Maquinas y Accionamientos Electricos Gloria Stefania Ciumbulea Luis Guasch Pesquer

Máquinas y accionamientos eléctricos

Máquinas y accionamientos eléctricos Gloria Stefania Ciumbulea Luis Guasch Pesquer

Máquinas y accionamientos eléctricos

© Gloria Stefania Ciumbulea, 2004 © Luis Guasch Pesquer, 2004 Reservados todos los derechos de publicación, reproducción, préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión del uso de este ejemplar de la presente edición en español, por © MARCOMBO S.A. 2004 Gran Via de les Corts Catalanes, 594 08007 Barcelona Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del "Copyright", bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo públicos, así como la exportación e importación de esos ejemplares para su distribución en venta, fuera del ámbito de la Unión Europea.

Coordinador editorial: Carles Parcerisas Civit

ISBN: 97884-267-1350 6 Impreso en España Printed in Spain

PREFACIO: Este libro se dirige a los estudiantes, y a todas las personas, que desean evaluar su nivel de conocimiento en Máquinas y Accionamientos Eléctricos. El libro es fruto de la actividad de cooperación científica y didáctica que se desarrolla desde hace varios años entre la universidad Rovira i Virgili (URV) de Tarragona y la universidad Politehnica de Bucarest (UPB) y se ha finalizado durante la estancia de la Dra. Gloria Ciumbulea, como profesora visitante, en el Departamento de Ingeniería Electrónica, Eléctrica y Automática de la URV durante los meses de mayo y junio del año 2004. Se ha estructurado el libro en siete capítulos: Máquinas Eléctricas: constitución, placa de características y principio de funcionamiento; Transformador; Aspectos generales de las máquinas eléctricas rotativas; Máquina asíncrona; Máquina síncrona trifásica; Máquina de corriente continua y Accionamientos eléctricos. Los primeros seis capítulos tienen 30 cuestiones cada uno y el séptimo, 50 cuestiones. Cada una de las cuestiones tipo test, tiene 6 respuestas posibles, de las que solamente una es correcta. Hay que destacar que ninguna de las cuestiones tiene más de una, o bien ninguna, respuesta correcta. Las cuestiones versan sobre: el principio de funcionamiento, modelo matemático en régimen permanente, características de funcionamiento, esquemas equivalentes, arranque, frenado, inversión de giro, regulación de velocidad, y también aspectos prácticos relacionados con los ensayos de las máquinas eléctricas rotativas y transformadores. Este tipo de publicación, con cuestiones tipo test con respuestas múltiples, es nuevo en el ámbito de las máquinas y los accionamientos eléctricos, y pensamos que puede ser de ayuda a la hora de evaluar los conocimientos adquiridos en esta temática, o bien como ejemplo para profesores que consideren la posibilidad de evaluar a sus alumnos mediante pruebas de estas características. Las respuestas incorrectas se han preparado pensando en los posibles errores que se pueden cometer al confundir los aspectos más significativos de cada tipo de máquina eléctrica y en los errores más típicos que comenten los alumnos.

Queremos mostrar nuestro agradecimiento a las siguientes personas e instituciones: o A D. Pedro Santibáñez, Dr. Aurelian Craciunascu, D. Romà Cuyàs, Dr. Mihai Cistelecan, Dr. Neculai Galan y Dr. Vicent Lladonosa por sus aportaciones y consejos en la elaboración de este libro. o Al Dr. Josep Pallarés, director del Departamento de Ingeniería Electrónica, Eléctrica y Automática de la URV, que facilitó, apoyó y gestionó los trámites necesarios para que se pudiera realizar la estancia de la Dra. Gloria Ciumbulea como profesora visitante en la URV. o A la Oficina de Relaciones Internacionales de la URV, que siempre ha dado soporte al acuerdo bilateral, en el marco Sócrates Erasmus de la Comunidad Europea, entre nuestras universidades, así como a las demás acciones conjuntas de cooperación que hemos llevado a cabo.

ÍNDICE:

Cap. 1. Máquinas eléctricas: constitución, catálogo, principio de funcionamiento

datos

de

1

Cap. 2. El transformador

19

Cap. 3. Aspectos generales de las máquinas eléctricas rotativas

43

Cap. 4. Máquina asíncrona

65

Cap. 5. Máquina síncrona trifásica

89

Cap. 6. Máquina de corriente continua

111

Cap. 7. Accionamientos eléctricos

137

Respuestas correctas

169

Bibliografía

175

Capítulo 1: MÁQUINAS ELÉCTRICAS

1

CAPÍTULO 1 MAQUINAS ELÉCTRICAS: CONSTITUCIÓN, DATOS de CATÁLOGO, PRINCIPIO de FUNCIONAMIENTO ME.1. El devanado de excitación de una máquina síncrona puede ser: a.

La máquina síncrona no tiene devanado de excitación

b. Distribuido alimentado por corriente continua c.

Distribuido alimentado por corriente continua, en el caso de la máquina síncrona con polos lisos, o devanado concentrado alimentado por corriente alterna, en el caso de la máquina síncrona con polos salientes

d. Concentrado alimentado por corriente continua e.

Concentrado alimentado por corriente alterna

f.

Distribuido alimentado por corriente continua, en el caso de la máquina síncrona con polos lisos, o devanado concentrado alimentado por corriente continua en el caso de la máquina síncrona con polos salientes

ME.2. ¿Qué máquinas eléctricas tienen anillos rozantes y cuál es el número de anillos en cada caso? a.

De corriente continua; 3 anillos

b. Asíncrona trifásica con el rotor en jaula de ardilla; 3 anillos c.

Síncrona trifásica (de construcción normal); 2 anillos Síncrona trifásica (de construcción normal); 2 anillos y máquina asíncrona

d. con el rotor en jaula de ardilla; 3 anillos e.

Asíncrona trifásica con el rotor bobinado; 3 anillos y máquina síncrona trifásica (de construcción normal); 2 anillos

2

MÁQUINAS Y ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS, TEST

f.

Síncrona (de construcción normal); 3 anillos y máquina asíncrona con el rotor bobinado; 3 anillos

ME.3. Se conocen los siguientes datos de catálogo de una máquina eléctrica: Pn = 450 kW; Un = 6000 V; nn = 590 r/min; Kn = 0,85; cos Mn = 0,76, f1n = 50 Hz; Ur0 = 660 V; Ir = 414 A. ¿Qué tipo de máquina es? a.

De corriente continua con excitación serie

b. Asíncrona trifásica con el rotor bobinado c.

Asíncrona trifásica con el rotor bobinado o máquina síncrona trifásica

d. Síncrona trifásica con polos lisos e.

Asíncrona trifásica con el rotor bobinado o máquina de corriente continua con excitación derivación

f.

Síncrona trifásica

ME.4. La tensión remanente, en condiciones nominales, de un generador de corriente continua con excitación independiente es: a.

La tensión medida en los bornes del inducido cuando If = 0,1·In y n = nn

b. La tensión medida en los bornes del inducido cuando If = 0 y n = 0 c.

La tensión medida en los bornes del devanado de excitación cuando If = 0 y n = nn

d. La tensión medida en los bornes del inducido cuando If = 0 y n = nn e.

La tensión medida en los bornes del devanado de excitación cuando If = In y n = nn

f.

La tensión medida en los bornes del inducido cuando If = Ifn y n = nn

ME.5. El entrehierro de una máquina eléctrica puede ser (sin tener en cuenta la presencia de las ranuras):

3


a.

Constante en el caso de la máquina de corriente continua y de la máquina asíncrona trifásica y variable en el caso de la máquina síncrona trifásica Constante en el caso de la máquina asíncrona trifásica y de la máquina sín-

b. crona trifásica con polos salientes c.

Variable en el caso de la máquina de corriente continua y de la máquina síncrona trifásica Constante en el caso de la máquina asíncrona trifásica y de la máquina sín-

d. crona trifásica e.

Variable en el caso de la máquina de corriente continua y de la máquina síncrona trifásica con polos salientes

f.

Variable en el caso de la máquina asíncrona trifásica y de la máquina de corriente continua

ME.6. La velocidad máxima para la cual se puede construir una máquina síncrona trifásica que funciona a la frecuencia de 60 Hz es: a.

3000 r/min

c.

1500 r/min

e.

1800 r/min

b.

3600 r/min

d.

3660 r/min

f.

600 r/min

ME.7. Se considera un motor eléctrico trifásico que tiene los siguientes datos de catálogo: P = 32 kW; 400/690 V; nn = 720 r/min; cos Mn = 0,7; Kn = 0,92, fn = 50 Hz. 7.1. La velocidad de sincronismo del campo giratorio es: a.

700 r/min

c.

750 r/min

e.

1200 r/min

b.

1000 r/min

d.

1500 r/min

f.

600 r/min

7.2. El número de polos es: a.

8

c.

5

e.

4

b.

2

d.

10

f.

3

4


7.3. El deslizamiento nominal es: a.

4,16%

c.

4%

e.

16%

b.

52%

d.

28%

f.

2,7%

7.4. La frecuencia nominal de las magnitudes del rotor es: a.

200 Hz

c.

2 Hz

e.

135 Hz

b.

2,08 Hz

d.

8 Hz

f.

208 Hz

7.5. La corriente nominal, por fase es: a.

71,72 A

c.

38,10 A

e.

28,99 A

b.

24 A

d.

41,41 A

f.

26,67 A

7.6. La potencia nominal consumida es: a.

16513,72 W

c.

49688,8 W

e.

60401,88 W

b.

29440 W

d.

20077,2 W

f.

34782,6 W

7.7. El sumatorio de las pérdidas en condiciones nominales del motor es: a.

2782,6 W

c.

11922,8 W

e.

2560 W

b.

28401,88 W

d.

17688,8 W

f.

15486,28 W

7.8. El par nominal del motor, Tn, es: a.

424,41 Nm

c.

6,79 Nm

e.

7,08 Nm

b.

407,64 Nm

d.

1061,57 Nm

f.

17,69 Nm

7.9. El par máximo del motor, Tm, (para un factor de sobrecarga de km = 2,5) es: a.

7,08 Nm

c.

16,97 Nm

e.

1061,03 Nm

b.

424,63 Nm

d.

1019,1 Nm

f.

17,69 Nm

5


7.10. En el caso en que se disponga de redes de alimentación de tensión nominal de 230 V; 400 V; 690 V; 3000 V, 6000 V, respectivamente, ¿cómo se debería conectar el devanado del estátor para que el motor sea alimentado a la tensión nominal? a.

Conexión estrella a 400 V o co-

Conexión triángulo a 690 V

d. nexión triángulo a 690 V

b. nexión triángulo a 230 V

Conexión estrella a 690 V o co-

e.

Conexión estrella a 400 V o conexión triángulo a 230 V

c.

Conexión triángulo a 230 V

f.

Conexión estrella a 690 V o conexión triángulo a 400 V

7.11. Si el devanado del estátor está conectado en estrella y se dispone de redes de alimentación con la tensión nominal de 230 V; 400 V; 690 V; 3000 V, 6000 V, respectivamente, ¿cuál es la tensión nominal de la red de alimentación del motor para que el motor pueda trabajar a los parámetros nominales? a.

690V, en el caso que el motor tenga rotor bobinado

c.

690 V

e.

690 V o 400 V

b.

230V

d.

400 V

f.

3000 V

ME.8. Se conocen los siguientes datos de catálogo de un transformador trifásico: 10.000 V/400 V, conexión Yd. Si la tensión por espira es igual a 5 V, ¿cuál es el número de espiras de los devanados de alta y baja tensión respectivamente? Si la tensión por espira no cambia, ¿sobre qué elemento y en qué sentido se debe actuar para aumentar el valor de la tensión nominal correspondiente al devanado de alta tensión?

a.

NAT = 5774 espiras; NBT = 80 espiras


Se aumenta el número de espiras del devanado de alta tensión

d. Se aumenta el número de espi-

ras del devanado de alta tensión

6



b. Se aumenta el número de espi-

c.


e.

ras del devanado de alta tensión

Se aumenta el número de espiras del devanado de alta tensión



Se disminuye el número de espiras del devanado de alta tensión

f.

Se disminuye el número de espiras del devanado de alta tensión

ME.9. Una máquina de corriente continua con excitación compound y polos de conmutación está equipada con los siguientes devanados: a.

F1, F2: devanado de excitación independiente; B1, B2: devanado de conmutación; D1, D2: devanado de excitación serie D1, D2: devanado de excitación serie; A1, A2: devanado de conmutación;

b. E1, E2: devanado de excitación derivación; B1, B2: devanado del inducido c.

D1, D2: devanado de excitación serie; E1, E2: devanado de excitación derivación; F1, F2: devanado de excitación independiente; B1, B2: devanado de conmutación D1, D2: devanado de excitación serie; E1, E2: devanado de excitación deri-

d. vación; B1, B2: devanado de conmutación e.

E1, E2: devanado de excitación derivación; B1, B2: devanado de conmutación; A1, A2: devanado del inducido; D1, D2: devanado de excitación serie

f.

D1, D2: devanado de excitación serie; E1, E2: devanado de excitación derivación; A1, A2: devanado del inducido

ME.10. ¿Qué tipos de máquinas eléctricas están equipadas con devanado trifásico simétrico distribuido y donde está dispuesto este devanado? a.

Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado; devanado del estátor y el devanado del rotor


7

b. Máquina de corriente continua; devanado del rotor c.

Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado; devanado del estátor Máquina síncrona trifásica (de construcción normal); devanado del estátor Máquina de corriente continua con excitación compuesta; devanado de ex-

d. citación y devanado de compensación

e.

Máquina asíncrona trifásica con rotor en jaula de ardilla; devanado del estátor Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado; devanado del estátor y devanado del rotor Máquina síncrona trifásica (de construcción normal); devanado del estátor

f.

Máquina asíncrona trifásica con rotor en jaula de ardilla; devanado del estátor Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado; devanado del estátor y devanado del rotor Máquina síncrona trifásica (de construcción normal); devanado de excitación, dispuesto en el rotor

ME.11. Para una máquina eléctrica se conocen los siguientes datos de catálogo: Sn = 2,5 kVA; Un = 230/400 V; In = 3,8/6,58 A; nn = 750 r/min; Kn = 0,85; cos Mn = 0,76, f1n = 50 Hz; Uf = 120 V; If = 3 A. ¿Qué tipo de máquina es? a.

Máquina de corriente continua con excitación independiente

b. Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado c.

Motor asíncrono trifásico con rotor bobinado o motor síncrono trifásico

d. Generador síncrono trifásico e.

Motor asíncrono trifásico con rotor bobinado o máquina de corriente continua con excitación independiente

f.

Motor síncrono trifásico

ME.12. En las condiciones en que la velocidad de rotación de un generador síncrono trifásico se mantiene constante, para aumentar la tensión en los bornes del

8


inducido del generador, que funciona en vacío, se debe actuar de la siguiente manera: a.

Se aumenta la corriente del inducido

b. Se cambia la frecuencia de la corriente de excitación c.

Se aumenta el valor de la corriente de excitación

d. Se actúa sobre la carga del generador e.

Se disminuye el valor de la corriente de excitación y se aumenta el valor de la corriente del inducido

f.

Se disminuye la carga del generador

ME.13. ¿Qué tipos de máquinas eléctricas están equipados con devanado alimentado por corriente continua? Para cada caso se debe especificar dónde está dispuesto el devanado (en el estátor o en el rotor) y el tipo del devanado (concentrado o distribuido).

a.

Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado; devanado distribuido en el rotor Máquina de corriente continua; devanado concentrado en el rotor

Máquina de corriente continua; devanado concentrado en el estátor

d.

Máquina síncrona trifásica con polos salientes; devanado concentrado en el rotor

Máquina síncrona trifásica con polos lisos; devanado distribuido en el rotor

b.

Máquina síncrona trifásica con polos salientes; devanado concentrado en el rotor Máquina de corriente continua; devanado concentrado en el estátor

Máquina asíncrona trifásica con rotor en cortocircuito; devanado distribuido en el rotor

Máquina síncrona trifásica con polos lisos; devanado concentrado en el rotor

e.

Máquina síncrona trifásica con polos salientes; devanado distribuido en el rotor Máquina de corriente continua; devanado concentrado en el estátor

9


c.

Máquina síncrona trifásica con polos lisos; el devanado está en el estátor y es distribuido Máquina de corriente continua; el devanado está en el rotor y es concentrado

Máquina de corriente continua; el devanado está en el estátor y es distribuido

f.

Máquina asíncrona trifásica con rotor en cortocircuito; el devanado está en el rotor y es distribuido Máquina síncrona; el devanado está en el rotor y es concentrado

ME.14. Un transformador trifásico de potencia tiene cuatro aisladores pasantes de baja tensión y tres aisladores pasantes de alta tensión. En este caso, ¿cuál podría ser la conexión del devanado de baja tensión? a.

Conexión estrella con el neutro accesible, conexión triángulo o conexión zig-zag

el neutro accesible

Conexión estrella con el neutro

e.

Conexión zig-zag con el neutro accesible

Conexión triángulo o conexión zig-zag

f.

Conexión estrella con el neutro accesible o conexión zig-zag

b. accesible o conexión triángulo c.

Conexión estrella con el neutro

d. accesible o conexión zig-zag con

ME.15. La caja de bornes de una máquina eléctrica tiene los siguientes bornes: U, V, W, K, L, M. ¿De qué tipo de máquina eléctrica se trata? a.

Máquina de corriente continua con devanado de conmutación Máquina síncrona trifásica con

Máquina asíncrona trifásica con

d. rotor bobinado

b. polos salientes o máquina asín-

e.

Máquina asíncrona trifásica

Máquina asíncrona trifásica con rotor en jaula de ardilla

f.

Máquina síncrona trifásica con polos lisos o con polos salientes

crona trifásica con rotor bobinado

c.

10


ME.16. ¿Qué tipo de potencia es la potencia nominal de un generador eléctrico?

a.

Potencia mecánica Potencia útil

d.

Potencia mecánica si es generador de corriente continua y potencia eléctrica si es generador de corriente alterna En ambos casos es potencia útil

b.

Potencia eléctrica Potencia absorbida

e.

Potencia mecánica Potencia absorbida

Potencia eléctrica

c.

Dependiendo del tipo de carga puede ser potencia útil o potencia absorbida

f.

Potencia eléctrica Potencia útil

ME.17. ¿Sobre qué magnitudes y en qué sentido se debe actuar para aumentar la tensión de un generador de corriente continua, excitación independiente, que está funcionando en vacío, si la velocidad del generador se mantiene constante? a.

Se aumenta la corriente de excitación

d.

Se aumenta la corriente de excitación y simultáneamente se disminuye la corriente que pasa por el devanado de compensación

Se aumenta la corriente del indu-

e.

Se disminuye la corriente de excitación

f.

Se disminuye la corriente del inducido

b. cido c.

Se disminuye la corriente de excitación y se aumenta la corriente que pasa por el devanado de compensación

ME.18. ¿Qué tipos de máquinas eléctricas tienen entrehierro variable (se desprecia la presencia de las ranuras)?

11


a.

Máquina de corriente continua Máquina síncrona trifásica con polos lisos

d.

Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado Máquina síncrona trifásica con polos salientes Máquina asíncrona monofásica con devanado auxiliar (de fase partida)

b.

Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado Máquina síncrona trifásica con polos lisos

e.

Máquina de corriente continua Todos los tipos de máquinas síncronas trifásicas

c.

Máquina de corriente continua Máquina síncrona trifásica con polos salientes Máquina asíncrona monofásica con espira de sombra

f.

Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado Máquina de corriente continua

ME.19. Cuando se incrementa la carga de un generador de corriente continua, que gira a velocidad constante, se observa que la tensión, en bornes del inducido, disminuye. ¿Sobre qué magnitudes y en qué sentido se debe actuar para que la tensión en bornes del inducido se mantenga constante (sin modificar la carga)? a.

Se aumenta la corriente por el devanado de compensación

b. Se disminuye la corriente por el devanado de excitación c.

Se disminuye la corriente por el devanado de conmutación

d. Se deja que el generador funcione en vacío e.

Se aumenta la corriente por el devanado de excitación

f.

Se disminuye la corriente por el devanado de excitación y simultáneamente se aumenta la corriente por el devanado de compensación

ME.20. ¿Qué devanados forman parte de una máquina de corriente continua?

12


¿Cuales de estos devanados son indispensables para el funcionamiento de la máquina?

a.

de excitación; obligatorio de amortiguamiento; obligatorio de conmutación; opcional

b.

del inducido; opcional de excitación; obligatorio de conmutación; opcional

c.

del inducido; obligatorio de excitación; obligatorio de amortiguamiento; obligatorio de conmutación; opcional

d.

del inducido; opcional de excitación; obligatorio de conmutación; opcional de compensación; opcional

e.

del inducido; obligatorio de excitación; obligatorio de conmutación; opcional de compensación; opcional

f.

del inducido; obligatorio de excitación; obligatorio de conmutación; opcional de compensación; opcional de amortiguamiento; opcional

ME.21. De una máquina eléctrica se conocen los siguientes datos de la placa de características: Sn = 5 kVA; Un = 230/400 V; nn = 600 r/min; fn = 60 Hz; If = 2 A; Uf = 120 V; cos Mn = 0,85. ¿Qué tipo de máquina es? ¿Cuál es el número de pares de polos? ¿Cuánto vale la corriente de fase en condiciones nominales? ¿Cuánto vale la potencia reactiva en condiciones nominales?

a.

Generador síncrono trifásico p=6 In = 7,25 A Qn = 2634 var

b.

Motor asíncrono trifásico con rotor bobinado p=3 In = 7,25 A Qn = 2634 var

d.


e.

Motor síncrono trifásico p=5 In = 12,55 A Qn = 4250 var

13


c.


f.

Generador asíncrono trifásico p=6 In = 4,17 A Qn = 4250 var

ME.22. En el caso en que un generador de corriente continua con excitación derivación no se autoexcite, ¿cuales podrían ser las causas? La resistencia total del circuito inducido es demasiado pequeña y/o

a.

La tensión remanente es demasiado pequeña o la resistencia del circuito del inducido es demasiado grande

d.

el sentido del campo magnético remanente es contrario al sentido del campo magnético producido por la corriente de excitación y/o la tensión remanente es demasiado pequeña

b.

La tensión de alimentación del devanado de excitación está interrumpida y/o

El campo magnético de reacción tiene el sentido contrario al sentido del campo magnético inductor y/o

e.

la tensión remanente es demasiado pequeña

la resistencia equivalente del circuito de excitación es demasiado pequeña

La resistencia total del circuito de excitación es demasiado grande y/o

c.

el sentido del campo magnético remanente es opuesto al sentido del campo magnético producido por la corriente de excitación y/o la tensión remanente está demasiado pequeña

la tensión remanente es demasiado pequeña y/o

La resistencia total del circuito del inducido es demasiado grande y/o

f.

el sentido del campo magnético remanente es opuesto al sentido del campo magnético producido por la corriente de excitación y/o la tensión remanente es demasiado pequeña

14


ME.23. La caja de bornes de una máquina eléctrica tiene los siguientes bornes: D1, D2, C1, C2. ¿De qué tipo de máquina eléctrica se trata y con qué devanados está equipada esta máquina? Máquina síncrona trifásica Máquina asíncrona trifásica

a.

