GRA0622 Atividade 2 A2

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1) Os transformadores têm como base de funcionamento a lei de Faraday, que constitui a propriedade fundamental apresentada pelos campos magnéticos. Essa lei evidencia, inclusive, o porquê de os transformadores elétricos serem chamados de máquinas elétricas estáticas. A Figura 1, a seguir, representa um transformador, e o fluxo no núcleo é dado pela equação .
Figura 1 - Representação de transformador real
Fonte: Adaptada de Chapman (2013).
CHAPMAN, S. J. Fundamentos de máquinas elétricas. 5. ed. Tradução de Anatólio Laschuk. Porto Alegre: AMGH, 2013.
#PraCegoVer: a figura apresenta o modelo com núcleo ferromagnético envolvido. É possível ver os enrolamentos primário e secundário dispostos nas partes de laterais do núcleo, que possui duas pernas, de forma que o lado primário (Np) possui dois terminais ao lado esquerdo, e o lado secundário (Ns) possui dois terminais ao lado direito. Há um fluxo M percorrendo o núcleo no sentido anti-horário.
Considerando o transformador mencionado, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).  
 
I. (    ) Se houver 120 espiras no núcleo do enrolamento primário, a tensão induzida no terminal de entrada será  Wb.
II. (  ) Se  Wb,   Wb e , a relação de transformação será .
III. (    ) Se houver 100 espiras no núcleo do enrolamento secundário, a tensão induzida no terminal de entrada será de  Wb.
IV. (   ) Se a tensão induzida no terminal secundário for  Wb, o número de espiras no enrolamento secundário será de 135.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
· F, F, F, V.
· V, F, V, V.
· V, F, V, F.
· V, V, F, F.
· F, V, V, F.
Sua resposta está correta. A sequência está correta. A lei de Faraday diz que devido ao fluxo mútuo, a tensão induzida nos enrolamentos é dada por: , em que é o número de espiras de cada rolamento. Com isso, a afirmativa I é verdadeira, pois temos que a tensão induzida no enrolamento primário é:  Wb. Além disso, afirmativa III é verdadeira, pois  Wb.
2) Uma engenheira eletricista está responsável pela manutenção de um transformador monofásico real de 80 kVA e tensão nominal 1100/110 V. Antes de iniciar os serviços, ela realizou um ensaio de circuito vazio no lado de baixa tensão e obteve os seguintes resultados: 110 V, 2 A e 75 W.
 
Em relação ao ensaio vazio executado, analise as afirmativas a seguir.
 
I. O módulo da admitância de excitação a partir dos parâmetros do ensaio é 
II. O fator de potência neste ensaio será 0,34 atrasado. 
III. O módulo da admitância de excitação a partir dos parâmetros do ensaio é .
IV. O fator de potência neste ensaio será 0,34 adiantado. 
 
É correto o que se afirma em:
· I e IV, apenas.
· II, III e IV, apenas.
· II e III, apenas.
· I, II e IV, apenas.
· I e II, apenas.
Sua resposta está correta. O fator de potência no ensaio é dado por. Esse fator sempre será atrasado em um transformador real, pois o ângulo da corrente sempre está atrasado em relação à tensão em graus. O módulo da admitância de excitação a partir dos parâmetros do ensaio pode ser encontrado pela razão entre a tensão e a corrente do circuito aberto:
3) As lâmpadas fluorescentes são equipamentos muito úteis em nosso cotidiano. Para iniciarem seu funcionamento, elas necessitam de um impulso elétrico para começar a emitir luz — um equipamento que podemos utilizar para realizar essa função é o reator. 
 
