As perdas na armadura do motor CC em derivação 88 W e a potência mecânica do motor CC em 
derivação são de 560W. 
• A constante construtiva do motor CC em derivação é 100, e o fluxo de armadura por polo do 
motor CC em derivação é 
• A velocidade média do motor CC em derivação é 20 rad/s, e a potência mecânica do motor CC 
em derivação é 560W. 
• A velocidade média do motor CC em derivação é 20 rad/s, e o fluxo de armadura por polo do 
motor CC em derivação é 
 
A alternativa está correta, a constante construtiva mesmo sendo um dado técnico da 
máquina, pode ser calculada por meio de . Podemos 
determinar o fluxo de armadura por polo do motor CC em derivação, por meio da equação do 
torque: ; arrumando essa equação, 
temos: . Por meio da equação da tensão 
resultante no motor CC, que é calculada a partir de: , podemos encontrar a 
velocidade média do motor CC: 
 
9) Um motor CC com excitação de 4 polos tem especificações nominais de 8 kW, de 560 V, de 240 
A e de 1200 rpm, como um enrolamento de armadura, uma constante construtiva de 100 e um 
fluxo de armadura por polo de . Essa máquina também tem uma tensão de campo 
de , uma resistência de campo , uma resistência de armadura 
de e uma tensão resultante da armadura de . 
Sobre o motor CC com excitação série descrito, assinale a alternativa correta. 
 
• As perdas no campo do motor CC com excitação são de 26kW, e as perdas na armadura do 
motor CC com excitação são de 72W. 
• O torque mecânico do motor CC com excitação é de 10 N.m, e as perdas na armadura do motor 
CC com excitação são de 72W. 
• As perdas na armadura do motor CC com excitação são de 72W, e a potência mecânic a do 
motor CC com excitação é 8kW. 
• O torque mecânico do motor CC com excitação é 10 N.m, e as perdas no campo do motor CC 
com excitação são de 26kW. 
• As perdas no campo do motor CC com excitação é 26kW, e a potência mecânica do motor CC 
com excitação é de 8kW. 
 
Sua resposta está correta. A alternativa está correta. As perdas no campo no motor CC em 
derivação são dadas por: , em que e são a resistência e a corrente de 
campo, respectivamente, logo . As perdas na armadura 
do motor CCem derivação são dadas por: , em que e são a resistência e a 
corrente de armadura, respectivamente, logo . 
 
 
10) Um motor CC em derivação de 2 polos, 10kW, 200V e 40 A tem um enrolamento de armadura 
com 3 caminhos paralelos e condutores ativos, sendo que a resistência e a corrente do 
circuito de armadura são 0,320 e 10A, respectivamente. O fluxo de armadura por polo 
é , e os efeitos da reação de armadura podem ser desprezados. As perdas 
rotacionais a vazio são estimadas em 0,6kW. 
Sobre o motor CC em derivação descrito, assinale a alternativa correta. 
• Para uma , a potência mecânica será 14W e a constante construtiva do motor 
CC em derivação será 54. 
• A constante construtiva do motor CC em derivação é 64, e a tensão resultante no motor CC em 
derivação em função da velocidade é . 
• Para uma , a potência mecânica será 16 W e a tensão resultante no motor CC 
em derivação será 2,68 V. 
• O torque mecânico do motor CC em derivação é 7,04 N.m, e a constante construtiva do motor 
CC em derivação é 54. 
• O torque mecânico do motor CC em derivação é 7,04 N.m, e, para uma , a 
potência mecânica será 14W. 
 
Sua resposta está correta. A constante construtiva é um dado técnico da máquina que pode 
ser determinado por meio de : , com as informações do enunciado, temos 
que: . A tensão induzida resultante, CC, é definida pela 
constante e calculada como: . A velocidade mecânica da máquina não foi 
fornecida no enunciado, e a tensão resultante em função da velocidade mecânica da máquina 
é: . Considerando 
, temos que . A potência 
mecânica é determinada por meio de: , em que a tensão 
resultante pode ser definida pela constante e calculada ao considerar . Sendo 
assim, temos que ; logo podemos 
concluir que a potência mecânica 
é: ou .