Máquinas Elétricas e Acionamentos

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1 CONCURSO PETROBRAS ENGENHEIRO(A) EQUIPAMENTOS JÚNIOR - ELÉTRICA ENGENHEIRO(A) JÚNIOR - ÁREA: ELÉTRICA Máquinas Elétricas e Acionamentos Questões Resolvidas QUESTÕES RETIRADAS DE PROVAS DA BANCA CESGRANRIO Produzido por Exatas Concursos rev.2a

2 Índice de Questões Prova: Engenheiro(a) Equipamentos Júnior - Elétrica - Petrobras 2014/2 Q23 (pág. 1), Q28 (pág. 3), Q29 (pág. 6), Q30 (pág. 4), Q31 (pág. 7), Q39 (pág. 10), Q45 (pág. 8), Q46 (pág. 11), Q47 (pág. 15). Prova: Engenheiro(a) Equipamentos Júnior - Elétrica - Petrobras 2012 Q29 (pág. 17), Q30 (pág. 19), Q31 (pág. 20), Q32 (pág. 21), Q33 (pág. 22), Q34 (pág. 22), Q35 (pág. 24). Prova: Engenheiro(a) Equipamentos Júnior - Elétrica - Petrobras 2011 Q28 (pág. 25), Q30 (pág. 26), Q31 (pág. 26), Q32 (pág. 28), Q33 (pág. 29), Q34 (pág. 30), Q39 (pág. 31), Q53 (pág. 32). Prova: Engenheiro(a) Equipamentos Júnior - Elétrica - Petrobras 2010/2 Q31 (pág. 34), Q32 (pág. 35), Q40 (pág. 37), Q42 (pág. 38), Q50 (pág. 39). Prova: Engenheiro(a) Equipamentos Júnior - Elétrica - Petrobras 2010/1 Q37 (pág. 40), Q38 (pág. 41), Q39 (pág. 42), Q40 (pág. 43), Q41 (pág. 44), Q42 (pág. 45), Q43 (pág. 46), Q44 (pág. 46), Q62 (pág. 47), Q63 (pág. 49). Prova: Profissional Júnior - Elétrica - BR Distribuidora 2008 Q26 (pág. 51), Q27 (pág. 52), Q28 (pág. 53), Q30 (pág. 55), Q32 (pág. 56), Q33 (pág. 57), Q35 (pág. 59), Q36 (pág. 60), Q37 (pág. 61). Prova: Engenheiro(a) Júnior - Eng. Elétrica e Eletrônica - Transpetro 2006 Q21 (pág. 63), Q23 (pág. 65), Q24 (pág. 66), Q25 (pág. 67), Q26 (pág. 68). Prova: Engenheiro(a) Júnior - Elétrica - Transpetro 2011 Q22 (pág. 71), Q26 (pág. 72), Q32 (pág. 73), Q41 (pág. 74), Q42 (pág. 75), Q43 (pág. 69), Q44 (pág. 76), Q46 (pág. 77), Q48 (pág. 78).

3 Máquinas Elétricas Prova: Engenheiro(a) Júnior - Elétrica - Transpetro 2008 Q28 (pág. 79), Q29 (pág. 81), Q31 (pág. 82). Prova: Engenheiro(a) Equipamentos Pleno - Elétrica - Petrobras 2005 Q22 (pág. 83), Q24 (pág. 84), Q25 (pág. 85), Q26 (pág. 87), Q28 (pág. 89), Q29 (pág. 91), Q30 (pág. 94), Q33 (pág. 92), Q74 (pág. 93). Prova: Eng. Elétrica - DECEA 2009 Q40 (pág. 96), Q41 (pág. 98), Q42 (pág. 99), Q44 (pág. 100), Q50 (pág. 101). Prova: Engenheiro(a) Júnior - Elétrica - Transpetro 2012 Q26 (pág. 102), Q27 (pág. 103), Q38 (pág. 104). Número total de questões resolvidas nesta apostila: 82

4 Máquinas Elétricas e Acionamentos Questão 1 (Engenheiro(a) Equipamentos Júnior - Elétrica - Petrobras 2014/2) Resolução:P2-21-Q23 Em uma petroquímica, é instalado um transformador com as seguintes características: potência aparente de kva; relação 13,8 0,48 kv; ligação do enrolamento primário em triângulo e do enrolamento secundário em estrela aterrado, apresentando perdas em vazio iguais a 1,8 kw, perdas no cobre iguais a 5 kw e fator de potência 0,9. O valor da carga, em kva, para o máximo rendimento desse transformador será de (A) 750 (B) 625 (C) 500 (D) 375 (E) 250 Apesar de não ser intuitivo, a condição de operação ótima de um transformador ocorre quando as perdas no cobre igualam as perdas no ferro. O raciocínio é simples: o núcleo está sendo subutilizado quando as perdas no cobre superam às do ferro, enquanto os enrolamentos estão sendo subutilizados quando as perdas no ferro superam as do cobre. O ponto de rendimento máximo é portanto quando a utilização dos componentes do transformador se faz de forma ótima, ou seja, quando existe igualdade nas perdas. As perdas no ferro são proporcionais a algum expoente da tensão (geralmente entre 2 e 3), de modo que para a tensão nominal as perdas no ferro se mantém no valor constante de 1,8 kw. As perdas no cobre, por outro lado, são proporcionais ao quadrado da corrente, ou seja: P cu = ki 2 A corrente do transformador, desprezando o efeito magnetizador, é direta-

