Questões de Concurso Sobre circuitos elétricos na engenharia elétrica em engenharia elétrica

Assinale corretamente a principal função de um relé em um circuito de comando elétrico. 

Assinale corretamente a função de um capacitor em um circuito elétrico. 

Observe as alternativas a seguir e assinale a que descreve corretamente um circuito em paralelo. 

Considere o seguinte circuito elétrico composto por uma fonte Vi, uma impedância Z e uma resistência R:

Fonte: IFSP, 2024.

Para esse circuito, a seguinte medida foi feita pelo osciloscópio: 

                                            
Analisando a medida feita, assinale a afirmativa verdadeira: 

A associação de resistências para análises de circuitos elétricos é algo muito importante na aprendizagem inicial dos estudantes, sejam eles de cursos técnicos de nível médio ou de cursos superiores. A imagem a seguir mostra um circuito em que as associações básicas série e paralelo não são possíveis de ser diretamente aplicadas para resolução.

Fonte: IFSP, 2024

Com base nos valores das resistências mostradas acima, podemos afirmar que a resistência equivalente entre os pontos A e B são: 

O circuito elétrico a seguir será utilizado para o estudo da dinâmica de carga e de descarga de um indutor:

Fonte: IFSP, 2024

Considere que o indutor esteja inicialmente descarregado. As equações gerais de carga e de descarga do indutor são:

    A chave S foi fechada, iniciando um ciclo T1 de carga completa do indutor. Para este estudo, será considerado: 
      T1 = 5.
     Após o ciclo T1 de carga completa a chave S foi aberta, iniciando um ciclo T2 de descarga completa do indutor. Para este estudo, será considerado:
     T2 = 5.

Assinale a alternativa que representa graficamente os ciclos de carga e de descarga do indutor esperados para esse estudo:

Durante um experimento em laboratório de eletrônica, um estudante de engenharia está medindo a impedância de um circuito para entender a interação entre resistores e indutores em configurações de série. O circuito em teste inclui um resistor de 5 Ω e um indutor de 0,02 H, conectados em série e alimentados por uma fonte de corrente alternada (CA) de 100Hz.

Com nas condições descritas, qual é a impedância total medida pelo estudante no circuito? Considere a aproximação de π = 3.

Em uma planta industrial, os engenheiros são frequentemente desafiados a garantir a eficiência e a segurança de diferentes equipamentos elétricos, como motores e geradores. Para isso, é necessário analisar como os circuitos elétricos respondem a variações de tensão ao longo do tempo. Durante uma manutenção programada, um engenheiro precisa transformar a tensão aplicada a um circuito RLC para o domínio de Laplace. Essa análise é fundamental para prever o comportamento dinâmico do circuito e garantir que os equipamentos operem dentro dos parâmetros desejados sob diferentes condições de tensão. 

     O circuito analisado pelo engenheiro é composto por um resistor R, um indutor L e um capacitor C, associados em série. O sinal de tensão aplicado ao circuito é v(t) = 10 e^-2t+ 5 sen (3t) V, onde t ≥ 0 . Com base nessas informações, indique a alternativa que apresenta corretamente a expressão da tensão V(s), no domínio de Laplace, aplicada ao circuito.

A transformada de Laplace e o domínio de Laplace são frequentemente utilizados para facilitar cálculos envolvendo equações diferenciais e o domínio do tempo, como em sistemas de controle e circuitos elétricos. Admitindo o sistema linear representado pelo diagrama em blocos da figura, onde:

• x(t) representa a entrada do sistema

• y(t) representa a saída do sistema

• A₁ é modelado pela função de transferência

• A₂ é modelado pela equação diferencial: 

e considerando as condições iniciais nulas, indique a alternativa que apresenta corretamente a função de transferência

Durante um experimento focado no estudo de circuitos RLC, um estudante precisa analisar a resposta de frequência de um circuito elétrico específico. Para isso, ele utiliza a transformação de Laplace para converter a configuração do circuito do domínio do tempo para o domínio da frequência.

