Uma geladeira com compressor monofásico consome potência ativa P = 800 W e fator de potência cosf = 0,70…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Investigar e analisar o funcionamento de equipamentos elétricos e/ou eletrônicos e sistemas de automação para compreender as tecnologias contemporâneas e avaliar seus impactos sociais, culturais e ambientais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma geladeira com compressor monofásico consome potência ativa P = 800 W e fator de potência cosf = 0,70 (atrasado) quando ligada à rede V = 230 V. Pretende-se alimentar essa geladeira por um banco de baterias de V_batt = 48,0 V por meio de um inversor com eficiência ?_inv = 0,90. A geladeira opera 10 ciclos diários de t_on = 30 min cada. Considere profundidade máxima de descarga DoD = 0,50. Calcule: (a) energia ativa diária E_daily (kWh); (b) potência de entrada DC média do inversor P_DC (W); (c) corrente média do banco I_DC (A); (d) capacidade mínima do banco em Ah. Use P_in = P_out/?_inv, E = P_out·t, I = P_DC / V_batt.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Dados: P_out = 800 W, ?_inv = 0,90, V_batt = 48,0 V, total t = 10×0,5 h = 5,0 h. (a) E_daily = P_out·t = 800 W · 5,0 h = 4000 Wh = 4,00 kWh. (b) P_DC = P_out / ?_inv = 800 W / 0,90 = 888,89 W (˜ 889 W). (c) I_DC = P_DC / V_batt = 888,89 W / 48,0 V = 18,52 A. (d) Energia necessária do banco = P_DC · t = 888,89 W · 5,0 h = 4444,44 Wh. Capacidade Ah = (Wh) / (V_batt·DoD) = 4444,44 Wh / (48,0 V · 0,50) = 185,19 Ah (˜ 185,2 Ah).
Explicação
Os cálculos realizados consideram a potência ativa da geladeira e o tempo total de operação, permitindo determinar a energia diária consumida. A eficiência do inversor é levada em conta para calcular a potência de entrada necessária, e a relação entre potência, tensão e profundidade de descarga é utilizada para encontrar a capacidade mínima do banco de baterias. Cada etapa do processo é fundamentada em fórmulas básicas da eletricidade, garantindo que os resultados sejam precisos e coerentes.
Raio-X da questão
potência e energia em circuitos
avaliacao
potência e energia em circuitos · cálculo de eficiência de inversores
Revisar conceitos de potência, energia e eficiência em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a potência ativa com a potência aparente, não considerando o fator de potência corretamente ao calcular a energia consumida.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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