O documento discute a conservação de energia e sua importância na conversão eletromecânica de energia. Ele fornece exemplos de como geradores síncronos produzem campos magnéticos giratórios e como transformadores transferem energia elétrica em diferentes níveis de tensão. O documento também pede que o aluno resolva exercícios sobre circuitos equivalentes de transformadores e cálculos de corrente, rendimento e regulação de tensão.

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MAPA - CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA -
54/2023
Atividade MAPA - Conversão Eletromecânica de Energia 54/2023
1) A conservação de energia é um princípio fundamental da física que afirma que a energia
total de um sistema isolado permanece constante ao longo do tempo, desde que nenhuma
energia seja adicionada ou retirada do sistema. Isso se aplica a uma ampla gama de
situações e processos em nosso mundo, e a sua aplicação tem um impacto significativo em
nossa sociedade.
Descreva com suas palavras exemplos de conservação de energia em um contexto geral,
bem como sua importância no processo de conversão eletromecânica de energia aplicada
para a sociedade no mundo moderno em que vivemos.
2) A maioria dos sistemas de potência do mundo é trifásica e, consequentemente, os
geradores síncronos são máquinas trifásicas com pouquíssimas exceções. Para se produzir
um conjunto de três tensões defasadas de 120 graus elétricos no tempo, devem ser usadas
no mínimo três bobinas defasadas de 120 graus elétricos no espaço.
A Figura 1 representa o momento de produção de um campo magnético girante:

2. Figura 1 - Produção de um campo magnético girante
Fonte: o autor.
Com suas palavras, descreva o momento de magnetização do ponto 1 até o ponto 7 que
representa um ciclo completo. Detalhe ponto a ponto.
3) Os transformadores são dispositivos muito importantes nos sistemas de corrente
alternada, principalmente quando se trata de sistemas elétricos de potência. Os
transformadores possibilitam a transferência da energia elétrica em níveis de tensão de uma
forma mais econômica, e possibilita a utilização da energia elétrica em níveis de tensão
mais baixos e adequados para aplicações mais particulares, como no caso de sistemas de
baixa tensão.
Os transformadores também são muito utilizados em sistemas de baixa potência, como no
caso de sistemas de eletrônica de potência, e em sistemas de controle, que possui como
característica controlar as impedâncias entre uma fonte e a carga, isolação entre os
circuitos e também para se obter uma máxima eficiência na transferência de potência.
Para um transformador de distribuição de 50kVa, que no seu lado de alta tensão se
encontra com 2400V, e no secundário de baixa tensão em curto-circuito apresenta uma
tensão de 240V com uma frequência de 60Hz, possui uma impedância de dispersão de
0,72+j0,92 do lado de alta tensão e de 0,0070+j0,0090 no lado de baixa tensão. O ensaio
de curto-circuito apresentou os valores de 48V, 20,8A e 617W para alta tensão. A
impedância responsável pela corrente de excitação é de 6,32+j43,7 referente ao lado de
baixa tensão. Um ensaio de circuito aberto, com o lado de baixa tensão energizado
apresentou os valores de 240V, 5,14A e 186W.
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.
b) Desenhe o circuito equivalente ao lado de baixa tensão e apresente os valores de
impedância no circuito.
c) Para o valor da alta tensão, calcule o valor da corrente que flui na impedância de
magnetização.
d) Determine o rendimento para um fator de potência de 0,80 indutivo. E determine o valor
da regulação de tensão a plena carga.
4) Na disciplina de conversão eletromecânica de energia é possível se estudar as relações
fundamentais das máquinas elétricas e dos transformadores, que possuem o mesmo
princípio eletromagnético para o seu funcionamento, porém possuem características que
são únicas de cada um deles. Com suas palavras descreva o que é uma máquina elétrica e
o que é um transformador. Lembre-se de apresentar de forma detalhada o que compõe
cada um deles.
Orientações Gerais:
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