       O circuito elétrico do experimento consiste em uma fonte de tensão, V_in (t) = 10 u(t) V, onde u(t) é uma função degrau unitário, um resistor de 10 Ω, um indutor de 50 mH e um capacitor de 20 mF, todos conectados em série, conforme apresentado na figura. Transformando este circuito para o domínio de Laplace e considerando a tensão de saída V_out, sobre o capacitor, indique a alternativa que apresenta corretamente a função de transferência H(s) =  do circuito.

Fonte: IFSP, 2024. 

Como engenheiro responsável pelo desenvolvimento de uma lógica de separação de peças para um jogo de tabuleiro em uma linha de produção, você deve projetar um sistema que classifique e separe peças com base em quatro sensores: 

• Sensor A: Classifica o tamanho das peças (1 para grandes, 0 para pequenas).

• Sensor B: Classifica o peso das peças (1 para pesadas, 0 para leves).

• Sensor C: Determina a forma geométrica das peças (1 para circunferências, 0 para outras formas).

• Sensor D: Classifica o material das peças (1 para metal, 0 para não metal).

O sistema de separação de peças deve ativar o mecanismo de separação (nível lógico 1) nas seguintes condições: 

1 – Peças pequenas e leves com:

• Material não metálico, sendo circunferências ou outras formas;

2 – Peças grandes e pesadas com:

• Material metálico, sendo circunferências ou outras formas;

• Material não metálico e formato circular;

3 – Peças pequenas e pesadas com:

• Material metálico, sendo circunferências ou outras formas;

• Material não metálico e formato circular;

4 – Peças grandes e leves com:

• Material não metálico, sendo circunferências ou outras formas.

Com base nessas condições, sabendo que você dispõe apenas de portas lógicas com 2 entradas para construir o circuito lógico digital, indique a alternativa mais simplificada e que representa corretamente o funcionamento do sistema descrito:

Diagramas de comandos elétricos permitem concentrar graficamente tanto a lógica (ou comando) de um processo de acionamento quanto as ligações de potência (ou força) necessárias para este acionamento. A figura apresentada, extraída de um manual de partidas de motores, mostra dois quadros, sendo: (a) força e (b) comando. Indique a alternativa que apresenta corretamente a aplicação e o funcionamento dos diagramas apresentados. 

Figura: Diagrama de Comandos Elétricos de um acionamento: (a) força e (b) comando. 

Fonte: Adaptado do Manual WEG – Guia e seleção de partidas. Disponível em https://static.weg.net/medias/downloadcenter/ haa/h53/WEG-guia-de-selecao-de-partidas-50037327-manual-portugues-br-dc.pdf. Acesso em: 09 set. 2024, p. 12.

Um aluno está realizando um teste em bancada, como o ilustrado a seguir, para saber a resposta de um circuito RC. O circuito possui um capacitor de 50 µF conectado em série com um resistor de 2 kΩ, conforme mostrado na figura. O capacitor está inicialmente descarregado. Em t = 0, uma chave é fechada, conectando o circuito a uma fonte de tensão constante de V = 8V . Indique a alternativa que apresenta corretamente o valor da constante de tempo  para este circuito RC.

Fonte: IFSP, 2024. 

Em um sistema de comunicação serial utilizado em um dispositivo embarcado, onde os dados são recebidos de um sensor remoto e processados de forma sequencial, um registrador de deslocamento de 4 bits é utilizado para receber dados desse dispositivo remoto. A informação chega bit a bit por meio de um Flip-Flop tipo D, que funciona em modo serial-in, serial-out, controlado por um sinal de clock. A sequência de dados transmitida pelo dispositivo remoto é “1-0-1-1”. Indique a alternativa que apresenta corretamente o conteúdo armazenado no registrador após quatro ciclos completos de clock.