Devanado inductor D1, D2

d.

Devanado inducido C1, C2

Devanado de amortiguamiento C1, C2

Máquina de corriente continua con excitación compuesta

b.

Devanado de excitación serie conectado en serie con el devanado de excitación derivación D1, D2

Máquina de corriente continua con excitación serie

e.

Máquina de corriente continua con excitación serie

c.

Devanado de excitación serie D1, D2 Devanado inducido conectado en serie con el devanado de conmutación C1, C2

Devanado de conmutación C1, C2

Devanado de excitación serie D1, D2

Devanado de excitación serie D1, D2

Máquina síncrona trifásica

f.

Devanado inducido conectado en serie con el devanado de compensación C1, C2

Devanado de excitación serie D1, D2 Devanado inducido conectado en serie con el devanado de amortiguamiento C1, C2

ME.24. ¿Cómo se puede comprobar de forma experimental el hecho de que un generador de corriente continua, con excitación independiente, se ha autoexcitado?

a.

En el arranque del motor de arrastre del generador, la tensión en los bornes del inducido del generador aumenta desde cero hasta un valor estable

d.

Cuando se alimenta con tensión nominal el inducido del generador, la corriente por el devanado de excitación aumenta desde cero hasta el valor nominal

15


La tensión en los bornes del in-

b. ducido del generador no cambia, es igual en vacío y en carga

c.

En el arranque del motor de arrastre del generador, la tensión en los bornes del devanado de excitación aumenta desde cero hasta un valor estable

e.

Si el devanado de excitación está alimentado con tensión nominal, la tensión en los bornes del inducido del generador no cambia en el arranque del motor de arrastre del generador

f.

En el generador de corriente continua con excitación independiente no se puede producir la autoexcitación

ME.25. ¿Qué valor tiene la corriente que pasa por el devanado de conmutación de una máquina de corriente continua con excitación independiente? a.

Es igual a la corriente de excitación Es igual a la corriente del induci-

b. do y a la corriente de excitación

c.

Tiene un valor comprendido entre el 2% y el 10% del valor de la corriente de excitación

Es inferior al 10% de la corriente

d. del inducido e.

Es igual a la corriente nominal si la máquina tiene devanado de compensación y en caso contrarío tiene un valor inferior al 10% de la corriente nominal

f.

Es igual a la corriente del inducido

ME.26. ¿Dónde está dispuesto el devanado inductor de la máquina de corriente continua y de qué tipo es este devanado? a.

En el estátor De tipo concentrado y se alimenta con corriente alterna

d.

En el rotor De tipo concentrado y se alimenta con corriente alterna

e.

En el estátor De tipo concentrado y se alimenta con corriente continua

En el estátor

b. De tipo distribuido y se alimenta con corriente continua

16


c.

En el estátor De tipo concentrado o distribuido y se alimenta con corriente continua

f.

En el rotor De tipo concentrado y se alimenta con corriente continua

ME.27. ¿Dónde está dispuesto el devanado inducido del motor asíncrono trifásico y de qué tipo es este devanado?

a.

En el rotor Distribuido, de corriente continua en el caso del motor con rotor en jaula de ardilla y de corriente alterna en el caso del motor con rotor bobinado

b.

En el estátor Distribuido, de corriente continua e indiferente del tipo del rotor

c.

En el rotor De corriente alterna, distribuido, trifásico en el caso del motor con rotor bobinado y polifásico en el caso del motor con rotor en jaula de ardilla

d.

En el estátor Distribuido, de corriente alterna e indiferente del tipo del rotor

e.

En el estátor Distribuido, trifásico, de corriente alterna, indiferente del tipo del rotor

f.

En el rotor De corriente alterna, distribuido, trifásico en el caso del motor con rotor en jaula de ardilla y polifásico en el caso del motor con rotor bobinado

ME.28. ¿Qué tipos de máquinas eléctricas se pueden equipar con devanado de amortiguamiento? a.

Todos los tipos de máquinas eléctricas

d. Las máquinas síncronas trifásicas

Todos los tipos de máquinas de

e.

Las máquinas asíncronas trifásicas con rotor bobinado

f.

Las máquinas asíncronas trifásicas y las máquinas asíncronas monofásicas

b. corriente alterna c.

Las máquinas síncronas trifásicas con polos lisos y las máquinas de corriente continua con excitación compuesta

17


ME.29. Se considera una máquina eléctrica cuya velocidad nominal es nn = 720 r/min, para una frecuencia nominal: fn = 60 Hz. ¿Qué tipo de máquina es y cuantos polos tiene? a.

Máquina asíncrona 5 polos

d.

Máquina síncrona 10 polos

b.

Máquina síncrona 5 polos

e.


c.

Máquina de corriente continua 8 polos

f.


ME.30. ¿Qué tipos de máquinas eléctricas tienen el rotor de forma cilíndrica? (Se desprecia la presencia de las ranuras) de corriente continua

a.

asíncronas síncronas trifásicas con polos lisos

de corriente continua

d.

asíncronas trifásicas

b.

asíncronas monofásicas de fase partida

e.

de corriente continua asíncronas trifásicas


síncronas

asíncronas trifásicas síncronas trifásicas

de corriente continua asíncronas monofásicas con espira de sombra

síncronas trifásicas con polos lisos de corriente continua

síncronas trifásicas

c.


f.

todos los tipos máquinas asíncronas monofásicas síncronas trifásicas con polos salientes

18


LEYENDA cos M f fs If Ir km n NAT NBT p P S Tm Uf Ur0 K

factor de potencia frecuencia frecuencia de estátor corriente de excitación corriente de rotor capacidad de sobrecarga de un motor asíncrono trifásico velocidad del rotor [r/min] número de espiras por fase del devanado de alta tensión de un transformador trifásico número de espiras por fase del devanado de baja tensión de un transformador trifásico número de pares de polos potencia útil potencia aparente par máximo tensión de alimentación del devanado de excitación tensión del rotor en vacío rendimiento

Si a cualquiera de las magnitudes anteriores se le añade el subíndice “n” indica que el valor de dicha magnitud corresponde a condiciones nominales.

19

Capítulo 2: TRANSFORMADOR

CAPÍTULO 2 EL TRANSFORMADOR TR.1. ¿Mediante qué ensayo y en qué condiciones se determinan las pérdidas en el hierro de un transformador en condiciones nominales? a.

Ensayo de vacío para U10 = U1n

d. sión de alimentación reducida

b.

Ensayo de cortocircuito para U10 = U1n

e.

Ensayo de vacío para I10 = (2-10)% I1n

c.

Ensayo de vacío para I1 = I1n

f.

Ensayo de vacío para tensión de alimentación reducida

Ensayo de cortocircuito para ten-

TR.2. El esquema eléctrico equivalente de la figura TR.2 representa: I1

Rcc

Xcc

I’2

U1

U’2

Fig. TR.2 a.

El esquema eléctrico equivalente de un transformador monofásico en vacío

d. de un transformador trifásico en

El esquema eléctrico equivalente

b.

El esquema eléctrico equivalente simplificado de un transformador monofásico o de una fase de un transformador trifásico

e.

vacío

El esquema eléctrico equivalente de un transformador monofásico que funciona con carga resistiva

20


c.

El esquema eléctrico equivalente de un transformador trifásico en cortocircuito

f.

El esquema eléctrico equivalente simplificado de un transformador monofásico o de una fase de un transformador trifásico en vacío

TR.3. Los devanados de un transformador trifásico están conectados según la figura TR.3.

A

B

C

¿Cuál es la conexión y el índice horario de este transformador?

A’

B’

C’

b

c

a

b’

c’

a’

Fig. TR3 a.

Yy0

c.

Yy2

e.

Yy5

b.

Yy7

d.

Yy8

f.

Yy6

TR.4. El esquema eléctrico de la figura TR.4 corresponde a un transformador monofásico. Algunos de los parámetros y de las magnitudes eléctricas del esquema representan: I1

R1

X1V IFe

U1

R’2 I10 Iµ

RFe

Fig. TR.4

Xµ

X’2V I’2

U’2

21


a.

R2’: resistencia del devanado secundario reducido al primario


XP: impedancia de magnetización

IFe: componente activa de la corriente de vacío

RFe: resistencia correspondiente a las pérdidas en el hierro

d.


IFe: componente activa de la corriente de vacío

b.

XP: reactancia de magnetización

X1V: reactancia de magnetización del devanado primario

R1: resistencia del devanado primario


X’2V: reactancia de magnetización del devanado secundario reducida al primario

e.

XP: impedancia de magnetización

RFe: resistencia de magnetización


I10: corriente de vacío U1: tensión de alimentación del devanado primario

I’2: corriente secundaria reducida al primario

c.

IP: corriente de magnetización X1V: reactancia de magnetización del devanado primario

f.

X’2V: reactancia de magnetización del devanado secundario reducida al primario IFe: componente reactiva de la corriente de vacío

RFe: resistencia de magnetización

I’2: corriente de secundario

TR.5. Se conocen los siguientes datos de catálogo de un transformador: Sn = 1000 kVA, 20 kV/525 V, İcc = 6%, i0 = 2%, Pcc = 12 kW, P0 = 1950 W, conexión Dy3. 5.1 Las corrientes y tensiones de línea y de fase correspondientes a alta y a baja tensión respectivamente son:

a.

UAl = 20 V UBl = 525V IAl = 50 A IBl = 1904,76 A

UAf = 20 kV UBf = 303,1 V IAf = 28,87 A IBf = 1904,76 A

d.

UAl = 20 kV UBl = 525 V IAl = 28,87 A IBl = 1099,71 A


22


b.

UAl = 20 kV UBl = 525 V IAl = 28,87 A IBl = 1099,71A

UAf = 11547 V UBf = 525 V IAf = 28,87 A IBf = 634,92 A

c.

UAl = 20 kV UBl = 525 V IAl = 28,87A IBl = 909,32 A

UAf = 20 kV UBf = 909,32 V IAf = 50 A IBf = 634,92 A

e.

UAl = 20 kV UBl = 525 V IAl = 50 A IBl = 1904,76 A

UAf = 11547 V UBf = 525 V IAf = 50 A IBf = 1099,71 A

f.

UAl = 20 kV UBl = 525 V IAl = 50 A IBl = 1904,76 A


5.2. El ángulo entre UBC y Ubc leído en sentido horario es: a.

2400

1500

b.

c.

2100

300

d.

e.

900

f.

450

5.3. El factor de reducción de las resistencias secundarias al primario, si el transformador se alimenta por la parte de alta tensión, es: a.

1,45·103

c.

4,35·103

e.

0,23·10-3

b.

26,25·10-3

d.

38,09

f.

439,88·103

5.4. El factor de reducción de la corriente secundaria al primario si el transformador se alimenta por la parte de baja tensión es: a.

689,06·10-6

c.

26,25·10-3

e.

15,15·10-3

b.

1,45·10-3

d.

38,09

f.

65,98

5.5. La relación de transformación es: a.

38,095

c.

15,15·10-3

e.

26,25·10-3

b.

65,98

d.

21,99

f.

45,466·10-3

5.6. El factor de reducción de la tensión secundaria al primario si el transformador se alimenta por la parte de alta tensión es: a. b.

45,466·10-3 0,23·10

-3

c. d.

30,095 1,45·10

3

e.

65,98

f.

4,35·103

23


5.7. El rendimiento para cos M2 = 0,8 y carga igual al 50% de la carga nominal es: a.

96,97 %

c.

98,77 %

e.

98,28 %

b.

99,38 %

d.

98,46 %

f.

96,63 %

5.8. El rendimiento máximo para cos M2 = 0,8 es: a.

97,63 %

c.

98,8 %

e.

99,38 %

b.

98,28 %

d.

99,99 %

f.

96,77 %

5.9. Las componentes activa y reactiva de la tensión de cortocircuito son: a. b.

İRcc = 0,195 % İXcc = 5,99 % İRcc = 1,2 % İXcc = 5,87 %

c. d.

İRcc = 5,87 % İXcc = 1,2 % İRcc = 1,2 % İXcc = 6,12%

e. f.

İRcc = 5,99 % İXcc = 0,195 % İRcc = 0,195 % İXcc = 6,003 %

5.10. La caída de tensión en los bornes del devanado secundario, si el transformador funciona con carga capacitiva igual al 70% de la carga nominal, es: a.

İc = - 0,84%

c.

İc = 0,84%

e.

İc = + 4,193%

b.

İc = 4,109%

d.

İc = 4,284%

f.

İc = - 4,109%

5.11. La corriente de vacío, por fase, si el transformador se alimenta por el devanado de baja tensión es: a.

0,57 A

c.

1A

e.

1,732 A

b.

38,095 A

d.

21,99 A

f.

12,69 A

5.12. La tensión de cortocircuito, por fase, si el transformador se alimenta por el devanado de alta tensión es: a.

692,82 V

c.

31,5 V

e.

1200 V

24


b.

2078,46 V

d.

54,56 V

f.

18,18 V

5.13. Las componentes activa, IFe, y reactiva, IP, de la corriente de vacío, por fase, si el transformador se alimenta por el lado de alta tensión son: a. b.

IFe = 0,0325 A Iµ = 0,33498 A IFe = 2,1444 A Iµ = 21,898 A

c. d.

IFe = 0,0563 A Iµ = 0,575 A IFe = 0,2 A Iµ = 0,9798 A

e. f.

IFe = 0,0325 A Iµ = 0,3318 A IFe = 2,54 A Iµ = 12,44 A

5.14. La resistencia correspondiente a las pérdidas en el hierro (E1 # U1) es: a.

RFe = 60,27·103 :

c.

RFe = 615,38·103 :

e.

RFe = 7,874·103 :

b.

RFe = 9,32·103 :

d.

RFe = 100·103 :

f.

RFe = 9325 :

5.15. La resistencia, Rcc, la reactancia, Xcc, y la impedancia de cortocircuito, Zcc, si el transformador se alimenta por el devanado de alta tensión son: Rcc = 14,39 :

a.

b.

Xcc = 70,52 :

Rcc = 43,18 :

c.

Xcc = 57,59 :

Rcc = 1,6 :

e.

Xcc = 23,95 :

Zcc = 71,98 :

Zcc = 71,98 :

Zcc = 24 :

Rcc = 2,34 :

Rcc = 7,02 :

Rcc = 4,8 :

Xcc = 71,94 :

d.

Zcc = 71,98 :

Xcc = 71,63 :

f.

Zcc = 71,98 :

Xcc = 23,5 : Zcc = 24 :

5.16. El factor de potencia nominal en vacío, cos M10n, y el factor de potencia nominal en cortocircuito, cos M1ccn, son: a. b.

cos M10n = 0,2 cos M1ccn = 0,0975 cos M10n = 0,00195 cos M1ccn = 0,012

c. d.


e. f.


25


5.17. La conexión Dy3 se consigue si se conectan los devanados del transformador según el esquema: A

B

C

A

B

C

A’

B’

C’

A’

B’

C’

a’

b‘

c‘

b’

c‘

a‘

a

b

c

b

c

a

a.

b.

d.

A

B

C

A’

B’

C’

c

b

a

c’

b‘ A

A’

c.

a‘ B

B’ a

b

a’

b‘

e.

C

C’ c

f.

c‘

TR.6. El esquema eléctrico de la figura TR.6 representa:

A

B

C

A’

B’

C’

b

c

a

b’

c‘

a‘

A

B

C

A’

B’

C’

c’

b‘

a‘

c

b

a

26


I1n

Xcc

Rcc

U1ccn

Fig. TR.6 a.

El esquema equivalente del transformador monofásico en vacío o de una fase del transformador trifásico El esquema equivalente simplificado del transformador monofásico o de

b. una fase del transformador trifásico c.

El esquema equivalente del transformador trifásico en cortocircuito, alimentado con tensión nominal

d. El esquema equivalente del transformador trifásico en vacío e.

El esquema equivalente simplificado del transformador monofásico

f.

El esquema equivalente del transformador monofásico en cortocircuito o de una fase del transformador trifásico en cortocircuito, alimentado con la tensión de cortocircuito nominal

TR.7. ¿Mediante qué ensayo y en qué condiciones se determinan las pérdidas nominales en el cobre de un transformador? a.

Ensayo de vacío para U10 = U1n

d. sión de alimentación reducida

b.

Ensayo de cortocircuito para U10 = U1n

e.

Ensayo de vacío para I10 = (2-10)% I1n

c.

Ensayo de cortocircuito para I1 = I1n

f.

Ensayo de vacío para tensión de alimentación reducida

Ensayo de cortocircuito para ten-

TR.8. El esquema eléctrico equivalente de la figura TR.8 representa:

27


I10

R1

X1ı

IFe

U1n

RFe

Iµ Xµ

Fig. TR.8 a.

El esquema equivalente del transformador monofásico en vacío o de una fase del transformador trifásico en vacío El esquema equivalente simplificado del transformador o de una fase del

b. transformador trifásico c.

El esquema equivalente del transformador trifásico en cortocircuito, alimentado con tensión nominal

d. El esquema equivalente del transformador trifásico en vacío e.

El esquema equivalente simplificado del transformador monofásico

f.

El esquema equivalente del transformador monofásico en cortocircuito o de una fase del transformador trifásico en cortocircuito

TR.9. En el caso de un autotransformador, ¿cómo es la potencia transmitida por los bornes del secundario hacia el receptor, S2, respecto a la potencia transmitida mediante el campo magnético, Sm? ¿Para qué potencia se diseña un autotransformador? a.

S2 > Sm Potencia transferida por conexión directa

S2 > Sm

d. Potencia transferida por acoplamiento magnético

S2 = Sm

b. Potencia transferida por acoplamiento magnético

e.

S2 > Sm Potencia útil transferida al consumidor

28


c.

S2 < Sm Potencia transferida por conexión directa

f.

S2 < Sm Potencia útil transferida al receptor

TR.10. ¿Cómo es la tensión en los bornes del devanado secundario del transformador funcionando en carga, U2, respecto al funcionamiento en vacío, U20?

a.

U2 < U20 para carga resistiva y para carga inductiva U2 > U20 para carga puramente capacitiva

U2 < U20 para carga resistiva

d. U2 > U20 para carga inductiva y para carga capacitiva

U2 < U20 para carga inductiva

b. U2 > U20 para carga capacitiva y

e.

U2 < U20 para carga puramente capacitiva y para carga resistiva U2 > U20 para carga inductiva

f.

U2 = U20 para carga inductiva U2 > U20 para carga capacitiva U2 < U20 para carga resistiva

para carga resistiva

c.

U2 < U20 para carga inductiva U2 > U20 para carga puramente capacitiva U2 = U20 para carga resistiva

TR.11. ¿Cuál de las siguientes definiciones y curvas representan la característica externa del transformador? U2 = U2(c) U1 = U1n = cte f1 = f1n = cte cos M2 = cte

U2

a.

U20

'u = 'u(c) U1 = U1n = cte f1 = f1n = cte cos M1 = cte

'u

L

b.

R C

c

U20

C R L

c

29


U2 = U2(If) U1 = U1n = cte f1 = f1n = cte cos M2 = cte U2

c.

U20

U2 = U2(If) U1 = U1n = cte f1 = f1n = cte cos M2 = cte

U2

C

d.

R L

L R

U20

C Ie

Ie

U2 = U2(c) U1 = U1n = cte f1 = f1n =cte cos M2 = cte U2

e

U20

'u = 'u(If) U1 = U1n = cte f1 = f1n = cte cos M2 = cte 'u

C

F

R L

U20

L R C

Ie

c

TR.12. El balance de potencias activas del transformador monofásico en vacío es el siguiente: a.

P10 = Rcc I 210

d.

P10 = PJn + P2

b.

P10 = R1I 21 + R2·I 22 + P2

e.

P10 = R2·I 220 + PFe

c.

P10 = R1·I 210 + PFe

f.

P10 = PFe + P2

TR.13. La caída de tensión durante el funcionamiento en carga de un transformador, Hc, es:

30


Hc = 0 para carga resistiva

a.

b.

Hc z 0 para carga inductiva y para carga capacitiva

d.

Hc z 0 capacitiva

Hc < 0 para carga inductiva y para carga resistiva

e.

Hc > 0 para carga capacitiva

c.

Hc = 0 para carga inductiva y para carga capacitiva

Hc < 0 para carga capacitiva y para carga resistiva Hc > 0 para carga inductiva

Hc > 0 para carga capacitiva y para carga resistiva

f.

Hc < 0 para carga inductiva

Hc > 0 para carga inductiva y para carga resistiva Hc < 0 para carga puramente capacitiva

TR.14. A partir de los datos experimentales medidos en el ensayo representado por la figura TR.14 se pueden determinar: A

A

W

U1n

V A’ Fig. TR.14

a.

las pérdidas nominales en cobre

d.

la corriente nominal de vacío

la relación de transformación

la corriente nominal de vacío

b.

las pérdidas nominales en el hierro

la corriente de cortocircuito

e.

el factor de potencia nominal en vacío la relación de transformación

c.

las pérdidas en hierro el factor de potencia en cortocircuito

la tensión nominal de cortocircuito

f.

las pérdidas en hierro el factor de potencia en cortocircuito las pérdidas nominales en cobre el factor de potencia en vacío la reactancia de magnetización

31


TR.15. ¿Cuales son las condiciones que deben cumplir los transformadores para que se puedan acoplar y funcionar de manera óptima en paralelo?

a.

los transformadores deben tener las potencias nominales parecidas el desfase entre las tensiones de cortocircuito debe ser lo más pequeño posible los transformadores deben pertenecer al mismo grupo de conexiones

d.

b.

los transformadores deben pertenecer al mismo grupo de conexiones los transformadores deben tener idénticas tensiones nominales de cortocircuito

e.

d.

entre los transformadores acoplados en paralelo no se deben establecer corrientes de circulación los transformadores deben tener idénticas tensiones nominales de cortocircuito

f.

los transformadores deben tener las mismas tensiones primarias los transformadores deben tener idénticas relaciones de transformación los transformadores deben pertenecer al mismo grupo de conexiones el desfase entre las tensiones de cortocircuito de los dos transformadores debe ser lo más pequeño posible los transformadores deben tener idénticas tensiones nominales de cortocircuito los transformadores deben pertenecer al mismo grupo de conexiones la carga total se debe repartir entre los transformadores conectados en paralelo proporcionalmente con la potencia nominal de cada transformador los transformadores deben tener idénticas relaciones de transformación los transformadores deben pertenecer al mismo grupo de conexiones

TR.16. A partir de los datos experimentales medidos en el ensayo representado por la figura TR.16 se pueden determinar:

32


U1

Regulador de tensión

I1n

A

A

a

A’

a’

V

Fig. TR.16 a.

b.

c.

relación de transformación

pérdidas nominales en el cobre corriente nominal en vacío

d. factor de potencia en cortocir-

pérdidas nominales en el hierro tensión nominal de cortocircuito

e.

pérdidas nominales en el cobre tensión nominal de cortocircuito

f.

pérdidas nominales en el cobre tensión nominal de cortocircuito factor de potencia nominal en cortocircuito

tensión nominal de cortocircuito

cuito

TR.17. En la placa de características de un transformador aparece: Yd, 400/230 V. Los extremos de los devanados de alta y baja tensión son accesibles, de manera que se puede realizar cualquier conexión para alta y baja tensión respectivamente. En el caso en que el transformador se alimente de una línea de 230 V y se desee que funcione a carga nominal, ¿por qué parte se debe alimentar el transformador y como debe conectarse el devanado? a.

