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Marinha do Brasil — CP-CEM/2022 — Engenharia Elétrica — Conhecimentos Profissionais (discursiva)

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM)

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM)2022Superior

10 questões nesta prova · 10 com gabarito

Máquinas Elétricas Transformadores — Ensaios em Vazio e em Curto-Circuito

Discursiva Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior 8 pontos

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) · Questão 1

Padrão de resposta da banca disponível

Um transformador monofásico tem os seguintes dados construtivos:
Lado 1: Número de espiras N1 = 325
Lado 2: Número de espiras N2 = 18

O referido transformador foi submetido a ensaios em vazio e em curto circuito, na frequência de 60 Hz, conforme as recomendações das normas vigentes. Os resultados são apresentados abaixo:

Tabela com os resultados dos ensaios. Ensaio em vazio, realizado pelo Lado 2: Vo = 440 V; Io = 190 A; Wo = 17,5 kW. Ensaio em curto circuito, realizado pelo Lado 1: Vcc = 440 V; Icc = 316 A; Wcc = 25,0 kW.

Sendo assim, de acordo com os dados apresentados, faça o que se pede nos itens abaixo.
  1. a)
    Determine as tensões nominais do referido transformador bem como sua relação de transformação. Justifique.
    2 pontos
  2. b)
    Determine as correntes nominais do transformador bem como sua potência aparente nominal.
    2 pontos
  3. c)
    Calcule a impedância série equivalente complexa do transformador, em valor porcentual.
    2 pontos
  4. d)
    Sabendo que três transformadores idênticos aos do enunciado formarão um banco trifásico abaixador de tensão, com conexão Yd11, determine a potência nominal, as tensões de linha nominais do banco formado e a defasagem introduzida por tal ligação.
    2 pontos
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Máquinas Elétricas Máquinas Síncronas — Reatância Síncrona, Excitação e Ângulo de Carga

Discursiva Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior 8 pontos

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) · Questão 2

Padrão de resposta da banca disponível

Um turbo - gerador de 4 polos,6 MVA - 6,6 kV - 60 Hz - cosφ = 0,9 tem disponíveis alguns resultados de teste, a saber:
corrente de excitação = 80 Acc, requerida para gerar a tensão nominal em vazio, acionado a 1800 RPM; e
corrente de excitação = 50 Acc, requerida para produzir uma corrente de curto circuito trifásico de 400 A, acionado a 1500 RPM.
Sendo assim, de acordo com os dados apresentados, faça o que se pede nos itens a seguir.
  1. a)
    Determine a reatância síncrona da máquina, em valor por unidade (p.u.). Justifique o procedimento adequadamente.
    2 pontos
  2. b)
    Determine a corrente de excitação necessária para a máquina operar conectada ao sistema elétrico, fornecendo carga nominal com rede indutiva.
    3 pontos
  3. c)
    Desenhe o diagrama fasorial da máquina síncrona para a condição nominal e calcule o valor aproximado do ângulo de carga da máquina.
    2 pontos
  4. d)
    Determine a corrente de curto circuito permanente, para falha trifásica nos terminais da máquina, a partir da condição de carga nominal.
    1 ponto
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Máquinas Elétricas Motores de Indução — Rotor Bobinado, Escorregamento e Resistência Rotórica

Discursiva Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior 8 pontos

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) · Questão 3

Padrão de resposta da banca disponível

Um motor assíncrono trifásico, de rotor bobinado, é alimentado em 380 V - 60 Hz. As suas curvas características são mostradas na figura abaixo. O torque da carga no eixo é constante e igual a 1000 N.m.

Gráfico do torque C em função da rotação ω (RPM) com três curvas características numeradas 1, 2 e 3, todas partindo de 720 RPM com torque nulo. Uma linha tracejada horizontal marca Ceixo = 1000 N.m e cruza as curvas 3, 2 e 1 nas rotações 570, 675 e 705 RPM, respectivamente.

Sendo assim, de acordo com os dados apresentados, faça o que se pede nos itens a seguir.
  1. a)
    Determine o número de polos desse motor.
    1 ponto
  2. b)
    Calcule o escorregamento no ponto de operação da curva “1”.
    1 ponto
  3. c)
    Considerando o valor da resistência rotórica da curva “1” igual a “R1”, determine os valores das resistências externas inseridas no rotor para as curvas “2” e “3”. Justifique.
    2 pontos
  4. d)
    Para a curva “3”, calcule a potência mecânica desenvolvida no eixo, a potência transferida ao rotor e a perda Joule dissipada na resistência rotórica.
    2 pontos
  5. e)
    Considerando o valor da resistência rotórica da curva “1”igual a “R1”, determine o valor da resistência externa a ser inserida no rotor, para que o torque desenvolvido no eixo, de 1000 N.m, se manifeste na condição de partida do motor.
    2 pontos
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Eletromagnetismo Força Eletrodinâmica e Campo Magnético entre Condutores Paralelos

