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Conversão de Energia

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Em uma secção de uma unidade industrial, um segundo transformador deve ser colocado em paralelo com outro transformador que já se encontra em operação e que possui impedância percentual de 5%. O segundo transformador atende a todas os requisitos necessários para ser colocado em paralelo com o primeiro, como a mesma tensão e a mesma relação de transformação. Tem-se dúvida quanto a impedância percentual.
Avalie se os dois transformadores podem ser colocados em paralelo se a impedância percentual é o último item a ser avaliado para liberar o procedimento.

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Para que dois transformadores possam ser colocados em paralelo, é fundamental que eles tenham as mesmas características de tensão, relação de transformação e, principalmente, impedância percentual compatível. No seu caso, o primeiro transformador tem uma impedância percentual de 5%. O segundo transformador deve ter uma impedância percentual que seja igual ou muito próxima a essa, geralmente dentro de uma faixa de 10% a 15% de diferença, para garantir que a corrente se distribua adequadamente entre os transformadores e evitar sobrecargas. Se a impedância percentual do segundo transformador for significativamente diferente da do primeiro, isso pode causar problemas de distribuição de corrente e aquecimento excessivo. Portanto, antes de liberar o procedimento, é essencial verificar a impedância percentual do segundo transformador. Se for compatível, eles podem ser colocados em paralelo; caso contrário, não é recomendado.

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O núcleo de ferro do circuito magnético mostrado na figura 1 tem seção transversal retangular. A profundidade tem dimensão igual ao dobro da largura da seção reta. Uma corrente de 1200 mA circula pelo enrolamento do dispositivo que possui 1200 espiras. Considere que a permeabilidade relativa é tão grande que a relutância do núcleo é desprezível. Desprezando também o espraiamento, avalie as alternativas em negrito abaixo, classificando-as em verdadeiras ou falsas, justificando brevemente sua resposta de forma argumentativa, sustentada pelos devidos cálculos numéricos.
Classifique as alternativas em verdadeiras ou falsas.
a) A relutância equivalente vista pela fonte de força magnetomotriz é menor que 200000 Ae/Wb
b) Os fluxos magnéticos Φ1, Φ2, e Φ3 são respectivamente: 3, 2 e 1mWb.
c) As densidades de fluxo em cada perna do circuito magnético são todas menores que 1 Tesla.

Um transformador abaixador trifásico conexão Y-Y é empregado para alimentar uma carga elétrica trifásica equilibrada conectada ao secundário do dispositivo. A carga elétrica suprida com tensão de linha de 13800 V, consome 4,8 MW de potência ativa com fator de potência 0,9 atrasado. Os fasores representativos das tensões de linha do primário do transformador são dadas pelas expressões: Avalie cada alternativa em negrito abaixo, classificando-a em verdadeira ou falsa, justificando brevemente cada uma delas de maneira argumentativa fundamentada por devidos cálculos numéricos e/ou diagramas.
Classifique as alternativas em verdadeiras ou falsas.
a) O módulo da corrente de linha no primário do transformador é menor que 10 A.
b) No secundário do transformador, a potência reativa absorvida pela carga trifásica é 4,32 MVAr.
c) A sequência de fase das tensões no secundário é abc e o ângulo de defasagem entre as tensões de linha no primário e suas respectivas tensões de linha no secundário é igual a 30º.

Na figura 1 está representado o circuito magnético de núcleo maciço e o circuito equivalente elétrico de um indutor de núcleo de ferro com 4 espiras pelas quais circula uma corrente de 100 A. A permeabilidade do material magnético com o qual o núcleo foi construído é considerada tão alta que a força magnetomotriz é totalmente consumida somente nos entreferros do dispositivo. Os gaps de ar têm as seguintes medidas: g1 = 2g2 = 8mm e suas áreas de seção reta: Ao=0,9A1=0,8A2=45cm2, sendo Ao a área de seção reta da perna núcleo sob o enrolamento.
Para esse circuito magnético calcule os itens que se seguem.
1. A força magnetomotriz do sistema
2. O fluxo magnético total ϕ
3. A densidade de fluxo em cada perna do circuito magnético
4. Recalcular a densidade de fluxo em cada perna do circuito considerando que o núcleo é laminado e o fator de empilhamento igual a 0,75.

Um transformador cujos dados técnicos são expostos na tabela 1, foi testado em um laboratório de ensaios e apresentou os dados numéricos exibidos na tabela 2, para o ensaio a vazio e o ensaio de curto-circuito. Para quando esse transformador estiver operando com fator de potência de 0,92 atrasado, calcule:
Calcule o rendimento do transformador e a regulação tensão do transformador.