Se puede alimentar sólo por el lado de baja tensión; conexión triángulo

d. lado de alta tensión; conexión es-

Se puede alimentar sólo por el

b.

Se alimenta por el lado de alta o por el lado de baja tensión; en ambos casos el devanado está conectado en estrella

Se alimenta por el lado de alta o por el de baja tensión; en ambos casos el devanado está conectado en triángulo

trella

e.

33


c.

Se alimenta por el lado de baja tensión; conexión estrella o por el lado de alta tensión; conexión triángulo

f.

Se alimenta por el lado de alta tensión; conexión estrella o por el lado de baja tensión; conexión triángulo

TR.18. En la figura TR.18 se considera el diagrama fasorial simplificado de un transformador. ¿A qué tipo de carga corresponde este diagrama fasorial? I1= I’2

j·Xcc I1 U1

Rcc I1 U’2 Fig. TR.18

a.

Carga resistiva

d. Carga puramente inductiva

b. con el tipo de carga

El diagrama fasorial no cambia

e.

Conociendo solamente el diagrama fasorial no se puede deducir el tipo de carga

c.

Carga puramente capacitiva

f.

Carga de carácter capacitivo

TR.19. ¿A qué tipo de carga corresponde el diagrama fasorial de la figura TR.19 (se considera el diagrama fasorial simplificado del transformador)? U1 U’2 I1 = I’2 a.

Carga resistiva

j·Xcc I1 Rcc I1

Fig. TR.19 d. Carga de carácter inductivo

34


b. con el tipo de carga

El diagrama fasorial no cambia

e.

Conociendo solamente el diagrama fasorial no se puede deducir el tipo de carga

c.

Carga puramente capacitiva

f.

Carga de carácter capacitivo

TR.20. En la figura TR.20 se presentan las características externas para tres transformadores. ¿De qué modo se reparte la carga entre los tres transformadores conectados en paralelo? U2 U20

T1 T2 T3

I2 Fig. TR.20 El que más carga tiene es T1, si-

a.

Los tres transformadores se cargan idénticamente

d. gue T3 y el que menos carga tiene

b.

El que más carga tiene es T1, sigue T2 y el que menos carga tiene es T3

e.

Conociendo sólo las características externas no se puede saber como se cargan los tres transformadores

c.


f.


es T2

TR.21. ¿Qué magnitudes, medidas experimentalmente, son necesarias para determinar por cálculo la característica del rendimiento del transformador? Indicar los ensayos y las condiciones en que se realizan.

35


a.

potencia útil: se determina por el ensayo de vacío, cuando el transformador se alimenta con tensión reducida

d.

pérdidas nominales en el cobre: se determinan por el ensayo en cortocircuito, cuando I1cc = I1n

potencia absorbida: se determina cuando el transformador funciona en carga

b.

c.

potencia útil y potencia absorbida: ambas se determinan por el ensayo en carga nominal

pérdidas nominales en el hierro: se determinan por el ensayo en cortocircuito, cuando U1 = U1n pérdidas nominales en el cobre: se determinan por el ensayo en vacío, I1 = I1n

TR.22. Los devanados de un transformador trifásico están conectados según la figura TR.22. ¿Cuál es la conexión y el índice horario de este transformador?

pérdidas nominales en el hierro: se determinan por el ensayo en vacío, cuando el transformador se alimenta con U10 = U1n

pérdidas nominales en el hierro: se determinan por el ensayo en cortocircuito, cuando I1cc = I1n

e.

f.

pérdidas nominales en el cobre: se determinan por el ensayo en vacío, cuando el transformador se alimenta con U10 = U1n

se impone cos M2 y se determina mediante el ensayo en carga la potencia útil

A

B

C

A’

B’

C’

b

c

a

b’

c’

a’

Fig. TR 22

36


a.

Dy1

c.

Dy2

e.

Dy5

b.

Dy7

d.

Dy8

f.

Dy11

TR.23. Las ecuaciones que corresponden al esquema eléctrico equivalente de la figura TR.23, escritas en complejos, son las siguientes: I1

Rcc

Xcc

I’2

U1

U’2

Fig. TR.23 a.

°U 1 R1 I 1 X 1V I 1 E1 ® ' ' ' ' ' ' °¯ U 2 R2 I 2 X 2V I 2 E 2

b.

°U 1 Rcc I 1 X cc I '2 U '2 ® ' °¯ I 1 # I 2

c.

°U 1 Rcc I 1 j X cc I 1 U '2 ® ' °¯ I 1 I 2 I 10

d.

°U 1 Rcc I 1 j X cc I 1 U '2 ® ' °¯ I 1 # I 2

e.

°U 1 ® °¯ I 10

f.

R1 I 1 j X 1V I 1 E1 Iw Iµ

'

I1 I 2

°U 1 Rcc I 1 X cc I 1 U '2 ® ' °¯ I 1 # I 2

37


TR.24. El diagrama fasorial de la figura TR.24 representa:

j Xcc I1 U1n

Rcc·I1 U’2 M1

M2 I1=I’2

Fig. TR.24

a.

El diagrama correspondiente a una fase del transformador trifásico que funciona con carga de carácter inductivo

b.

El diagrama del transformador monofásico en vacío

c.

El diagrama simplificado del transformador monofásico que funciona en carga de carácter inductivo

El diagrama del transformador

d. monofásico en cortocircuito e.

El diagrama del transformador monofásico que funciona con carga resistiva

f.

El diagrama simplificado del transformador monofásico o de una fase del transformador trifásico que funciona en carga de carácter inductivo

TR.25. ¿Cuál es el desfase en grados entre las tensiones homólogas de alta y baja tensión, en sentido horario, en el caso de un transformador monofásico, Įm, y en el caso de un transformador trifásico en conexión Yz, Įt, respectivamente? Įm ^0°; 90°; 180°`

a.

Įt = (2·k+1)·30°; k ` Įt (0°; 360°@

Įm = (2·k+1) 30°; k `

d.

Įt = (2·k)·30°; k ` Įt, m (0°; 360°@

38


Įm ^0°; 180°`

b.

c.

Įt = (2·k)·30°; k `

Įm ^0°; 180°`

e.

Įt = (2·k+1)·30°; k `

Įt (0°; 360°@

Įt (0°; 360°@

Įm = (2·k) 30°; k `

Įm ^0°; 90°; 180°`

Įt = (2·k+1)·30°; k `

f.

Įt = (2·k)·30°; k ` Įt (0°; 360°@

Įt, m (0°; 360°@

TR.26. ¿Cuánto vale el índice de carga, c, de un transformador que funciona a una carga un 20% inferior la carga nominal? a.

1

c.

0,8

e.

1,2

b.

0,2

d.

0,5

f.

0,6

TR.27. ¿Qué representan las siguientes ecuaciones escritas en notación compleja? U 1 R1 I 1 j X V1 I 1 E1 ° ' ' ' ' ' ' ° U 2 R2 I 2 j X V 2 I 2 E 2 ° ® E1 E '2 j X P I P RFe I Fe ° N1 ' °I I P I 1 I 2 I P I Fe ; ) °¯ 1 0 Rm

a.

Las ecuaciones del transformador ideal, en régimen permanente

d. real en cortocircuito

Las ecuaciones del transformador

e.

Las ecuaciones del transformador real, en régimen permanente

Las ecuaciones del transformador ideal en cortocircuito

f.

Las ecuaciones del transformador ideal en vacío

b. real en vacío c.

Las ecuaciones del transformador

TR.28. ¿Qué parte de la potencia transmitida por un autotransformador, S2, es por conexión directa, Sd, y que parte por acoplamiento magnético, Sm?

39


a.

Sd

S2 Sm ;

Sd

S2 Sm ;

Sm

§ 1· S2 ¨1 ¸ © ra ¹

Sm

S2 ra

d.

donde ra representa la relación de transformación del autotransformador


Sd

Sd = 0 y S2 = Sm

b. porque toda la potencia transmi-

tida al receptor se transfiere por acoplamiento magnético Sd

c.

S2 Sm

e.

S2 ra

S2 ra

Sm

donde ra representa la relación de transformación del autotransformador S2 = Sd


f.

es decir que toda la potencia transmitida al receptor se transfiere por conexión directa

TR.29. Se considera un transformador eléctrico trifásico en conexión Dy5, cuyas tensiones nominales son 380 V y 120 V. ¿Cuánto vale la relación de transformación, rT, el factor de reducción de las tensiones secundarias al primario, kT, el factor de reducción de las corrientes, kI, y el factor de reducción de la resistencia secundaria, kR, si el transformador se alimenta por la parte de alta tensión? rT = 3,16

a.

b.

kT = 5,48 kI = 0,182

rT = 1,182

c.

kT = 0,315 kI = 3,16

rT = 5,48

e.

kT = 3,16 kI = 0,315

kR = 30,08

kR = 5,48

kR = 10,027

rT = 5,48

rT = 3,16

rT = 1,182

kT = 5,48 kI = 1,828 kR = 10,027

d.

kT = 3,16 kI = 0,315 kR = 30,08

f.

kT = 5,48 kI = 0,182 kR = 30,08

40


TR.30. Tres transformadores trifásicos conectados en paralelo alimentan una carga total ST = 3·Sn. Se conocen las potencias nominales, Sn1 = Sn, Sn2 = Sn, Sn3 = 2·Sn y las tensiones de nominales de cortocircuito, Hcc1 = Hccn, Hcc2 = 1,05·Hccn, Hcc3 = Hccn, de cada transformador. ¿Cómo se distribuye la potencia total entre los tres transformadores? S1 = S2 = Sn

a.

S3 = 2·Sn

c.

S1 = 0,759·Sn

b.

S2 = 0,723·Sn S3 = 1,446·Sn

S1 = S2 = 0,75·Sn S3 = 1,5·Sn

S1 = 0,7233·Sn

e.

S3 = 1,518·Sn

S1 = 0,759·Sn

d.

S2 = 0,723·Sn S3 = 1,518·Sn

S2 = 0,759·Sn

f.

S1 = S2 = Sn S3 = Sn/2

LEYENDA c C cos M10 cos Mcc E1 E´2 f1 I1 I´2 I10 If IFe IP

índice de carga carga puramente capacitiva factor de potencia en vacío factor de potencia en cortocircuito fem de fase inducida por el campo magnético resultante en el primario fem de fase inducida por el campo magnético resultante en el secundario, reducida al primario frecuencia de alimentación corriente de fase del primario corriente de fase del secundario reducida al primario corriente de fase cuando el transformador funciona en vacío corriente de excitación componente activa de la corriente de fase de vacío componente reactiva de la corriente de fase de vacío (corriente de magnetización)


kT = N1/N2 kI = N2/N1 kR = (N1/N2)2 L N1 N2 NAT NBT P10 PFe PJ1 PJ2 ra rt R R1

R´2

Rcc

RFe S1

41

factor de reducción de la tensión secundaria al primario factor de reducción de la corriente secundaria al primario factor de reducción de la resistencia (reactancia) secundaria al primario carga puramente inductiva número de espiras por una fase del devanado primario número de espiras por una fase del devanado secundario número de espiras por una fase del devanado de alta tensión número de espiras por una fase del devanado de baja tensión potencia absorbida en vacío pérdidas en el hierro pérdidas eléctricas en el devanado primario pérdidas eléctricas en el devanado secundario relación de transformación del autotransformador relación de transformación del transformador carga puramente resistiva resistencia del devanado primario de un transformador monofásico o, resistencia de una fase del devanado primario de un transformador trifásico resistencia del devanado secundario reducida al primario de un transformador monofásico o, resistencia de una fase del devanado secundario, reducida al primario, de un transformador trifásico resistencia de cortocircuito, Kapp, de un transformador monofásico o, resistencia de cortocircuito por fase de un transformador trifásico resistencia correspondiente a las pérdidas en el hierro en una fase potencia aparente absorbida del transformador (autotransformador)

42


S2 Sd Sm U1 U2 U´2 U10 U20 X1V X´2V Xcc XP Zcc Hc Hcc HRcc HXcc

potencia aparente transferida del transformador (autotransformador) al consumidor, receptor potencia aparente transferida por el autotransformador por conexión directa potencia aparente transferida en autotransformador por acoplamiento magnético tensión de fase de alimentación del devanado primario tensión de fase en los bornes del secundario cuando el transformador funciona en carga tensión de fase en los bornes del secundario, reducida al primario tensión de fase de alimentación del primario cuando el transformador funciona en vacío tensión de fase en los bornes del secundario cuando el transformador funciona en vacío reactancia de dispersión de una fase del devanado primario reactancia de dispersión de una fase del devanado secundario reducida al primario reactancia de cortocircuito, Kapp, (de una fase) reactancia de magnetización (de una fase) impedancia de cortocircuito, Kapp, (de fase) caída de tensión [%] tensión de cortocircuito [%] componente activa de la tensión de cortocircuito [%] componente reactiva de la tensión de cortocircuito [%]


43

Capítulo 3: ASPECTOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS

CAPÍTULO 3 ASPECTOS GENERALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS MER.1. Se considera una máquina eléctrica con entrehierro uniforme y con dos pares de polos. En el estator está dispuesto un devanado distribuido, recorrido por la corriente de manera que se consigan los dos pares de polos. ¿Cuál de las siguientes secciones transversales es la correcta? (hay que tener en cuenta el sentido de la corriente por el devanado, el trayecto y el sentido de las líneas del campo magnético útil, los polos formados) N

S a.

N

S

S

N

d. N

S

S

N

N

b.

e. N

S

S

S N

44


N

S

c.

N

S

f. N

S

N

S

MER.2. Las velocidades síncronas del campo magnético giratorio (la fundamental), para la frecuencia de 60 Hz son: a.

3000; 1500; 1000; … r/min

d.

3000; 1800; 1200; … r/min

b.

3600; 3000; 1500; ... r/min

e.

3600; 1800; 1200; … r/min

c.

1800; 1500; 1200; … r/min

f.

4200; 3600; 3000; … r/min

MER.3. Se considera una máquina eléctrica con entrehierro variable y con tres pares de polos. En el estator está dispuesto un devanado concentrado, recorrido por la corriente de manera que se consigan los tres pares de polos. ¿Cuál de las siguientes secciones transversales es la correcta? (hay que tener en cuenta el sentido de la corriente por el devanado, el trayecto y el sentido de las líneas del campo magnético útil, los polos formados) S

N

N a.

d. N

S

N

S S

N

45


N S b.

N

S e.

N

N

c.

S N

S

N N

S N

N

S

S

N

S

S

f.

S

S

N

N S

MER.4. A una variación espacial de forma senoidal de la tensión magnética en el entrehierro de una máquina eléctrica, le corresponde una variación de la inducción magnética de forma siguiente (se desprecia la saturación del circuito magnético): a.

Senoidal La inducción magnética tiene una forma de variación diferente de la forma

b. senoidal c.

Si es una máquina de corriente alterna, entonces la inducción magnética tiene una variación senoidal también Si la máquina tiene el entrehierro constante, entonces la inducción magnéti-

d. ca tiene una forma de variación diferente de la forma senoidal e.

Si la máquina tiene polos salientes en el estator entonces la inducción magnética tiene una variación senoidal también

46


f.

En el caso de las máquinas síncronas con polos lisos y de las máquinas asíncronas trifásicas la inducción magnética tiene una variación senoidal y en el caso de las máquinas síncronas con polos salientes la inducción magnética tiene una forma de variación diferente de la forma senoidal

MER.5. Se considera una máquina eléctrica con 10 polos. ¿Cuánto vale el periodo de la tensión magnética en grados geométricos (Tg) y en grados eléctricos (Te) respectivamente y cuantos periodos en grados eléctricos corresponden a un ángulo geométrico igual a 2S? a. b.

Tg = 2S; Te = 2S/10 10 periodos Tg = 2S; Te = 2S/5 5 periodos

c. d.

Tg = 2S/10; Te = 2S 1 periodo Tg = 2S/5; Te = 2S 10 periodos

e. f.

Tg = 2S/5; Te = 2S 5 periodos Tg = Te = 2S 1 periodo

MER.6. Se considera un devanado monofásico, distribuido. Si la fuerza magnetomotriz correspondiente a una ranura es igual a 48 A y la corriente que pasa por el devanado es igual a 4 A, ¿cual es el numero de conductores de ida y cuál es el numero de conductores de vuelta de cada ranura en el caso en que el devanado esta en una capa o en doble capa respectivamente?

a.

1 capa: 12 conductores de ida o 12 conductores de vuelta 2 capas: 6 conductores de ida y 6 conductores de vuelta

d.

b.

12 conductores de ida y 12 conductores de vuelta, indiferente del tipo del devanado

e.

c.

6 conductores de ida y 6 conductores de vuelta, indiferente del tipo del devanado

f.

1 capa: 12 conductores de ida o 12 conductores de vuelta 2 capas: 12 conductores de ida y 12 conductores de vuelta 1 capa: 24 conductores de ida o 24 conductores de vuelta 2 capas: 12 conductores de ida y 12 conductores de vuelta 12 conductores de ida o 12 conductores de vuelta, indiferente del tipo del devanado


47

MER.7. Se considera una máquina eléctrica rotativa con el entrehierro constante, equipada en una de las dos armaduras con un devanado m – fásico, simétrico, distribuido, recorrido por un sistema m – fásico, de corrientes equilibrado; m ` . ¿Cuál es el número mínimo de fases necesario para que se produzca un campo magnético giratorio? a.

m=3

d.

b.

Por este método no se puede conseguir un campo magnético giratorio

e.

p representa el número de pares de polos

c.

m=2

f.

m=6

m=1 m = 2·p

MER.8. Se considera una máquina eléctrica rotativa con 5 pares de polos. El ángulo geométrico, D, y el ángulo eléctrico, T, entre dos polos sucesivos es igual a: a. b.

D=S T = S/5 D = S/5 T = 2S/5

c. d.

D = S/5 T=S D = 2S/5 T = S/2

e. f.

D = 2S/5 T=S D = S/10 T = S/2

MER.9. Se considera una máquina eléctrica equipada en una de las armaduras con un devanado trifásico simétrico (AX, BY, CZ) recorrido por un sistema trifásico equilibrado de corrientes: iA = I·cos(Z1·t); iB = I·cos(Z1·t - 2S/3); iC = I·cos(Z1·t - 4S/3) Para Z1·t = 11S/6, las corrientes que recorren los devanados son: a.

iA > 0; iB > 0; iC > 0;

d.

iA < 0; iB > 0; iC > 0;

b.

iA > 0; iB < 0; iC > 0;

e.

iA < 0; iB > 0; iC = 0;

48


c.

f.

iA > 0; iB < 0; iC = 0;

iA < 0; iB < 0; iC > 0;

MER.10. Se considera una máquina eléctrica rotativa para la cual, la curva idealizada de la inducción magnética a lo largo de la circunferencia, en función del ángulo se presenta en la figura MER.10.

x ¿Cómo es el entrehierro de esta máquina? x ¿La variación de la inducción magnética está representada en función del ángulo eléctrico o del ángulo geométrico? x ¿Cuantos pares de polos, p, tiene esta máquina?

B -ʌ 2p

9ʌ 2p

5ʌ 2p

ʌ 2p 3ʌ 2p

7ʌ 2p

ángulo 11ʌ 2p

Fig. MER.10 a.

Entrehierro variable Ángulo geométrico p=4

b.

Entrehierro variable Ángulo eléctrico p=4

c.

Entrehierro constante Ángulo eléctrico p=3

Entrehierro variable

d. Ángulo eléctrico p=3

e.

Entrehierro constante Ángulo geométrico p=4

f.

Entrehierro constante Ángulo eléctrico p=8

MER.11. Se considera una máquina eléctrica rotativa para la cual, la curva idealizada de la inducción magnética a lo largo de la circunferencia, en función del ángulo se presenta en la figura MER.11.


49

x ¿Cómo es el entrehierro de esta máquina? x ¿La variación de la inducción magnética está representada en función del ángulo eléctrico o del ángulo geométrico? x ¿Cuantos pares de polos, p, tiene esta máquina?

B -ʌ 2

9ʌ 2

5ʌ 2

ʌ 2 3ʌ 2

7ʌ 2

ángulo 11ʌ 2

Fig. MER.11 Entrehierro variable

a.

Ángulo geométrico

d. Ángulo eléctrico

p=4

p=3


Entrehierro constante

b. Ángulo eléctrico

c.


e.

Ángulo geométrico

p=4

p=4



Ángulo eléctrico p=3

f.

Ángulo eléctrico p=8

MER.12. Se considera una máquina eléctrica con entrehierro constante. El estator está equipado con un devanado trifásico, simétrico (AX, BY, CZ) recorrido por un sistema trifásico equilibrado de corrientes: iA = I·cos(Z1·t); iB = I·cos(Z1·t - 2S/3); iC = I·cos(Z1·t - 4S/3) Para Z1·t = 7S/6, los sentidos correctos de las corrientes que pasan por los devanados están indicados en la figura:

50


A

A

Z a.

Z Y

B

d.

Y B

C

X

A

A

Z b.

Z Y

B

e.

Y B

C

X

C

X

A

A Z

Z c.

C

X

Y B X

C

Y f.

