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Mapa - CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA - 54/2021 Etapa 1 Dentro dos circuitos magnéticos, grande

Mapa - CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA - 54/2021 Etapa 1
Dentro dos circuitos magnéticos, grande parte das estruturas são compostas por um material de altapermeabilidade, que possui como funcionalidade fazer com que o fluxo magnético seja direcionado acaminhos “pré” delimitados por essa estrutura do material. Dentro dos processos de conversãoeletromecânica de energia encontramos a aplicação desses materiais magnéticos em uma infinidade dedispositivos e aparelhos, e conhecer os conceitos que regem o funcionamento de um aparelho ou máquinafaz parte do estudo referente à conversão eletromecânica de energia. Sabemos que os transformadores e asmáquinas elétricas utilizam materiais ferromagnéticos para direcionar o fluxo magnético e dar forma a essecampo magnético “pré” estabelecido.
Sabendo disso, você, engenheiro(a), deverá projetar um circuito magnético que consiste em uma pilha deanéis com altura de 2 cm enrolada por 65 espiras. Considere o comprimento do entreferro de 0,2 cm. Osanéis possuem raio interno de 3,4 cm e o raio externo desses anéis é de 4 cm. Suponha que o fluxomagnético presente no material ferromagnético possua uma permeabilidade infinita, e lembre-se dedesprezar os efeitos de espraiamento magnético. De acordo com as informações determine:
1.a
Calcule o comprimento médio do núcleo.
1.b
Calcule a área da seção referente ao circuito magnético.
1.c
Calcule a relutância do entreferro.
1.d
Calcule a relutância do núcleo.
1.e
Calcule a indutância.

Etapa 2
Dentre as técnicas que envolvem o processo de conversão eletromecânica de energia, conhecemos ummétodo simples que se baseia no princípio da conservação da energia, em que um dispositivo de conversãoeletromecânica de energia é inserido em um campo magnético capaz de armazenar determinadaquantidade de energia magnética, e os seus terminais tanto do lado elétrico quanto do lado mecânico sãoisolados, visando a menor quantidade de perdas (sem perdas para casos ideais).
lado do terminal elétrico possui duas variáveis, uma de tensão e outra de corrente. Já o lado do terminalmecânico também possui duas variáveis, uma de força e outra de posição. Com isso, sabemos que ainteração entre os terminais elétrico e mecânico é possível obter a conversão eletromecânica de energiadevido à energia magnética que é armazenada dentro do sistema.
2.a
Apresente um diagrama simples produtor de força, que em seu desenho deve conter um núcleomagnético, as possíveis perdas de energia elétrica devem ser representadas por uma resistência ôhmicaconectada a um enrolamento de “n” espiras. Já as possíveis perdas mecânicas devem ser representadas por
Etapa 3
Os transformadores são dispositivos muito importantes nos sistemas de corrente alternada, principalmentequando se trata de sistemas elétricos de potência. Os transformadores possibilitam a transferência daenergia elétrica em níveis mais elevados de tensão de uma forma mais econômica, e possibilita a utilizaçãoda energia elétrica em níveis de tensão mais baixos e adequados para aplicações mais particulares, como nocaso de sistemas de baixa tensão.
Os transformadores também são muito utilizados em sistemas de baixa potência, como no caso de sistemasde eletrônica de potência e em sistemas de controle, que possuem como característica controlar asimpedâncias entre uma fonte e a carga, isolação entre os circuitos e também para se obter uma máximaeficiência na transferência de potência.
Para um transformador de distribuição de 50 kVa, que no seu lado de alta tensão se encontra com 2400 V eno secundário de baixa tensão em curto-circuito apresenta uma tensão de 240 V com uma frequência de 60Hz, possui uma impedância de dispersão de 0,72+j0,92 Ω do lado de alta tensão e de 0,0070+j0,0090 Ω nolado de baixa tensão. O ensaio de curto-circuito apresentou os valores de 48 V, 20,8 A e 617 W para altatensão. A impedância responsável pela corrente de excitação é de 6,32+j43,7 Ω referente ao lado de baixatensão. Um ensaio de circuito aberto, com o lado de baixa tensão energizado apresentou os valores de 240V, 5,14 A e 186 W. De acordo com as informações apresentadas, determine:
3.a
Desenhe o circuito equivalente ao lado de alta tensão e apresente os valores de impedâncias no circuito.
3.b
Desenhe o circuito equivalente ao lado de baixa tensão e apresente os valores de impedância nocircuito.
3.c
Para o valor da alta tensão, calcule o valor da corrente que flui na impedância de magnetização.
3.d
Determine o rendimento para um fator de potência de 0,80 indutivo. E determine o valor da regulaçãode tensão a plena carga.

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