| MAPA – CIRCUITOS ELÉTRICOS – 54_2024 | |
| Período: | 23/09/2024 08:00 a 24/11/2024 23:59 (Horário de Brasília) |
| Status: | ABERTO |
| Nota máxima: | 3,50 |
| Gabarito: | Gabarito não está liberado! |
| Nota obtida: | |
| 1ª QUESTÃO | ||||||||
ATENÇÃO: Este MAPA é INDIVIDUAL! Contudo, você pode discutir resultados com seus colegas de classe e trocar informações sobre as simulações e processos. A informação quando não compartilhada não gera conhecimento. Discutir a observação de fenômenos físicos e buscar compreender os motivos que levam ao acontecimento daqueles fenômenos é um exercício quase que diário na vida do profissional de engenharia.As suas tarefas neste MAPAserão: EXTENSÔMETRO E PONTE DE WHEATSTONEOs extensômetros, também conhecidos como strain gauges, são usados para medir deformações em diferentes tipos de corpos e estruturas. Estes dispositivos variam a sua resistência elétrica à medida que sofrem deformações mecânicas e por meio de um circuito elétrico é possível mensurar esta (variação de) resistência e associá-la à variação de deformação. Sistemas de medição à strain gauge são aplicados em diversas áreas da instrumentação e controle como medidores de força e torque de uma máquina, transdutores de aceleração (acelerômetros), de vibração, de pressão, células de carga, de deformação em estruturas de concretos, práticas médias e cirúrgicas.
O extensômetro é composto de uma finíssima camada de material condutor depositado sobre um composto isolante, que por sua vez é colado sobre a estrutura em teste a partir de adesivos epóxi. Os formatos do strain gauge podem variar de acordo com a aplicação, assim como a quantidade de sensores e posição na peça. As deformações que ocorrem na estrutura alteram os valores dimensionais do strain gauge e a sua resistência altera conforme a equação (1) da Unidade 2: R=ρl/A onde ρ representa a resistividade do material, l é o comprimento, A é a área da seção do condutor. Para que seja possível mensurar uma pequena variação de resistência, é utilizado um circuito chamado Ponte de Wheatstone, mostrado na Figura 2. O circuito idealizado por Charles Wheatstone em 1843 mostrou-se capaz de medir, com precisão, as resistências elétricas, sendo utilizado para determinar o valor absoluto da resistência por comparação com outras resistências conhecidas e para calcular a variação relativa da resistência elétrica. A resistência variável R2 de forma que nenhuma corrente atravesse pelo galvanômetro, sendo um dispositivo indicador de corrente sensível como um amperímetro na faixa dos microampères. Nessa condição a tensão em “a” é igual à tensão em “b” e então diz-se que a ponte está equilibrada.
R1=500 Ω R3=200 Ω Então, para determinar o valor da corrente que passa pelo galvanômetro, é possível aplicar o Teorema de Thévenin entre os pontos a e b, considerando que a resistência interna do galvanômetro é de 40Ω e os demais valores do circuito são:
FATOR DE POTÊNCIA DE UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICAA energia necessária para o funcionamento de equipamentos como motores, transformadores, fornos é formada a partir das componentes: ativa (medida em kWh) e reativa (medida em kVArh). A energia ativa é aquela que realmente executa o trabalho, responsável pelo movimento, aquecimento, iluminação. A energia reativa é a componente que não realiza trabalho, porém é consumida pelos equipamentos com a finalidade de formar os campos eletromagnéticos que também são necessários para o funcionamento.
Alguns equipamentos como motores, transformadores, reatores de iluminação são as principais cargas de uma instalação elétrica responsáveis por consumir energia reativa. A relação entre a potência ativa, que é convertida em trabalho, e a potência total absorvida (potência aparente, em kVA) é chamado de Fator de Potência (FP). Este fator indica o quão eficaz o consumo de energia por parte da instalação ou de um equipamento em específico, sendo 1 o seu valor máximo, quando toda energia drenada da fonte é transformada em trabalho. A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) regulamenta que o Fator de Potência de uma instalação elétrica deve ser mantido o mais próximo possível do valor unitário, mas permite que o valor mínimo seja de 0,92. Se o FP estiver abaixo do valor mínimo, a conta de energia sofrerá um ajuste em reais!
• Queda na capacidade dos alimentadores do sistema elétrica. • Desgaste prematuro dos dispositivos da instalação elétrica. • Aumento das perdas elétricas nas linhas de transmissão. • Quedas de tensão nos circuitos de distribuição. • Necessidade de superdimensionamento dos condutores e dispositivos de proteção. • Mau funcionamento dos dispositivos de proteção. • Aumento do consumo de energia. As causas do baixo fator de potência também podem ser apontadas como: Atividade 2) Um morador da região contratou você para analisar as instalações elétricas da residência, pois estava descontente com a oscilação de energia que acontecia em sua casa. Segundo ele, isso ocorria devido ao uso de equipamentos de solda em uma pequena fábrica que ficava no prédio ao lado da sua propriedade. Sabendo que esses eram os únicos consumidores conectados ao transformador de distribuição de energia, foi instalado um analisador de energia que registrou a tensão no ponto de conexão da residência do solicitante (Vcasa) e a corrente consumida pela fábrica (Ifab), simultaneamente. Durante a medição, todas as cargas da residência estavam desligadas. Em um dos registros ocorreu uma corrente de 100A eficazes com um ângulo de 35° atrasados em relação à tensão Vs. Nessa situação, a tensão eficaz medida na residência foi 220 V quando a corrente da fábrica (Ifab) era nula. Na Figura 7, está ilustrado o circuito equivalente do cenário citado acima. Onde RL e XL se referem à impedância do transformador, sendo os valores:
 Figura 7. Circuito equivalente do cenário da atividade 3 Fonte: Elaborado pelo autor. Considerando o contexto descrito, responda os itens que seguem: 2.a) Calcule o módulo da tensão Vs. 2.b) Qual o valor eficaz da tensão na residência quando a corrente na fábrica é de 100 A? 2.c) Qual o fator de potência da fábrica quando a corrente é de 100 A? 2.d) Considerando a ideia de que a impedância da fábrica fosse linear (formada apenas por elementos de circuitos elétricos, como resistores, indutores e capacitores) qual seria a impedância Zfab quando a corrente é de 100 A com ângulo de 35° atrasados? 2.e) Qual a potência ativa absorvida pela fábrica na condição de 100A? 2.f) Agora, sabendo da situação, se fosse possível modificar a instalação da fábrica adicionando um banco capacitivo em paralelo com a instalação buscando aumentar o fator de potência para 1 mantendo o valor da potência ativa (P), qual seria a potência reativa desse banco capacitivo? | ||||||||
| ALTERNATIVAS | ||||||||
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