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Cesgranrio · Transpetro · Profissional de Nível Médio Júnior, ênfase Manutenção – Elétrica · 2023 · questão 56

Cesgranrio Transpetro 2023 Manutenção elétrica · Circuitos de corrente alternada: fasores e impedância

Questão 56

O circuito da Figura possui componentes ideais, sendo composto por uma fonte de tensão senoidal, uma impedância \(Z_1\), uma chave S e uma reatância indutiva de valor \(jX_2\), além dos instrumentos de medição wattímetro, amperímetro e voltímetro. Considere a operação sempre em regime permanente.

Figura da prova, arquivo q56_fig01.png

Quando a chave S está aberta, o wattímetro mede 800 W; o amperímetro, 5 A; e o voltímetro 200 V. Quando a chave S está fechada, a medida do wattímetro é igual ao produto da medida do amperímetro pela medida do voltímetro.

Qual é o valor de \(Z_1\), em ohms, quando se representa essa impedância como uma resistência em série com uma reatância?

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Resposta da banca: C

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Corrente alternada — impedância a partir de wattímetro, amperímetro e voltímetro, e o sinal da reatância.

Objetivo

Achar \(Z_{1}\) na forma resistência mais reatância. O que está em jogo é tirar o módulo e a parte resistiva das três medidas com a chave aberta, e decidir o sinal da reatância pela chave fechada: se o indutor em paralelo levou o fator de potência a um, \(Z_{1}\) era capacitiva.

Conceitos para revisar

As três medidas dão a impedância

O voltímetro sobre o amperímetro dá o módulo. O wattímetro sobre o quadrado da corrente dá a parte resistiva, porque só a resistência dissipa potência ativa.

\[|Z| = \dfrac{V}{I}, \qquad R = \dfrac{P}{I^{2}}\]
\(V\), \(I\), \(P\)leituras do voltímetro, do amperímetro e do wattímetro
\(R\)resistência da impedância

A reatância pelo triângulo de impedância

Módulo, resistência e reatância formam um triângulo retângulo. O módulo é a hipotenusa. A conta dá o tamanho da reatância, mas não o sinal.

\[|X| = \sqrt{|Z|^{2} - R^{2}}\]
\(X\)reatância, positiva se indutiva e negativa se capacitiva

Fator de potência unitário

Wattímetro igual a volt vezes ampère quer dizer potência ativa igual à aparente: o conjunto ficou puramente resistivo. Um indutor em paralelo só consegue isso se compensar uma reatância capacitiva.

\[P = V\,I \,\Rightarrow\, \cos\varphi = 1\]
\(\varphi\)ângulo entre tensão e corrente do conjunto

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