Considere os dados obtidos do teste de aceitação de um transformador monofásico de núcleo de ferro antes de ser colocado em operação em um sistema elétrico de frequência 60 Hz. O teste consiste do ensaio a vazio e ensaio de curto-circuito do equipamento.
Avalie a afirmativa em negrito abaixo, classificando-a em verdadeira ou falsa, justificando brevemente sua resposta de forma argumentativa fundamentada por cálculos numéricos.
"Quando a potência nominal estiver sendo fornecida a uma carga com fator de potência unitário o rendimento do transformador será de 99,5%".

Considere que um núcleo de ferro enrolado com 6000 espiras constitui um indutor com característica não linear. O circuito magnético do dispositivo tem comprimento médio igual a 60 cm e área de seção reta de 60 cm2. O núcleo de ferro é constituído de dois diferentes materiais magnéticos, sendo que o primeiro ocupa 60% do comprimento médio total do circuito magnético. O segundo material apresenta permeabilidade relativa igual a 6000 e o primeiro permeabilidade relativa 60% maior.
Avalie se a densidade de fluxo no núcleo é maior ou menor que 1,6 T.

Seja a estrutura de um circuito magnético com dois caminhos paralelo para o fluxo magnético conforme figura acima. Dados e informações: medidas realizadas em laboratório para esse circuito magnético resultaram nos seguintes dados: V = 12 V; i = 2,5 A e o número de espiras 32. A permeabilidade relativa do material ferromagnético é 6000 e a profundidade do núcleo é 4,5 cm. Desprezando os fluxos de dispersão, determinar o fluxo magnético em cada uma das pernas do núcleo de ferro do indutor e marque a resposta correta entre as alternativas disponíveis.
Φ1=2,82 mWb, Φ2=1,41 mWb, Φ3=1,41 mWb

Considere as afirmativas abaixo a respeito de circuitos magnéticos
( ) Nos circuitos magnéticos a propriedade que se opõe ao fluxo magnético é chamada de permeância.
( ) Indutor é composto basicamente por uma bobina enrolada sobre um núcleo que na maioria das vezes é constituído de material ferromagnético.
( ) A causa da não linearidade dos indutores é a ausência do núcleo de material ferromagnético.
( ) O núcleo de ferro presente em indutores tem a função de aumentar o fluxo concatenado por unidade de corrente.
( ) Os núcleos dos indutores são laminados para diminuir as perdas por correntes de Foucault.
( ) Materiais diamagnéticos são materiais que possuem permeabilidade relativa centenas ou milhares de vezes a permeabilidade do vácuo.
Assinale com V (verdadeira) a questão correta e F (falsa) a questão falsa e marque a alternativa correta entre as alternativas abaixo:
FVFVVF

O indutor representado na figura abaixo possui 800 espiras e seu núcleo é constituído de três distintos materiais. O material de número 1, na base do indutor possui permeabilidade µR1=6000. O material 2 no restante do núcleo possui permeabilidade µR2=5100. Sobre esse último material, na parte superior direita foi aberto um entreferro de 1,2 mm de comprimento com o objetivo de linearizar o indutor. Assim o terceiro material é ar. Determine a indutância do indutor e a densidade de fluxo no núcleo do indutor se uma corrente de 2,15 A circula pelo enrolamento do dispositivo. Depois marque a resposta correta entre as alternativas disponíveis.
L=958,5 mH e B=1,61 T

Considere um indutor que possui 30 espiras pelas as quais circula uma corrente elétrica de 2 A. O núcleo do indutor tem seção transversal quadrada de lado igual a 4 cm e comprimento médio de circuito magnético de 300 mm. O núcleo também é laminado com chapas de material ferromagnético de permeabilidade relativa igual a 6000, sendo que a laminação resulta em um fator de empilhamento de 0,85. Para esse indutor determine a densidade de fluxo. E entre as alternativas abaixo marque a alternativa correta referente à densidade de fluxo no núcleo de ferro de um indutor.
1,77 T

Seja um indutor cujo núcleo de ferro é constituído por três distintos materiais ferromagnéticos como sugere o desenho mostrado na figura acima. O material de número 1 está na base do indutor. A menos do gap de ar, o restante do núcleo é composto de um material magnético. A tabela 1 elenca os valores das grandezas associadas aos materiais e ao próprio núcleo de ferro.
Seja R1 a relutância relativa trecho do material 1, R2 a relutância relativa trecho do material 2 e Rg a relutância do trecho do gap de ar. Sobre essas relutâncias avalie as afirmativas que se seguem, classificando-as em verdadeiras ou falsas e marque a correta entre as alternativas disponíveis.
1. A relutância do gap de ar é 298415.52 Ae/wb, pois a permeabilidade no vácuo é µ0= 4p10-7 Wb/Ae.m.
2. A relutância R1 é igual a R2 porque a seção transversal do núcleo é a mesma para todos os materiais que compõem o núcleo.
3. A relutância R1 é menor que R2, pois o comprimento médio do circuito associado ao material 1 é menor que aquele associado ao material 2 e a permeabilidade relativa do material 1 é maior que do material 2.
É correto o que se afirma em:
Somente I e III

