MAQUINAS ELECTRICAS PREGUNTAS
1.- ¿Qué es par? ¿Qué papel cumple el par en el movimiento rotacional de las máquinas? El par puede llamarse con poca exactitud la “fuerza de torsión” aplicada al objeto. El par sobre un objeto se define como el producto de la fuerza aplicada al objeto y el eje de rotación del objeto. Cuando un objeto rota, su velocidad permanece constante a menos que se ejerza un par sobre él. Cuanto mayor sea el par aplicado al objeto, más rápidamente cambiará su velocidad angular.
2.- ¿Cuál es la ley de Ampere? La circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es igual a la corriente que lo recorre en ese contorno.
3.- ¿Qué es intensidad de campo magnético ¿Qué es densidad de flujo magnético? ¿Cómo se relacionan estos dos términos? La intensidad de campo magnético es, de alguna manera, una medida del “esfuerzo” de una corriente por establecer un campo magnético. La densidad de flujo magnético producido en el núcleo. La relación está dada por:
Dónde: B = Densidad de flujo magnético. μ = Permeabilidad magnética del material. H= Intensidad de campo magnético.
4.- ¿Cómo ayudan los conceptos de circuito eléctrico equivalente al diseño de los núcleos de los transformadores y las máquinas? Ayudan a simplificar el proceso de diseño ya que de otra forma sería muy complejo.
5.- ¿Qué es reluctancia? Es el homólogo de la resistencia del circuito eléctrico en un circuito magnético. Se mide en amperes- vuelta por Weber.
6.- ¿Qué es un material ferromagnético? ¿Por qué es tan alta la permeabilidad de un material ferromagnético? Son los materiales magnéticos más comunes y se utilizan para el diseño y constitución de núcleos de los transformadores y maquinas eléctricas. Este comportamiento se debe a los niveles de energía incompletos en el nivel 3d (para el hierro, níquel y el cobalto), o bien el nivel 4f (para el gadolinio). En este tipo de materiales los dipolos permanentes no pareados se alinean con el campo magnético aplicado. Debido al reforzamiento mutuo de los dipolos se produce una gran intensificación del campo impuesto, aun para campos magnéticos pequeños, proporcionando permeabilidades relativas altas.
7.- ¿Cómo varía la permeabilidad relativa de un material ferromagnético con la fuerza magnetomotriz? Cuando se presenta el flujo producido en el núcleo del material ferromagnético contra la fuerza magnetomotriz que lo produce se obtiene la “curva de saturación o magnetización”. Al comienzo, un pequeño incremento en la fuerza magnetomotriz produce un gran incremento en el flujo resultante. Después de cierto punto, aunque se incremente mucho la fuerza magnetomotriz, los incrementos en el flujo serán cada vez más pequeños. Finalmente, el incremento de la fuerza magnetomotriz casi no produce cambio en el flujo.
8.- ¿Qué es histéresis? Explique la histéresis en términos de la teoría de los dominios. Histéresis quiere decir que la cantidad de flujo presente en el núcleo no sólo depende de la cantidad de corriente aplicada a los devanados del núcleo, sino también de la historia previa del flujo presente en el núcleo. En términos de la teoría de los dominios, la histéresis se produce porque cuando el campo magnético exterior se suprime, los dominios no se ubican de nuevo al azar. La energía para el alineamiento original fue provista por el campo magnético exterior; cuando el campo magnético se suprime, no hay fuente alguna que ayude a que los dominios regresen a sus posiciones.
9.- ¿Qué son las corrientes parásitas? ¿Qué se puede hacer para minimizar las pérdidas por corrientes parásitas en el núcleo? Son flujos de corrientes que circulan en el núcleo. Las corrientes parásitas disipan energía puesto que fluyen en un medio resistivo y esa energía se convierte en calor. Ya que la cantidad de energía perdida es proporcional a la distancia de los caminos recorridos dentro del núcleo, éste se corta en pequeñas tiras o láminas y se construye con ellas.
10.- ¿Por qué todos los núcleos expuestos a la acción de campos magnéticos alternos son laminados? Para limitar al mínimo los recorridos de las corrientes parásitas.
11.- ¿Cuál es la Ley de Faraday? Si un flujo atraviesa una espira de alambre conductor, se inducirá en ésta un voltaje directamente proporcional a la tasa de cambio del flujo con respecto al tiempo.
12.- ¿Qué condiciones se requieren para que un campo magnético produzca una fuerza en un alambre conductor? El alambre debe portar corriente y estar dentro del campo magnético.