Discursiva Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior 8 pontos

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) · Questão 4

Padrão de resposta da banca disponível

Duas barras de cobre paralelas, com diâmetro 25mm e comprimento 10m, afastadas entre si de 20cm, conduzem alimentação para uma célula de eletrólise, a partir de um retificador com tensão nominal 100Vcc, e a corrente nominal de operação do sistema é de 2,5 kA.
Dados:
resistência interna do retificador = 1200 μΩ;
resistividade do cobre = 1,72.10⁻⁸Ω.m; e
permeabilidade magnética do vácuo = 4.π.10⁻⁷ H/m
Sendo assim, de acordo com os dados apresentados, faça o que se pede nos itens a seguir.
  1. a)
    Determine a densidade de corrente em A/mm² e as perdas por condução nas barras, na condição de operação normal.
    1 ponto
  2. b)
    Determine a corrente de curto circuito resultante, no caso de falha interna na célula de eletrólise.
    1 ponto
  3. c)
    Determine a força mecânica por metro de comprimento, que solicita as barras de cobre no curto circuito e indique se essa força provoca atração ou repulsão entre as barras.
    3 pontos
  4. d)
    Calcule a magnitude do campo magnético resultante num ponto localizado no plano das barras, na posição central entre as mesmas, quando da ocorrência do curto circuito.
    3 pontos
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Máquinas Elétricas Motor Universal — Controle de Velocidade com Retificador de Meia Onda

Discursiva Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior 8 pontos

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) · Questão 5

Padrão de resposta da banca disponível

Um motor universal utilizado para o acionamento de uma furadeira manual de duas velocidades tem os seguintes dados:
tensão da linha de alimentação: 110Vac - 60 Hz;
fator de potência do motor: 0,8 indutivo;
torque nominal do motor: 0,38 N.m;
constante de torque: 0,127 N.m/A e
impedância de armadura e campo: (5 + j.20)Ω.
A comutação da velocidade é feita por meio de uma chave que insere ou retira um retificador monofásico de meia onda, constituído de um único diodo D, conforme a figura.

Circuito: fonte de 110 Vac alimentando o motor universal (enrolamento de campo em série com a armadura) por meio de uma chave de duas posições. Na posição 1 a ligação é direta; na posição 2 o diodo D é inserido em série com o motor.

Sendo assim, de acordo com os dados apresentados, faça o que se pede nos itens a seguir.
  1. a)
    Esboce a forma de onda da tensão nos terminais do motor, com a chave na posição 2.
    2 pontos
  2. b)
    Determine o valor médio da tensão retificada resultante sobre o motor, com a chave na posição 2.
    2 pontos
  3. c)
    Determine a rotação do motor, em RPM, com a chave na posição 2.
    2 pontos
  4. d)
    Determine a rotação do motor, em RPM, com a chave na posição 1.
    2 pontos
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Instalações Elétricas Circuitos Monofásicos a Três Fios e Dimensionamento de Condutores — NBR 5410

Discursiva Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior 8 pontos

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) · Questão 6

Padrão de resposta da banca disponível

Um ramal de ligação alimenta uma residência com 3 condutores, sendo 2 de fase e um de neutro do centro do enrolamento do secundário do transformador da rede elétrica.
As tensões são as seguintes:
Vab = 220/0° V, Van = 110/0° V e Vbn=110/180° V
As cargas da casa são resistivas com os seguintes valores
P ab = 4400 W, Pan = 2200 W ePbn = 2200 W
Sendo assim, determine:
  1. a)
    as correntes nas cargas monofásicas;
    2 pontos
  2. b)
    a corrente na carga bifásica;
    2 pontos
  3. c)
    as correntes totais no ramal de ligação nos 3 condutores (2 fase e o neutro), considerando que as cargas são simultâneas; e
    2 pontos
  4. d)
    determine a bitola dos condutores dos circuitos bifásicos e monofásicos, a partir da tabela de capacidade de corrente da NBR5410 apresentada abaixo, considerando fator de agrupamento 0,8 e fator de correção térmica igual 1 e modo de instalação B2 .