5 Máquinas Elétricas 2 mente proporcional à potência do transformador, de modo que:: ( ) 2 S P cu = k = k V V 2 S2 = k S 2 O que se traduz em: P cu S 2 = k Como o rendimento máximo ocorre quando P cu = P fe, temos: P ot cu = P fe = 1, 8 kw Então, através da relação de proporção descoberta anteriormente, basta realizar os cálculos para uma carga L que maximize o rendimento, ou seja: Pcu ot L 2 = P cu nom S 2 nom Para S nom = kva, Pcu nom = 5 kw e Pcu ot = 1, 8 kw, temos: 1, 8 L = Isolando as perdas de um lado e os carregamentos de outro: Extraindo a raiz, temos: 1, 8 5 = L , 36 = L , 6 = L L = 0, kva L = 750 kva Alternativa (A)

6 Máquinas Elétricas 17 Questão 10 (Engenheiro(a) Equipamentos Júnior - Elétrica - Petrobras 2012) Na figura acima, a carga é alimentada pela fonte através do transformador, o qual está representado por seus parâmetros refletidos para o lado de maior tensão. As perdas no núcleo e a corrente de magnetização do transformador são desprezíveis. De acordo com as informações apresentadas, o valor percentual da regulação de tensão do transformador, para essa condição, é (A) 0,5 (B) 1,0 (C) 2,5 (D) 5,0 (E) 7,5 Resolução: A regulação é definida como a variação percentual da tensão em um equipamento da condição em carga para a condição em vazio, assim temos que: R = V vazio V carga 100% (1) V carga Podemos nesta análise referirmos tudo para o lado de alta tensão, se a razão é de 4:1, então as impedâncias do lado de baixa tensão são referidas para a alta multiplicando-se pelo quadrado da razão de transformação: ( ) 2 4 Z ref = Z baixa 1 Z ref = 16 (25 + j25 3) Z ref = (400 + j400 3) Ω Já referida a impedância, podemos notar que ela está em série com a impedância do transformador, assim: Z eq = Z ref + Z trafo Z eq = (2 + j2 3) + (400 + j400 3) Z eq = (402 + j402 3) Ω Agora que conhecemos a impedância total do sistema elétrico, podemos notar que a tensão em vazio é simplesmente a tensão da fonte e a tensão de

7 Máquinas Elétricas 18 carga é simplesmente um divisor de tensão: V fonte = V vazio (2) V carga = V fonte (3) Z ref + Z trafo Z ref Como nos interessamos somente pelo módulo, vamos avaliar o módulo da impedância equivalente e da impedância de carga: Z carga = (400 3) 2 = 800 Ω Z eq = (402 3) 2 = 804 Ω Assim, substituindo os valores das duas últimas equações na expressão 3: V carga = V fonte = 0, 9950V fonte Substituindo o valor encontrado em 3 na equação 1, temos: 1 0, 9950 R = V fonte 100% 0, 9950 V fonte 1 0, 9950 R = 100% 0, 9950 R = 0, 502 Ω Arredondando, temos a resposta. Alternativa (A)

8 Máquinas Elétricas 39 Questão 29 Analisando as proposições, relativas a um esquema de partida estrela triângulo: Resolução: (Engenheiro(a) Equipamentos Júnior - Elétrica - Petrobras 2010/2) A respeito da partida de motores usando a chave estrela- -triângulo, cujo diagrama de força é apresentado na figura ao lado, considere as afirmativas a seguir. I - No instante da partida do motor, somente as chaves contatoras K1 e K3 são energizadas. II - Após chaveamento da ligação estrela para triângulo, somente as chaves contatoras K1 e K2 estarão energizadas. III - No regime permanente de operação, somente as chaves contatoras K1 e K3 estarão energizadas. Está correto APENAS o que se afirma em (A) I. (B) III. (C) I e II. (D) I e III. (E) II e III. Modo estrela: As chaves K1 e K2 estão energizadas, observe facilmente que K2 é um nó comum, o neutro flutuante do motor. Modo triângulo: As chaves K1 e K3 estão energizadas, observe que em K3 existe uma conexão da fase C com A, B com C, e A com B. Desta forma, podemos julgar: I - FALSA. O motor parte com tensão reduzida nas bobinas, logo ele parte em estrela (a tensão nas bobinas é 3 vezes menos que a tensão da fonte). Então é falso pois K1 e K3 energizados correspondem ao modo triângulo. II - FALSA. Quando se der a partida, se passa para o modo triângulo, corresponde as chaves K1 e K3. III - VERDADEIRA. Como já foi dito anteriormente, o regime permanente é em triângulo, logo as chaves energizadas são K1 e K3. Alternativa (B)