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EN 2707 – Circuitos Elétricos II Lista 1 1 1. Um sistema trifásico abc a três condutores, 110 V, alimenta uma carga em triângulo, constituída por três impedâncias iguais. Determinar as correntes de linha, de fase e traçar o diagrama fasorial das correntes. Sendo: ) (sen 2110 tVAB ω=& V; )120 (sen 2110 °−= tVBC ω& V e )120 (sen 2110 °+= tVCA ω& V. AI& CAI& BI& CI& A B C ABV& BCV& CAV& Ω°∠ 45 5 Ω°∠ 45 5 Ω°∠ 45 5 BCI& ABI& 2. Um sistema trifásico a quatro fios, 120 V, tem a carga ligada em estrela com: °∠= 0 6AZ Ω, °∠= 03 6BZ Ω e °∠= 45 5CZ Ω. a) Determinar as correntes AI& , BI& , CI& , NI& e esboçar o diagrama fasorial das correntes. b) Refazer o item anterior, retirando a conexão da carga com o neutro (N) e c) Comparar os resultados dos itens anteriores. ZA ZC ZB A BC N AI& BI& CI& NI& V 90 120 °−∠ V 30 120 °∠ V 150 120 °∠ 3. Um sistema trifáco de 240 V, a três condutores, tem a carga ligada em triângulo com: °∠= 0 10ABZ Ω, °∠= 03 10BCZ Ω e °−∠= 30 15CAZ Ω. Calcular as correntes de linha, de fase e traçar o diagrama fasorial. Dados: °∠= 120 240ABV& V; °∠= 0 240BCV& V e °∠= 240 240CAV& V. ZCAZAB ZBC ABV& BCV& CAV& AI& BI& CI& A B C ACI& CBI& BAI& EN 2707 – Circuitos Elétricos II Lista 1 2 4. Um sistema trifásico a quatro condutores, simétrico e equilibrado, 208 V, alimenta uma carga em estrela constituída por impedâncias °−∠= 30 20Z Ω. Calcular as correntes de linha, a corrente no neutro e traçar o diagrama fasorial. Dados: °−∠= 90 120ANV& V; °∠= 30 120BNV& V e °∠= 150 120CNV& V. Z Z Z AI& BI& CI& A B C N NI& 5. Um sistema trifásico a três fios tem carga: °∠= 0 6AZ Ω, °∠= 03 6BZ Ω e °∠= 45 5CZ Ω; ligada em estrela. Deteminar: a) as correntes de linha; b) o fasor de tensão em cada impedância e c) traçar o diagrama fasorial das tensões, identificando e determinando a tensão de deslocamento do neutro (VON). ZA ZB ZC V 240 208 °∠=ABV& AI& BI& CI& A B C V 0 208 °∠=BCV& V 120 208 °∠=CAV& O N 6. A tensão de linha nos terminais de uma carga trifásica equilibrada do tipo ∆ é igual a 208 V. As impedâncias das três fases da carga são resistores de 5,20 Ω em paralelo com indutores cuja reatância é 6,93 Ω. Qual é o módulo da corrente na linha que alimenta a carga? 7. Para o circuito mostrado esquematicamente na figura abaixo: a) calcular as correntes de linha e de fase; b) calcular as potências aparente, média e reativa em cada uma das cargas do circuito e c) esboçar os diagramas fasoriais de todas as tensões e correntes. Dados: °∠= 0 220ABV& V °−∠= 120220BCV& V (valores eficazes) °∠= 120 220CAV& V EN 2707 – Circuitos Elétricos II Lista 1 3 (cont. exerc. 7) VAB VBC VCA . . . IA . IB . IC . Ω°∠ 15 10 Ω°∠ 30 22 Ω°∠ 20 11 8. Um motor trifásico de 50 HP, com rendimento de 85% e fator de potência de 0,8 é ligado a um sistema trifásico de 480 V, Figura 1. Determinar as impedâncias (Z) de uma carga trifásica em estrela equivalente que pode substituí-lo, Figura 2. Dados: i o P P =η e 1 HP = 746 W motor 3φ 480 V 480 V 480 V 50 HP η = 85% FP = 0,8 motor 3φ 480 V 480 V 480 V 50 HP η = 85% FP = 0,8 Figura 1 480 V 480 V 480 V Z Z Z 480 V 480 V 480 V Z Z Z Figura 2 9. A potência total fornecida para uma carga trifásica equilibrada, alimentada por uma tensão de linha de 3800.4 V, é de 900 kW com um fator de potência atrasado igual a 0,6. A impedância da linha de transmissão é igual a 0,6 + j 4,8 Ω por fase. Com o sistema funcionando nessas condições, a queda de tensão na linha de transmissão é considerada excessiva. Para corrigir o problema, um conjunto de capacitores ligados em ∆, é conectado em paralelo com a carga. Os capacitores são projetados para operarem com uma potência reativa de 1.200 kVAR quando submetidos a uma tensão de linha de 3800.4 V. a) Qual é o módulo da tensão do lado da fonte, quando a carga está funcionando com uma tensão de linha de 3800.4 V e os capacitores não estão conectados ao circuito? b) Repita o item (a) supondo que os capacitores estão conectados ao circuito. c) Qual é a eficiência da linha, com relação à potência média, nas condições do item (a)? d) Qual é a eficiência da linha, com relação à potência média, nas condições do item (b)? e) Se a freqüência de operação do sistema é igual a 60 Hz, qual é o valor individual dos capacitores em µF? EN 2707 – Circuitos Elétricos II Lista 1 4 (cont. exerc. 9) 0,6 Ω j4,8 Ω 0,6 Ω j4,8 Ω 0,6 Ω j4,8 Ω fonte 3φ simétrica carga 3φ equilibrada 10. Um transformador de distribuição, formado por três transformadores monofásicos, está ligado em ∆ - Y, conforme mostrado esquematicamente na figura abaixo. A razão de espiras do transformador é de 100:1. O secundário alimenta um sistema trifásico a quatro fios de 208 V. A carga do sistema é formada por um motor 3φ de 72 kW com FP = 1 e tensão de terminal de 208 V; três circuitos de iluminação 1φ de 12 kW cada, com tensão de terminal de 120 V e três motores 1φ de 10 kVA, FP = 0,8 indutivo e tensão de terminal de 208 V. Calcule: a) a carga total do circuito em quilovolt-ampères; b) a corrente de linha do secundário; c) a tensão de linha do primário e d) a corrente de linha do primário. Obs.: Transformador ideal: a i i N N V V p s s p s p === Sendo: Vp = tensão do primário Vs = tensão do secundário Np = número de espiras do primário Ns = número de espiras do secundário ip = corrente do primário is = corrente do secundário a = relação de espiras ou relação de transformação M iluminação M M M 208 V 120 V Vfp iLp iLs iluminação iluminação Vp Vs Np : Ns ip is EN 2707 – Circuitos Elétricos II Lista 1 5 11. Para o circuito Y–Y a três fios simétrico e equilibrado, mostrado esquematicamente na figura abaixo, determine a potência média total fornecida pela fonte trifásica (PF), a potência média total absorvida pela linha trifásica (PL) e a potência média total absorvida pela carga trifásica (PC). Dados: 89,1 j10 +=LZ Ω e 15 j40 +=CZ Ω. ZC V 0 110 °∠ V 012 110 °∠V 024 110 °∠ fonte linha carga ZC ZC ZL ZL ZL 12. No circuito mostrado esquematicamente na figura abaixo, qual a eficiência (η%) na transmissão de potência média da fonte trifásica para a carga trifásica, ou seja: 100 3 fonte 3 carga % ×= φ φη P P . efV 0 200.1 °∠ efV 012 200.1 °∠efV 012- 200.1 °∠ fonte linha carga + + + -j63 Ω -j63 Ω -j63 Ω 216 Ω 216 Ω 216 Ω 2 Ω 2 Ω 2 Ω j11 Ω j11 Ω j11 Ω efV 0 200.1 °∠ efV 012 200.1 °∠efV 012- 200.1 °∠ fonte linha carga + + + -j63 Ω -j63 Ω -j63 Ω 216 Ω 216 Ω 216 Ω 2 Ω 2 Ω 2 Ω j11 Ω j11 Ω j11 Ω 13. Considere o sistema mostrado esquematicamente na figura abaixo, no qual duas cargas, uma em estrela e outra em triângulo, estão conectadas através de uma linha de transmissão até uma fonte em triângulo, com impedância interna desprezível. Determine o módulo de todas as correntes indicadas e a potência dissipada nas cargas. Sendo: Z1= 0,5 + j 2 Ω; Z2= 2 + j 3 Ω e Z3= 3 – j 6 Ω EN 2707 – Circuitos Elétricos II Lista 1 6 (cont. exerc. 13) fonte simétrica linha cargas Z1 Z1 Z1 Z2 Z2 Z2 Z3 Z3 Z3 220 Vef220 Vef 220 Vef N 2I& 3I& 5I&4I&1I& 14. Em um sistema trifásico simétrico e equilibrado ∆ – ∆, a fonte tem seqüência de fase abc, º40 ∠= ABAB VV && V e º15 4 ∠=ABI& A. Sabendo-se que a potência total dissipada na carga trifásica é igual a 1.400 [W], determine a impedância em cada ramo da carga. 15. Duas cargas equilibradas são conectadas a uma linha de 840 V (eficazes)/60 Hz, conforme mostrado esquematicamente na Figura (a). A carga 1 está conectada em Y com impedância de 30 + j40 Ω por ramo. A carga 2 é um motor trifásico equilibrado, drenando48 kW com fator de potência igual a 0,8 (atrasado). Considerando a seqüência de fase abc, determine: a) a potência complexa absorvida pela carga resultante; b) a quantidade de kVAR de cada um dos três capacitores conectados em paralelo com a carga resultante, Figura (b), utilizados para elevar o fator de potência para 1 e c) a corrente drenada da linha na condição de fator de potência unitário. carga 1 equilibrada carga 2 equilibrada carga resultante C C C carga 1 equilibrada carga 2 equilibrada carga 1 equilibrada carga 1 equilibrada carga 2 equilibrada carga 2 equilibrada carga resultante C C C carga resultante carga resultante C C C Figura (a) Figura (b) EN 2707 – Circuitos Elétricos II Lista 1 7 Respostas 1. º75 1,38 −∠=AI& A; º165 1,38 ∠=BI& A; º45 1,38 ∠=CI& A; º45 22 −∠=ABI& A; º165 22 −∠=BCI& A; º75 22 ∠=CAI& A. 2. a) º90 20 −∠=AI& A; º0 20 ∠=BI& A; º105 24 ∠=CI& A; º167 15,14 −∠=NI& A; b) º9,98 24,23 −∠=AI& A; º8,2 42,15 −∠=BI& A; º4,116 48,26 ∠=CI& A. 3. º1,108 69,38 ∠=AI& A; º45 36,46 −∠=BI& A; º1,169 16,21 −∠=CI& A; º120 24 ∠=ABI& A; º30 24 −∠=BCI& A; º270 16 ∠=CAI& A. 4. º60 6 −∠=AI& A; º06 6 ∠=BI& A; º180 6 ∠=CI& A; 0=NI& . 5. º99 26,23 −∠=AI& A; º8,2 43,15 −∠=BI& A; º4,116 48,26 ∠=CI& A; º99 56,139 −∠=AOV& V; º2,27 58,92 ∠=BOV& V; º4,161 4,132 ∠=COV& V e º3,39 19,28 ∠=ONV& V. 6. linhaI& = 86,6 A. 7. a) º6,143 41,26 ∠=AI& A; º9,168 27,37 −∠=BI& A; º2,56 52,27 ∠=CI& A; º15 22 −∠=ABI& A; º140 20 −∠=BCI& A; º90 10 ∠=CAI& A. b) SAB = 4.840 VA, PAB = 4.675 W, QAB = 1.253 VAR; SBC = 4.400 VA, PBC = 4.135 W, QBC = 1.505 VAR; SCA = 2.200 VA, PCA = 1.905 W, QCA = 1.100 VAR. 8. º9,36 2,4 ∠=Z Ω. 9. a) 9.081,94 V; b) 8.394,89 V; c) 97,88%; d) 99,22%; e) 15,35 µF. 10. a) ST = 133 kVA; b) ILs = 370 A; c) VLp = 12.000 V; d) ILp = 6,41 A. 11. PF = 650 W; PL = 130 W; PC = 520 W. 12. η% ≅ 97,3 %. 13. 1I& = 24,9 A; 2I& = 43,2 A; 3I& = 30,6 A; 4I& = 49,5 A; 5I& = 28,6 A; P ≅ 12.900 W. 14. º25 18,32 ∠=Z Ω. 15. a) ST = 73.656 VA; b) C = 59,26 µF; c) linhaI& = 38,8 A.
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