B X

C

MER.13. En el caso en que el rotor está girando con la velocidad angular : pero en sentido opuesto al sentido de rotación del campo magnético giratorio cuya velocidad angular es :1, el deslizamiento del rotor respecto al campo magnético giratorio es igual a:


s

a. b.

s

c.

s

:1 : :

:1 : :1 :1 : :1

d.

s

e.

s

f.

s

51

:1 : :

:1 : :1 : :1 :1

MER.14. Se considera una máquina eléctrica rotativa con entrehierro constante. En el estator está dispuesto un devanado trifásico, simétrico (AX, BY, CZ) recorrido por un sistema trifásico equilibrado de corrientes (fig. MER.14): iA = I·cos(Z1·t) iB = I·cos(Z1·t - 2S/3) iC = I·cos(Z1·t - 4S/3) La componente fundamental de la fmm correspondiente a la fase AX tiene la expresión: Fm1 cos Z1 t cos Ts

FA

șs iA Z

A Y iC

B iB

X

C

Fig. MER.14 La componente fundamental de la fmm resultante producida por el devanado trifásico es:

52


a.

F1

b. c.

3 Fm1 cos Z1 t Ts 2

d.

3 Fm1 cos Ts 2

e.

F1

3 Fm1 cos Z1 t Ts

3 Fm1 cos Z1 t Ts

f.

F1

3 Fm1 cos Z1 t Ts 2

F1

F1

F1

3 Fm1 cos Ts

MER.15. Se considera una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna con 2p polos, cuyo rotor está girando con la velocidad angular :, en el mismo sentido que el campo magnético giratorio cuya velocidad angular es :1 (en el sistema de referencia del estator, S0); en el rotor está dispuesto un devanado trifásico con N2 espiras por fase. Se conocen: x el flujo magnético total a través de las N2 espiras del devanado de la fase “ax”: ) 2a N 2 K N 2 ) m cos Z1 t p D x la corriente que recorre las espiras del devanado de la fase “ax”: S § · ia 2 I 2 cos ¨ s Z 1 t M2 ¸ 2 © ¹

donde ĳ2 es el desfase respecto a la fem e2a y s representa el deslizamiento del rotor respecto al campo magnético giratorio. El par electromagnético desarrollado por la fase “ax” es: a.

Ta

b. c. d.

1 N 2 K N 2 ) m I 2 2 ª¬ cos M2 cos 2 s Z1 t S M2 º¼ 2 Ta

Ta Ta

1 p N 2 K N 2 ) m I 2 2 cos 2 s Z1 t S M2 2

1 N 2 K N 2 ) m I 2 2 ª¬ cos(M2 S) cos 2 s Z1 t S M2 º¼ 2 1 p N 2 K N2 ) m I 2 2 ª¬ cos M2 cos 2 s Z1 t S M2 º¼ 2


e.

1 p N 2 K N2 ) m I 2 2 ª¬cos M2 cos s Z1 t S M2 º¼ 2

Ta

f.

53

Ta

1 p N 2 K N2 ) m I 2 2 ª¬cos M2 cos 2 s Z1 t º¼ 2

MER.16. ¿Que representa la línea discontinua de la figura MER.16?

Fig. MER.16 a.

d. persión de ranura

Línea de la componente armónica

e.

Línea del flujo magnético de dispersión de cabezas de bobinas

Línea del flujo magnético de dispersión de cabezas de dientes

f.

Línea del flujo magnético útil del rotor o línea del flujo magnético de dispersión del estator

b. del flujo magnético de dispersión c.

Línea del flujo magnético de dis-

Línea del flujo magnético útil

MER.17 ¿Que representan las líneas discontinuas de la figura MER.17? B

I

A

II Fig. MER.17

III

54


a.

I: línea de la componente armónica del flujo magnético de dispersión II: líneas del flujo magnético de dispersión de cabezas de dientes III: líneas del flujo magnético útil

b.

I: línea del flujo magnético de dispersión de ranura II: líneas del flujo magnético de dispersión de cabezas de bobinas III: líneas del flujo magnético de dispersión de cabezas de dientes

c.

I: línea del flujo magnético de dispersión de cabezas de dientes II: líneas del flujo magnético de dispersión de cabezas de bobinas III: líneas del flujo magnético útil

d.

I: línea del flujo magnético de dispersión de cabezas de dientes II: líneas del flujo magnético de dispersión de cabezas de bobinas III: líneas del flujo magnético de dispersión de ranura

e.

I: línea del flujo magnético de dispersión de cabezas de dientes II: líneas del flujo magnético útil III: líneas del flujo magnético de dispersión de ranura

f.

I: línea del flujo magnético de dispersión de cabezas de bobinas II: líneas de la componente armónica del flujo magnético de dispersión III: líneas del flujo magnético de dispersión de ranura

MER.18. El par electromagnético de una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna se calcula mediante: Teorema de fuerzas generalizadas en el campo eléctrico:

a.

b.

T

§ dWm · ¨ ¸ © dx ¹)

cte

§ dWm · ¨ dx ¸ © ¹i

Teorema de fuerzas generalizadas en el campo magnético:

d.

T

cte

§ dWm · ¨ dx ¸ © ¹)

§ dWm · ¨ ¸ © dx ¹i

cte

cte

donde: Wm es la energía y x es un ángulo

donde: Wm es la energía y x es un ángulo



T

§ dWm · ¨ dx ¸ © ¹)

cte

§ dWm · ¨ ¸ © dx ¹i

e. cte

donde: Wm es la energía magnética y x es una longitud

T

§ dWm · ¨ ¸ © dx ¹)

cte

§ dWm · ¨ dx ¸ © ¹i

cte

donde: Wm es la energía magnética y x es un ángulo

55


Teorema de fuerzas generalizadas en el campo eléctrico:

c.

T

§ dWm · ¨ dx ¸ © ¹)

cte

§ dWm · ¨ ¸ © dx ¹i


f. cte


T

§ dWm · ¨ ¸ © dx ¹)

cte

§ dWm · ¨ dx ¸ © ¹i

cte


MER.19 Se considera una máquina eléctrica con el entrehierro uniforme; en el rotor está dispuesto un devanado monofásico, con paso diametral, con q ranuras por polo y por fase, recorrido por corriente continua. La curva correspondiente a la tensión magnética se presenta en la figura MER.19. F(D)

-ʌ

ʌ

D

Fig. MER.19 ¿Cuál es el número de ranuras por polo y por fase, q? a.

q=1oq=3

d.

q=4

b.

q=2oq=4

e.

El número de ranuras por polo y por fase no influye la forma de la tensión magnética

c.

q=3

f.

q=2

MER.20. Se considera una máquina eléctrica rotativa cuyo rotor está girando con la velocidad angular :, en el mismo sentido que el campo magnético giratorio,

56


cuya velocidad angular es :1 (en el sistema de referencia del estator, S0); en el rotor está dispuesto un devanado trifásico con N2 espiras por fase. El par electromagnético desarrollado por el devanado “ax” es:

1 p N 2 K N2 ) m I 2 2 ª¬ cos M2 cos 2 s Z1 t S M2 º¼ 2

Ta

El par electromagnético total que actúa sobre el rotor es: a.

T

b.

T

c.

Ta Tb Tc T

3 p N 2 K N 2 ) m I 2 2 cos M2 2

Ta Tb Tc

3 p N 2 K N2 ) m I 2 2 cos M2 s Z1 t 2 3 p N 2 K N2 ) m I 2 2 cos Z1 t 2

Ta Tb Tc

d.

T

3 Ta

3 p N 2 K N 2 ) m I 2 2 cos M2 2

e.

T

3 Ta

3 p N 2 K N 2 ) m I 2 2 cos M2

f.

T

Ta Tb Tc

3 p N 2 K N 2 ) m I 2 2 cos M2

MER.21. Si las magnitudes y1, y2, y3 forman un sistema trifásico equilibrado, entonces estas magnitudes tienes las siguientes expresiones: y1

a.

y2 y3

b.

I1 2 sin Z t 2S · § I 2 2 sin ¨ Z t ¸ 3 ¹ © 4S · § I 3 2 sin ¨ Z t ¸ 3 ¹ ©

y1

d.

y2 y3

y1

I 2 sin Z t

y1

y2

S· § I 2 sin ¨ Z t ¸ 2¹ © S· § I 2 sin ¨ Z t ¸ 2¹ ©

y2

y3

e.

y3

I 2 sin Z t 2S § · I 2 sin ¨ Z t M¸ 3 © ¹ 4S § · I 2 sin ¨ Z t 2M ¸ 3 © ¹ I1 2 sin Z1 t 2S · § I 2 2 sin ¨ Z2 t ¸ 3 ¹ © 4S · § I 3 2 sin ¨ Z3 t ¸ 3 ¹ ©

57


I 2 sin Z1 t

y1

2S · § I 2 sin ¨ Z2 t ¸ 3 ¹ © 4S · § I 2 sin ¨ Z3 t ¸ 3 ¹ ©

y2

c.

y3

I 2 sin Z t

y1

2S · § I 2 sin ¨ Z t ¸ 3 ¹ © 4S · § I 2 sin ¨ Z t ¸ 3 ¹ ©

y2

f.

y3

MER.22. ¿Qué ley del electromagnetismo se utiliza para calcular la fem inducida en una bobina? ¿De que tipo puede ser la fem inducida en una bobina? Ley de la inducción electromagnética em

a.

wB d A , fem de moviwt S*

³

miento et

³v

u B dr ,

*

fem

Ley del circuito magnético et

d.

et

Ley de la conservación del flujo electromagnético


³

³

v u B dr ,

*

fem

et

e.

de

wB d A , fem de transwt S*

³

³v *

vimiento

u B d r , fem de mo-

vimiento

formación em

³v *

Ley de la inducción electromagnética

c.


³

formación em

transformación

em


vimiento

Ley del circuito magnético

b. miento

³v *

transformación

em

formación em

de


³


El segundo teorema de Kirchhoff em

f.


³

miento et

³v *

u B dr ,

transformación

fem

de

58


MER.23. ¿Cuánto vale la fem inducida por un campo magnético giratorio de velocidad angular :1 en un conductor que se desplaza con la misma velocidad :1 (en ambos casos la velocidad angular se mide respecto al mismo sistema de referencia)? a.

En esta situación no se puede calcular la fem inducida e

ductor e i es la corriente que recorre el conductor e

La fem inducida es igual a cero

R i

b. donde R es la resistencia del con-

c.

d.

N eespira

donde N es el número de espiras

e.

f.

e

E 2 cos Z1 t

e

wB dA wt S*

³

MER.24. El periodo de la tensión magnética correspondiente al ángulo eléctrico es T = 2S. ¿Cuántos pares de polos tiene la máquina? a.

p=2

d.

p =5

b.

No se puede determinar el número de pares de polos, el periodo correspondiente al ángulo eléctrico es siempre T = 2S

e.

p=1op=2

c.

p=3

f.

La máquina tiene un número impar de pares de polos

MER.25. Se considera un devanado monofásico en una capa, cuya bobina tiene Nb espiras. ¿Cuántos conductores de ida y/o cuántos conductores de vuelta están en una ranura?


a. b. c.

Nb conductores de ida o Nb conductores de vuelta Nb/2 conductores de ida y Nb/2 conductores de vuelta Nb conductores de vuelta

d. e. f.

59

Nb conductores de ida y Nb conductores de vuelta Nb conductores de ida Nb/2 conductores de ida o Nb/2 conductores de vuelta

MER.26. ¿Cuál es la relación entre la pulsación de las corrientes del estator Z1 y la pulsación de la fem inducida por un campo magnético giratorio, cuya velocidad angular es :1, en un conductor dispuesto en rotor de la máquina en el caso en que el rotor está en reposo Z2r y en movimiento Z2m con la velocidad angular : z :1, respectivamente? a. b. c.

Z2r = Z2m = Z1 Z2r = Z2m = s·Z1 donde: s = (:1 - :)/:1 Z2r = Z1; Z2m = s·Z1 donde s = (:1 - :)/:

d. e. f.

Z2r = s·Z1; Z2m = Z1 donde: s = (:1 - :)/:1 Z2r = s·Z1; Z2m = Z1 donde: s = (:1 - :)/: Z2r = Z1; Z2m = s·Z1 donde: s = (:1 - :)/:1

MER.27. Se considera un devanado monofásico en doble capa, cuya bobina tiene Nb espiras. ¿Cuántos conductores de ida y/o cuántos conductores de vuelta están en una ranura? a.

Nb conductores de ida o Nb conductores de vuelta

d.

Nb conductores de ida y Nb conductores de vuelta

b.

Nb/2 conductores de ida y Nb/2 conductores de vuelta

e.

Nb conductores de ida

c.

Nb conductores de vuelta

f.

Nb/2 conductores de ida o Nb/2 conductores de vuelta

60


MER.28. Se considera una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna con 8 polos. Si la frecuencia es f1 = 60 Hz, ¿cuánto valen las velocidades síncronas correspondientes a la fundamental, n1(1), y a la armónica de orden 5, n1(5), respectivamente? a. b. c.

n1(5) = 900 r/min n1(5) = 4500 r/min n1(1) = 450 r/min n1(5) = 180 r/min n1(1) = 450 r/min n1(5) = 450 r/min

d. e. f.

n1(1) = 900 r/min n1(5) = 180 r/min n1(1) = 450 r/min n1(5) = 900 r/min n1(1) = 900 r/min n1(5) = 900 r/min

MER.29. ¿Cuanto vale el deslizamiento del rotor respecto al campo magnético giratorio inductor producido por un devanado trifásico, simétrico recorrido por un sistema trifásico, simétrico de corrientes, en el caso en que el rotor esté girando con la velocidad síncrona? En este caso no se puede calcular

a.

s=1

d. el deslizamiento

b.

s = 10%

e.

s = 1,5

c.

El deslizamiento puede tener cualquier valor positivo

f.

s=0

MER.30. Una máquina eléctrica rotativa, con el entrehierro constante, tiene un devanado trifásico en el estator, simétrico (AX, BY, CZ) recorrido por un sistema trifásico, simétrico de corrientes (iA = I·cos (Z1·t); iB; iC). ¿Para qué instante de tiempo Z1·t corresponden los sentidos de las corrientes por los devanados AX, BY, CZ, el trayecto y el sentido de las líneas del campo magnético giratorio que se presenta en la figura MER.30?


șs

A

iA Y

Z X B

61

iC X

C

iB X Fig. MER.30

a.

Z1·t = ʌ

d.

Z1·t = 3ʌ /2

b.

Z1·t = ʌ /2

e.

Z1·t = ʌ /4

c.

Z1·t = ʌ /6

f.

Z1·t = 2ʌ /3

LEYENDA ax, by, cz AX, BY, CZ B e em et f1 FA F1 Fm1

devanado trifásico simétrico dispuesto en el rotor devanado trifásico simétrico dispuesto en el estator inducción magnética fem fem de movimiento fem de transformación frecuencia de la tensión y de la corriente del estator fundamental de la fmm producida por el devanado monofásico AX recorrido por la corriente iA fundamental de la fmm resultante, producida por un devanado trifásico amplitud de la fmm producida por un devanado monofásico

62


S § · 2 I 2 cos ¨ s Z1 t M2 ¸ la corriente que recorre las espi2 © ¹ ras del devanado de la fase ax cuando el rotor gira con la velocidad n z n1, donde M2 representa el desfase de la corriente ia respecto a la fem e2a iA, iB, iC sistema trifásico equilibrado de corrientes: iA = I·cos(Z1·t); iB = I·cos(Z1·t - 2S/3); iC = I·cos(Z1·t 4S/3) KN2 factor de bobinado del devanado trifásico del rotor m número de fases n velocidad del rotor n1 velocidad del campo magnético giratorio, velocidad de sincronismo N2 número de espiras del devanado de fase ax Nb número de espiras de una bobina p número de pares de polos q número de ranuras por polo y por fase s deslizamiento del rotor respeto al campo magnético inductor T periodo de la fmm T par electromagnético Ta,b,c par electromagnético desarrollado por la fase ax, by, cz respectivamente Te período de la fmm, en grados eléctricos Tg período de la fmm, en grados geométricos Wm energía magnética D ángulo geométrico T ángulo eléctrico Ts ángulo eléctrico en el sistema de referencia del estator )2a flujo magnético total a través de las N2 espiras del devanado de la fase ax )m flujo máximo ia


Z1 = 2S·f1 Z2m

Z2r

: :1

63

pulsación de las magnitudes del estator pulsación de la fem inducida por un campo magnético giratorio en un conductor dispuesto en rotor de la máquina en el caso en que el rotor está en movimiento respecto al campo magnético giratorio pulsación de la fem inducida por un campo magnético giratorio en un conductor dispuesto en rotor de la máquina en el caso en que el rotor está en reposo velocidad angular del rotor velocidad angular del campo magnético giratorio, velocidad angular de sincronismo


65

Capítulo 4: MÁQUINA ASÍNCRONA

CAPÍTULO 4 MÁQUINA ASÍNCRONA MA.1. El par máximo del motor asíncrono trifásico, alimentado a tensión nominal, es Tm. ¿Qué valor tiene el par máximo, T’m, si la tensión de alimentación es U’1 = U1n / 2 ? a.

T’m = Tm /2

c.

T’m = Tm / 2

e.

T’m = 2·Tm

b.

T’m = Tm

d.

T’m =

f.

T’m = Tm /4

2 Tm

MA.2. ¿Cómo se ve afectado el deslizamiento crítico del motor asíncrono trifásico cuando la frecuencia de la tensión de alimentación disminuye? sm a.

R2' R12 X V2

Disminuye

d. Aumenta

Depende del tipo del motor asín-

e.

Permanece constante

f.

Aumenta si el motor asíncrono trifásico es de rotor bobinado y permanece constante si el motor es de rotor en jaula de ardilla

b. crono c.

Disminuye si el motor asíncrono trifásico es de rotor bobinado y permanece constante si el motor es de rotor en jaula de ardilla

MA.3. ¿Cómo se modifica el deslizamiento crítico del motor asíncrono trifásico si se conecta en serie con el devanado del rotor un reostato de regulación?

66


sm

R2' R12 X V2 Disminuye si es de rotor bobina-

a.

Disminuye

d. do y permanece constante si es de

b.

Aumenta para un motor con rotor bobinado y es imposible conectar un reostato al rotor en el caso de un rotor en jaula de ardilla

e.

Aumenta si el motor es con rotor bobinado y disminuye si el motor es con rotor en jaula de ardilla

c.

Aumenta

f.

Permanece constante

rotor en jaula de ardilla

MA.4. ¿El motor asíncrono trifásico puede funcionar en vacío? a.

Sí, sólo en el caso en que el motor sea de rotor bobinado y en el arranque el devanado del rotor esté abierto

b. Sí c.

Sí, en el caso en que el motor sea de rotor bobinado

Sí, en el caso en que el motor es

d. con rotor en cortocircuito e.

No

f.

Sí, sólo en el caso en que el arranque se hace con autotransformador

MA.5. Teniendo en cuenta el esquema equivalente en T del motor asíncrono trifásico, fig. MA.5, la corriente del rotor reducida al estator es: I1

Z1

Z’2s I10

U1

Z0

Fig. MA.5

I’2

67


'

a.

I2

b.

I2

'

c.

I2

'

d.

I2

'

e.

I2

'

f.

I2

'

U1 Z 1 c1 Z

' 2s

U1 Z 1 c1 Z

' 2s

U1 c1 Z 1 Z

' 2s

U1 '

Z 0 c1 Z 2s U1 c1 Z 1 Z

' 2s

U1 c1 Z 0 Z

' 2s

; c1

§ Z0 · 1¸ ¨ © Z1 ¹

; c1

§ Z1 · 1¸ ¨ © Z0 ¹

; c1

§ Z0 · 1¸ ¨ Z © 1 ¹

; c1

§ Z1 · 1¸ ¨ Z © 0 ¹

; c1

§ Z1 · 1¸ ¨ © Z0 ¹

; c1

§ Z1 · 1¸ ¨ © Z0 ¹

MA.6. La característica mecánica natural del motor asíncrono trifásico es: Una característica mecánica dura n

n T

U1

U1n

f1

f1n

Una característica mecánica rígida

cte

n

cte

n

a.

d.

n0

T

n T

U1

U1n

f1

f1n

cte cte

n n0

T

68


Una característica mecánica dura n

n T U1

U1n

Una característica mecánica dura

cte

n

n

b.

n T

U1

U1n

If

I fn

cte

n

e.

n1

n0

T

T

Una característica mecánica elástica U1 n

c.

cte

U1n

U1

cte

n T f1

f1n

cte

If

I fn

cte

n


U1n

cte

n T I f

I fn

cte

f1

f1n

cte

n

f.

n0

n1

T

T

MA.7. ¿Cómo se ve afectado el deslizamiento crítico, sm, del motor asíncrono trifásico si la tensión de alimentación aumenta 3 veces? sm

R2' R12 X V2

a.

Disminuye

d. Aumenta

b.

Aumenta si el motor asíncrono es con rotor bobinado y disminuye si el motor asíncrono es con rotor en jaula de ardilla

e.

Permanece constante

69


c.

Disminuye si el motor asíncrono es con rotor bobinado y permanece constante si es con rotor en jaula de ardilla

f.

Aumenta si el motor asíncrono es con rotor bobinado y permanece constante si es con rotor en jaula de ardilla

MA.8. ¿Cómo se modifica el par máximo del motor asíncrono trifásico si se conecta en serie con el devanado del rotor un reostato? Tm

a.

3 U12

2 :1 R1 R12 X V2

Si el motor es con rotor en cortocircuito, entonces no se puede conectar el reostato y si es con rotor bobinado el par máximo no cambia

Disminuye si el motor es con ro-

d. tor en jaula de ardilla y aumenta si es con rotor bobinado

b. Aumenta

e.

Disminuye si el motor es con rotor en jaula de ardilla y no cambia si es con rotor bobinado

c.

f.

Disminuye si el motor es con rotor bobinado y no cambia si es con rotor en cortocircuito

Disminuye

MA.9. Para un motor asíncrono trifásico ¿cuál es la relación entre la velocidad de vacío, n’0, cuando se alimenta a una tensión U’1 = U1n /3, y la velocidad de vacío, n0, cuando se alimenta a la tensión nominal U1n? n’0 = n0 /3

a.

n’0 = n0 /3

d. si el devanado del estator esta conectado en estrella

n’0 = n0

b. pero sólo cuando la frecuencia disminuye 3 veces también

e.

n’0 = n0 /9

70


c.

f.

n’0 = n0

n’0 = 3·n0 si el devanado del estator está conectado en triángulo

MA.10. ¿Cómo se modifica el par máximo del motor asíncrono trifásico si tanto el valor eficaz de la tensión de alimentación como su frecuencia disminuyen 2 veces (se desprecia la resistencia del devanado del estator)? Tm

3·U12

2·:1 · R1 R12 X V2

Permanece constante si el motor

a.

Disminuye 2 veces

d. funciona a la velocidad síncrona

b.

Permanece constante si el motor es con rotor bobinado y disminuye 4 veces si es con rotor en jaula de ardilla

e.

Disminuye 4 veces

f.

Permanece constante si el motor es con rotor en jaula de ardilla y disminuye 4 veces si es con rotor bobinado

c.