13.- ¿Qué condiciones se requieren para que un campo magnético produzca voltaje en un alambre conductor? El alambre tiene que estar orientado de manera adecuada y desplazarse a través de un campo magnético.
14.- ¿Por qué la máquina lineal es un buen ejemplo de comportamiento observado en las máquinas de CD reales? Porque opera con los mismos principios y exhibe la misma conducta que los generadores y motores reales.
15.- La máquina lineal de la figura 1-19 se mueve en condiciones de estado estacionario. ¿Qué le ocurrirá a la barra si se incrementa el voltaje de la batería? Explique con detalle La barra seguirá siendo afectada por una fuerza siempre y cuando el voltaje de la batería y el voltaje inducido no sean iguales, ya que si esto ocurre la corriente será igual a cero y no existiría fuerza alguna en la barra.
16.- ¿Cómo produce un incremento en la velocidad un decremento de la producción de flujo en una máquina lineal? La velocidad en un conductor genera un voltaje inducido, por lo tanto la corriente irá disminuyendo hasta que el voltaje inducido sea igual al voltaje de la fuente, entonces la corriente será cero.
17.- Diga si la corriente está delante o detrás del voltaje en una carga inductiva. ¿La potencia reactiva de la carga será positiva o negativa? La corriente está detrás del voltaje en una carga inductiva. La potencia reactiva será positiva.
18.- ¿Qué son las potencias real, reactiva y aparente? ¿En qué unidades se miden? ¿Cómo se relacionan? La potencia real es la que en el proceso de transformación de la energía eléctrica se aprovecha como trabajo útil y se mide en W, KW. La potencia reactiva (Voltio-Amperio Reactivo) no provee beneficio alguno, va y viene de la carga a la fuente, pero es necesaria para el funcionamiento de los equipos inductivos (generación del flujo magnético de operación en motores, transformadores, balastros); ésta aumenta constantemente en la hora pico haciendo que el voltaje en la red disminuya debido al aumento de corriente y consumo de más energía reactiva. La potencia aparente es la suma geométrica (vectorial) de las Potencias Activa y Reactiva, y se mide en VA, KVA
19.- ¿Qué es el factor de potencia? Las proporciones de energía Activa y Reactiva que se utilizan, determinan la condición del usuario frente a las empresas de suministro. Para evaluar estas proporciones de energía con respecto a la total o Aparente, se utiliza un coeficiente denominado Factor de Potencia (Coseno φ). Como la energía total absorbida depende del tiempo durante el cual ésta se toma de la red, los cálculos que la involucran se refieren en general a una potencia y no a una energía, redefiniendo al Factor de Potencia (FP) como la razón: FACTOR DE POTENCIA, FP = POTENCIA ACTIVA [KW] / POTENCIA APARENTE [KVA] El cual indica qué proporción de la energía Aparente está formada por energía Activa (cuanto de la energía total es realmente consumida).
MAQUINAS ELECTRICAS PROBLEMAS
1. El eje de un motor gira a una velocidad de 3000 r/min. ¿Cuál es la velocidad del eje en radianes por segundo? (
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2. Un volante cuyo momento de inercia es de 2kg•m^2 está inicialmente en reposo. Si se le aplica repentinamente un par de 5N•m (en sentido contrario a las manecillas del reloj), ¿cuál será la velocidad del volante después de 5 segundos? Exprese esta velocidad en radianes por segundo y en revoluciones por minuto. ( ) (
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⁄
3. Se aplica una fuerza de 10N a un cilindro, como se muestra en la figura P1-1. ¿Cuáles son la magnitud y dirección del par inducido sobre el cilindro? ¿Cuál es la aceleración angular del cilindro?
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4. Un motor suministra a su carga de un par de 60N•m. Si el eje del motor gira a 1800r/min, ¿cuál es la potencia mecánica suministrada a la carga en watts? ¿Y en caballos de fuerza?
Convirtiendo el par de 60 Nm a Lbf tenemos: (
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)(
)
5. Hay 3 engranes en este núcleo. La parte superior e inferior forman una región, el lado izquierdo constituye una segunda región y el lado derecho forma una tercera región. Si la trayectoria media del flujo esta en el centro de cada núcleo e ignorando la difusión en las esquinas de la base. Las longitudes de la trayectoria son: , ,
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⁄ Fuerza magnética motraz para el flujo de 0.003 Wb ( Corriente requerida
Densidad de Flujo superior del nucleo
Lado derecho de la base
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