Folha de Prova - IF Sudeste MG

 IF SUDESTE MG – REITORIA Av. Francisco Bernardino, 165 – 4º andar – Centro – 36.013-­‐100 – Juiz de Fora – MG Telefax: (32) 3257-­‐4100 CONCURSO PÚBLICO PARA PROVIMENTO DE CARGO EFETIVO ORIENTAÇÕES SOBRE A PROVA DISCURSIVA • O sorteio do tema da prova discursiva ocorrerá em uma das salas de aplicação da prova, com a presença de dois candidatos das demais salas e um fiscal, sob a orientação da Coordenação, caso haja mais de uma sala da mesma área objeto do concurso; • A prova discursiva conterá questões referentes a todos os temas do Edital; • Após o sorteio do tema, o candidato deverá responder, EXCLUSIVAMENTE, às questões relacionadas ao TEMA SORTEADO; as demais questões não poderão ser respondidas ou rasuradas; • As questões devem ser respondidas APENAS no caderno de prova, que será entregue separadamente e que estão identificados com o CPF, inscrição, nome do candidato, edital e área; • ATENÇÃO: Caso o candidato não responda às questões referentes ao tema sorteado, a prova discursiva será zerada; • As demais instruções estão no caderno de provas. IF SUDESTE DE MG
CONCURSO PÚBLICO PARA PROVIMENTO DE CARGO EFETIVO
PROFESSOR DE ENSINO BÁSICO, TÉCNICO E TECNOLÓGICO
Edital 03/2014 – Câmpus Santos Dumont
FOLHA DE PROVA
Área: Engenharia Elétrica
Tema 01: Eletromagnetismo
Questão/Questões:
1) Um fabricante de isoladores informa que o material isolante de seu produto no formato de
cilindro possui uma rigidez dielétrica de 15MV/m . Calcule quantos isoladores são necessários
para isolar uma tensão de 540 kV (a rigidez dielétrica do ar é 3000 kV/m).
2) Utilize a figura abaixo para explicar a força em um fio retilíneo de comprimento L, percorrido
por uma corrente I na presença de um campo magnético B. Considere BL o campo magnético
produzido pela corrente do fio e FL a força aplicada sobre ele.
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3) Utilize a figura a seguir para explicar o funcionamento básico de motores e geradores,
baseando-se nas leis e princípios básicos do eletromagnetismo.
Critérios para avaliação:
Redação – correção gramatical
Argumentação
Originalidade
Organização de ideias– sequência lógica
Domínio do conteúdo
Abrangência
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Área: Engenharia Elétrica
Tema 02: Circuitos CA e CC
Questão/Questões:
1) Considerando o circuito abaixo, determine:
a) As tensões sobre os resistores R1, R3 e R4;
b) A corrente sobre o resistor R2;
c) A energia em KWh dissipada pelo resistor R1 durante 1 hora.
2) Considerando o circuito abaixo:
a) Determine a admitância total YT na forma retangular e polar.
b) Desenhe o diagrama de admitâncias.
c) Determine os fasores da tensão E e das correntes IR, IL e IC.
d) Construa o diagrama fasorial dos fasores determinados na letra (c).
e) Calcule a potência ativa fornecida ao circuito.
f) Calcule o fator de potência visto pela fonte.
g) Determine as expressões senoidais para corrente e tensão no resistor.
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3) Para o circuito abaixo:
a) Determine as potências totais – ativa, reativa e aparente.
b) Desenhe o triângulo de potências.
Critérios para avaliação:
Redação – correção gramatical
Argumentação
Originalidade
Organização de ideias – sequência lógica
Domínio do conteúdo
Abrangência
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Área: Engenharia Elétrica
Tema 03: Instalações Elétricas e Dispositivos de Manobra
Questão/Questões:
1) Disserte sobre os fusíveis, funcionalidade, tipos e aplicações.
2) Projete o diagrama de força (potência) e o diagrama de comando para uma partida estrelatriângulo com reversão simples e explique seu funcionamento.
Obs.: A correta interpretação e a dissertação das questões da Prova Dissertativa, para melhor
resolução das mesmas, são de inteira responsabilidade do candidato e fazem parte da avaliação.
