LISTA TÓPICOS DE MAQUINAS ELÉTRICAS

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1. O que são máquinas elétricas?
São conversores rotativos usados para conversão de energia elétrica para energia mecânica (motor) e energia mecânica para energia elétrica (gerador).
2. Explique a lei de Faraday e a lei Ampère e suas aplicações em máquinas elétricas:
Lei Ampère: Um condutor percorrido por uma corrente elétrica produz em sua volta um campo magnético. Aplicação: eletroímãs.
Lei Faraday: Um condutor na presença de um campo magnético variável induz em seus terminais uma diferença de potencial. Aplicação: transformadores.
3. Como é gerado um campo magnético em torno de um condutor linear e em uma bobina percorrida por corrente elétrica. Utilize ilustrações para explicar.
 4. O que é um transformador e comente suas aplicações? 
Um transformador é um dispositivo estático que altera um nível de tensão alternado para outro nível de tensão também alternado, sem modificar a frequência mantendo uma igualdade entre as potências de entrada e saída.
As principais aplicações industriais: transformador de potência
Aplicações agroindustriais: transformadores monofásicos.
5. Explique o que acontece quando aplicamos um sinal de corrente continua em um transformador:
A indução eletromagnética ocorrerá apenas no momento da comutação, ou seja, quando liga e quando desliga o interruptor.
 6. Para que serve o núcleo do transformador e porque ele é laminado? 
O transformador é formado por um núcleo de material ferromagnético em torno do qual estão enroladas duas bobinas, para que o fluxo magnético, criado no núcleo pela corrente elétrica que circula numa bobina, envolva a outra bobina. 
O núcleo é responsável em transferir a corrente que é induzida no enrolamento primário ao enrolamento secundário. É constituído pelo material ferromagnético que tem sua composição o silício, proporcionalizando características excelentes de magnetização e de perdas. 
Dois tipos usuais de Núcleos: Envolvente e Envolvido 
7. Explique a diferença dos transformadores com núcleo envolvido e envolvente: 
· Monofásico de Núcleo Envolvido (muito utilizado, barato, menos eficiente)
· Monofásico de Núcleo Envolvente (eficiente, reatância menor, mais tecnologia)
· Trifásico de Núcleo Envolvido (mais barato) 
· Trifásico de Núcleo Envolvente (mais caro, maior rendimento, mais pesado, melhor qualidade)
8. O que é um transformador ideal e suas premissas? 
É um dispositivo sem perdas, apresentando apenas um enrolamento de entrada e um de saída. Premissas: 
1. Todo fluxo deve estar confinado ao núcleo e enlaçar os dois enrolamentos.
2. As resistências dos enrolamentos devem ser desprezíveis.
3. As perdas no núcleo devem ser desprezíveis. 
4. A permeabilidade do núcleo deve ser tão alta que uma quantidade desprezível de fmm é necessária para estabelecer o fluxo.
9. Explique a relação entre as espiras do primário e do secundário em relação a tensão e corrente. 
A relação entre as correntes primárias e secundária de um transformador depende do número de espiras dos dois enrolamentos e é dada pela formula
I1/ I2 = n2 / n1
O que determinada a tensão obtida no secundário de um transformador (em função da tensão aplicada ao primário desse mesmo transformador) é a relação entre o número de espiras existentes nos dois enrolamentos. A tensão é diretamente proporcional ao número de espiras, o que nos permite estabelecer uma formula para o cálculo de tensões nos enrolamentos dos transformadores. 
V1/v2= n1/n2
10. Um transformador comercial de 400 Hz, 127 V/20 V tem 40 espiras no seu enrolamento de BT. Calcule: a) O número de espiras do enrolamento de AT b) A relação de transformação. 
11. Um transformador de 4,6 kVA 2300/115V, 60 Hz foi projetado para ter uma fem induzida de 2,5 volts/espira. Imaginando-o um transformador ideal, calcule: a) O número de espiras do enrolamento de alta b) O número de espiras do enrolamento de baixa c) A corrente nominal do enrolamento de alta d) A corrente nominal do enrolamento de baixa e) A relação de transformação operando como elevador f) A relação de transformação operando como abaixador
 12. Quais são as perdas existentes no transformador real? 
Perdas:
- Perdas no ferro
Núcleo onde estão enroladas as espiras: histerese e correntes parasitas; fluxo de dispersão.
- Perdas no cobre: resistência dos enrolamentos
- Perdas devido às capacitâncias parasitas: 
· Repartida entre as espiras de cada enrolamento;
· Entre enrolamentos; 
· Entre cada enrolamento e a terra.
13. Explique a curva de histerese em transformadores. 
 A Curva de Histerese é utilizada em cálculos no dimensionamento de dispositivos eletromagnéticos, a curva de histerese relaciona o campo magnético e a densidade de fluxo, a última em sinais alternados apresenta um atraso que força o campo a ser orientado em sentido contrário para anulá-la. 
14. O que é um autotransformador? 
Os autotransformadores são equipamentos muito parecidos com transformadores monofásicos, apresentam como grande diferencial seu sistema de bobinas, pois no autotransformador não temos mais as bobinas do primário e as bobinas do secundário com dois enrolamentos separados, o mesmo enrolamento atuará como primário e secundário.
