Um gerador shunt, 250 \mathrm{~V}, 150 \mathrm{~kW}, possui uma resistência de campo de 50 \Omega e uma resistência de armadura de 0,05 \Omega. Calcule:
a) A corrente de plena carga;
b) A corrente de campo;
c) A corrente da armadura;
d) A tensão gerada na situação de plena carga.
\text { a) } 600 A ; b) 5 A ; c) 605 A ; d) 280,25 \mathrm{~V}

Passo 1

O enunciado pede quatro coisas:
a) a corrente de plena carga;
b) a corrente de campo;
c) a corrente da armadura;
d) a tensão gerada na situação de plena carga.
Dados fornecidos (peguei os valores do enunciado):
\text{Tensão nominal (terminal)} = 250\\ \Omega\mathrm{V}ã
\text{Potência} = 150\\ \mathrm{kW}ê
\text{Resistência de campo} = 50\\ \Omegaê
\text{Resistência de armadura} = 0{,}05\\ \Omegaê

Passo 2

Calcular a corrente de plena carga.
Conceito/fórmula: a potência elétrica aparente entregue pelo gerador aos terminais (quando considerada só potência ativa) é dada por \;P = V \cdot I_{L}\;, em que:
\;P\; é a potência em watts (W),
\;V\; é a tensão de terminal em volts (V),
\;I_{L}\; é a corrente de carga (a corrente que vai para a carga) em ampères (A).
Aplicando a fórmula: primeiro converto potência para watts: \;150\\ \mathrm{kW} = 150\,000\\ \mathrm{W}.
Agora calculo \;I_{L} = \dfrac{P}{V} = \dfrac{150\,000}{250}.
Faço a divisão passo a passo: \;150\,000 \div 250 = 600.
Logo \;I_{L} = 600\\ \mathrm{A}.

Passo 3

Calcular a corrente de campo.
Conceito/fórmula: pela Lei de Ohm, a corrente que passa pela resistência de campo é \;I_{f} = \dfrac{V}{R_{f}}\;, em que:
\;I_{f}\; é a corrente de campo em ampères,
\;V\; é a tensão aplicada sobre o enrolamento de campo (aqui é a tensão terminal do gerador),
\;R_{f}\; é a resistência de campo em ohms.
Aplicando: \;I_{f} = \dfrac{250}{50}.
Dividindo: \;250 \div 50 = 5.
Logo \;I_{f} = 5\\ \mathrm{A}.

Passo 4

Calcular a corrente da armadura.
Conceito: num gerador shunt, o enrolamento de campo está ligado aos terminais, portanto a corrente total fornecida pela armadura tem que alimentar tanto a carga quanto o circuito de campo. Assim:
I_{a} = I_{L} + I_{f},
onde \;I_{a}\; é a corrente da armadura.
Substituindo os valores que já achamos: \;I_{a} = 600 + 5 = 605\\ \mathrm{A}.
Explicação intuitiva: a armadura fornece os 600\\ \mathrm{A} para a carga e mais 5\\ \mathrm{A} que percorrem o enrolamento de campo.

Passo 5

Calcular a tensão gerada (fem interna) na situação de plena carga.
Conceito/fórmula: a força eletromotriz interna gerada \;E\; no eixo do gerador deve vencer a tensão terminal mais a queda de tensão ôhmica na armadura. Portanto:
E = V + I_{a}\,R_{a},
em que \;R_{a}\; é a resistência de armadura. Aqui estou assumindo que quedas adicionais (escovas, reatâncias, etc.) são desprezíveis, como normalmente se faz em problemas básicos.
Agora calculo a queda de tensão na armadura: \;I_{a}\,R_{a} = 605 \times 0{,}05.
Faço a multiplicação passo a passo: 600\times0{,}05 = 30{,}0 e 5\times0{,}05 = 0{,}25; somando: 30{,}0 + 0{,}25 = 30{,}25\\ \mathrm{V}.
Então \;E = 250 + 30{,}25 = 280{,}25\\ \mathrm{V}.
Comentário de verificação: se \;R_{a}=0 (armadura ideal sem resistência), então \;E=V, o que faz sentido físico — aqui a resistência finita causa um E maior que a tensão terminal.

Resposta

a) \;I_{L}=600\\ \mathrm{A}
b) \;I_{f}=5\\ \mathrm{A}
c) \;I_{a}=605\\ \mathrm{A}
d) \;E=280{,}25\\ \mathrm{V}

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