Critérios para avaliação:
Redação – correção gramatical
Argumentação
Originalidade
Organização de ideias– sequência lógica
Domínio do conteúdo
Abrangência
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Área: Engenharia Elétrica
Tema 04: Medidas Elétricas
Questão/Questões:
1) Deseja-se realizar a leitura de uma tensão superior ao fundo de escala de um voltímetro. Para
isso, pode ser utilizado um resistor ligado em conjunto com o instrumento de forma a criar um
divisor de tensão entre a resistência interna do voltímetro e a resistência inserida em série.
Sabendo disso, faça um desenho esquemático de como ficaria a medição de tensão em um
circuito qualquer, utilizando esse princípio, e calcule qual deve ser o valor de uma resistência
capaz de ampliar o fundo de escala de um voltímetro, que possui uma resistência interna de 4MΩ
, de 15 V para 90 V, sabendo que Rs = (n - 1) x Rv?
2) Da mesma forma, na medição de corrente, é possível obter-se leituras superiores ao fundo de
escala de um amperímetro, também utilizando um resistor devidamente conectado junto ao
instrumento. Tal resistor é conhecido como shunt ou derivador.
Faça um desenho esquemático de como ficaria a medição de corrente em um circuito qualquer
utilizando, esse princípio, e calcule qual deve ser o valor de uma resistência shunt suficiente para
ampliar o fundo de escala de um amperímetro que possua resistência interna de 2Ω , de 1 A para
10 A, sabendo que Rs =
?
3) Sabendo-se que a faixa de medição de um amperímetro é de 0 - 200 mA e sua resistência
interna de 4,5Ω, qual será a nova faixa de medição ao se inserir uma resistência "shunt" de 0,5?
Obs.: A correta interpretação e a dissertação das questões da Prova Dissertativa, para melhor
resolução das mesmas são de inteira responsabilidade do candidato e fazem parte da avaliação.
Critérios para avaliação:
Redação – correção gramatical
Argumentação
Originalidade
Organização de ideias – sequência lógica
Domínio do conteúdo
Abrangência
Valor total da Prova
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Área: Engenharia Elétrica
Tema 05: Máquinas Elétricas CA e CC
Questão/Questões:
1) Um gerador trifásico síncrono conectado em Y com 480V de tensão de saída, 200 kVA,
60Hz, 2 polos e fator de potência 0,8 possui reatância síncrona de 0,25 Ω e uma resistência de
armadura de 0,03 Ω. Em 60 Hz, as perdas por atrito e ventilação são de 6 kW, e suas perdas no
núcleo são de 4 kW. O circuito de campo é alimentado por uma tensão contínua de 200 V, e sua
corrente de campo máxima é de 10 A. A resistência do circuito de campo pode ser ajustada
numa faixa de 20 a 200 Ω.
Te n s ã o d e s a íd a e m c irc u ito a b e rto [V ]
As características de circuito aberto deste gerador são mostradas na figura abaixo:
C orre n te d e c a m p o [A ]
a) Determine a corrente de campo necessária para se ter uma tensão de saída de 480 V com o
gerador operando sem carga.
b) Determine a tensão gerada para essa muina operando em condições nominais.
c) Determine a corrente de campo necessária para se ter uma tensão de saída de 480 V em
condições nominais.
d) Qual o torque que a máquina primária deve possuir para mover o gerador nas condições da
letra c?.
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2) Um motor de indução ligado em estrela 440V/50Hz, possui os seguintes parâmetros:
R1 = 0,082 Ω
R2 = 0,070 Ω
XM = 7,2 Ω
X1 = 0,19 Ω
X2 = 0,18 Ω
Em seu ensaio, foram verificadas as perdas por atrito e ventilação de 1,3 kW, perdas no núcleo
de 1,4 kW e perdas suplementares de 150 W. Para um escorregamento de 4%, determine:
a) Sua corrente de linha.
b) A potência transferida ao rotor.
c) O torque de carga.
3) Um motor CC série de 7,5 hp 120 V, possui resistência de armadura igual a 0,2 Ω e uma
resistência de campo série de 0,16 Ω. Em plena carga, a corrente de entrada é de 58 A a uma
velocidade de 1050 rpm. Sua curva de magnetização é mostrada na figura abaixo.
Te n s ã o g e ra d a [V ]
n = 1 2 0 0 rp m
C orre n te d e c a m p o [A ]
As perdas no núcleo são de 200 W, e as perdas mecânicas de 240 W a plena carga. Assuma
que as perdas mecânicas variam com o cubo da velocidade do motor e que as perdas no núcleo
são constantes.
a) Calcule seu rendimento em plena carga.
b) Calcule seu rendimento e velocidade quando o motor estiver operando com uma corrente de
armadura de 35 A.