Ao investigar o funcionamento de circuitos com amplificadores operacionais, um estudante simulou a conexão em cascata de dois sistemas ligeiramente parecidos e conectados por um capacitor de 100 µF, como apresentado na figura. Considerando os componentes como ideais, o capacitor descarregado e o sinal v_i (t) = 2.sen(10t) V de baixa frequência aplicado na entrada não inversora do primeiro amplificador operacional. Indique a alternativa que apresenta corretamente o sinal de tensão que o estudante deve verificar se coletado na saída V₀ (t) do segundo amplificador operacional.

Fonte: IFSP, 2024. 

Amplificadores operacionais são utilizados em diferentes configurações para alcançar diversas aplicações. O circuito apresentado na figura acopla dois circuitos com amplificadores operacionais em diferentes funções. Considere o sinal v_i (t) dado pela forma de onda abaixo e aplicado na entrada não inversora do primeiro operacional. Todos os componentes do circuito são ideais e o capacitor está inicialmente descarregado. Indique a alternativa que representa corretamente o sinal V₀ (t) coletado na saída do segundo amplificador operacional.

Fonte: IFSP, 2024.

    Durante a frenagem regenerativa de um carro elétrico, o motor atua como um gerador, convertendo a energia cinética do veículo em energia elétrica. Suponha que, em uma determinada condição de frenagem, o sistema regenerativo gere uma tensão variável entre 100 V e 150 V. A bateria do carro tem uma tensão nominal de 300 V, mas, para que a energia seja eficientemente armazenada, é necessário que a tensão de carregamento seja 20 V maior devido às quedas de tensão no circuito carregador da bateria. O circuito possui um limitador de tensão apropriado para proteger o circuito carregador da bateria. 

    Indique a alternativa que apresenta o valor correto do duty cycle D do chopper elevador (boost converter) para garantir que a bateria seja carregada corretamente, considerando a tensão mínima gerada pela frenagem regenerativa.

A equipe de gestão de energia de uma empresa de tração elétrica identificou a presença de multas da concessionária local por baixo Fator de Potência (FP) em uma de suas oficinas do grupo de média tensão. A oficina tem uma carga acoplada de 11,5 MVA e FP = 0,8. Para evitar multas e garantir o equilíbrio financeiro, optou-se pela implementação de um banco capacitivo ligado em paralelo à instalação para corrigir o FP para 0,92. Indique a alternativa que apresenta corretamente o valor mínimo e aproximado da potência reativa (Q_C) a ser injetada pelo banco capacitivo para a correção proposta.

Conexões Y-Y em sistemas trifásicos apresentam-se como uma das mais utilizadas, econômicas e seguras devido à possibilidade de aterrar o neutro, por exemplo, em altas tensões. A figura apresenta um sistema simplificado de ligações de um circuito trifásico equilibrado de uma pequena oficina com uma carga equilibrada de impedância j5 Ω em cada fase, no qual se admite a corrente no fio neutro nula e, consequentemente, sua omissão no circuito representado. Sabendo que o sistema está totalmente equilibrado em sequência de fases positiva e conhecendo a tensão de linha da fonte e sua defasagem como V_ab= √3.100 ∠ 30° Vrms, indique a alternativa que apresenta corretamente as correntes de fase na carga I_a , I_b e I_c , respectivamente. 

Fonte: IFSP, 2024.

Circuitos elétricos trifásicos podem alimentar cargas equilibradas ou desequilibradas dependendo da aplicação a que se destinam ou do tipo de instalação elétrica envolvida. Aplicações com cargas desequilibradas devem ser tratadas com cuidado tanto na sua abordagem, como em suas ligações. Como apresentado na figura, para realizar as conexões entre fonte e carga de um sistema elétrico trifásico composto por fontes de tensão equilibradas e ligadas em Δ, e uma carga trifásica desequilibrada também ligada em Δ, foi necessário estimar previamente as correntes circulantes no sistema. Considerando a sequência de fases positiva em V_ab, V_bc e V_ca, sendo conhecido valor eficaz de V_ab e as impedâncias da carga, indique a alternativa correta que apresenta o módulo do valor da corrente de linha I_a rms aproximado.

Considere sen 60°=0,86.

Fonte: IFSP, 2024.