A2-Avaliação-GRA0622 Conversão Eletromecânica de Energia

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GRA0622 Conversão Eletromecânica de Energia
UAM - Universidade Anhembi Morumbi
Disciplina: Sinais e Sistemas - Avaliação: A2
RESUMO
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
Verde = Resposta correta
Laranja = Dúvida
Vermelha = Chute
PERGUNTA 1
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 afirmativas a 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 e III, apenas.
 I e II, apenas.
 III e IV, apenas
 II, III e IV, apenas.
 I, II e III, apenas.
	https://www.ezuim.com/pdf/trafos.pdf
Página 10
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.
PERGUNTA 2
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:
 II e III, apenas.
 I, II e IV, apenas.
 I e II, apenas.
 I, II e III, apenas.
 II, III e IV, apenas.
I e II Já no ensaio de curto-circuito, os terminais de baixa tensão são conectados em curto-circuito(por motivos de segurança, escolhem-se esses), enquanto os do lado de alta tensão sãoconectados a uma fonte de tensão variável, ajustada até que a corrente no enrolamento em curtoaumente para o valor correspondente da corrente nominal do equipamento. O arranjo, na prática,será:
III e IV No caso do ensaio a vazio, deixa-se um dos enrolamentos do transformador sem qualquerconexão, e do outro lado conecta-se uma fonte ajustada na tensão nominal do equipamento(CHAPMAN, 2013). Com medidores necessários para obtenção de valores de tensão, corrente epotência ativa, isso resultará para posterior cálculo de parâmetros do modelo de circuito do trafono seguinte arranjo na prática:
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 no enrolamento em curto-circuito aumente para o valor correspondente da corrente nominal do equipamento. Com este ensaio é possível obter a impedância.
PERGUNTA 3
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:
· I e II, apenas.
· I, II e III, apenas.
· II, III e IV, apenas.
· III e IV, apenas.
· I e IV, 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 
PERGUNTA 4
Os transformadores são dispositivos que fazem a conversão da potência elétrica através da ação do campo magnético gerado. Naturalmente, não é possível construir os transformadores ideais; assim, apenas os transformadores reais podem ser construídos.
 
Em relação aos transformadores reais, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Em um transformador real, podemos considerar que o fluxo concatenado total através de uma bobina é simplesmente o produto entre número de espiras e o fluxo. 
II. Para converter um transformador real em um transformador ideal, uma das condições é que não haja correntes parasitas e nem histerese no núcleo do transformador.
III. A corrente necessária para produzir fluxo no núcleo ferromagnético de um transformador consiste somente na corrente de magnetização.
IV. A tensão induzida em um transformador real é a relação da variação do fluxo concatenado na bobina pelo tempo. 
 
É correto o que se afirma em:
· II e III, apenas.
· I, II e III, apenas.
· I, II e IV, apenas.
· I e III, apenas.
· II e IV, apenas.
O fluxo concatenado (), resultante onde a tensão está sendo induzida, será a soma da contribuição em cada uma das N espiras utilizadas:
O fluxo primário médio total levará em conta o fluxo mútuo, resultado do que é concatenadoentre as bobinas primária e secundária e o que é perdido pelo próprio enrolamento primário —nesse caso, definido como fluxo de dispersão:
Além disso, ao se considerar que a corrente de magnetização representa no máximo 3% dacorrente de excitação do transformador, deve-se lembrar de essa impedância em sériecorresponder aos parâmetros dos enrolamentos do primário e do secundário juntos, de formaque:
PERGUNTA 5
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 nesteensaio será 0,34 adiantado. 
 
É correto o que se afirma em:
· I, II e IV, apenas.
· I e II, apenas.
· II, III e IV, apenas.
· II e III, apenas.
· I e IV, 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:
PERGUNTA 6
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:
· I e III, apenas.
· II e IV, apenas.
· I, II e IV, apenas.
· I, II e III, apenas.
· 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.
PERGUNTA 7
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, II e IV, apenas.
· I e II, apenas.
· II, III e IV, apenas.
· I e III, apenas.
· II e III, apenas.
PERGUNTA 8
Dois ensaios foram realizados em um transformador monofásico real de 60 MVA com uma tensão nominal de placa 6 kV/58 kV. O primeiro ensaio realizado foi o de curto-circuito no lado de baixa tensão, e os seguintes resultados foram obtidos: 464 V, 4,15 A e 154 W. Posteriormente, foi realizado um ensaio de circuito vazio a partir do lado de baixa tensão no qual foram obtidos os seguintes resultados: 6 kV, 44,3 A e 193 W.
 
De acordo com o texto, analise as afirmativas a seguir.
 
I. A regulação da tensão se o transformador estiver trabalhando na tensão e cargas nominais, será de 0,89%.
II. A regulação da tensão se o transformador estiver trabalhando na tensão e cargas nominais será de 0,75%.
III. A regulação da tensão se o transformador estiver trabalhando na tensão nominal e carga com fator de potência 0,8 será de -5,49%.
IV. A regulação da tensão se o transformador estiver trabalhando na tensão e carga com fator de potência 0,8 será de -3,02%.
 
É correto o que se afirma em:
· I e II, apenas.
· II e IV, apenas.
· I e III, apenas.
· I, II e III, apenas.
· I, II e IV, apenas.
Sua resposta está correta. A alternativa está correta. Como na afirmativa I o transformador está trabalhando com os seus valores nominais de corrente e tensão, podemos considerar que o ângulo de potência é 0 e , e com isso temos a corrente nominal:  Com os valores do ensaio do curto-circuito podemos calcular a impedância equivalente da seguinte maneira:  Para isso, temos que calcular primeiro o módulo da impedância: , e:  e . Logo, impedância em série equivalente é . Ao aplicarmos a lei das tensões de Kirchhoff no circuito equivalente, temos: , temos que . Com isso, temos que a regulação de tensão nesse caso é  Já na afirmativa III, com o fator de potência igual a 0,8, temos: ; ; . Assim, , e com isso a regulação de tensão desse sistema é 
PERGUNTA 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.
· F, V, V, F.
· V, F, F, F.
· V, F, F, V.
· V, F, V, V.
· F, V, F, F.
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: 
PERGUNTA 10
Com o intuito de determinar o circuito equivalente de um transformador com especificações nominais de 24 kVA e 1100/110 V, foi realizado um ensaio de curto-circuito. Os instrumentos de medição no lado de alta tensão e no lado de baixa tensão em curto obtiveram os seguintes valores: 24 V, 10 A e 200 W.
 
Com base no ensaio realizado, analise as afirmativas a seguir.
 
I. O módulo da impedância em série do lado de alta tensão é 2,4 Ω.
II. A resistência equivalente do lado de baixa tensão do transformador é 2 Ω.
III. O cosseno do ângulo desse fasor a partir do fator de potência é 0,83.
IV. A resistência equivalente do lado de alta tensão do transformador é 2 Ω.
 
É correto o que se afirma em:
· II e III, apenas.
· I, III e IV, apenas.
· I e II, apenas.
· I, II e III, apenas.
· III e IV, apenas.
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois em um ensaio de curto-circuito é considerado que o trafo está conectado, sendo possível obter o módulo da impedância em série do lado de alta tensão pela seguinteequação: . O cosseno do ângulo deste fasor a partir do fator de potência pode ser obtido pela equação: . A resistência equivalente do lado de alta tensão é determinada pela impedância equivalente:  Substituindo os valores do enunciado temos, , logo