Sobre o funcionamento dos reatores, assinale a alternativa correta.
· Os reatores são equipamentos que possuem características indutivas e têm como objetivo adequar a tensão de uma rede elétrica a uma potência mais adequada para os equipamentos.
· Os reatores são equipamentos que possuem características capacitivas e têm como principal objetivo a conversão de energia elétrica em energia mecânica em equipamentos elétricos.
· Os reatores são equipamentos que possuem características capacitivas e têm como principal objetivo a transformação de corrente contínua em corrente alternada em equipamentos mecânicos.
· Os reatores são equipamentos que possuem características indutivas e têm como principal objetivo a conversão de energia mecânica em energia elétrica em equipamentos elétricos.
· Os reatores são equipamentos que possuem características capacitivas e têm como principal objetivo a transformação de corrente alternada em corrente contínua em equipamentos elétricos.
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois os reatores são equipamentos que possuem características indutivas. Eles funcionam como limitadores de corrente, fazendo com que possam ser utilizados em dispositivos elétricos onde objetiva-se limitar a intensidade de corrente elétrica que atravessa esses equipamentos. Assim, lâmpadas fluorescentes são um bom exemplo de equipamento que necessita de um reator.
4) Uma indústria farmacêutica está expandindo sua produção e, com isso, solicitou ao departamento de manutenção elétrica um projeto de um transformador monofásico real de 15 kVa com tensão nominal de placa 500/5000 V, a qual se baseia na relação de espiras de seus enrolamentos.
 
Em relação às informações do transformador monofásico, analise as afirmativas a seguir.
 
I. A corrente primária base é de 30 A.
II. A impedância secundária base é de 16,67 .
III. A resistência secundária base é de 167 .
IV. A admitância primária base é de 0,06 S.
 
É correto o que se afirma em:
· II, III e IV, apenas.
· III e IV, apenas.
· I e II, apenas.
· I e IV, apenas.
· I, II e III, apenas.
Sua resposta está correta. Alternativa está correta. Quando trabalhamos com valores no sistema por unidade, sempre devemos definir duas grandezas fundamentais atribuindo a eles valores base, que nesse caso foram  e . Com isso, podemos relacionar os módulos das quatros principais grandezas elétricas em circuitos monofásicos,  e . Logo, podemos determinar os valores da corrente base e da impedância base através das seguintes equações:  Portanto, além da afirmativa I, a afirmativa IV também está correta, pois 
5) Considere um transformador monofásico real de 130/1950 V, 60 Hz e 45 kVA, com uma reatância de magnetização de , quando medida nos terminais de 130 V. O primeiro enrolamento tem uma reatância de dispersão de  e o segundo enrolamento tem uma reatância de dispersão de .
Em relação às informações desse transformador, analise as afirmativas a seguir.
I. Considerando o enrolamento secundário aberto e uma tensão de 130 V aplicada no primeiro enrolamento, a corrente primária será de 3,25 A.
II. Considerando o enrolamento secundário em curto-circuito, a corrente primária será de 346,15 A. 
III. Considerando o enrolamento secundário aberto e uma tensão de 130 V aplicada no primeiro enrolamento, a tensão secundária será de 1950 V.
IV. Considerando o segundo enrolamento em aberto, para facilitar os cálculos podemos utilizar a técnica de circuito equivalente e refletir a reatância do enrolamento secundário para o primário. 
 
É correto o que se afirma em:
· II e III, apenas.
· II e IV, apenas.
· I e III, apenas.
· I, II e IV, apenas.
· I, II e III, apenas.
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois como o segundo enrolamento está aberto, a corrente circula apenas no primeiro enrolamento, logo a corrente primária pode ser determinada por:  Ademais, quando consideramos o segundo enrolamento em curto-circuito, a corrente primária pode ser determinada utilizando os valores de potência aparente e tensão nominal do enrolamento:  Além disso, considerando o segundo enrolamento em aberto, o uso de circuito equivalente é necessário para a modelagem do enrolamento primário e facilita os seus cálculos, e a reatância do segundo enrolamento pode ser, assim, refletida para o primário e determinada por  Com isso, todas as impedâncias estão referidas ao primeiro enrolamento.
6) A eficiência é uma propriedade bastante interessante e necessária para avaliarmos o rendimento de diversos equipamentos. Para avaliar a eficiência de um transformador, compara-se a sua potência de entrada com a potência de saída.
Neste sentido, assinale as afirmativasa seguir.
 