    Reprodução parcial da Tabela 36 da NBR 5410:2004: capacidades de condução de corrente, em ampères, para os métodos de referência A1, A2, B1, B2, C e D, condutores de cobre e alumínio, isolação PVC, temperatura no condutor 70 °C, temperaturas de referência do ambiente 30 °C (ar) e 20 °C (solo), para 2 e 3 condutores carregados e seções de 0,5 a 10 mm².
    2 pontos
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Sistemas Elétricos de Potência Componentes Simétricas — Curto-Circuito Monofásico

Discursiva Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior 8 pontos

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) · Questão 7

Padrão de resposta da banca disponível

Dado um transformador trifásico de 10 MVA, de 138 para 13,8 kV, ligado em delta no primário e estrela aterrada no secundário, conforme o diagrama a seguir, com as seguintes impedâncias em valores pu de:

Diagrama unifilar: barra do primário ligada ao enrolamento em delta (Δ) do transformador e enrolamento em estrela aterrada ligado à barra do secundário.

Dados:
z+ = z- = 5%; e zo = 10%
Para um curto monofásico na fase A no secundário.
Sendo assim, de acordo com os dados apresentados, faça o que se pede nos itens a seguir.
  1. a)
    Desenhe os circuitos de componentes simétricas;
    2 pontos
  2. b)
    Desenhe a associação dos circuitos para o curto monofásico da fase A no secundário.
    2 pontos
  3. c)
    Calcule as correntes de curto-circuito das componentes simétricas em valores pu no secundário;
    2 pontos
  4. d)
    Calcule as correntes em valores pu das componentes simétricas no primário.
    2 pontos
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Instalações Elétricas Dimensionamento de Condutores — Capacidade de Corrente e Queda de Tensão

Discursiva Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior 8 pontos

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) · Questão 8

Padrão de resposta da banca disponível

Dado um motor trifásico de indução com 30 CV, em 440 V, fator de potência 0,85 e rendimento 0,9, determine:
Dado: 1 CV = 746 W
  1. a)
    a corrente nominal do motor;
    2 pontos
  2. b)
    a potência ativa e reativa nominais do motor; e
    2 pontos
  3. c)
    a bitola do cabo, pelo critério de corrente e o de tensão, utilizando a tabela a seguir, para uma queda máxima de tensão de 2% para um cabo de 100 m de cobre, com cobertura de XLPE unipolares instalados no modo F em trifólio, com temperatura ambiente de 30° C e fator de agrupamento 1,0.

    Reprodução parcial da Tabela 39 da NBR 5410:2004: capacidades de condução de corrente, em ampères, para os métodos de referência E, F e G, condutores de cobre e alumínio, isolação EPR ou XLPE, temperatura no condutor 90 °C, temperatura ambiente de referência 30 °C, seções de 0,5 a 10 mm², com colunas para cabos multipolares e unipolares (justapostos, em trifólio, no mesmo plano e espaçados).

    Tabela 2.26 – Queda de tensão unitária, em Volts/Ampère*km, condutores com isolação EPR, para cabos unipolares (dois arranjos) e cabos tripolares/quadripolares, com fatores de potência 0,80 e 0,90 e seções de 1,5 a 25 mm².
    Tabela reproduzida da norma NBR5410
    4 pontos
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Circuitos Elétricos Circuitos Trifásicos Desequilibrados — Carga em Estrela sem Neutro

Discursiva Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior 8 pontos

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) · Questão 9

Padrão de resposta da banca disponível

Dada uma carga trifásica desequilibrada ligada em estrela, conforme o diagrama a seguir, determine:

Circuito trifásico: três fontes ligadas ao neutro N alimentam, pelas linhas A, B e C, as impedâncias ŻA, ŻB e ŻC ligadas em estrela ao ponto N'.

Dados:
Van = 127/0° V - sequência positiva;
Zan' = 10 Ω;
Zbn' = 10 Ω; e
Zcn' = 5 Ω.
  1. a)
    o valor de VNN';
    2 pontos
  2. b)
    as correntes IA, IB e IC; e
    3 pontos
  3. c)
    as potências ativas, reativas e aparentes IA, IB e IC por fase.
    3 pontos
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Sistemas de Controle Função de Transferência — Diagrama de Blocos, Polos, Zeros e Estabilidade

Discursiva Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior 8 pontos

Marinha do Brasil · Engenharia Elétrica — Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) · Questão 10

Padrão de resposta da banca disponível

Dado o diagrama a seguir da função de transferência, determine:

Diagrama de blocos: entrada x em um somador; a saída do somador alimenta o bloco 4s/(s + 2), cuja saída é y. A saída y é realimentada pelo bloco 1/s e entra no somador com sinal negativo.
  1. a)
    a função de transferência;
    4 pontos
  2. b)
    os polos e zeros;
    1 ponto
  3. c)
    se o sistema é estável; e
    1 ponto
  4. d)
    a resposta para um degrau unitário.
    2 pontos
0 linhas · 0 palavras