Permanece constante

MA.11. El par de arranque del motor asíncrono trifásico con rotor en cortocircuito, alimentado a la tensión nominal es Ta. ¿Cuánto vale el par de arranque, T’a, si el motor se alimenta a la tensión U’1 = U1n /3? T’a = Ta

a.

T’a = Ta /3

b.

T’a = Ta

c.

T’a = 3· Ta

e.

si el motor arranca en vacío

d.

T’a = Ta /9

f.

T’a = Tm

MA.12. ¿Cuánto vale el deslizamiento del motor asíncrono trifásico cuando se realizan ensayos en vacío y en cortocircuito?

71


¿Cuál es la justificación de las respuestas?

a.

b.

Funcionamiento en vacío: s = 1 porque n = 0 Funcionamiento en cortocircuito: s = 0 porque el rotor está bloqueado Funcionamiento en vacío: s = sn porque n = nn Funcionamiento en cortocircuito: s = 1 porque n = 0 (el rotor está bloqueado)

Funcionamiento en vacío:

d.

s = 1 porque n = 0 (el rotor está bloqueado)

e.

Funcionamiento en vacío:

c.

s o 0 porque n0 o n1 Funcionamiento en cortocircuito: s = 1 porque n = nn

s o 0 porque n0 o n1 Funcionamiento en cortocircuito:

f.

Funcionamiento en vacío: s =1 porque n = 0 (el rotor está bloqueado) Funcionamiento en cortocircuito: s = sn porque n = nn Funcionamiento en vacío: s = sn porque n = nn Funcionamiento en cortocircuito: s o 0 porque n0 o n1

MA.13. Para un motor asíncrono trifásico ¿cuál es la relación entre la velocidad de vacío, n’0, cuando se alimenta a una frecuencia, f’1 = f1n /2, y la velocidad de vacío, n0, cuando se alimenta a la frecuencia nominal f1n? a.

n’0 = n0 /2

d.

n’0 = n0 si el devanado del estator está conectado en estrella

b.

n’0 = n0 pero sólo en el caso en que la tensión de alimentación disminuye 3 veces, también

e.

n’0 = n0 /4

c.

n’0 = n0

f.

n’0 = n0 si el devanado del estator está conectado en triángulo

MA.14. Un motor asíncrono trifásico con rotor bobinado se alimenta a tensión nominal con el devanado del rotor abierto.

72


¿Cómo se comporta el motor en este caso? a.

El motor arranca si el devanado del estator está conectado en triángulo y no arranca si está conectado en estrella

b.

El motor no arranca, se comporta como un transformador en cortocircuito

e.

El motor arranca si el devanado del estator está conectado en estrella y no arranca si está conectado en triángulo

c.

El motor absorbe una corriente excesivamente alta y no puede arrancar

f.

La velocidad del motor aumenta excesivamente

El motor no arranca, se comporta

d. como un transformador en vacío

MA.15. El devanado del estator de un motor asíncrono trifásico, con rotor en cortocircuito, está conectado en estrella. ¿Cómo se comporta este motor, en el proceso de arranque, si el devanado de una fase del estator está interrumpido? a.

Arranca pero la corriente de arranque supera el caso en que el devanado no está interrumpido El par de arranque es

3 veces

b. menor que el par de arranque en

No arranca, se comporta como un

d. motor asíncrono monofásico e.

Se comporta como un transformador

f.

En el arranque no hay ninguna diferencia entre las dos situaciones (con fallo y sin fallo del devanado de una fase del estator) pero durante el funcionamiento en régimen permanente, la corriente consumida supera a la corriente nominal

la ausencia del fallo

c.

El motor arranca pero su velocidad aumenta excesivamente

MA.16. ¿A que tipo de motor eléctrico le corresponde la característica presentada en la figura MA.16 y como se llama esta característica?

73


T

s 0

2

1

Fig. MA.16 a.

Característica mecánica del motor asíncrono trifásico

d. asíncrono monofásico

Característica par; deslizamiento

e.

Característica de arranque del motor asíncrono monofásico

Característica par; deslizamiento del motor síncrono trifásico

f.

Característica par; deslizamiento del motor asíncrono trifásico

b. del motor asíncrono monofásico c.

Característica mecánica del motor

MA.17. ¿Cuánto vale la fem inducida en el devanado del rotor de un motor asíncrono trifásico, E2s, en el caso en que, mediante un motor auxiliar la velocidad del rotor sea igual a la velocidad del campo giratorio? y ¿cuál es la justificación? a.

b.

E2s = E2 s = 1 y E2s = s·E2 E2s = 0 n = n1 s = 0 y E2s = s·E2 = 0

E2s > 0

d. Mediante el motor auxiliar se ha aumentado el par del motor asíncrono E2s 0

e.

E2s = 0

E2s = cte

c.

E2s es independiente de la velocidad del motor

El motor tiene una tendencia a disminuir la velocidad

f.

El motor está consumiendo tanta potencia eléctrica como potencia mecánica

74


MA.18. ¿Cuánto valen las siguientes magnitudes de un motor asíncrono monofásico?: x el deslizamiento directo, sd, (el deslizamiento del rotor respecto a la componente directa del campo magnético giratorio). x el deslizamiento inverso, si, (el deslizamiento del rotor respecto a la componente inversa del campo magnético giratorio). x el par de arranque, Ta. a.

s d = si = s Ta = 0

b.

sd = s si = 2·s - 1 Ta = 0

c.

sd = s si = 2 – s Ta = 0

d.

sd = s si = 2 – s T a = Tn

e.

sd = 0 si = 2·s - 1 T a > Tn

f.

sd = 2 - s si = 0 Ta = 0

MA.19. ¿Cuál es el tipo de máquina eléctrica y el régimen de funcionamiento cuyo reparto de potencias esta representado en la figura MA.19? ¿Cuáles son las pérdidas independientes de la carga? P1el = Pc

P1m = Pc PG

(eléctrica)

(mecánica)

Pmrv

PFe2

PFe1 PJ2 Fig. MA.19

PJ1

75


Máquina asíncrona trifásica en régimen de frenado

a.

Las pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación, Pmrv, y las pérdidas en el hierro, PFe

d.

Las pérdidas en el hierro, PFe

Máquina asíncrona trifásica en régimen como generador

b. Las pérdidas en el hiero del

c.

Máquina asíncrona trifásica en régimen como motor

Máquina asíncrona trifásica en régimen como motor

e.

rotor, PFe2, y eléctricas en el devanado del rotor, PJ2

Las pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación, Pmrv, y las pérdidas en el hierro, PFe

Máquina asíncrona trifásica en régimen de frenado

Máquina asíncrona trifásica en régimen como generador

Las pérdidas eléctricas en los devanados del estator, PJ1, y del rotor, PJ2

f.

Las pérdidas eléctricas en los devanados del estator, PJ1, y del rotor, PJ2

MA.20. En una máquina asíncrona trifásica, y en función del régimen de funcionamiento: x ¿cómo es la velocidad del rotor, n, respecto a la velocidad del campo magnético giratorio, n1? x ¿entre qué valores está comprendido el deslizamiento, s? Generador: n < 0; s > 1

a.

Motor: n [0; n1); s (0; 1] Freno: n > n1; s < 0

d.

Generador:

b.

n [0; n1); s (0; 1] Motor: n > n1; s < 0 Freno: n < 0; s > 1

e.

Generador: n > n1; s < 0 Motor: n [0; n1); s (0; 1] Freno: n < 0; s > 1 Generador: n > n1; s < 0 Motor: n < 0; s > 1 Freno: n [0; n1); s (0; 1]

76


c.

Generador: n < 0; s > 1 Motor: n [0; n1); s (0; 1] La máquina no puede funcionar en régimen de frenado

f.

Generador y freno: n > n1; s < 0; (el sentido del campo magnético giratorio es diferente para los dos casos) Motor: n [0; n1); s (0; 1]

MA.21. En la figura MA.21 se presenta el esquema equivalente en T del motor asíncrono trifásico. Las impedancias Z1, Z’2s, Z0 del esquema son: Z1

I1

Z’2s

I’2

Z1

R1 j X 1V

I10 U1

Z0

Fig. MA 21 Z1

a.

b.

Z0

R2' j X 2' V s RFe j X µ

Z1

R1 j X 1V

'

Z 2s

Z

' 2s

Z0

Z1

'

d.

Z1

R2' j X 2' V RFe X P2 RFe2 X P2

j

Z 2s Z0

RFe2 X P

e.

RFe2 X P2

R1 j X 1V

Z 2s

R2' j X 2' V s

Z0

XP RFe j 2 2 2 RFe X P RFe X P2

'

c.

R1 j X 1V

Z

' 2s

R1 j X 1V R2' j X 2' V

Z0

RFe j X P

Z1

R1 j X 1V

'

f.

R2' j X 2' V s RFe X P2 RFe2 X P j RFe2 X P2 RFe2 X P2

Z 2s Z0

R2' j X 2' V s RFe X P2 RFe2 X P j RFe2 X P2 RFe2 X P2

77


MA.22. La velocidad síncrona de un motor asíncrono trifásico es n1. En el caso en que Z1 representa la pulsación de las corrientes del estator y s el deslizamiento del rotor respecto al campo magnético giratorio, cuánto valen las siguientes magnitudes: x ¿la pulsación de las magnitudes del rotor, Z2? x ¿la pulsación de las magnitudes del rotor reducidas al estator, Z’2? x ¿la velocidad angular del campo magnético giratorio respecto al sistema de referencia fijo respecto al estator, :1? x ¿la velocidad angular del campo magnético giratorio de reacción respecto al sistema de referencia fijo respecto al estator, :r? Z2 = Z1

a.

b.

c.

Z’2 = Z1 = 2S·f1 :1 = 2S·n1

Z2 = Z1

d.

Z’2 = Z1 = 2S·f1 :1

:r = :2

:r = :1

Z2 = s Z1

Z2 = s·Z1

Z’2 = Z1 = 2S·f1 :1 = 2S·f1

e.

Z’2 = Z1 = 2S·f1 :1 = 2S·n1

:r = :2

:r = :2 = s·:1

Z2 = 0

Z2 = s·Z1

Z’2 = Z1 = 2S·f1 :1 = 2S·n1

f.

:r = :2

Z’2 = Z1 = 2S·f1 :1 = 2S·n1 :r = :1

MA.23. ¿Para un motor asíncrono trifásico, cómo se relacionan la potencia en el entrehierro, PG, la potencia interna, PM, la potencia útil, P2, las pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación, Pmrv, las pérdidas en el hierro del rotor, PFe2, y las pérdidas por efecto Joule en el devanado del rotor, PJ2? a.

PM = PG + PJ2 PM = PFe2 + Pmrv + P2

d.

PM = P2 P2 = PG+ PFe2 + Pmrv + PJ2

78


b. c.

PM = P2 PM = PFe2 + Pmrv + PG+ PJ2 PJ2·= PM + PG PM = PFe2 + Pmrv + P2

e.

PG = Pmrv + PFe2 + PM PM = PJ2+ P2

f.

PG = PM + PJ2 PM = PFe2 + Pmrv + P2

MA.24. El par electromagnético de una máquina asíncrona trifásica se expresa de la siguiente manera: T

3 R2' U12 2 ª§ º R2' · s :1 «¨ R1 ¸ X V2 » s ¹ «¬© »¼

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es la correcta? a.

El par de arranque (s = 1) disminuye 4 veces si la tensión de alimentación disminuye 4 veces El par de arranque disminuye 3 veces si la frecuencia de alimentación dis-

b. minuye un 10% c.

El par de arranque se consigue para n = 0 y disminuye 4 veces si la tensión de alimentación disminuye 2 veces El par de arranque se consigue para n = n1 y disminuye 4 veces si la tensión

d. de alimentación disminuye 2 veces e.

El par de arranque se consigue para s = 1 y no cambia si la tensión de alimentación disminuye 2 veces

f.

El par de arranque se consigue para s = 0,1 y no depende de la frecuencia de la tensión alimentación

MA.25. Para un motor asíncrono trifásico ¿mediante qué ensayos y en qué condiciones se determinan las pérdidas nominales en el hierro y las pérdidas mecánicas de rozamiento y ventilación, respectivamente? a.

Ensayo en cortocircuito para, por lo menos, dos valores diferentes de la tensión; una de las dos medidas se hace a la tensión nominal

79


Ensayo en vacío para tensión de alimentación igual a la tensión nominal y

b. Ensayo en cortocircuito para la corriente del estator igual a la corriente nominal

c.

Ensayo en vacío para tensión de alimentación igual a la tensión nominal Ensayo en vacío para, por lo menos, dos valores diferentes de la tensión de

d. alimentación; una de las dos medidas se hace para la tensión nominal e.

Ensayo en cortocircuito a la tensión nominal

f.

El conjunto de las pérdidas en el hierro y las pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación se consigue mediante el ensayo en vacío para tensión de alimentación igual a la tensión nominal pero la separación de los dos tipos de pérdidas no se puede conseguir mediante los ensayos experimentales

MA.26. Para un motor asíncrono trifásico se conocen: la potencia nominal Pn, la tensión nominal Un, la corriente nominal In, la conexión del devanado del estator, la velocidad nominal nn, la frecuencia nominal fn, el factor de potencia nominal cos ĳn y el factor de sobrecarga km. x ¿Cómo se pueden calcular mediante la relación de Kloss las siguientes magnitudes: el deslizamiento critico, sm, el par de arranque, Ta y el par máximo, Tm? x ¿Qué relación tienen el deslizamiento nominal, sn, y el deslizamiento critico, sm?

T Tm

La relación de Kloss es:

s

a.

sn

n1 nn n1

s 1 ½ ¾ Tm , sm ¿

2 s sm sm s 2 sm sn s m sm s n

km

Ta Tm

2 Ta 1 sm sm 1

; Tn

; sn sm

Pn Tm 2S n1

Tn km

80


s

b.

s 1 ½ ¾ Tm , sm ¿

s

c.

sn

sn

e.

sn

n1 nn n1

Ta Tm

n1 nn n1

n1 nn nn

s 1 ½ ¾ Tm , sm ¿

s

f.

Ta Tm

s 1 ½ ¾ Tm , sm ¿

s

sn

s 1 ½ ¾ Tm , sn ¿

s

d.

n1 nn nn

sn

n1 nn n1

s 1 ½ ¾ Tm , sm ¿

Tp

1 km

2 sm sn s m sm s n

2 Ta 1 sm sm 1 1 km

1 km

2 Ta 1 sm sm 1

1 km

Ta Tm

Ta Tm

2

sn s m sm s n

sm

2

sn s m sm s n 2

1 sm sm 1

; Tn

Pn Tm 2S·nn

k m Tn

; Tn

Pn Tm 2S·nn

k m Tn

Pn Tm 2S·n1

km Tn

; sn s m

2 Ta 1 sm sm 1

km

km Tn

; sn ! s m

2 sm sn s m sm s n

Tm

Pn Tm 2S·n1

; sn ! s m

2 sm sn s m sm s n

2 Ta 1 sn sn 1

; Tn

Ta

; Tn

; sn s m

sm

; Tn

Pn Tm 2S·nn

Tn km

; sn sm

MA.27. En la figura MA.27 se presentan tres esquemas equivalentes de una máquina asíncrona trifásica.

81


¿A qué régimen de funcionamiento corresponde cada esquema? Justificación de las respuestas. R1

I1

X1V

R’2/s

X’2V

I’2

I10 IP

IFe E1

I

U1

I10

R1

RFe

XP

E’2

X1V I10

U10

IFe

IP

RFe

XP

I1cc

Rcc

Xcc

U1cc

III

II

Fig. MA 27 I – cualquier régimen de funcionamiento; s \

I – cualquier régimen de funcionamiento; s \

II – funcionamiento en vacío;

II – funcionamiento en cortocircuito;

n o n1 s o 0 R’2/s o f

a.

III – funcionamiento en cortocircuito;

d.

R’2 = 0 III – funcionamiento en vacío;

n = 0 s = 1;

n = 0 s = 1;

I10 << I1n y en consecuencia se puede despreciar


82


b.



II – funcionamiento en cortocircuito;



n = 0 s = 1;

e.

III – funcionamiento en vacío;


n = 0 s = 1; I10 << I1n y en consecuencia se puede despreciar






R’2 = 0

c.



f.

n = 0 s = 1;

n o n1 s o 0 R’2/s o f III – funcionamiento en cortocircuito;


n = n1 s = 1

MA.28. Se conoce la expresión del par electromagnético del motor asíncrono trifásico: T s

3 R2' U12 2 ª§ º R2' · s :1 «¨ R1 ¸ X V2 » s ¹ «¬© »¼

x ¿Para qué valor del deslizamiento se consigue el par de arranque, Ta, y cual es su expresión? x ¿Cuál es la expresión del deslizamiento critico, sm, para el generador asíncrono trifásico? x ¿Para qué valor del deslizamiento se consigue el par de máximo, Tm?

83


s = sa; el valor del deslizamiento de arranque es una magnitud de catálogo y se relaciona con el tipo del motor

s=1 3 R2' U12

Ta

2 :1 ·ª R1 R2' X V2 º ¬« ¼»

a. sm

R 2 1

R X

Ta = T(sa)

d.

' 2

sm

2 V

s = sm

R2'

R12 X V2

s=1 s=1

s = sm Ta = T(sm) R2'

b. s m

2 1

R X

3 R2' U12

Ta

2 :1 ·ª R1 R2' X V2 º «¬ »¼

e. 2 V

R2'

sm

R12 X V2

s=1 s = sm s = sa; el valor del deslizamiento de arranque es una magnitud de catálogo y se relaciona con el tipo del motor Ta = T(sa)

c. sm

s = sm Ta = T(sm)

f.

R2' R12 X V2

sm

R2' R12 X V2

s=1

s = sm

MA.29. La expresión del par electromagnético del motor asíncrono trifásico es: T

3 R2' U12 2 ª§ º R2' · s :1 ·«¨ R1 ¸ X V2 » s ¹ «¬© »¼

x ¿Cuál es la expresión del deslizamiento crítico, sm?

84


x ¿Cómo se relaciona el deslizamiento crítico con la tensión de alimentación y con la frecuencia de la tensión de alimentación, respectivamente? sm

a.

R2'

sm no depende de la tensión de alimentación sm depende de forma inversamente proporcional a la frecuencia de la tensión de alimentación

de la tensión de alimentación sm no depende de la frecuencia de la tensión de alimentación

R '2 2

R X

2 V

e.

alimentación sm no depende de la frecuencia de la tensión de alimentación

R2'

R

1

c.

R2' X V2

f.

R2' R12 X V2

sm no depende de la tensión de alimentación sm depende de forma inversamente proporcional a la frecuencia de la tensión de alimentación sm

2

sm no depende de la tensión de alimentación sm no depende de la frecuencia de la tensión de alimentación

2

R2' X V2

d. sm es proporcional al cuadrado

sm

b. sm no depende de la tensión de

sm

R

1

' 1

sm

R2'

sm

R12 X V2

R1' R2' 2 X V2

sm no depende de la tensión de alimentación sm no depende de la frecuencia de la tensión de alimentación

MA.30. El par útil de un motor asíncrono trifásico que funciona en vacío es: a.

Es igual a cero Es igual al par de arranque si el devanado del estator está conectado en es-

b. trella y es 3 veces menor al par de arranque si el devanado del estator está conectado en triángulo


c.

85

Es igual al par de arranque

d. Es una magnitud de catálogo que depende del tipo del rotor e.

Es igual al par máximo si el motor es con rotor bobinado y tiene un valor entre el par nominal y el par máximo si el motor es con rotor en jaula de ardilla

f.

Es igual al par máximo

LEYENDA E2 E2s

f1 I1 I´2 I10 I1cc I1Fe I1P km = Tm /Tn n n0 n1 P1el P1m Pc PFe1 PFe2 PJ1 PJ2 Pmrv PM

fem inducida en el rotor parado fem inducida en el rotor, cuando la velocidad del rotor es diferente a la velocidad del campo magnético giratorio frecuencia de las magnitudes del estator corriente de fase del estator corriente de fase del rotor, reducida al estator corriente de vacío corriente de fase de cortocircuito componente activa de la corriente de vacío componente reactiva de la corriente de vacío factor de sobrecarga velocidad del rotor velocidad de vacío velocidad de sincronismo potencia eléctrica consumida absorbida potencia mecánica consumida absorbida potencia consumida pérdidas en el hierro del estator pérdidas en el hierro del rotor pérdidas eléctricas en el devanado del estator pérdidas eléctricas en el devanado del rotor pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación pérdidas mecánicas

86


PG R1 R´2 Rcc = R1+R’2 RFe s sd

si

sm T Ta Tm U1 U10 U1cc X1V X´2V

potencia en el entrehierro resistencia de fase del devanado del estator resistencia de fase del devanado del rotor, reducida al estator resistencia equivalente de cortocircuito resistencia correspondiente a las pérdidas en el hierro deslizamiento del rotor respecto al campo magnético giratorio deslizamiento directo (el deslizamiento del rotor respecto a la componente directa del campo magnético giratorio) deslizamiento inverso (el deslizamiento del rotor respecto a la componente inversa del campo magnético giratorio) deslizamiento critico par electromagnético par de arranque par máximo tensión de alimentación del estator tensión de alimentación del estator cuando el motor funciona en vacío tensión de alimentación del estator al ensayo de cortocircuito del motor reactancia de dispersión de fase del estator reactancia de dispersión de fase del rotor, reducida al estator reactancia de cortocircuito (global) reactancia de dispersión equivalente de fase reactancia de magnetización

Xk XV XP Z0 = R0+j·X0 Z1 = R1+j·X1V Z´2s = R´2/s + j·X´2V Z1 pulsación de las corrientes del estator


Z2 Z´2 :1

:2

:r

87

pulsación de las magnitudes del rotor pulsación de las magnitudes del rotor reducidas al estator velocidad angular del campo magnético giratorio respecto al sistema de referencia fijo respecto al estator, velocidad angular de sincronismo velocidad angular del campo magnético giratorio de reacción respecto al sistema de referencia fijo respecto al rotor velocidad angular del campo magnético giratorio de reacción respecto al sistema de referencia fijo respecto al estator


89

Capítulo 5: MÁQUINA SÍNCRONA TRIFÁSICA

CAPÍTULO 5 MÁQUINA SÍNCRONA TRIFÁSICA MS.1. La regulación de la tensión en los bornes del inducido del generador síncrono que funciona en vacío, a frecuencia constante, se consigue de la siguiente manera: Se debe actuar sobre la corriente de excitación del generador:

a.

If aumenta U aumenta;

d. If disminuye U aumenta;

If disminuye U disminuye

If aumenta U disminuye

Se debe actuar sobre la carga del generador:

Se debe actuar sobre la velocidad del motor de arrastre del generador:

b. la carga aumenta U disminuye;

c.

