Sistemas de Potência e Máquinas Elétricas: exercícios e questões de prova

Sistemas trifásicos, transformadores, potência CA e correção do fator de potência: a engenharia de potência que vem depois das disciplinas de circuitos.

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Tópicos desta disciplina

  1. Potência trifásicatensões e correntes em Y e Δ equilibrados · potência trifásica · correção do fator de potênciacálculos
  2. Transformadoresrelação de espiras · correntes e potência · rendimento e perdascálculos
  3. Potência CA e fator de potênciaP e Q de uma carga · corrente de linha · correção do fator de potênciacálculos
  4. Impedância CA e fasoresRL série · RLC série · tensão no capacitor e ressonânciacálculos
  5. Motores CCfcem, corrente e torque · velocidade–torque e rendimento · partida e controle de velocidadecálculos

Dicas de prova para Sistemas de Potência e Máquinas Elétricas

  • Sempre verifique se uma tensão é de linha ou de fase.
  • A potência trifásica total é √3·V_L·I_L·cos φ, ou três vezes a potência por fase.
  • Um transformador ideal conserva a potência: a tensão cai pela relação de espiras e a corrente sobe na mesma proporção.

Exemplos resolvidos

Potência trifásicaFácil
ABCVL​ = 400 VIL​ = ?Z = 24 + j7 Ωpor fase

Uma carga equilibrada ligada em Δ tem uma impedância de 24 + j7 Ω por fase. Ela é alimentada por uma fonte trifásica equilibrada com tensão de linha de 400 V. Encontre o módulo da corrente de linha IL.

VL = 400 VZ = 24 + j7 Ω por fase

Calcule IL (A)

Mostrar dicas
  1. Em uma ligação Δ cada impedância está ligada entre duas linhas.
  2. Então cada impedância fica sob a tensão de linha completa, e IL = √3·Iph.
  3. Iph = 400/25 = 16 A.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Sistemas trifásicos equilibrados: em uma ligação Y (estrela) a tensão de linha é √3 vezes a tensão de fase, VL = √3·Vph, e a corrente de linha é igual à corrente de fase. Em uma ligação Δ (triângulo) a tensão de linha é igual à tensão de fase e a corrente de linha é √3 vezes a corrente de fase, IL = √3·Iph. A potência total é três vezes a potência de uma fase: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.

Módulo da impedância

|Z| = √(24² + 7²) = 25 Ω

Corrente de fase

Cada impedância está ligada entre duas linhas e fica sob VL.

Iph = VL/|Z| = 400/25 = 16 A

Corrente de linha

IL = √3·Iph = √3·16 = 27,71 A

Resposta

IL = 27,71 A
TransformadoresMédia
4 ΩN1​N2​256 Ω

Um amplificador com resistência de saída de 256 Ω alimenta um alto-falante de 4 Ω por meio de um transformador ideal. Para máxima transferência de potência, o alto-falante deve parecer 256 Ω para o amplificador. Encontre a relação de espiras a = N₁/N₂.

Rs = 256 ΩRL = 4 Ω

Calcule a

Mostrar dicas
  1. Vista do primário, a carga parece a²·RL.
  2. Iguale a²·RL à resistência de saída do amplificador.
  3. a² = 256/4.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Transformador ideal: as tensões estão na razão das espiras e as correntes na razão inversa: V₁/V₂ = N₁/N₂ = a e I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a, então a potência de entrada é igual à de saída, V₁·I₁ = V₂·I₂. Uma impedância de carga Z no secundário aparece como a²·Z vista do primário.

Casar a carga referida

a²·4 = 256
a = √(256/4) = √64 = 8

Resposta

a = 8

Como a prática funciona

  • “Praticar esta disciplina” mistura exercícios de todos os seus tópicos, como numa prova de verdade.
  • Cada exercício tem valores novos, então você aprende o método em vez de decorar uma resposta.
  • Travou? Abra primeiro uma dica pequena, e a explicação completa só quando precisar.
  • Os exames simulados são cronometrados e não têm dicas; no final você recebe sua nota e uma revisão completa.

Calculadoras para esta disciplina

Calculadora de impedância RLCCalculadora de correção do fator de potênciaCalculadora de potência trifásicaCalculadora de relação de espiras de transformadorCalculadora de queda de tensão

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