ESCUELA NAVAL “ARTURO PRAT” DEPARTAMENTO DE EDUCACION CATEDRA SIST. ELÉCTRICOS Y
ELECTRÓNICOS
SEGUNDO CERTAMEN MAQUINAS ELECTRICAS NOMBRE:______________________________Nº CAD.____CURSO:___
1. DOCE DOCENT NTE( E(S S): VICTOR H. DE LA FUENTE CORNEJO 2. FECHA: 04 / MAYO / 2011 3. UNIDAD UNIDAD(ES (ES)) TEMÁTI TEMÁTICA( CA(S): S): 2 – 3 4. TIEMPO: 120 MINUTOS 5. PUNT PUNTAJ AJE E TOTA TOTAL L - PUNT PUNTAJ AJE E PARA PARA APRO APROBA BAR: R: 100 PUNTOS – 60 PUNTOS
6. MATER ATERIA IALE LES: S: CALCULADORA Y DE ESCRITORIO 7. INDI INDICA CACI CION ONES ES:: Todos los resultados deben tener sus unidades y prefijos (cua (cuand ndo o corr corres espo pond nda) a).. Toda Toda resp respue uest sta a debe debe esta estar r justificada.
8. RESU RESULT LTAD ADOS OS OBTEN OBTENID IDOS OS:: PREGUNTA
PUNTAJE ASIGNADO
1 2
28
3
25
4
22
Puntaje total
100
PUNTAJE OBTENIDO
25
NOTA
1
2
PRIMERA PREGUNTA (28 Puntos) Capacidad Objetivo
Razonamiento lógico. Calcular variables eléctricas en máquinas de inducción.
El buque de guerra “USS INDEPENDENCE 2” que se muestra en las imágenes. Lleva un Sistema Lanzamisiles (antiaéreo y antimisiles) Raytheon SeaRAM CIWS, con misiles de cabeza de fragmentación que alcanzan una velocidad de mach 2 y cuentan con más de 7 kilómetros de alcance efectivo. El motor que mueve el sistema de lanzamisiles, utiliza un sistema de engranajes reductor de velocidad para que éste gire. El motor propiamente tal, sin considerar el sistema de engranajes, tiene las siguientes características: • • •
• •
Motor de inducción trifásico, 440 [V] entre líneas, conectado en delta, 60 [Hz], cuya velocidad sincrónica es de Ns=1800 R.P.M. El deslizamiento de la máquina (S) es de 2,5% La resistencia del Estator y del Rotor, son respectivamente: R1 = 0,4 [ Ω] y R2 = 0,24 [ Ω]. La resistencia del núcleo de la máquina es R c= 400 [Ω] y el factor de potencia es =0,94 ind. Las perdidas asociadas al motor son las siguientes: o Pscl = 270 [w] o Pm = 200 [w] o Prcl = 300[w] o Proce + vent. = 150[w]
Calcular: a) Número de polos que posee la máquina (p) b) Frecuencia en el rotor (f r ) c) Corriente que consume la máquina ( i1) d) Torque desarrollado ( T)
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SEGUNDA PREGUNTA (25 Puntos) Capacidad Objetivo
Razonamiento lógico. Calcular variables eléctricas en transformadores eléctricos.
El “USS INDEPENDENCE 2” posee un sistema de detección de minas, el cual, requiere para sus funciones de un trasformador eléctrico. Suponga que usted realiza un ensayo de corto circuito de este transformador, cuya relación de transformación es a= 2, obteniendo los siguientes datos:
Ensayo de corto circuito
VOLTAJE (V) 140
CORRIENTE (A) 8
POTENCIA (W) 400
Calcular los siguientes parámetros de la máquina:
a) b) c) d) e)
Resistencia equivalente referida al lado primario o de alto voltaje (R eH) Impedancia equivalente referida al lado primario o de alto voltaje (Z eH) Reactancia equivalente referida al lado primario o de alto voltaje (X eH) Resistencia y Reactancia (R 1 y X1), referidas al lado primario o de alto voltaje Resistencia y Reactancia (R 2 y X2), referidas al lado secundario o de bajo voltaje
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TERCERA PREGUNTA (25 Puntos) Capacidad Objetivo
Razonamiento lógico Calcular variables eléctricas en circuitos eléctricos polifásicos.
El “USS INDEPENDENCE 2” posee en la proa un cañón inteligente automático BAE Systems Mk 110 de 57 mm, diseñado formalmente como un sistema de armamento de acercamiento (CIGS), cuya combinación letal de la alta velocidad de fuego (220 rondas por minuto), unido a su multifunción para municiones MK295, brinda la capacidad casi instantánea de atacar a todo un grupo de objetivos, incluyendo tanto botes y barcos pequeños como aeronaves enemigas, con alcance de 14.5 km. Dicho cañón es movido por un motor de inducción que tiene las siguientes características: • • • • • • • • • •
380 [V] entre líneas Conexión = Estrella Frecuencia = 50 [Hz] Factor de potencia = 0,98 inductivo Velocidad sincrónica N s = 3000 RPM Deslizamiento = 2,5% Resistencia del núcleo R c = 200 [Ω] Resistencia en el estator R 1 = 0,8 [ Ω] Corriente en el estator I 1 = 30 [A] a plena carga Las perdidas asociadas a la máquina son: o Pm = 100 [w] o Prcl = 1000[w] Proce + vent. = 150[w] o
Calcular: a) Las perdidas en el estator (P scl) b) Potencia de entrada a la máquina (P in) c) Potencia en el entre hierro (P ag) d) Potencia de salida de la máquina (P out) e) Eficiencia de la máquina ( η)
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CUARTA PREGUNTA (22 Puntos) Capacidad Objetivo
Razonamiento lógico. Calcular variables magnéticas en transformadores eléctricos.
El “USS INDEPENDENCE 2” posee un “Centro de Comando integrado”, desde donde se controla la navegación utilizando un pequeño joystick y un teclado. Para sus funciones requiere de un transformador reductor de 5 [KVA], 440/220[V], 50[Hz]. El mencionado transformador tiene los siguientes parámetros: • • • •
Re1 = 5 [Ω] Xe1 = 6 [Ω] Rc = 4 [KΩ] Xm = 3 [KΩ]
El transformador opera a plena carga con factor de potencia = 0,9 inductivo.
Calcular: f) Eficiencia de la máquina ( η) a) Regulación de voltaje (RV)
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