Se debe actuar sobre la corriente de excitación del generador:

e.

n disminuye U aumenta;

la carga disminuye U aumenta

n aumenta U disminuye

Se debe actuar sobre la velocidad del motor de arrastre del generador:

Se debe actuar sobre la carga del generador:

n aumenta U aumenta; n disminuye U disminuye

f.

la carga disminuye U aumenta; la carga aumenta U disminuye

MS.2. Se conoce la expresión del par electromagnético de la máquina síncrona trifásica con polos salientes: Te

º 3 ª E0 U U2 § 1 1 · « sin G ¨ sin 2G » ¸ 2 ¨© X q X d ¸¹ :1 «¬ X d »¼

90


¿Cuál es la expresión del par electromagnético de la máquina síncrona con polos lisos? Justificación de la respuesta. Te

a.

3 E0 U sin 2G :1 X d

Te

d.

b.

3·U 2 2·:1

§ 1 1 · ¨ ¸¸ sin 2G ¨X © q Xd ¹

2

e.

No tiene devanado de excitación; E0 = 0

c.

Te

3 E0 U sin G :1 X d

El entrehierro es variable

§ 1 1 ¨ ¨X © q Xs

· ¸¸ sin G ¹

No tiene devanado de excitación; E0 = 0

Xd z Xq = Xs Te

3 U2 :1 2

Te

3·E0 2·:1

§ 1 1 · ¨ ¸¸ sin 2G ¨X © q Xd ¹

El entrehierro es variable Te

f.

3 E0 U sin G :1 X s

El entrehierro Xd = Xq = Xs

es

constante;

MS.3. ¿Sobre qué magnitud y de qué manera se debe actuar para que la máquina síncrona trifásica conectada en paralelo con la red de potencia infinita funcione en régimen de motor? a.

Se aumenta la corriente de excitación de la máquina síncrona trifásica Se actúa sobre el motor primario con la finalidad de que el ángulo de carga,

b. G, sea positivo (G ! 0)

c. Se invierte la secuencia de fases de la máquina síncrona trifásica d. Se disminuye la corriente de excitación de la máquina síncrona trifásica e.

Se actúa sobre el motor primario con la finalidad de que el ángulo de carga, G, sea negativo (G 0)

f.

Se actúa simultáneamente sobre la corriente de excitación de la máquina síncrona (se aumenta la corriente de excitación) y sobre el ángulo de carga (se aumenta el ángulo)

MS.4. En las siguientes ecuaciones de una máquina eléctrica rotativa:

91


E0 I

U R I j X d I d j X q I q Id Iq

;

Uf

Rf I f

El significado de algunos parámetros de estas ecuaciones es el siguiente: Xd: reactancia síncrona transversal

Rf: resistencia del devanado de excitación

a.

Iq: corriente del inducido

d.

E0: fem inducida por el campo magnético resultante

E0: fem inducida por el campo magnético inductor

If: corriente de excitación

b.

c.

Xd: impedancia síncrona longitudinal

Xq: reactancia síncrona longitudinal

If: corriente de excitación

e.

Xd: impedancia síncrona longitudinal


E0: fem inducida por el campo magnético de reacción

I: corriente del inducido

Id: la componente longitudinal de la corriente inducida


f.


E0: fem inducida por el campo magnético inductor Xq: reactancia síncrona transversal

MS.5. Se conoce la expresión del par electromagnético de la máquina síncrona trifásica reactiva:

Te

3 U2 § 1 1 · ¨ ¸ sin 2G :1 2 ¨© X q X d ¸¹

¿Cuál es el valor del par máximo y para qué ángulo de carga se obtiene?

a.

Tm

3 U2 :1 2

§ 1 1 · ¨ ¸¸ ¨X © q Xd ¹

G = 900

d.

Tm

3 E02 § 1 1 · 2 ¨ ¸ 2 :1 © X s X d ¹ 2

G = 450

92


b.

Tm

3 E02 :1 2

§ 1 1 · ¨ ¸¸ ¨X © q Xd ¹

Tm

e.

3 U 2 § 1 1 · 2 ¨ ¸ 2 :1 © X s X d ¹ 2

G = 450

G = 450

c.

Tm

3 U2 :1 2

§ 1 1 · ¨ ¸¸ ¨X © q Xd ¹

3 E02 :1 2

Tm

f.

G = 450

§ 1 1 · ¨ ¸¸ ¨X © q Xd ¹

G = 900

MS.6. Mientras el generador síncrono trifásico con polos salientes está alimentando una carga, de forma aislada, se nota un aumento de la tensión del inducido respecto a la situación en que el generador funciona en vacío, aunque la velocidad y la corriente de excitación del generador se mantienen constantes y el circuito magnético no está saturado. En estas condiciones el generador está conectado a una carga: a.

El tipo de carga no tiene ninguna

d. importancia

Resistiva

b. Inductiva o resistiva

e.

Capacitiva

c.

f.

Inductiva

Capacitiva o resistiva

MS.7. En el caso en que el motor síncrono trifásico se alimenta con tensión nominal, el par máximo, cuando el motor pierde del sincronismo, es Tm. ¿Cuánto vale el par máximo, T’m, si la tensión de alimentación del motor es U´ = Un /5? a.

T’m = Tm /5

c.

T’m = Tm / 5

e.

T’m = 5 Tm

b.

T’m = Tm

d.

T’m = 2 Tm

f.

T’m = Tm /25

MS.8. La característica mecánica natural del motor síncrono trifásico es:

93



a.

n T

U1

U1n

f1

f1n


cte cte

n n0

n

d.

n T

U1

U1n

f1

f1n

cte cte

n n0

T

T


n T U1

U1n

Una característica mecánica dura

cte

n

n e.

b.

n T

U1

U1n

If

I fn

T

Una característica mecánica elástica n

c.

n

U1n


cte

n T f1

f1n

cte

If

I fn

cte

n1

cte

n n0

T

U1

cte

U1 n

f.

n

U1n

cte

n T I f

I fn

cte

f1

f1n

cte

n1 T

T

MS.9 Se conoce la expresión del par electromagnético de la máquina síncrona con polos salientes:

94


Te

º 3 ª E0 U 1 · U2 § 1 « sin G ¨ sin 2G » ¸ 2 ¨© X q X d ¸¹ :1 ¬« X d »¼

El significado de algunos parámetros y magnitudes que intervienen en la expresión anterior es el siguiente:

a.

Xd: reactancia de magnetización


G: ángulo de carga

Xd: reactancia síncrona longitudi-

magnético inductor

Xq: reactancia síncrona transversal

:1: velocidad angular de sincronismo


d. nal E0: fem inducida por el campo

E : fem inducida por el campo

0 b. magnético resultante

c.

e.

Xd: reactancia síncrona transversal




G: ángulo de carga

Xd: reactancia síncrona longitudinal

f.


E0: fem inducida por el campo magnético inductor Xq: reactancia síncrona longitudinal

MS.10. Mientras el generador síncrono trifásico con polos salientes está alimentando una carga, de forma aislada, se nota un aumento de la tensión del inducido respecto a la situación en que el generador funciona en vacío, aunque la velocidad y la corriente de excitación del generador se mantienen constantes y el circuito magnético no está saturado. La explicación del fenómeno es la siguiente: a.

Se manifiesta el fenómeno de reacción longitudinal del inducido: el campo magnético de reacción está en fase con el campo magnético inductor, lo que conduce a un campo resultante mayor en carga que en vacío y en consecuencia, en carga, la tensión en los bornes del inducido aumenta

95


b.

Se manifiesta el fenómeno de reacción transversal del inducido: el campo magnético de reacción está en fase con el campo magnético inductor, lo que conduce a un campo resultante mayor en carga que en vacío y en consecuencia, en carga, la tensión en los bornes del inducido aumenta

c.

Se manifiesta el fenómeno de reacción longitudinal del inducido: el campo magnético de reacción está en oposición de fase con el campo magnético inductor, lo que conduce a un campo resultante mayor en carga que en vacío y en consecuencia, en carga, la tensión en los bornes del inducido aumenta

d.

Se manifiesta el fenómeno de reacción transversal del inducido: bajo una de las mitades del polo el campo magnético de reacción está en fase con el campo magnético inductor y bajo la otra mitad del polo los dos campos magnéticos están en oposición de fase pero el campo magnético resultante por polo es mayor que en vacío y en consecuencia, en carga, la tensión en los bornes del inducido aumenta

e.

Se manifiesta el fenómeno de reacción transversal del inducido: el campo magnético inductor aumenta y en consecuencia, en carga, la tensión en los bornes del inducido aumenta

f.

Aumenta tanto el campo magnético inductor como el campo magnético de reacción; como ambos campos magnéticos están en fase resulta que el campo magnético resultante es mayor en carga que en vacío y en consecuencia, en carga, la tensión en los bornes del inducido aumenta

MS.11. El aumento de la frecuencia de la tensión en los bornes del inducido del generador síncrono trifásico, que funciona en vacío, se consigue de la siguiente manera: a.

Se aumenta la corriente de excitación del generador

d. citación del generador

Se aumenta la velocidad del mo-

e.

Se aumenta la corriente del inducido del generador

f.

Se disminuye la velocidad del motor de arrastre del generador

b. tor de arrastre del generador c.

Se aumenta la corriente de excitación y se disminuye la velocidad del motor de arrastre del generador

Se disminuye la corriente de ex-

MS.12. Mientras un generador síncrono trifásico con polos salientes está alimentando una carga, de forma aislada, se nota una disminución de la tensión del

96


inducido respecto al funcionamiento en vacío, aunque la velocidad y la corriente de excitación del generador se mantienen constantes y el circuito magnético no está saturado. En estas condiciones el generador alimenta a una carga: a.

El tipo de carga no tiene ninguna

d. influencia

Resistiva

b. Inductiva o resistiva

e.

Puramente capacitiva

c.

f.

Puramente inductiva

Puramente capacitiva o resistiva

MS.13. Se consideran las siguientes ecuaciones de funcionamiento de una máquina síncrona trifásica con polos salientes: E0

U

U R I j Xd I d j Xq I q;

I

I d I q;

Uf

Rf I f

d I

Si los fasores de la corriente y la tensión del inducido están dispuestos como se muestra en la figura MS.13, el diagrama fasorial correcto (se desprecia la caída de tensión en la resistencia del inducido) es:

q Fig. MS.13

j·Xq·Iq

j·Xq·Iq

E0

j·Xd·Id j·Xd·Id

U E0

a.

Id

d

U

d.

Id

Iq I

q

d

Iq

I q

97


j·Xd·Id

j·Xd·Id j·Xq·Iq

U

E0

b.

j·Xq·Iq

Id

U

e.

Id

Iq

d

I

Iq

d

I

q

q j·Xd·Id

j·Xd·Id j·Xq·Iq

U

j·Xq·Iq

E0

c.

Iq

d

E0

E0

U

f.

Iq

Id

I

d

Id

q

I

q

MS.14. Se considera la siguiente expresión del par electromagnético de una máquina eléctrica rotativa: Te

º 3 ª E0 U 1 · U2 § 1 « sin G ¨ sin 2G » ¸ 2 ¨© X q X d ¸¹ :1 ¬« X d »¼

¿A qué tipo de máquina le corresponde esta expresión del par electromagnético y cuál es el significado de algunas magnitudes y parámetros?

98




a.

Xd: reactancia de magnetización

d.

G: ángulo de carga

Xq: reactancia síncrona

Máquina síncrona trifásica con polos salientes

b.

E0: fem inducida por el campo magnético resultante Xq: reactancia transversal


e.

síncrona

Xd: reactancia longitudinal

síncrona

Xq: reactancia transversal

síncrona

Xd: reactancia transversal

síncrona

Xq: reactancia longitudinal

síncrona


Máquina síncrona trifásica con polos lisos

c.


G: ángulo de carga

f.

E0: fem inducida por el campo magnético inductor Xq: reactancia transversal

síncrona

MS.15. Se consideran las siguientes ecuaciones de funcionamiento de una máquina eléctrica rotativa:

E0

U R I j Xd I d j Xq I q

; I

Id Iq

; Uf

Rf I f

¿A qué tipo de máquina le corresponden estas ecuaciones? a.

Máquina de corriente continua con polos auxiliares

d. binado

Máquina síncrona con polos sa-

e.

Máquina de corriente continua con excitación compuesta

f.

Máquina síncrona trifásica con polos lisos sí Xd = Xq e Id = Iq

b. lientes c.

Máquina síncrona trifásica con polos salientes o máquina síncrona trifásica con polos lisos sí Xd = Xq e Id = Iq

Máquina asíncrona con rotor bo-

99


MS.16. ¿Sobre qué magnitudes y en qué sentido se actúa con la finalidad de que la máquina síncrona trifásica acoplada a la red de potencia infinita funcione sobreexcitada (la máquina entrega potencia reactiva a la red)? a.

Se aumenta la corriente de excitación de la máquina síncrona Se actúa de manera en que el án-

b. gulo de carga sea positivo (G ! 0)

c.

Se invierte la sucesión de fases del inducido


d. citación de la máquina síncrona e.

Se actúa de manera en que el ángulo de carga sea negativo (G 0)

f.

Se actúa de forma simultánea sobre la excitación (se aumenta la corriente de excitación) y sobre el ángulo de carga (se disminuye el ángulo de carga) de la máquina síncrona

MS.17. ¿Sobre qué magnitudes y en qué sentido se debe actuar con la finalidad en que la máquina síncrona trifásica acoplada a la red de potencia infinita funcione en régimen de generador? a.

Se aumenta la corriente de excitación de la máquina síncrona

b.

Se aumenta la admisión del motor primario de accionamiento con la finalidad de que el ángulo de carga sea positivo (G ! 0)

c.

Se invierte la sucesión de fases del inducido


d. citación de la máquina síncrona e.

Se disminuye la admisión del motor primario de accionamiento con la finalidad en que el ángulo de carga sea negativo (G 0)

f.

Se actúa de forma simultánea sobre la excitación (se aumenta la corriente de excitación) y sobre el ángulo de carga (se aumenta el ángulo de carga) de la máquina síncrona

MS.18. La característica mecánica natural del motor síncrono trifásico se define de la siguiente manera:

100


a.

n

U f T ® ¯If

U1n

cte

I fn

cte

b.

n

f T

Û

U1n

cte

f T

U U1n ® ¯ f1 f1n

cte

n

c.

cte

d.

n

I f T ® f ¯ f1

e.

n

U U1n cte ° f T ® f1 f1n cte °I I cte n ¯

n

U U1n cte ° ® f1 f1n cte ° ¯ I f I fn cte

f.

f T

I fn

cte

f1n

cte

MS.19. El par máximo de un motor síncrono trifásico alimentado con tensión nominal es Tm. ¿Cuánto vale par máximo, T’m, si la tensión de alimentación del motor disminuye 3 veces? a.

Disminuye 9 veces si el motor síncrono trifásico es con polos lisos

b.

Disminuye 9 veces

e.

Esta constante (no cambia) si el motor síncrono trifásico es con polos salientes

c.

Aumenta 3 veces

f.

Es constante e independiente del tipo constructivo del rotor

d. Disminuye 3 veces

MS.20. Se conoce la expresión del par electromagnético de la máquina síncrona trifásica con polos salientes: Te

º 3 ª E0 U U2 § 1 1 · « sin G ¨ sin 2G » ¸ 2 ©¨ X q X d ¹¸ :1 «¬ X d »¼

¿Cuál es la expresión del par electromagnético de una máquina síncrona trifásica reactiva (sin devanado de excitación)? Justificación.

101


Te

a.

3 E0 U sin 2G Xd : 1

Te

d.

Xd z Xq = Xs Te

b.

c.

3·U 2 2·:1

§ 1 1 · ¨ ¸¸ sin 2G ¨X © q Xd ¹

No tiene devanado de excitación; E0 = 0 Te

3 E0 U sin G :1 X d

El entrehierro es variable

3 U2 :1 2

No tiene devanado de excitación; E0 = 0 2

e.

§ 1 1 · ¨ ¸¸ sin G ¨X © q Xs ¹

Te

3·E0 2·:1

§ 1 1 · ¨ ¸¸ sin 2G ¨X © q Xd ¹

El entrehierro es variable Te

f.

3 E0 U sin G :1 X s

El entrehierro es constante; Xd = Xq = Xs

MS.21. ¿Cuáles son las condiciones necesarias para poder acoplar un generador síncrono trifásico en paralelo a la red de potencia infinita?

a.

Las secuencias de fases del generador y la red deber ser idénticas Las tensiones homólogas del generador y de la red deber estar en fase La tensión del generador debe tener un valor eficaz igual a la tensión de la red Las frecuencias de las tensiones del generador y de la red deben ser iguales La corriente entregada por el generador a la red debe ser igual a la corriente absorbida por la red

b.

Las tensiones homólogas del generador y de la red deber estar en fase Las frecuencias de las tensiones del generador y de la red deben ser iguales El motor de arrastre del generador debe tener la velocidad variable

c.

Las secuencias de fases del generador y la red deber ser idénticas Las tensiones homólogas del generador y de la red deber estar en fase La tensión del generador debe tener un valor eficaz igual a la tensión de la red Las frecuencias de las tensiones del generador y de la red deben ser iguales

102


Los dos voltímetros deben oscilar en fase

d.

Las secuencias de fases del generador y la red deber ser idénticas La tensión del generador debe tener un valor eficaz igual a la tensión de la red Las secuencias de fases del generador y la red deber ser idénticas

e.

Las tensiones homólogas del generador y de la red deber estar en fase Las frecuencias de las tensiones del generador y de la red deben ser iguales Los dos voltímetros deben indicar simultáneamente el valor mínimo Las secuencias de fases del generador y la red deber ser idénticas

f.

El motor de arrastre del generador debe tener la velocidad variable Las frecuencias de las tensiones del generador y de la red deben ser iguales

MS.22. La característica mecánica cuya definición y forma se presenta en la figura MS.22 representa la característica mecánica para: n n1 n

f T

T

U U1n cte ° ® f1 f1n cte ° I cte ¯ f

Fig. MS.22 a.

Motor de corriente continua con excitación serie

b. Motor síncrono trifásico c. Motor asíncrono trifásico d. No corresponde a ningún tipo de motor eléctrico clásico e.

Motor de corriente continua con excitación independiente

f.

Motor síncrono trifásico y motor asíncrono trifásico con rotor bobinado

103


MS.23. Mientras el generador síncrono trifásico con polos salientes está alimentando una carga, de forma aislada, se nota una disminución de la tensión del inducido respecto a la situación en que el generador funciona en vacío, aunque la velocidad y la corriente de excitación del generador se mantienen constantes y el circuito magnético no está saturado. ¿A qué fenómeno se debe la disminución de la tensión en los bornes del inducido? a.

La reacción transversal del inducido

La reacción longitudinal del in-

b.

La reacción longitudinal magnetizante del inducido

e.

La reacción transversal del inducido o la reacción longitudinal magnetizante del inducido

c.

La reacción longitudinal desmagnetizante del inducido

f.

La reacción transversal del inducido o la reacción longitudinal desmagnetizante del inducido

d. ducido

MS.24. Se consideran las siguientes ecuaciones de funcionamiento de una máquina síncrona trifásica con polos salientes: E0

U R I j Xd I d j Xq I q

; I

Id Iq

; Uf

Rf I f

¿Cuál es la ecuación del inducido de la máquina síncrona trifásica con polos lisos y cómo se deduce a partir de las ecuaciones precedentes? E0

a.

U R I j Xd I

Entrehierro constante:

E0

d. Entrehierro constante

Xq = 0 E0

Xd = Xq = Xs

U R I j Xs I

b. Entrehierro constante:

Er

e.

c.

Xd = Xq = Xs E0

U R I j Xs I

Entrehierro constante: Xd = Xq = Xa Xa+XV = Xs

U R I j Xs I

Entrehierro constante:

Xd = Xq = Xa Xa+XV = Xs Er

U R I j Xs I

f.

U R I j Xq I

Entrehierro constante: Xd = 0

104


MS.25. La expresión de la potencia electromagnética de una máquina síncrona trifásica con polos salientes es: Pe

ª E U º U2 § 1 1 · 3 « 0 sin G ¨ sin 2G » ¸ 2 ¨© X q X d ¸¹ «¬ X d »¼

¿Para qué valores del ángulo de carga, G, el funcionamiento es estable, en el caso de la máquina síncrona con polos lisos, MSPL, y en el caso de la máquina síncrona reactiva, (sin devanado de excitación), MSR, respectivamente?

a.

La zona de funcionamiento estable no depende del ángulo de carga

d.

Es independiente del tipo de máquina síncrona trifásica, la zona de funcionamiento estable es la misma, es decir para: G Gm ; G m

b.

c.

§ S S· MSPL: G ¨ ; ¸ © 4 4¹ § S S· MSR: G ¨ ; ¸ © 2 2¹

Indiferente del tipo de máquina síncrona trifásica, la zona de funcionamiento estable es la misma, es decir para: § S S· G¨ ; ¸ © 4 4¹

e.

f.

§ S S· MSPL: G ¨ ; ¸ © 2 2¹ § S S· MSR: G ¨ ; ¸ © 4 4¹

Indiferente del tipo de máquina síncrona trifásica, la zona de funcionamiento estable es la misma, es decir para: § S S· G¨ ; ¸ © 2 2¹

MS.26. En el sistema de referencia del estator, la fuerza magnetomotriz de reacción para una máquina síncrona trifásica es: Fa Ts , t

S 3 § · Fm1 cos ¨ Z1 t Ts < ¸ 2 2 © ¹

x ¿Cuál es la expresión de la fuerza magnetomotriz de reacción escrita en el sistema de referencia del rotor?

105


x ¿Cuánto vale la fuerza magnetomotriz de reacción, en sistema de referencia del rotor, en el caso en que la carga es puramente resistiva, R, puramente capacitiva, C, puramente inductiva, L, respectivamente? Fa Tr

3·Fm1 S § · cos ¨ Tr < ¸ 2 2 © ¹

R: Fa Tr

3 Fm1 S· § cos ¨ Tr ¸ 2 2¹ ©

C: Fa Tr

3 Fm1 cos Tr 2

L: Fa Tr

3 Fm1 cos Tr 2

a.

Fa Tr

3 Fm1 cos Tr 2

C: Fa Tr

3 S· § Fm1 cos ¨ Tr ¸ 2 2¹ ©

L: Fa Tr

3 S· § Fm1 cos ¨ Tr ¸ 2 2¹ ©

b.

3 S· § Fm1 cos ¨ Tr ¸ 2 2¹ ©

C: Fa Tr

3 Fm1 cos Tr 2

L: Fa Tr

3 Fm1 cos Tr 2

c.