Os indutores quando estão em funcionamento estão sujeitos as seguintes perdas: perdas por corrente parasitas, também conhecidas como perdas por correntes de Foucault, perdas por histerese e as perdas por frangeamento se o núcleo do dispositivo possui gap de ar. A esse respeito analise as afirmativas abaixo. Depois marque a resposta correta entre as alternativas elencadas.
1. as perdas por correntes parasitas variam com a espessura da laminação das chapas que compõem o núcleo do dispositivo 2. as perdas por histerese variam com o quadrado da frequência da corrente que circula no enrolamento do dispositivo 3. as perdas por frangeamento ocorrem devido a abertura do gap de ar no núcleo de ferro do dispositivo
É correto o que afirma em apenas:
1 e 3

Considere um indutor de núcleo de ferro conforme mostrado no desenho esquemático da figura 1. Os dados do dispositivo são: a corrente que circula no enrolamento do indutor é 4 A, o fluxo concatenado é igual 1 Weber.espira, a relutância é igual a 40000 Ae/Weber, a seção transversal é de 16 cm2 e comprimento de circuito magnético é igual 40 polegadas. De posse desses dados e informações, determine o número de espiras do dispositivo e a permeabilidade relativa do material magnético utilizado para construir o seu núcleo. Depois marque a resposta correta entre as alternativas arroladas.
100 espiras; 12632,9

Considere dois indutores magneticamente acoplados em uma conexão subtrativa. A indutância própria do primeiro indutor é igual a 250% do valor da indutância própria do segundo indutor. Sabendo que a indutância equivalente da associação desses indutores é igual a 10 H e que a indutância mútua entre o indutores é igual 2H, determine o valor das indutâncias próprias do indutor 1 e do indutor 2 e o valor do fator de acoplamento entre eles. Depois marque a resposta correta entre as alternativas disponíveis.
L1 = 1714,29 mH, L2 = 4285,71 mH, K = 0,7379

Os indutores e transformadores em sua maioria possuem um núcleo de ferro para aumentar o fluxo concatenado por unidade de corrente. Em consequência, quando o conversor de energia entra em operação ocorrem perdas no núcleo resultando em aquecimento do equipamento. Para minimizar esse efeito diversos procedimentos construtivos e operacionais são aplicados. Avalie as afirmativas abaixo a esse respeito, classificando-as em verdadeiras ou falsas e escolha a resposta correta entre as disponíveis alternativas.
1. Durante a operação, as perdas por efeito Joule nos enrolamentos de indutores e transformadores são iguais a zero quando os enrolamentos do primário e secundário são construídos com fios de alumínio puro. 2. Os núcleos dos indutores são laminados para diminuir as perdas causadas por correntes parasitas. 3. Para linearizar o indutor abre-se um gap de ar (entreferro) no núcleo de ferro dos dispositivos de conversão de energia
É correto apenas o que se afirma em
somente 2 e 3

É correto apenas o que se afirma em somente 1.
1. Os núcleos dos indutores são laminados para diminuir as perdas causadas por correntes parasitas.
2. Para minimizar as perdas por frangeamento costuma-se abrir um entreferro no núcleo de ferro dos dispositivos conversores de energia.
3. Durante a operação dos dispositivos conversores de energia, as perdas por efeito Joule nos enrolamentos do dispositivo são iguais a zero quando os enrolamentos do primário e secundário são construídos com fios de alumínio com alma de aço.

É correto o que afirma 1 e 3, apenas.
1. O valor eficaz da tensão no secundário do transformador é maior que 4000 V.
2. Se uma carga de potência igual a 12 KW com fator de potência 0,8 atrasado, for conectada ao secundário do transformador a corrente que circulará nesse enrolamento será menor que 3 A eficaz.
3. Se uma carga de potência igual a 20 KW com fator de potência 0,92 atrasado, for conectada ao secundário do transformador a corrente que circulará no primário será maior que 90 A eficaz.

É correto o que afirma apenas em 1.
1. O valor eficaz da tensão no secundário do transformador é maior que 110 V.
2. Se uma carga de potência igual a 1,2 KW for conectada ao secundário do transformador a corrente que ali circulará será menor que 1 A eficaz.
3. Se uma carga de potência igual a 1,2 KW for conectada ao secundário do transformador a corrente que circulará no primário será maior que 4 A eficaz.

É correto o se afirma apenas em 1 e 3.
1. a corrente no secundário do transformador é maior que 90 A.
2. a relação de transformação do transformador é menor que 15.
3. a potência aparente que o transformador fornece a carga é menor que 25 kVA.