Critérios para avaliação:
Redação – correção gramatical
Argumentação
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Organização de ideias – sequência lógica
Domínio do conteúdo
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Área: Engenharia Elétrica
Tema 06: Automação Industrial
Questão/Questões:
1) A Figura 1 apresenta o diagrama de força de um acionamento conhecido:
Descreva seu funcionamento e explique quando ele é utilizado.
2) Faça um diagrama de comando que funcione de acordo com a necessidade do acionamento da
Figura 1.
3) Desenvolva um diagrama Ladder para possibilitar a partida da Figura 1 através de um PLC.
Critérios para avaliação:
Redação – correção gramatical
Argumentação
Originalidade
Organização de ideias – sequência lógica
Domínio do conteúdo
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Área: Engenharia Elétrica
Tema 07: Eletrônica Analógica e Digital
Questão/Questões:
1) O circuito a seguir acondiciona um sinal de entrada V(t) = 6,5 sen(1000π.t) [V] para a entrada
de um conversor analógico digital de um microcontrolador. Para isso é necessário ter um sinal na
entrada do conversor entre 0 e 5 V. Considere que os amplificadores operacionais são ideais e
alimentados com uma tensão simétrica de 12 V.
-­‐1 2 V
Rx
2k2
100k
V (t)
100k
~
1k
100k
100k
Sendo assim:
a) Determine o valor de Rx e o ajuste no trimpot de 1k para que o sinal de saída seja adequado à
situação.
b) Esboce o sinal de saída para dois ciclos do sinal de entrada, especificando os valores de pico
do mesmo e os instantes de tempo em que o sinal de entrada cruza o eixo horizontal.
2) O circuito a seguir representa um acionamento de uma carga resistiva de 2,5 Ω por PWM
(Modulação por Largura de Pulso). A entrada inversora do amplificador operacional é conectada
à saída de um circuito que gera o sinal Vi(t) conforme figura abaixo.
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Vi(t)[V ]
5 V
0 ,2
0 ,4
0 ,6
t(m s )
+ 1 2 V
R L = 2 ,5 Ω
5 V
1k
R B T 1 V C E -­‐S AT = 0 ,2 V
β = 1 5 0 a 4 0 0
Considerando que amplificador operacional é ideal e sua tensão de alimentação é de 5 V
simétricos, determine:
a) a frequência do sinal PWM produzido na carga.
b) qual o máximo valor de resistência de base que mantém o transistor em saturação.
c) qual o ajuste percentual do cursor do potenciômetro ligado à entrada não-inversora do
amplificador operacional em relação ao terra, que produz uma corrente média na carga de 2 A.
3) Uma esteira de supermercado - Figura 1 - usada para transportar produtos até o operador de
caixa pode ser construída com um circuito eletrônico como o da Figura 2, cujas partes principais
são:
• sensor óptico formado por um LED IR (Infra Red - infravermelho), identificado por E
nas Figuras 1 e 2, polarizado diretamente emitindo radiação IR e outro LED IR,
identificado por R na Figura 2, polarizado reversamente recebendo radiação;
• um temporizador (bloco Temp. na Figura 2), cujo diagrama de tempo envolvendo sua
entrada I e sua saída O - Figura 3 - ilustra o seu funcionamento; onde P, na Figura 3,
corresponde ao período de tempo no qual o sinal de saída O permanece em nível lógico
alto (+5V) após o temporizador ter sido disparado;
• uma máquina de estados (bloco Máq. E. na Figura 2), que controla a esteira, com
entradas S (sensor) e T (temporização) e saídas D (disparo) e M (motor);
• e um circuito de acionamento (driver) conectado à saída M da máquina de estados que
fornece energia ao motor DC, onde o seu enrolamento é representado por uma indutância
na Figura 2.
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A máquina de estados da esteira funciona conforme as seguintes premissas:
• para acionar a esteira, o operador deve cruzar o facho de IR (Figura 1) com a mão ou um
objeto de forma que o facho seja momentaneamente interrompido;
• a esteira permanecerá em movimento enquanto um produto (objeto) não interromper o
facho e o intervalo de tempo P (dado pelo temporizador) não se esgotar;
• uma vez interrompido o facho, a esteira pára e só volta a se movimentar quando o produto
for retirado pelo operador de caixa.
