Projete uma configuração de células de íon-lítio (Vnom = 3,7 V, C = 2,5 Ah) para alimentar um motor que exige…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projete uma configuração de células de íon-lítio (Vnom = 3,7 V, C = 2,5 Ah) para alimentar um motor que exige 24 V e 20 A por 5 minutos. Indique número de células em série e paralelo, calcule energia necessária e discuta medidas de segurança e gerenciamento de carga.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Necessidade: P = V·I = 24·20 = 480 W; duração t = 5 min = 300 s = 0,0833 h ? energia ˜ 480·0,0833 ˜ 40 Wh. Nseries = ceil(24/3,7) = 7 (7·3,7 = 25,9 V). Capacidade requerida em Ah = I·t(h) = 20·0,0833 ˜ 1,667 Ah. Uma célula de 2,5 Ah supre a carga em Ah, mas para reduzir estresse de corrente recomenda-se 2 paralelos ? Npar = 2. Total células = Nseries·Npar = 7·2 = 14. Energia disponível ˜ 14·(3,7·2,5) Wh = 129,5 Wh (margem). Medidas: BMS para balanceamento e proteção contra sobrecorrente/temperatura, fusíveis na saída, monitoramento de temperatura, considerar resistência interna e queda de tensão; prever margem de potência e eficiência do motor e conversores. Equações úteis: Q = I·t, E = V·Q, E_pack ˜ Ncells·Vcell·Ccell.
Explicação
A solução apresentada calcula corretamente a potência necessária e a energia total, considerando a duração do funcionamento do motor. O dimensionamento das células em série e paralelo garante que a tensão e a capacidade atendam à demanda do motor, além de incluir medidas de segurança essenciais para evitar sobrecargas e garantir a longevidade do sistema. A margem de energia disponível também é considerada, o que é importante para a eficiência e segurança do funcionamento.
Raio-X da questão
células de íon-lítio
avaliacao
cálculo de energia elétrica · circuitos elétricos
Revisar cálculos de energia e configuração de circuitos.
O aluno pode confundir a configuração em série e paralelo, resultando em um número incorreto de células para atender à tensão e corrente exigidas.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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