I. Para calcularmos a eficiência de um transformador, devemos levar em conta as perdas no núcleo e as perdas dos enrolamentos de cobre.
II. Quanto menores as perdas no núcleo e as perdas no cobre dos enrolamentos, maior será a eficiência do transformador.
III. Para calcularmos a eficiência de um transformador, basta sabermos a corrente na saída do transformador e seu fator de potência.
IV. Para calcularmos a eficiência de um transformador, basta sabermos a tensão na saída e na entrada do transformador.
 
Está correto o que se afirma em:
· II, III e IV, apenas.
· II e III, apenas.
· III e IV, apenas.
· I, II e III, apenas.
· I e II, apenas.
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois em um transformador nós temos dois tipos de perdas, que são as perdas no núcleo e as perdas devido ao enrolamento do cobre. A fórmula para o cálculo da eficiência de um transformador é , logo, as perdas são inversamente proporcionais à eficiência de um transformador.
7) Os transformadores são usados em diversas situações, como, por exemplo, no ajuste de tensão de equipamentos elétricos. Considerando isso, um engenheiro eletricista está projetando um transformador elétrico ideal com as seguintes especificações: tensão de entrada 220 V, corrente de entrada de 10 A e corrente de saída de 20 A.
 
Considerando o transformador elétrico ideal acima, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
  
I. (  ) Por ser um transformador elétrico ideal, a potência de entrada será diferente da de saída. 
II. (   ) A relação de transformação é , ou seja, há um rebaixamento na tensão secundária.
III. (   ) Em termos da impedância que ocorre no transformador ideal, o valor de entrada será .
IV. (   ) A tensão de saída será de 440 V, pois a relação de transmissão é de elevação de tensão.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
· V, V, F, F.
· F, F, V, F.
· V, F, F, V.
· V, V, F, V.
· F, V, V, F.
Sua resposta está correta. A sequência está correta, pois pela relação de transformação em termos da corrente, substituindo os valores fornecidos no enunciado temos que . Com isso,  e, assim, há um rebaixamento na tensão de saída , pois,  Em termos da impedância do circuito primário do transformador, podemos aplicar a Lei de Ohm, , em que  é  tensão de entrada,  é a corrente de entrada e  a impedância de entrada. Logo, 
8) Nos transformadores monofásicos reais, o fluxo estabelecido nos enrolamentos está sujeito a perdas por dispersão, ou seja, uma parte do fluxo deixa o núcleo de ferro passando através do ar. Ela passa através de uma das bobinas do transformador, mas não através da outra.
 
Em relação aos fluxos nas bobinas, analise as afirmativas a seguir.
 
I. O fluxo na bobina primária do transformador é determinado somente pelo fluxo mútuo, que permanece no núcleo e concatena os enrolamentos.
II. No enrolamento secundário, o fluxo é determinado pelo fluxo mútuo e o fluxo de dispersão, que passa pelo enrolamento e retorna pelo ar, contornando o enrolamento primário.
III. Nos transformadores monofásicos, a relação de transformação também pode ser determinada pela razão entre as tensões causadas pelo fluxo mútuo no enrolamento primário e no enrolamento tensão secundário.
IV. O fluxo de dispersão primário é diretamente proporcional à corrente elétrica primária e o fluxo de dispersão secundário é diretamente proporcional à corrente secundária.
 