Figura 1 - Vista superior e lateral da esteira.
Figura 2 - Circuito eletrônico da esteira.
Obs: quando incidido pela radiação IR, do LED emissor E, a corrente reversa do LED receptor R
aumenta o bastante para levar o transistor T1 da condição de corte à saturação.
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Figura 3 - Funcionamento do temporizador.
Para tal esteira, pede-se que:
a) Complete o diagrama de estados a seguir.
Onde,
• no estado E0 a esteira encontra-se parada e com sensor desobstruído;
• no estado E1 a máquina de estados aguarda um objeto, produto ou a mão do operador ser
removida para então entrar em movimento;
• e no estado E2 a esteira encontra-se em movimento.
Obs: entradas ou saídas irrelevantes não precisam ser representadas em uma dada transição.
b) Complete a tabela de transição de estados a seguir correspondente ao diagrama de estados;
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Dado que a tabela de excitação do flip-flop JK é:
c) Complete o mapa de Karnaugh, preencha-o e encontre a expressão booleana simplificada para
J1.
Critérios para avaliação:
Redação – correção gramatical
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Tema 08: Eletrônica de Potência
Questão/Questões:
1) Um tipo de classificação de conversores estáticos é quanto ao número de quadrantes de
operação. As duas principais grandezas a considerar quando tratamos de motores CC são a
velocidade (proporcional à tensão induzida na armadura - Eg) e o conjugado (proporcional à
corrente de armadura - Ia). Combinando essas grandezas, têm-se quatro quadrantes de operação,
como mostra a Figura 1.
Descreva sobre a operação do conversor, sobre o Motor CC, nos quatro quadrantes mostrados na
figura.
2) A Figura 2 abaixo se refere a um dimmer utilizando um TRIAC, que utiliza no seu gatilho um
DIAC com uma função muito importante, junto com o resistor R1, o potenciômetro P1 e o
capacitor C.
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Descreva sobre o funcionamento do conjunto R1, P1 e C e sua importância para o objetivo do
circuito.
3) O retificador trifásico de onda completa, apresentado na Figura, é conhecido também como
ponte trifásica ou como Ponte de Graetz, se tratando de uma das estruturas mais empregadas
industrialmente.
Este retificador apresenta seis etapas de operação ao longo de um período da rede, sendo que
cada etapa é caracterizada por um par de diodos em condução.
Em cada instante a corrente da carga flui por um diodo da parte superior (D1, D2 ou D3) e um da
parte inferior (D4, D5, ou D6).
Em função do gráfico característico do sistema trifásico, indique, em cada etapa, qual par de
diodos estará conduzindo e como será o aspecto da tensão na carga.
Critérios para avaliação:
Redação – correção gramatical
Argumentação
Originalidade
Organização de ideias – sequência lógica
Domínio do conteúdo
Abrangência
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Tema 09: Sinalização
Questão/Questões:
1) Faça uma relação entre os sistemas de sinalização por blocos fixos e blocos móveis,
caracterizando as principais diferenças, vantagens e desvantagens e um panorama atual da
utilização desses dois sistemas no país.
2) Considere o Quadro 1 com os principais símbolos de sinais, seus nomes e aspectos.
a) Redesenhe o trecho da Figura 1, substituindo os símbolos utilizados por aqueles mostrados no
quadro citado.
b) Determine as características de cada um desses sinais: quais são sinais de entrada, quais são
de saída, quais são de bloqueio ou quais são de aproximação; quais são sinais alto e quais podem
ser sinais anão.
QUADRO 1
Nome
Símbolo(s)
Aspecto
Sinal distante
Sinal alto, automático, com uma unidade luminosa,
normalmente amarelo.
Sinal de bloqueio
Sinal alto, automático, com uma unidade luminosa,
normalmente vermelho.
Sinal de partida
(linha principal)
Sinal alto, controlado, com duas unidades luminosas,
normalmente vermelho em cima e vermelho em baixo.
(O sinal de bloqueio também pode ser usado neste
caso)
Sinal de partida
(linhas secund.)
Sinal anão, controlado, com uma unidade luminosa,
normalmente vermelho.
Sinal de entrada
(2 und)
Sinal alto, controlado, com duas unidades luminosas,
normalmente vermelho em cima (podendo exibir
verde, amarelo ou vermelho) e normalmente vermelho
em baixo. (podendo exibir amarelo ou vermelho)
Sinal de entrada
(3 und)
Sinal alto, controlado, com três unidades luminosas,
normalmente vermelho em cima (podendo exibir
verde, amarelo ou vermelho), normalmente vermelho
no centro (podendo exibir amarelo ou vermelho) e
normalmente apagado em baixo (podendo exibir
amarelo)
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FIGURA 1
2DB
2DA
4E
2E
4D
6E
6D
Km menor
3) Considerando as duas figuras abaixo, descreva os principais elementos e o funcionamento
desses circuitos de via e como seus estados mostrados afetam o aspecto do sinal de bloqueio.
Critérios para avaliação:
Redação – correção gramatical
Argumentação
Originalidade
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Domínio do conteúdo
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Valor total da Prova
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Área: Engenharia Elétrica
Tema 10: Eletricidade de Locomotivas
Questão/Questões:
1) Uma locomotiva diesel-elétrica de quatro rodeiros com todos motorizados, possui gerador de
tração e motores de tração com as seguintes características:
Potência (Hp)
Resistência de Armadura
Resistência circuito de
campo
Gerador de tração
2000
20 mΩ
3,7 Ω
Motor de tração
500
50 mΩ
1 mΩ
O gerador de tração possui excitação independente ligado a uma tensão constante de 74 V. Os
motores de tração são do tipo série, ligados em paralelo à saída do gerador de tração.
a) desenhe o esquema de ligação do gerador de tração e dos motores de tração com base nas
informações acima, utilizando a seguinte simbologia:
Armadura
Circuito de Campo
Resistência
b) Supondo que em determinada situação de operação, o motor diesel esteja desenvolvendo um
torque de 6800 N.m a uma rotação de 820 rpm, calcule a potência mecânica em Hp entregue por
cada motor de tração aos rodeiros da locomotiva. Suponha que 5% da potênica desenvolvida
pelo motor diesel sejam utilizadas para acionamento de rotativos auxiliares, considere a relação
entre a tensão gerada e a velocidade do motor de tração para a situação é k = 6,05 V.s/rad e 1 Hp
= 745 W.
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2) O processo de frenagem de um trem pode acontecer de duas formas: frenagem por atrito ou
frenagem dinâmica. A segunda forma é muito utilizada principalmente para manter a velocidade
de um trem constante durante uma descida, em função de haver a possibilidade de ser modulada,
o que na frenagem por atrito não é possível, pois as válvulas pneumáticas utilizadas na frenagem
não possuem alívio e recarregamento parcial do sistema. Devido à reversibilidade das máquinas
de corrente contínua, os motores de tração em uma descida continuam girando devido a inércia
do movimento da locomotiva na descida. Sendo assim o motor de tração pode ser convertido em
um gerador, e sua energia gerada pode ser aproveitada ou dissipada durante a frenagem, devido o
torque negativo produzido pelo mesmo. A figura abaixo mostra um diagrama elétrico
simplificado do esquema de ligação em modo frenagem dinâmica para uma locomotiva de
quatro rodeiros.
R1
M1
R2
M2
M3
M4
0 -­‐7 4 V
G e ra d or d e
tra ç ã o
M1 , M2 , M3 e M4 – Motore s d e tra ç ã o
R 1 , R 2 – R e s is tore s d a g ra d e d e fre n a g e m d in â m ic a
Supondo que em determinada operação de descida de uma rampa com desnível de 20 m o
maquinista, conduzindo uma locomotiva escoteira, acione apenas o freio dinâmico para manter a
velocidade da locomotiva constante durante toda a descida, determine:
a) a potência dissipada durante a frenagem dinâmica, supondo que a resistência ao movimento da
locomotiva dissipe 5% da energia na descida e gaste 5 minutos para fazer o trajeto. Dados:
Massa da locomotiva = 80t e utiliza aceleração da gravidade igual a 9,8 m/s2.
b) a potência dissipada nos resistores da grade de frenagem dinâmica, supondo a velocidade dos
motores de tração no percurso iguais a 1200 rpm, e que a relação entre a tensão gerada e a
velocidade do motor de tração para a situação é k = 0,421 V.s/rad. Dados: Resistência das grades
de frenagem dinâmica R1 e R2 = 0,384 Ω, resistência da armadura do motor de tração igual a 20
mΩ e π = 3,14. Considere os motores de tração idênticos.
Critérios para avaliação:
Redação – correção gramatical
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