AV1 - Conversão Eletromecânica de Energia - gabarito

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FACULDADE ESTÁCIO DE CURITIBA
	
	Curso:
	
	Turma:
	
	Disciplina:
	Conversão Eletromec 
	Professor(a):
	Mauro José Kummer
	Data:
	
	Avaliação:
	AV1
	
	Aluno:
	
	Matrícula:
	
	
	Nota:
	
	INSTRUÇÕES PARA A AVALIAÇÃO:
	
	
	a) Leia atentamente todas as questões antes de iniciar;
b) A interpretação das questões faz parte da avaliação;
c) Para as respostas, utilize caneta azul ou preta;
d) O valor desta avaliação é de 10,0 pontos, 
e) Marque as respostas das questões de múltipla escolha em vermelho
f) Salve a prova no formato rar ou zip e poste no SAVA, não salve no formato pdf pois não permite minha correção
Boa Prova!
1. Uma força de 10 N é aplicada a um cilindro de raio r = 0,15 m, como mostrado na Figura. O momento de inércia desse cilindro é J = 4 kg.m2. Quais são o valor e o sentido do conjugado produzido no cilindro? Qual é a aceleração angular α do cilindro? (valor 2,0 pontos) 
O que é dado?
F = 10 N; raio r=0,15m, momento de inércia J = 4kg.m2, θ=30°
O que se pede?
Calcular a força e orientação
A aceleração angular α
O que sabemos!
Cálculos
Determinação da distância d
Cálculo do torque
Sentido que é anti-horário
Cálculo da aceleração angular α
2. A Figura mostra um núcleo ferromagnético. A profundidade (para dentro da página) do núcleo é 5 cm. As demais dimensões do núcleo estão mostradas na figura. Encontre o valor da corrente que produzirá um fluxo de 0,005 Wb. Com essa corrente, qual é a densidade do fluxo no lado superior do núcleo? Qual é a densidade do fluxo no lado direito do núcleo? Assuma que a permeabilidade relativa do núcleo é 800. (valor 2,0 pontos) 
O que é dado?
Φ= 5.10-3Wb; μr=800; N=500 espiras
O que se pede?
I(φ)?; Bsup.=?; Bdir.=?
O que sabemos!
Cálculos
Cálculo das áreas superior e direita
Cálculo do comprimento médio do caminho do fluxo e dos caminhos na perna superior e perna direita.
Cálculo das relutâncias em cada percurso 
Cálculo da força magneto motriz
Cálculo da corrente
Cálculo da densidade de fluxo na perna superior
Cálculo da densidade de fluxo na perna direita
3. A Figura mostra um fio que conduz 2,0 A na presença de um campo magnético. Calcule o valor e o sentido da força induzida no fio. (valor 1,5 pontos)
O que é dado?
B = 0,5 T; i= 2,0A para cima, l= 1,0 m.
O que se pede?
A intensidade, a direção e o sentido da força.
O que sabemos!
Cálculos
Da Força
Direção e sentido são obtidos pela regra da mão direita.
A força está entrando na folha de papel perpendicular aos vetores l e B.
4. Um núcleo magnético de duas pernas e um entreferro está mostrado na Figura. A profundidade do núcleo é 5 cm, o comprimento do entreferro do núcleo é 0,05 cm e o número de espiras no núcleo é 1.000. A curva de magnetização do material do núcleo está mostrada na Figura. Assuma um incremento de 5% na área efetiva do entreferro para compensar o espraiamento. Quanta corrente é necessária para produzir uma densidade de fluxo no entreferro de 0,5 T? Quais são as densidades de fluxo dos quatro lados no núcleo com essa corrente? Qual é o fluxo total presente no entreferro? (valor 2,0 pontos) 
O que é dado?
Os gráficos, N = 1000; lentref.=0,05cm; B = 0,5T; 
O que se pede?
O fluxo total?
B nas quatro pernas do núcleo?
A corrente para B=0,5T?
O que sabemos!
Cálculos
Cálculo das áreas do núcleo
Cálculo dos comprimentos de cada perna do núcleo
Determinação da intensidade de fluxo a partir do gráfico, dado que B=0,5T
Por inspeção H = 400 A.esp.
Determinação da permeabilidade do material a partir do gráfico BxH
Cálculo do fluxo no entreferro
Cálculo das relutâncias
 A.esp/Wb
 A.esp/Wb
 A.esp/Wb
 A.esp/Wb
 A.esp/Wb
 A.esp/Wb
Cálculo da força magneto motriz
Cálculo da corrente de magnetização
Cálculo das densidades de fluxo nas pernas do núcleo.
5. A Figura mostra o núcleo de um motor CC simples. A curva de magnetização do metal desse núcleo está na Figura. Assuma que a área da seção reta de cada entreferro seja 18 cm2 e que a largura de cada entreferro é 0,05 cm. O diâmetro efetivo do núcleo do rotor é 5 cm.
(a) Queremos construir uma máquina com densidade de fluxo tão grande quanto possível e ao mesmo tempo evitar a saturação excessiva no núcleo. Quanto que seria, uma densidade de fluxo máxima razoável, para esse núcleo? Justifique sua resposta.
(b) Qual seria, o fluxo total no núcleo, para a densidade de fluxo escolhida na alternativa (a)?
(c) A corrente de campo máxima possível para essa máquina é 1 A. Determine um número razoável de espiras de fio para fornecer a densidade de fluxo desejada e ao mesmo tempo não exceder a corrente máxima disponível. (valor 2,5 pontos) 
O que é dado?
Aentf.= 18 cm2; lentf.=0,05cm; diâmetrorotor= 5cm; lestat.=60cm; Aestat.= 18 cm; gráficos; i=0,1A
O que se pede?
Bmax. sem saturação excessiva.
Fluxo total para o B escolhido
N para i=0,1A para o B escolhido
O que sabemos!
Cálculos
Determinação de B conforme definido no problema. O gráfico BxH tem comportamento linear entre 0,2 e 1,2 Tesla. Portanto escolhemos B = 1,2 T.
A partir desta definição encontramos H = 250 A.esp./m 
Cálculo do fluxo
Cálculo das Relutâncias
A permeabilidade relativa magnética sai da Curva μrxH, para H=250, μr= 3800
 
Cálculo da força magneto motriz
Cálculo de N