3·Fm1 S· § cos ¨ Tr ¸ 2 2¹ ©

R: Fa Tr

C: Fa Tr

3 Fm1 cos Tr 2

L: Fa Tr

3 Fm1 cos Tr 2

va Tr

3·Vm1 S § · cos ¨ Tr < ¸ 2 2 © ¹

R: Fa Tr

3 S· § Fm1 cos ¨ Tr ¸ 2 2¹ ©

C: Fa Tr

3 Fm1 cos Tr 2

L: Fa Tr

3 Fm1 cos Tr 2

e.

3Fm1 S § · ·cos ¨ Tr < ¸ 2 2 © ¹

R: Fa Tr

3Fm1 S § · cos ¨ Tr < ¸ 2 2 © ¹

d.

3 Fm1 cos Tr < 2

R: Fa Tr

Fa Tr

Fa Tr

Fa Tr

3 Fm1 cos Tr < 2

R: Fa Tr

3 Fm1 cos Tr 2

C: Fa Tr

3 S· § Fm1 cos ¨ Tr ¸ 2 2¹ ©

L: Fa Tr

3 S· § Fm1 cos ¨ Tr ¸ 2 2¹ ©

f.

MS.27. Para una máquina síncrona trifásica se define la siguiente característica: Pe

f G

U

cte

If

cte

106


donde Pe es la potencia electromagnética. x ¿Cuál es la denominación de esta característica? x ¿Cómo se define la potencia sincronizante, Ps, de la máquina síncrona? a.

característica mecánica d Pf Ps d If

b.

característica en V d Pe Ps dG

c.

característica angular d Pe Ps dG

d.

característica en V d Pe Ps d If

e.

característica angular d Pe Ps d If

f.

característica mecánica d Pe Ps dG

MS.28. La definición correcta de las características en V para un generador síncrono es la siguiente: n I

a.

n1

cte

f If ; U

cte

P2

cte

donde: P2 es la potencia activa entregada por el generador a la red; I es la corriente del inducido; If es la corriente de excitación f P2 ; cos M f P2 I

b.

n

cte

U cte I cte

donde: P2 es la potencia activa entregada por el generador a la red; I es la corriente del inducido; M es el desfase entre la tensión y la corriente del inducido n cos M

c.

n1

n1

f P2 U

cte

I

cte

cte

donde: P2 es la potencia activa entregada por el generador a la red; I es la corriente del inducido; If es la corriente de excitación

107


I cos M

d.

f P2 f I

n

n1

U

cte cte

If

cte

donde: P2 es la potencia activa entregada por el generador a la red; I es la corriente del inducido; If es la corriente de excitación; M es el desfase entre la tensión y la corriente del inducido n I

n1

cte

f Pe ; U

cte

If

cte

e.

donde: P2 es la potencia activa entregada por el generador a la red; I es la corriente del inducido; If es la corriente de excitación I cos M

f.

f If ; f If

n

n1

U

cte

P2

cte

cte

donde: P2 es la potencia activa entregada por el generador a la red; I es la corriente del inducido; If es la corriente de excitación; M es el desfase entre la tensión y la corriente del inducido

MS.29. El par electromagnético de un motor síncrono trifásico es: Te

º 3 ª E0 U U2 § 1 1 · « sin G ¨ sin 2G » ¸ :1 ¬« X d 2 ¨© X q X d ¸¹ ¼»

¿Cuánto vale el par de arranque, Ta, del motor síncrono con polos salientes (MSPS) y el del motor síncrono con polos lisos (MSPL), respectivamente? Se tiene en cuenta el hecho que en ambos casos el motor no está equipado con devanado amortiguador. MSPS: Ta

3 E0 U :1 X d

MSPL: Ta

3 U2 :1 2

a.

§ 1 1 · ¨ ¸¸ ¨X © q Xd ¹

108


MSPS: Ta = 0

b. MSPL: T a

c.

MSPS: Ta

3 E0 U :1 X d

3 ª E0 U U 2 § 1 1 ·º « ¨ ¸» 2 ¨© X q X d ¸¹ ¼» :1 ¬« X d

MSPL: Ta = 0

d.

MSPS: Ta

3 E0 U :1 X d

MSPL: Ta = 0

e.

Indiferente del tipo de motor síncrono, el par de arranque es igual a cero Ta = 0 MSPS: Ta

3 U2 :1 2

MSPL: Ta

3 E0 U · Xd :1

f.

§ 1 1 · ¨ ¸¸ ¨X © q Xd ¹

MS.30. Se considera el diagrama fasorial de la figura MS.30.

j·Xd·Id

¿De qué tipo es la máquina y a qué régimen de funcionamiento le corresponde este diagrama fasorial?

E0

j·Xq·Iq U Id

d

Iq

I

q Fig. MS.30

109


a.

Máquina síncrona con polos lisos Régimen de motor síncrono sobreexcitado

b.

Máquina síncrona con polos salientes Régimen de motor síncrono sobreexcitado

c.

Máquina síncrona con polos lisos Régimen de generador síncrono subexcitado

d.

Máquina síncrona con polos lisos Régimen de generador síncrono sobreexcitado

e.

Máquina síncrona con polos salientes Régimen de motor síncrono subexcitado

f.

Máquina síncrona con polos salientes Régimen de generador síncrono sobreexcitado

LEYENDA d E0 Er f1 Fa(Ts, t) Fa(Tr) Fm1 I Id If Iq n n1 P2 Pe = Te·:1 Ps = dPe/dG

eje longitudinal fem inducida por el campo magnético inductor tem inducida por el campo magnético resultante frecuencia de las magnitudes del inducido fmm de reacción en el sistema de referencia del estator fmm de reacción en el sistema de referencia del rotor amplitud de la fundamental de la fmm de reacción corriente de fase del inducido componente longitudinal de la corriente del inducido (máquina síncrona con polos salientes) corriente de excitación componente transversal de la corriente del inducido (máquina síncrona con polos salientes) velocidad del rotor velocidad del campo magnético giratorio, velocidad de sincronismo potencia activa entregada por el generador a la red potencia electromagnética potencia sincronizante

110

q R Rf Ta Te Tm U Uf Xa Xad

Xaq

Xd = Xad + XV Xq = Xaq + XV Xs XV G M Tr Ts \ :1


eje transversal resistencia de fase del devanado del inducido resistencia del devanado de excitación par de arranque par electromagnético par máximo tensión de fase en los bornes del inducido tensión de excitación reactancia correspondiente al campo magnético de reacción (máquina síncrona con polos lisos) reactancia correspondiente al campo magnético de reacción longitudinal (máquina síncrona con polos salientes) reactancia correspondiente al campo magnético de reacción transversal (máquina síncrona con polos salientes) reactancia síncrona longitudinal reactancia síncrona transversal reactancia síncrona reactancia de dispersión de fase ángulo de carga desfase entre la tensión U y la corriente I ángulo eléctrico en el sistema de referencia fijo respeto al rotor ángulo eléctrico en el sistema de referencia fijo respeto al estator desfase entre la fem E0 y la corriente I velocidad angular del campo magnético giratorio, velocidad angular de sincronismo


111

Capítulo 6: MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA

CAPÍTULO 6 MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA MCC.1. En la figura MCC.1 se presenta el esquema de una máquina eléctrica rotativa: Ia

B1 F1

F2

Ua

E If

Uf

B2 Fig. MCC.1

El esquema corresponde a: a.

Motor asíncrono trifásico con rotor bobinado

Motor de corriente continua con

d. excitación independiente

b. con excitación compound

Máquina de corriente continua

e.

Generador de corriente continua con excitación independiente

c.

Máquina síncrona trifásica

f.

Motor de corriente continua con excitación independiente, equipado con polos de conmutación

MCC.2. ¿El motor de corriente continua con excitación independiente puede funcionar sin excitación, en vacío? ¿Por qué? a.

Sí, porque es una máquina con autoexcitación

No, porque en el caso en que se

d. corta la excitación el motor para bruscamente

112


No, en el caso en que esté equi-

b. pado con devanado de compensa-

e.

Sí, en el caso en que esté equipado con polos de conmutación

No, porque el flujo disminuye mucho y el motor se embala y se destruye mecánicamente

f.

Sí, porque la corriente de excitación no influye la expresión del par del motor

ción y en los demás casos sí

c.

MCC.3. Para aumentar el flujo inductor de una máquina de corriente continua con excitación independiente se debe actuar de la siguiente manera: a.

Se aumenta la corriente del inducido Se aumenta la velocidad y se

Se aumenta la corriente de exci-

d. tación

b. mantiene constante la corriente

e.

Se actúa simultáneamente sobre la corriente del inducido y de la excitación


f.

Se disminuye la corriente del inducido

de excitación

c.

MCC.4. Un motor de corriente continua con excitación independiente tiene la velocidad de vacío igual a n0. ¿Cómo cambia la velocidad de vacío si la corriente de excitación disminuye y las demás magnitudes permanecen constantes? n a.

U a 'U p Ra T ke k m ) 2 ke )

La velocidad de vacío aumenta

b. La velocidad de vacío disminuye c.

La velocidad de vacío aumenta si el motor tiene devanado de compensación y en el caso contrario permanece constante

d. La velocidad de vacío permanece constante e.

La velocidad de vacío permanece constante si el motor está equipado con devanado de compensación

113


f.

La velocidad de vacío aumenta si el motor está equipado con devanado de compensación y disminuye si el motor está equipado con devanado de conmutación

MCC.5. Se considera una máquina de corriente continua cuyo rotor está equipado con devanado imbricado, simple, en doble capa del cual se conocen: número de ranuras del rotor, Z = 14; número de ranuras elementales sobre ranura, u = 2; número de pares de polos, p = 3. ¿Cuales son los pasos del devanado en el caso en que el devanado es con bobinas iguales y con bobinas en escalones respectivamente? (y es el paso del devanado; y1 es el paso de ida; y2 es el paso vuelta)

a.

Devanado con bobinas iguales: y = 1; y1 = 4; y2 = 3 Devanado con bobinas en escalones: y = 1; y1 = 5; y2 = 4

b.


c.

Devanado con bobinas iguales: y = 1; y1 = 5; y2 = 4 Devanado con bobinas en escalones: y= 1; y1 = 4,7; y2 = 3,7

d.


e.

No se puede conseguir un devanado con bobinas iguales Devanado con bobinas en escalones: y = 1; y1 = 4,7; y2 = 3,7

f.

Devanado con bobinas iguales: y = 1; y1 = 4,7; y2 = 3,7 Devanado con bobinas en escalones: y = 1; y1 = 4; y2 = 3

MCC.6. La característica mecánica natural del motor de corriente continua con excitación serie se define de la siguiente manera: a.

n

U U1n cte f T ® 1 ¯ I f I fn cte

d.

n

U U1n cte f T ® 1 ¯ I1 I1n cte

114


b.

n

f T Û1

U1n

cte

c.

n

U f T ® 1 ¯ f1

U1n

cte

f1n

cte

U1 U1n cte ° ® I f I fn cte °I I cte n ¯

e.

n

f T

f.

n

U1 U1n cte ° f T ® f1 f1n cte ° I cte ¯ f

MCC.7. ¿A qué tipo de motor le corresponde la característica mecánica definida y presentada en la figura MCC.7? n

n

f T Û

U1n

cte

T Fig. MCC.7 a.

Motor de corriente continua con excitación serie

No corresponde a ningún tipo de

d. motor estudiado

b. Motor síncrono trifásico

e.


c.

f.

Motor síncrono trifásico y motor asíncrono trifásico con rotor bobinado

Motor asíncrono monofásico

MCC.8 ¿Los motores de corriente continua pueden funcionar en vacío? a.

Sí

Sí, salvo los motores con excita-

d. ción derivación

115


b. serie; No, los demás

Sí, los motores con excitación

e.

No, los motores con autoexcitación; Sí, los demás

c.

No

f.

Sí, salvo los motores con excitación serie

MCC.9. ¿Sobre qué magnitudes y en qué sentido se debe actuar para aumentar el par electromagnético de una máquina de corriente continua (no se puede actuar sobre los elementos constructivos de la máquina)? a.

Se aumenta la corriente de excitación o se disminuye la corriente del inducido Se aumenta la corriente del inducido, o se aumenta la corriente de excita-

b. ción, o se aumentan simultáneamente las dos corrientes, del inducido y de excitación

c.

Se disminuye la corriente de excitación y se aumenta la corriente del inducido El aumento se consigue sólo si se incrementan simultáneamente la corriente

d. de excitación y la carga del generador e.

Se disminuye la corriente que recorre el devanado de compensación, se mantiene constante la corriente de excitación y se aumenta la carga del generador simultáneamente

f.

Se aumenta la corriente del inducido y se disminuye la carga del generador o se aumenta la corriente de excitación o simultáneamente se disminuye la carga del generador y se aumenta la corriente de excitación

MCC.10. Se considera un generador de corriente continua con excitación independiente para cual se pide: x ¿en qué condiciones se manifiesta el fenómeno de reacción transversal del inducido? x ¿cómo influye el campo magnético de reacción transversal al campo magnético resultante?

116


a.

el campo magnético de reacción transversal se manifiesta cuando el generador funciona en vacío el campo magnético resultante está deformado respecto al eje longitudinal del polo, siendo más reforzado en un lado y más debilitado en el otro: para cargas pequeñas ambas variaciones se compensan, y por tanto el flujo magnético resultante por polo se mantiene respecto al funcionamiento en vacío para cargas grandes, como el circuito magnético se satura, el flujo por polo disminuye respecto al funcionamiento en vacío

b.

el campo magnético de reacción transversal se manifiesta cuando la corriente del inducido es diferente a cero en carga, el campo magnético resultante está deformado pero el flujo magnético resultante por polo no cambia respecto al funcionamiento en vacío

c.

el campo magnético de reacción transversal se manifiesta sólo en el caso en que el generador está equipado con devanado de compensación y la corriente del inducido es igual a cero el campo magnético resultante está deformado respecto al eje longitudinal del polo, siendo más reforzado en un lado y más debilitado en el otro. para cargas pequeñas ambas variaciones se compensan, y por tanto el flujo magnético resultante por polo permanece constante respecto al funcionamiento en vacío para cargas grandes, como el circuito magnético se satura, el flujo por polo aumenta respecto al funcionamiento en vacío

d.

el campo magnético de reacción transversal se manifiesta cuando la corriente del inducido es diferente a cero de forma independiente de la carga, el campo magnético de reacción transversal produce una disminución acentuada del campo resultante

e.

el campo magnético de reacción transversal se manifiesta cuando el generador funciona en carga el campo magnético resultante está deformado respecto al eje longitudinal del polo, siendo más reforzado en un lado y más debilitado en el otro. para cargas pequeñas ambas variaciones se compensan, y por tanto el flujo magnético resultante por polo permanece constante respecto al funcionamiento en vacío para cargas grandes, como el circuito magnético se satura, el flujo por polo disminuye respecto al funcionamiento en vacío

117


f.

el campo magnético de reacción transversal se manifiesta cuando la corriente del inducido es igual a cero para cargas pequeñas, el campo magnético resultante se mantiene constante tanto en vacío como en carga; para cargas grandes el campo magnético resultante aumenta respecto al funcionamiento en vacío

MCC.11. En la figura MCC.11 se presenta el esquema eléctrico de principio de una máquina eléctrica rotativa. El esquema corresponde a: A1 F1

Ia

F2 E

If

Uf

Ua

A2 Fig. MCC.11

a.


b. Motor de corriente continua con excitación compound c.

Motor de corriente continua con excitación independiente, equipado con polos de conmutación

d. Generador síncrono trifásica e.

Generador de corriente continua con excitación independiente

f.


MCC.12. Característica mecánica natural del motor de corriente continua con excitación derivación es:

118


Característica mecánica dura n

n T

U1

U1n

f1

f1n

Característica mecánica rígida

cte

n

cte

U1

U1n

f1

f1n

n0

d.

cte

n0

T

T


n T U1

U1n

Característica mecánica dura

cte

n

n

n

b.

e.

n T

U1

U1n

If

I fn

T

Característica mecánica elástica U1 n

n

U1n


cte

n T f1

f1n

cte

If

I fn

cte

U1 n

n

f.

n0

T

cte cte

n0

T

c.

cte

n

n

a.

n T

U1n

cte

n T I f

I fn

cte

f1

f1n

cte

n0

T

MCC.13. La característica mecánica natural del motor de corriente continua con excitación independiente se define de la siguiente manera:

119


a.

n

U U1n cte f T ® 1 ¯ I f I fn cte

b.

n

f T Û1

U1n

cte

n

U1 ® ¯ f1

U1n

cte

c.

f T

f1n

cte

d.

n

U U1n cte f T ® 1 ¯ I1 I1n cte

e.

n

U1 U1n cte ° f T ® I f I fn cte °I I cte n ¯

n

U1 U1n cte ° ® f1 f1n cte ° I cte ¯ f

f.

f T

MCC.14. ¿Qué relación existe entre la tensión en bornes de un generador de corriente continua con excitación independiente (o derivación) cuando está en carga, Ua, y la tensión en vacío Ua0, si el generador no está equipado con devanado de compensación? Para la misma carga, la misma corriente de excitación y la misma velocidad, ¿cuál es la relación entre la tensión en bornes del inducido del generador con excitación independiente, UaI, y con excitación derivación, UaD, teniendo en cuenta que en vacío las tensiones eran iguales? a. b.

Ua > Ua0 UaI > UaD Ua < Ua0 UaI < UaD

c. d.

Ua < Ua0 UaI = UaD Ua < Ua0 UaI > UaD

e. f.

Ua > Ua0 UaI < UaD Ua = Ua0 UaI > UaD

MCC.15. ¿Cuál es el tipo de máquina eléctrica y el régimen de funcionamiento que corresponden a las siguientes ecuaciones?

Ra I a 'U esc E U a ° p ° N ; ) ® E ke n ) ; k e a ° °¯ T km ) I a ; U f Rf I f

f If , Ia

120


¿Qué significan las siguientes magnitudes T, ĭ, Ia, Rf, p, ǻUesc de las ecuaciones anteriores?

a.

Generador de corriente continua

Motor de corriente continua

T: par electromagnético ĭ: flujo magnético resultante por polo Ia: corriente del inducido Rf: resistencia del devanado de excitación p: número de pares de polos ǻUesc: caída de tensión en las escobillas

T: par electromagnético ĭ: flujo magnético resultante por polo Ia: corriente del inducido Rf: resistencia del devanado de excitación p: número de pares de polos ǻUesc: caída de tensión en las escobillas

b.

Motor de corriente continua T: par útil ĭ: flujo magnético resultante por polo Ia: corriente del inducido Rf: resistencia del devanado de excitación en serie con el devanado de compensación P: número de pares de polos ǻUesc: caída de tensión en las escobillas

c.

Generador de corriente continua T: par electromagnético ĭ: flujo magnético inductor Ia: corriente del inducido Rf: resistencia del devanado de excitación p: número de pares de polos ǻUesc: caída de tensión en las escobillas

d.

e.

Generador de corriente continua T: par útil ĭ: flujo magnético resultante por polo Ia: corriente del inducido Rf: resistencia del devanado de excitación p: número de polos ǻUesc: caída de tensión en las escobillas

f.

Motor de corriente continua T: par electromagnético ĭ: flujo magnético inductor Ia: corriente de excitación Rf: resistencia del inducido p: número de pares de polos ǻUesc: caída de tensión en las escobillas

MCC.16. Para un generador de corriente continua, excitación independiente, ¿qué relación existe entre el campo magnético en carga y en vacío, si la velocidad y la corriente de excitación en ambos casos son iguales?

121


a.

Si el generador está equipado con devanado de compensación, el campo magnético resultante por polo es aproximadamente igual tanto en carga como en vacío Si no está equipado con devanado de compensación, el campo magnético resultante por polo es: aproximadamente igual tanto en carga como en vacío para cargas pequeñas en carga es menor que en vacío para cargas grandes El campo magnético resultante en

b. carga es idéntico al campo magnético en vacío

c.

Si el generador está equipado con devanado de conmutación, entonces el campo magnético resultante por polo es menor en carga que en vacío Si el generador está equipado con devanado de compensación, entonces el campo magnético resultante por polo es mayor en carga que en vacío

Si el generador no está equipado con devanado de compensación, entonces el campo magnético resultante por polo es mayor en carga que en vacío

d. Si el generador está equipado con devanado de compensación, entonces el campo magnético resultante por polo es aproximadamente igual tanto en carga como en vacío

e.

f.

El campo magnético resultante por polo siempre es mayor en carga que en vacío Si el generador no con devanado de entonces el campo sultante por polo carga que en vacío

está equipado conmutación, magnético rees menor en

Si el generador está equipado con devanado de conmutación, entonces el campo magnético resultante por polo es igual tanto en carga como en vacío

MCC.17. Para una máquina de corriente continua, excitación independiente, ¿cuáles son las pérdidas constantes y las pérdidas variables respecto a la carga?

a.

Pérdidas constantes: en el hierro; en el contacto escobillas colector de delgas; en el devanado de compensación Perdidas variables con la carga: en los devanados del inducido y de conmutación; mecánicas

d.

Pérdidas constantes: mecánicas de rozamiento y ventilación Pérdidas variables con la carga: en el devanado del inducido, en el hierro, en los devanados conectados en serie con el inducido; en el contacto escobillas - colector de delgas

122


b.

Pérdidas constantes: en el hierro; mecánicas de rozamiento y ventilación Pérdidas variables con la carga: en los devanados del inducido, de compensación y de conmutación; en el contacto escobillas - colector de delgas

c.

Pérdidas constantes: en el devanado de conmutación; mecánicas; Pérdidas variables con la carga: en el hierro; en el devanado del inducido; en el contacto escobillas - colector de delgas

e.

Pérdidas constantes: en el devanado del inducido y en todos los demás devanados conectados en serie con el inducido Pérdidas variables con la carga: en el contacto escobillas colector de delgas; en el hierro; mecánicas de rozamiento y ventilación

f.

Pérdidas constantes: en los devanados del inducido, de compensación y de conmutación; en el contacto escobillas colector de delgas Perdidas variables con la carga: en el hiero; mecánicas de rozamiento y ventilación

MCC.18. Se considera un generador de corriente continua con excitación independiente, que no tiene devanado de compensación. Si la carga y la velocidad se mantienen constantes, ¿sobre qué magnitudes y en qué sentido se debe actuar para que la tensión se mantenga constante e igual a la tensión de vacío? Se mantiene la corriente de excitación constante y se aumenta la corriente que recorre el devanado de compensación

d.

Se aumenta la corriente de excitación y simultáneamente se disminuye la corriente del inducido

b. ducido y se mantiene constante la

e.


Se aumenta la corriente por el devanado de conmutación

f.

Se aumenta la corriente de excitación

a.

Se disminuye la corriente del incorriente de excitación

c.