15. Explique o sistema trifásico: 
O sistema trifásico é a forma mais comum da geração, transmissão e distribuição de energia elétrica em corrente alternada. Este sistema incorpora o uso de três ondas senoidais balanceadas, defasadas em 120 graus entre si, de forma a equilibrar o sistema, tornando-a muito mais eficiente ao se comparar com três sistemas isolados. As máquinas elétricas trifásicas tendem a ser mais eficientes pela utilização plena dos circuitos magnéticos. As linhas de transmissão permitem a ausência do neutro, e o acoplamento entre as fases reduz significantemente os campos eletromagnéticos. Finalmente, o sistema trifásico permite a flexibilidade entre dois níveis de tensão.
16. Qual a diferença em relação a tensão e corrente no configurações de estrela e triangulo? 
Quando se faz a ligação dos enrolamentos primários em forma de triângulo e os secundários no formato de estrela, conseguimos um grupo em que o primeiro irá receber uma corrente trifásica e o secundário ficará com três fases e o neutro, que neste caso será o centro da estrela.
17. O que é um transformador trifásico? 
Este transformador possui em seu interior três transformadores que podem ser acionados de diferentes maneiras. Por exemplo, quando se faz a ligação dos enrolamentos primários em forma de triangulo e os secundários em forma de estrela, conseguimos um grupo em que o primeiro irá receber uma corrente trifásica e o secundário ficara com três fases e o neutro, que neste caso será o centro da estrela. 
18. Explique as perdas por corrente parasita no núcleo e nos condutores de um transformador. 
Perdas por correntes parasitas devidas ao fluxo de dispersão 
· São perdas de difícil cálculo e que normalmente são adicionadas como um percentual fixo nas perdas devidas à corrente de carga. 
· A determinação deste percentual é experimental e varia conforme o tipo do transformador. 
· Em geral essas perdas são proporcionais ao fluxo de dispersão, à massa do cobre e ao quadrado da dimensão de cada condutor pelos quais passa o fluxo de dispersão. 
· O único fator que pode ser alterado para tentar reduzir as perdas é a dimensão dos condutores. Então, pode-se reduzir a dimensão, subdividindo os condutores e isolando-os uns dos outros.
19. Qual a vantagem nos transformadores de núcleo com liga amorfa.
· Redução das perdas em vazio em até 75% quando comparado aos transformadores de GO;
· Menor corrente de excitação
· Economia acumulativa no custo de energia;
· Custo de aquisição é muito menor;
· Menor elevação de temperatura no núcleo.
20. Explique o funcionamento do motor elétrico de corrente continua: 
O motor CC é composto por um eixo acoplado ao rotor que é a parte girante do motor. O estator é composto por um imã e o comutador tem a função de transferir a energia da fonte de alimentação do rotor.
Quando a corrente elétrica passa através da bobina e do campo magnético doimã, é gerada uma força magnética que produz torque que faz o motor CC girar.
Ao alimentar o comutador com tensão CC, é gerado uma corrente continua que é transferida para a bobina através do contato das escovas do comutador com esta bobina. A função do comutador é ser o ele o entre a fonte de alimentação e o rotor do motor. 
21. Quais são os componentes que constitui o motor elétrico? 
Rotor: 
· Eixo da armadura
· Núcleo da armadura
· Enrolamento da armadura 
· Comutador
Estator:
· Carcaça
· Enrolamento de campo
· Pólos
· Escovas e anéis
22. No motor elétrico de corrente continua para que serve o comutador e as escovas? 
Comutador: tem a função de transferir a energia da fonte de alimentação ao rotor.
Escovas: Peças de grafite responsáveis por conduzir a energia para o circuito do rotor.
23. Explique as vantagens, desvantagens e diferenças nas topologias de motores de corrente continua (série, paralelo e composta): 
Vantagens:
· Operação em 4 quadrantes com custos relativamente baixos.
· Ciclo continuo mesmo em baixas rotações.
· Alto torque na partida e em baixas rotações.
· Ampla variação de velocidades.
· Facilidade em controlar a velocidade;
· Os conversores CA/CC requerem menor espaço.
· Confiabilidade.
· Flexibilidade (vários tipos de excitação)
· Relativa simplicidade dos modernos conversores CA/CC.
Desvantagens:
· Os motores de corrente continua são maiores e mais caros que os motores de indução, para uma mesma potência.
· Maior necessidade de manutenção (devidos os comutadores).
· Arcos e faíscas devido a comutação de corrente por elemento mecânico (não pode ser aplicado em ambientes perigosos)
24. Explique o controle de velocidade linear e o controle por modulação por largura de pulso (PWM) e suas diferenças em motores de corrente continua:
 25. Como funciona o motor de passo e suas aplicações: 
Permite posicionar o seu eixo muito precisamente em qualquer posição, isso porque sua rotação é dividida em vários passos. É muito interessante usar ele quando precisamos de movimentos muito precisos, sendo que ainda conseguimos regular a velocidade e o torque do motor. 
26. Como funciona um gerador de corrente continua: 
Um gerador de corrente continua é uma máquina elétrica capaz de converter energia mecânica em energia elétrica.
27. Para que serve os diodos no gerador de corrente continua: