Disserte: projetar e analisar um transformador ideal para elevar Vp(rms)=230 V (50 Hz) com Np = 500 espiras a…
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
Disserte: projetar e analisar um transformador ideal para elevar Vp(rms)=230 V (50 Hz) com Np = 500 espiras a Vs(rms)=11,0 kV para transmissão. Calcule Ns, o fluxo magnético máximo F_max no núcleo de seção A = 2,0×10^-3 m² e o valor de densidade magnética B_max; avalie impactos socioambientais e medidas mitigadoras.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: Ns = (Vs/Vp)·Np = (11 000/230)·500 ˜ 2,39×10^4 espiras. Para forma senoidal: Vrms = N·?·F_max/v2 ? F_max = Vrms·v2/(N·?), ? = 2p·50 = 314,16 rad/s. Assim F_max = 230·1,414/(500·314,16) ˜ 2,07×10^-3 Wb. B_max = F_max/A = 2,07×10^-3 / 2,0×10^-3 ˜ 1,04 T. Avaliação: B_max ˜1,04 T aproxima a região de saturação de muitos ferromagnetos; para reduzir perdas e evitar saturação pode-se aumentar Np (reduz F_max) ou aumentar a área do núcleo. Impactos socioambientais: extração de cobre e aço, perdas térmicas (histerese e correntes parasitas), ruído e campo elétrico/magnético local; riscos de resíduos ao fim da vida útil. Medidas mitigadoras: projetar núcleo com chapas laminadas e material de baixa perda magnética, otimizar nº de espiras e seção do núcleo para operar com B abaixo da saturação, usar isolamento e proteções adequadas, promover reciclagem dos metais, implementação de redes de distribuição que reduzam necessidade de elevação excessiva de tensão e uso de transformadores com alta eficiência para reduzir consumo e emissões indiretas. Considerar também políticas públicas para manejo ambiental, manutenção preventiva e capacitação técnica local.
Explicação
A resposta apresenta cálculos precisos para determinar o número de espiras secundárias, o fluxo magnético máximo e a densidade magnética, utilizando fórmulas adequadas para transformadores ideais. Além disso, discute os impactos socioambientais relacionados à construção e operação do transformador, propondo medidas mitigadoras que visam reduzir esses efeitos. Essa abordagem abrangente demonstra compreensão tanto dos aspectos técnicos quanto das implicações ambientais do projeto.
Raio-X da questão
transformador ideal
avaliacao
transformadores elétricos · cálculo de fluxo magnético
Revisar os conceitos de transformadores e suas aplicações.
O aluno pode confundir as fórmulas para calcular a relação de espiras e a tensão, resultando em valores incorretos para Ns e B_max.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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