É correto o que se afirma em: 
· I e II, apenas.
· II, III e IV, apenas.
· I, II e IV, apenas.
· I e III, apenas.
· II e III, apenas.
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois no enrolamento secundário o fluxo médio total considera o fluxo mútuo, que é consequência do que é concatenado entre os enrolamentos de entrada e saída e o que é perdido pelo enrolamento primário, que é definido como fluxo de dispersão. Logo, podemos representar matematicamente o fluxo médio total secundário como:  A relação de transformação pode ser determinada pela razão das tensões primária e secundária:  e  Ou seja, . É no ar que ocorre a maior parte do caminho do fluxo de dispersão, e como ele não possui uma relutância constante maior do que a do núcleo, temos que  e , m que é a permeância do caminho de fluxo estabelecido no equipamento, é o número de espiras do enrolamentos e representa as correntes elétricas.
9) Uma indústria de papel e celulose está ampliando sua central de distribuição de energia, e para isso um engenheiro foi chamado para realizar um teste em um dos transformadores de distribuição. Na placa do equipamento foram coletadas as seguintes informações: potência nominal de 40 kVA, tensão nominal de 13 kV no lado primário e de 110 V no lado secundário.
 
Considerando o transformador mencionado, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).  
 
I. (    ) A partir dos valores da placa, podemos obter o valor da corrente base primária de 3,08 A.
II. (   ) A partir dos valores da placa, podemos obter o valor da admitância base primária de 0,24 S.
III. (    ) A partir dos valores da placa, podemos obter o valor da impedância base primária de 4221 Ω.
IV. (   ) Uma admitância de 1 mS, expressa por grandezas em “por unidade” (pu), com base nos valores de placa é 4,17 pu.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
· V, F, F, V.
· F, V, V, F.
· F, V, F, F.
· V, F, F, F.
· V, F, V, V.
Sua resposta está correta. A sequência está correta. Quando trabalhamos com valores pu, sempre devemos definir duas grandezas fundamentais atribuindo a eles valores base. Nesse exemplo, os valores base fornecidos foram  e . Com isso, podemos relacionar os módulos das quatros principais grandezas elétricas em circuitos monofásicos,  e . Logo, podemos determinar os valores da corrente base e da impedância base através das seguintes equações:  e  Tendo o valor base da admitância de  podemos encontrar a admitância no sistema por unidade (pu) da seguinte forma: 
10) Os transformadores elétricos são equipamentos que têm como função alterar a tensão e a corrente elétrica que passa por eles. Para uma boa operação do transformador, existem alguns testes que podem ser realizados, para que não tenhamos problemas com a transmissão e distribuição de energia. 
 
Sobre os ensaios realizados em transformadores, analise as afirmações a seguir.
 
I. No ensaio de curto-circuito aberto, deixamos um dos enrolamentos do transformador sem nenhuma conexão e do outro lado conectamos uma fonte ajustada na tensão nominal do equipamento.
II. No ensaio de curto-circuito, conectamos os terminais de baixa tensão em curto-circuito, e os terminais de alta tensão a uma fonte de tensão variável ajustada para que a corrente no enrolamento em curto-circuito aumente para o valor correspondente da corrente nominal do equipamento.
III. No ensaio a vazio, deixamos um dos enrolamentos do transformador sem nenhuma conexão e do outro lado conectamos uma fonte ajustada na tensão nominal do equipamento.
IV. No ensaio a vazio, conectamos os terminais de baixa tensão em curto-circuito, e os terminais de alta tensão a uma fonte de tensão variável ajustada para que a corrente no enrolamento em curto-circuito aumente para o valor correspondente da corrente nominal do equipamento.
 
É correto o que se afirma em:
· I e II, apenas.
· II, III e IV, apenas.
· II e III, apenas.
· I, II e III, apenas.
· I, II e IV, apenas.
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois no ensaio a vazio um dos enrolamentos do transformador fica sem nenhuma conexão. Dessa forma, nenhum tipo de carga passa por este circuito do transformador. A quantidade mínima de carga que estará presente na parte energizada é suficiente para que tenhamos a magnetização do núcleo do transformador, permitindo que encontremos irregularidades no fluxo magnético. No ensaio curto-circuito, conectamos os terminais de baixa tensão em curto-circuito, e os terminais de alta tensão a uma fonte de tensão variável ajustada para que a corrente noenrolamento em curto-circuito aumente para o valor correspondente da corrente nominal do equipamento. Com este ensaio é possível obter a impedância.
1) 
Os transformadores têm como base de funcionamento a lei de Faraday, que 
constitui a propriedade fundamental apresentada pelos campos magnéticos. Essa lei 
evidencia, inclusive, o porquê de os transformadores elétricos serem chamados de 
máquinas 
elétricas estáticas. A Figura 1, a seguir, representa um transformador, e o 
fluxo no núcleo é dado pela equação
 
.
 
 
Figura 1 
-
 
Representação de transformador real
 
Fonte: Adaptada de Chapman (2013).
 
CHAPMAN, S. J.
 
Fundamentos de máquinas elétricas.
 
5. ed. 
Tradução de Anatólio Laschuk. 
Porto Alegre: AMGH, 2013.
 
#PraCegoVer
: a figura apresenta o modelo com núcleo ferromagnético envolvido. É possível 
ver os enrolamentos primário e secundário dispostos nas partes de laterais do núcleo, que 
possui duas pernas, d
e forma que o lado primário (Np) possui dois terminais ao lado esquerdo, 
e o lado secundário (Ns) possui dois terminais ao lado direito. Há um fluxo M percorrendo o 
núcleo no sentido anti
-
horário.
 
Considerando o transformador mencionado, analise as afirmat
ivas a seguir e 
assinale
 
V
 
para a(s) verdadeira(s) e
 
F
 
para a(s) falsa(s).
 
 
 
 
I.
(
 
 
 
 
) Se houver 120 espiras no núcleo do enrolamento primário, a tensão induzida no 
terminal de entrada será
 
 
Wb.
 
II.
(
 
 
) Se
 
 
Wb,
 
 
Wb e
 
, a relação de 
transformação será
 
.
 
III.
(
 
 
 
 
) Se houver 100 espiras no núcleo do enrolamento secundário, a tensão induzida 
no terminal de entrada será de
 
 
Wb.
 
IV.
( 
 
 
) Se a tensão induzida no terminal secundário for
 
 
Wb, o número 
de espiras no enrolamento secundário será de 135.
 
 
 
Assinale a alte
rnativa que apresenta a sequência correta.
 
 
·
 
F, F, F, V.
 
·
 
V, F, V, V.
 
·
 
V, F, V, F.
 
·
 
V, V, F, F.
 
·
 
F, V, V, F.
 
 
1) Os transformadores têm como base de funcionamento a lei de Faraday, que 
constitui a propriedade fundamental apresentada pelos campos magnéticos. Essa lei 
evidencia, inclusive, o porquê de os transformadores elétricos serem chamados de 
máquinas elétricas estáticas. A Figura 1, a seguir, representa um transformador, e o 
fluxo no núcleo é dado pela equação . 
 
Figura 1 - Representação de transformador real 
Fonte: Adaptada de Chapman (2013). 
CHAPMAN, S. J. Fundamentos de máquinas elétricas. 5. ed. Tradução de Anatólio Laschuk. 
Porto Alegre: AMGH, 2013. 
#PraCegoVer: a figura apresenta o modelo com núcleo ferromagnético envolvido. É possível 
ver os enrolamentos primário e secundário dispostos nas partes de laterais do núcleo, que 
possui duas pernas, de forma que o lado primário (Np) possui dois terminais ao lado esquerdo, 
e o lado secundário (Ns) possui dois terminais ao lado direito. Há um fluxo M percorrendo o 
núcleo no sentido anti-horário. 
Considerando o transformador mencionado, analise as afirmativas a seguir e 
assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
 
I.( ) Se houver 120 espiras no núcleo do enrolamento primário, a tensão induzida no 
terminal de entrada será Wb. 
II.( ) Se Wb, Wb e , a relação de 
transformação será . 
III.( ) Se houver 100 espiras no núcleo do enrolamento secundário, a tensão induzida 
no terminal de entrada será de Wb. 
IV.( ) Se a tensão induzida no terminal secundário for Wb, o número 
de espiras no enrolamento secundário será de 135. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
 
 F, F, F, V. 
 V, F, V, V. 
 V, F, V, F. 
 V, V, F, F. 
 F, V, V, F.