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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.


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 4 Argumentação 4 Originalidade 4 Organização de ideias– sequência lógica 5 Domínio do conteúdo 8 Abrangência 5 Valor total da Prova 30 (trinta)

pontos



FOLHA DE PROVA 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.


Critérios para avaliação: Redação – correção gramatical 4 Argumentação 4 Originalidade 4 Organização de ideias – sequência lógica 5 Domínio do conteúdo 8 Abrangência 5 Valor total da Prova 30 (trinta)

pontos

3) Para o circuito abaixo: a) Determine as potências totais – ativa, reativa e aparente. b) Desenhe o triângulo de potências.



FOLHA DE PROVA Área: Engenharia Elétrica Tema 03: Instalações Elétricas e Dispositivos de Manobra Questão/Questões: Critérios para avaliação: Redação – correção gramatical 4 Argumentação 4 Originalidade 4 Organização de ideias– sequência lógica 5 Domínio do conteúdo 8 Abrangência 5 Valor total da Prova 30 (trinta)

pontos

1) Disserte sobre os fusíveis, funcionalidade, tipos e aplicações. 2) Projete o diagrama de força (potência) e o diagrama de comando para uma partida estrela-triângulo 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.



FOLHA DE PROVA Área: Engenharia Elétrica Tema 04: Medidas Elétricas Questão/Questões: Critérios para avaliação: Redação – correção gramatical 4 Argumentação 4 Originalidade 4 Organização de ideias – sequência lógica 5 Domínio do conteúdo 8 Abrangência 5 Valor total da Prova 30 (trinta)

pontos

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.



FOLHA DE PROVA 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. As características de circuito aberto deste gerador são mostradas na figura abaixo:

C orrente de cam po [A]

Tensã

o de sa

ída em

circu

ito ab

erto [V]

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?.


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.


pontos

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.

C orrente de campo [A]

Tensã

o ger

ada [V

]

n = 1200 rpm



FOLHA DE PROVA 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 4 Argumentação 4 Originalidade 4 Organização de ideias – sequência lógica 5 Domínio do conteúdo 8 Abrangência 5 Valor total da Prova 30 (trinta)

pontos



FOLHA DE PROVA 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.

~V(t)

-‐12 V

100k

100k 100k

100k

2k2

R x

1k

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.


1k

5 V

Vi(t)[V]

5 V

0 ,2 0 ,4 0 ,6t(m s )

+ 12 V

T 1 V CE -‐S AT = 0 ,2 V

β = 150 a 400

R L = 2 ,5 Ω

R B

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.


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.


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;



pontos

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.



FOLHA DE PROVA

Área: Engenharia Elétrica 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.



pontos

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.



FOLHA DE PROVA Área: Engenharia Elétrica 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)



pontos

FIGURA 1

2DB

2DA

8EA2E

8D

Km menor Km maior

4E

6D

6E

4D

8EB

8EC

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.



FOLHA DE PROVA 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:

Gerador de tração Motor de tração Potência (Hp) 2000 500

Resistência de Armadura 20 mΩ 50 mΩ Resistência circuito de

campo 3,7 Ω 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.



pontos

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.

0 -‐74V

Gerador detra ção

M1 M2 M3 M4

M1, M2 , M3 e M4 – Motores de tra çãoR1 , R 2 – Res is tores da g rade de frenag em dinâm ica

R1 R2

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.

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