MCC.19. Las características mecánicas de la figura MCC.19 corresponden:

123


n n0

I II

n

U f T ® ¯ Ie

U1n I fn

cte cte

T Fig. MCC.19 a.

b.

I: El motor de corriente continua con excitación serie II: El motor asíncrono trifásico I: El motor de corriente continua con excitación independiente equipado con devanado de compensación II: No corresponde a ningún tipo de motor eléctrico clásico estudiado I: El motor asíncrono trifásico

c.

II: El motor de corriente continua con excitación independiente que no tiene devanado de compensación I: El motor síncrono trifásico

d. II: El motor de corriente continua con excitación independiente equipado con devanado de compensación

e.

f.

I: El motor de corriente continua con excitación independiente que no tiene devanado de compensación II: El motor de corriente continua con excitación independiente equipado con devanado de compensación I: El motor de corriente continua con excitación serie II: El motor de corriente continua con excitación independiente

MCC.20. La característica mecánica natural del motor de corriente continua con excitación serie es:

124



n T

U1

U1n

f1

f1n

Característica mecánica rígida

cte

n

cte

U1

U1n

f1

f1n

d.

n0

n0

T

T

Característica mecánica elástica n

n T U1

U1n


cte

n

n

n T

n

b.

e.

U1

U1n

If

I fn

n0

T

Característica mecánica elástica U1 n

n

U1n

Característica mecánica dura U1

cte

n T f1

f1n

cte

If

I fn

cte

cte cte

T

c.

cte cte

n

n

a.

n T

n

U1n

cte

n T I f

I fn

cte

f1

f1n

cte

n

f.

n0

n0

T

MCC.21 La corriente en la sección conmutada tiene la siguiente expresión:

T

125


i

er ec r1 r2 Ia r1 r2 rs r1 r2 rs

x ¿Cuál es la condición que se debe cumplir para que la conmutación sea lineal? x ¿Cuál es la denominación de las fem inducidas en la sección conmutada y de qué manera influyen estas tensiones en la conmutación? (r1, r2: las resistencias de transición entre dos delgas siguientes y la escobilla; rs: la resistencia de la sección conmutada)

a.

b.

er + ec = 0; r1 + r2 >> rs er: fem reactiva ec: fem de conmutación er: retrasa el proceso de conmutación ec: mejora el proceso de conmutación er + ec < 0 er: fem de reacción ec: fem de conmutación Las dos fem retrasan el proceso de conmutación

er + ec > 0 er: fem de reacción

d. ec: fem de conmutación Los dos fem mejoran el proceso de conmutación r1 – r2 = 0 er: fem reactiva

e.

ec: fem de compensación Ninguna de las dos fem influyen en el proceso de conmutación er + ec = 0; r1 + r2 << rs

c.

r1 – r2 < 0 er: fem reacción ec: fem de compensación Las dos fem retrasan el proceso de conmutación

er: fem reactiva

f.

ec: fem de conmutación er: mejora el proceso de conmutación ec: retrasa el proceso de conmutación

MCC.22. En la figura MCC.22 se presenta una sección transversal de una máquina eléctrica. ¿A qué tipo de máquina le corresponde esta sección? ¿Qué flujo está representado con líneas discontinuas?

126


x x

x

I

Fig. MCC.22 a.

Máquina de corriente continua Flujo magnético inductor

d.

Máquina de corriente continua

b. Flujo magnético de reacción Máquina asíncrona monofásica Flujo magnético resultante

Flujo magnético inductor Máquina de corriente continua

e.

transversal del inducido

c.

Máquina síncrona

f.

Flujo magnético de reacción longitudinal del inducido Máquina síncrona Flujo magnético resultante

MCC.23. ¿Cuál es la expresión del par electromagnético de una máquina de corriente continua? ¿Sobre qué magnitudes y en qué sentido se debe actuar para aumentar el par electromagnético, T, del generador de corriente continua con excitación independiente? T

a.

km n )

Se aumenta la velocidad y se aumenta la carga del generador

T

km I a )

d. Se aumenta la corriente de excitación y se disminuye la carga del generador

127


T

T

km n )

b. Se aumenta la velocidad y se

e.

disminuye la carga del generador T

c.

km I a ) n

Se aumentan simultáneamente la corriente de excitación, la carga y la velocidad del generador

Se aumenta la corriente de excitación y/o se aumenta la corriente del inducido T

f.

km I a )

km n )

Se aumenta la velocidad y/o se aumenta el flujo magnético resultante por polo

MCC.24. Entre los procedimientos utilizados para mejorar la conmutación están:

a.

las escobillas se disponen lo más cerca del eje de los polos principales los polos de conmutación se utilizan escobillas con mayor resistencia de contacto

b.

se utilizan escobillas con resistencia de contacto lo más pequeña posible las escobillas se desplazan del eje neutro se equipa la máquina con polos auxiliares se equipa la máquina con devanado de compensación

c.

está prohibido la utilización del devanado de compensación se equipa la máquina con polos auxiliares se aumenta la resistencia del circuito de conmutación mediante la utilización de escobillas con mayor resistencia de contacto

d.

devanados de conmutación y compensación escobillas con resistencia de contacto lo más pequeña posible las escobillas se disponen justo en el eje neutro de la máquina

e.

las escobillas se desplazan del eje neutro se equipa la máquina con polos auxiliares se equipa la máquina con devanado de compensación se aumenta la resistencia del circuito de conmutación mediante la utilización de escobillas con mayor resistencia de contacto

f.

se utilizan escobillas con resistencia de contacto lo más pequeña posible se equipa la máquina con polos de conmutación se equipa la máquina con devanado de compensación se aumenta el número de escobillas

128


MCC.25. ¿Cuál es el tipo de máquina eléctrica y el régimen de funcionamiento que corresponden a las siguientes ecuaciones? Ra I a 'U p U a E

ke n ) ;

ke

p N a

E ;

; )

Uf

Rf I f

f If , Ia ; T

km ) I a

¿Qué significan las siguientes magnitudes E, ĭ, a, Ra, Uf de las ecuaciones anteriores? Generador de corriente continua

a.

E: fem inducida por el campo magnético resultante ĭ: flujo magnético resultante por polo a: número de pares de ramas en paralelo Ra: resistencia del inducido Uf: tensión de alimentación del devanado de excitación


b.

E: fem inducida por el campo magnético resultante ĭ: flujo magnético resultante por polo a: número de pares de ramas en paralelo Ra: resistencia del inducido Uf: tensión generada en los bornes del devanado de excitación


c.

E: fem inducida por el campo magnético inductor ĭ: flujo magnético resultante por polo a: número de pares de ramas en paralelo Ra: resistencia del inducido Uf: tensión de alimentación del devanado de excitación


d.

E: fem inducida por el campo magnético resultante ĭ: flujo magnético inductor a: número de ramas en paralelo Ra: resistencia del inducido Uf: tensión de alimentación del devanado de excitación

129



e.

E: fem inducida por el campo magnético inductor ĭ: flujo magnético resultante a: número de ramas en paralelo Ra: resistencia del inducido Uf: tensión de alimentación del devanado de excitación


f.

E: fem inducida por el campo magnético resultante ĭ: flujo magnético resultante por polo a: número de pares de ramas en paralelo Ra: resistencia del inducido Uf: tensión de alimentación del devanado de excitación

MCC.26. Se considera una máquina de corriente continua con 6 escobillas, cuya corriente nominal es In. x ¿Cómo se define la rama de corriente en paralelo? x ¿Cuál es el número de pares de ramas en paralelo, a? x ¿Cuál es la corriente que recorre los conductores del inducido, Ic?

a.

b.

rama en paralelo representa la porción del devanado del inducido situada entre dos escobillas de la misma polaridad

d.

Rama en paralelo representa la porción del devanado del inducido situada entre dos escobillas de la misma polaridad

a=3

a=6

Ic = Ia /6

Ic = Ia /6

rama en paralelo representa la porción del devanado del inducido situada entre dos delgas sucesivas en el sentido del devanado

Rama en paralelo representa la porción del devanado del inducido situada entre dos delgas sucesivas en el sentido del devanado

e.

a=3

a=6

Ic = Ia /3

Ic = Ia /12

130


c.

rama en paralelo representa la porción del devanado del inducido situada entre dos escobillas de polaridad opuesta

f.

rama en paralelo representa la porción del devanado del inducido situada entre dos escobillas de polaridad opuesta

a=3

a=6

Ic = Ia /6

Ic = Ia /6

MCC.27. ¿Para qué tipo de máquina eléctrica y a qué régimen de funcionamiento corresponde el balance de potencias presentado en la figura MCC.27? ¿En este caso, qué significan las siguientes magnitudes: T, Tu, Pe, Pmrv del balance de potencias? Pe = E·Ia = T·:

P2=Tu :

P1 = Ua·Ia

Uf·If

Rf I2f

Ra I

2

a

Pmrv PFe

'Up Ia

Fig. MCC.27

a.

Generador de corriente continua con excitación serie T: par eléctrico Tu: par útil Pe: potencia eléctrica Pmrv: pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación

b.

Generador de corriente continua con excitación independiente T: par electromagnético Tu: par útil Pe: potencia eléctrica Pmrv: pérdidas en el hierro

d.

Motor de corriente continua con excitación independiente T: par electromagnético Tu: par útil Pe: potencia electromagnética Pmrv: pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación

e.

Motor de corriente continua con excitación independiente T: par útil Tu: par mecánico Pe: potencia electromagnética Pmrv: pérdidas mecánicas

131


c.

Motor de corriente continua con excitación serie T: par electromagnético Tu: par mecánico Pe: potencia eléctrica Pmrv: pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación

f.

Motor de corriente continua con excitación serie T: par electromagnético Tu: par útil Pe: potencia electromagnética Pmrv: pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación

MCC.28. Se considera un generador de corriente continua con excitación independiente que funciona en vacío. La corriente de excitación varía de manera estrictamente monótona: aumenta empezando desde el valor cero hasta el valor Ifn y después disminuye hasta cero. x Para el mismo valor de la corriente de excitación, ¿cuál es la relación entre la tensión en los bornes del inducido, cuando la tensión de excitación aumenta, Ua0a, y cuando disminuye, Ua0d, respectivamente? x ¿Qué fenómeno justifica la relación anterior? a.

Ua0a = UA0d fenómeno de saturación del circuito magnético

b.

Ua0a > UA0d fenómeno de histéresis del circuito magnético construido con chapas de acero

c.

Ua0a > UA0d fenómeno de saturación magnética y la presencia de la tensión remanente

d.

Ua0a < UA0d Fenómeno de histéresis del circuito magnético construido con chapas de acero

e.

Ua0a < UA0d fenómeno de saturación magnética y la presencia de la tensión remanente

f.

Ua0a = UA0d fenómenos de saturación y de histéresis del circuito magnético construido con chapas de acero

MCC.29. Se considera una máquina de corriente continua con excitación independiente. Su devanado de excitación tiene Nf espiras por polo y está recorrido por una corriente If.

132


x Cuál es la expresión de la inducción del campo magnético inductor, escrita en el sistema de referencia del estátor? x Cómo es la distribución espacial y temporal del campo magnético inductor del entrehierro?

B0 D s

a.

el campo magnético inductor es constante en el tiempo y en el espacio

B0 Ds

b.

P0

P0

d.

2 Nf If G Ds

e.

Nf If G

f.

2 Nf If G Ds

P0

Nf If G Ds

el campo magnético inductor es constante en el tiempo y es variable en el espacio, es decir: es aproximadamente constante y máximo debajo de cada polo (B0,Norte = - B0,Sur) y disminuye en el espacio interpolar hasta hacerse cero en la línea neutra

B0 Ds

el campo magnético inductor es variable en el tiempo y es constante en el espacio: es positivo debajo del polo norte y negativo debajo del polo sur

P0

el campo magnético inductor es variable en el tiempo y en el espacio: es positivo debajo del polo norte y negativo debajo del polo sur B0 Ds

el campo magnético inductor es constante en el tiempo y es variable en el espacio, es decir: es aproximadamente constante y máximo debajo de cada polo (B0,Norte = - B0,Sur) y disminuye en el espacio interpolar hasta hacerse cero en la línea neutra B0 Ds

c.

B0 Ds

N I P0 f f G

P0

2 Nf If G

el campo magnético inductor es constante en el tiempo y en el espacio

MCC.30. La fem inducida en una rama en paralelo del devanado del inducido es:

E

p N n) a

x ¿Qué significan las magnitudes incluidas en esta expresión?

133


x ¿Teniendo en cuenta que la máquina está ya construida, sobre qué magnitudes y en qué sentido se debe actuar para aumentar la fem, E?

a.

p: número de pares de polos a: número de ramas de corriente en paralelo N: número de conductores del inducido n: velocidad de la máquina ĭ: flujo inductor

d.

se aumenta la velocidad y/o se aumenta la corriente de excitación

b.

p: número de polos a: número de ramas de corriente en paralelo N: número de conductores de la máquina n: velocidad de la máquina ĭ: flujo inductor

se aumentan la velocidad y la corriente de excitación

e.

se aumenta la velocidad y/o se aumenta el flujo magnético inductor

c.

p: número de pares de polos a: número de pares de ramas de corriente en paralelo N: número de conductores por cada rama de corriente n: velocidad de la máquina ĭ: flujo magnético inductor se aumentan la velocidad y el flujo inductor

p: número de pares de polos a: número de ramas de corriente en paralelo N: número de conductores de cada rama de corriente en paralelo n: velocidad de la máquina ĭ: flujo resultante por polo

p: número de pares de polos a – número de pares de ramas de corriente en paralelo N: número de conductores por cada rama de corriente n: velocidad de la máquina ĭ: flujo inductor se aumenta la velocidad y se disminuye el flujo inductor

f.

p: número de pares de polos a: número de pares de ramas de corriente en paralelo N: número de conductores del devanado del inducido n: velocidad de la máquina ĭ: flujo magnético resultante por polo se aumenta la velocidad y/o se aumenta la corriente de excitación

134


LEYENDA a B0 ec er E i Ia Ic = Ia/2a If In ke = p·N/a km = p·N/(2·S·a) n n0 N Nf p P1 P2 Pe PFe Pmrv r1 , r2 rs Ra Rf T Tu

número de pares de ramas en paralelo inducción electromagnética del campo magnético inductor fem de conmutación fem reactiva fem inducida por el flujo magnético resultante por polo corriente en la sección conmutada corriente del inducido corriente que recorre un conductor del inducido corriente de excitación corriente nominal del inducido

velocidad del rotor velocidad de funcionamiento en vacío número de conductores del rotor número de espiras del devanado de excitación, por polo número de pares de polos potencia absorbida del motor de la red potencia útil potencia electromagnética pérdidas en el hierro pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación las resistencias de transición entre dos delgas siguientes y la escobilla la resistencia de la sección conmutada resistencia equivalente del inducido resistencia del devanado de excitación par electromagnético par útil


Ua Uf 'Uesc y y1 y2 Ds G ) :

135

tensión del inducido tensión de excitación caída de tensión en las escobillas paso resultante paso anterior (ancho de bobina) paso posterior (paso de conexión) ángulo geométrico el sistema de referencia del estátor anchura del entrehierro flujo magnético resultante por polo velocidad angular del rotor


137

Capítulo 7: ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS

CAPÍTULO 7 ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS AE. 1. ¿Cómo se modifica el par de arranque de un motor asíncrono con rotor en jaula de ardilla y devanado del estator monofásico si la tensión de alimentación disminuye 2 veces respecto a la tensión nominal? a.

Disminuye 2 veces

Permanece constante, diferente a

d. cero

b. Permanece constante, igual a cero

e.

Disminuye 2 veces si la frecuencia disminuye 2 veces también

c.

f.

Es diferente a cero si el devanado principal está conectado en estrella

Disminuye 4 veces

AE. 2. Un motor asíncrono trifásico tiene la tensión nominal igual a 230/400V. ¿Cuál es la tensión de línea de la red de alimentación en el caso en que el motor arranque por el método estrella/triángulo? a.

d. lores nominales

400 V si el motor es con el rotor

e.

400 V en el caso en que el motor arranca en vacío y 230 V si el motor arranca en carga

f.

400 V

b. en jaula de ardilla c.

230 V o 400 V, al ser ambos va-

400 V

230 V en el caso en que el motor arranca en vacío y 400 V si el motor arranca en carga

AE. 3. Se considera como esquema de referencia el esquema de la figura AE.3.1.

138


x ¿De que tipo de motor se trata? x ¿Es adecuado el esquema de la figura AE.3.2 para invertir el sentido de rotación del motor representado en la figura AE.3.1? E1

A1

E2

E1

A1

E2 =

=

A2

A2

Fig. AE.3.1

Fig. AE.3.2

a.

Motor de corriente continua con excitación serie Sí

d.

Motor de corriente continua con excitación derivación Sí

b.

Motor asíncrono monofásico No

e.

Motor asíncrono monofásico Sí

c.

Motor de corriente continua con excitación derivación No

f.

Motor de corriente continua con excitación serie No

AE. 4. El reostato de arranque se conecta de la siguiente manera: a.

En serie con el devanado de excitación En serie con el devanado de excitación para los motores asíncronos con ro-

b. tor bobinado y en serie con el devanado del inducido para los motores de corriente continua

c.

En serie con el devanado del inducido para los motores asíncronos y en serie con el devanado de excitación para los motores de corriente continua

d.

En serie con el devanado del inducido para los motores asíncronos con rotor bobinado y en serie con el devanado de excitación para los demás tipos de motores

e. f.

En serie con el devanado del inducido En derivación con el devanado del inducido

AE. 5. ¿Mediante qué métodos se puede arrancar un motor asíncrono monofásico?

139


a.

estrella – triángulo con devanado auxiliar

d.

estrella – triángulo con espira de sombra con devanado auxiliar

b.

con reostato de arranque con devanado auxiliario

e.

motor auxiliar estrella – triángulo con espira de sombra

c.

reostato de arranque con tensión variable

f.

con espira de sombra con devanado auxiliar

AE. 6. Un motor síncrono que tiene 5 pares de polos arranca mediante un motor asíncrono trifásico auxiliar. ¿Cuantos pares de polos debe tener el motor asíncrono trifásico auxiliar? a.

d. 6 pares de polos

5 pares de polos

b. motores no tiene ninguna impor-

El número de polos de los dos

e.

5 pares de polos si arranca en vacío y 4 pares de polos si arranca en carga

c.

f.

El número de pares de polos debe superar a 5

tancia

4 pares de polos

AE. 7. ¿Para qué se utiliza el esquema eléctrico que se presenta en la figura AE.7? 3a

3a

=

Rf

F1 F2

Fig. AE.7.

R # 7·Rf

140


a.

d. trifásico con rotor bobinado me-

Arranque del motor asíncrono

e.

Arranque del motor síncrono trifásico en el caso en que no puede arrancar en asíncrono

f.

Arranque del motor asíncrono trifásico mediante el método estrella – triángulo

b. monofásico de fase partida c.

Arranque del motor asíncrono

Arranque asíncrono del motor síncrono trifásico

Arranque del motor de corriente continua con excitación independiente

diante reostato de arranque

AE. 8. Se consideran las siguientes caracteristicas mecánicas:

I n

n

II

U U1n cte ° f T ® f1 f1n cte °I I cte fn ¯ e

n

f T

Û

U1n

cte

n

n1 T

T

III U f T ® ¯ If

n

IV U1n

cte

I fn

cte

n n0

n

U U1n cte f T ® ¯ f1 f1n cte

n n0

T

T

141


Estas características mecánicas corresponden a los siguientes motores eléctricos:

a.

I – motor de corriente continua con excitación serie II – motor de corriente continua con excitación independiente III – motor asíncrono trifásico IV – motor síncrono trifásico

b.

I – motor de corriente continua con excitación independiente II – motor asíncrono trifásico III – motor síncrono trifásico IV – motor de corriente continua con excitación serie

c.

I – motor asíncrono trifásico II – motor síncrono trifásico III – motor de corriente continua con excitación serie IV – motor de corriente continua con excitación independiente

d.

I – motor síncrono trifásico II – motor de corriente continua con excitación serie III – motor de corriente continua con excitación independiente IV – motor asíncrono trifásico

e.

I – motor síncrono trifásico II – motor de corriente continua con excitación independiente III – motor de corriente continua con excitación serie IV – motor asíncrono trifásico

f.

I – motor de corriente continua con excitación independiente II – motor de corriente continua con excitación serie III – motor síncrono trifásico IV – motor asíncrono trifásico

AE. 9. Se considera un motor de corriente continua con excitación serie que está girando en el sentido indicado en la figura AE.9.1. ¿Mediante cuales de los esquemas de la figura AE.9.2 se puede invertir el sentido de rotación del motor de la figura AE.9.1?

A1

D1

= A2 Fig. AE. 9.1

D2

142


I

=

A1 D1

II D2

=

A1 D2

III D1

=

A2

A2

A1 D 2

D1

A2

Fig. AE. 9.2 a. b.

I y II I y III

c. d.

e. f.

II y III I

III II

AE. 10. Para aumentar la velocidad en un motor asíncrono trifásico, que está funcionando en un punto de la característica natural y que arrastra una carga cuyo par resistente es constante: T = 0,5·Tn, se debe actuar de la siguiente forma:

a.

se aumenta la frecuencia de la tensión de alimentación se disminuye el número de pares de polos (para el motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla)

b.

se aumenta la frecuencia de la tensión de alimentación se disminuye el número de pares de polos (para el motor asíncrono trifásico con rotor bobinado)

c.

se disminuye la corriente de excitación se aumenta la frecuencia de la tensión de alimentación (U1/f1 = cte)

d.

se aumenta el valor de la resistencia del reostato de regulación (para el motor asíncrono trifásico con rotor en cortocircuito) se aumenta el número de pares de polos

e.

se disminuye la frecuencia de la tensión de alimentación (U1/f1 = cte) se disminuye el número de pares de polos (para el motor asíncrono trifásico con rotor en cortocircuito)

f.

se aumenta la frecuencia de la tensión de alimentación se aumenta el número de pares de polos (para motor asíncrono trifásico con rotor bobinado) se aumenta el valor de la resistencia del reostato de regulación (para el motor asíncrono trifásico con rotor bobinado)

143


AE. 11. ¿Cómo se puede disminuir el flujo en el motor de corriente continua con excitación independiente?

a.

Se conecta en derivación con el devanado de excitación un reostato de regulación y se aumenta la resistencia del reostato con la finalidad de aumentar la corriente de excitación

b.

Se conecta en serie con el devanado de excitación un reostato de regulación y se aumenta la resistencia del reostato con la finalidad de disminuir la corriente de excitación

c.

Se conecta en serie con el devanado del inducido un reostato de regulación y se aumenta la resistencia del reostato con la finalidad de disminuir la corriente

d.

Se conecta en derivación con el devanado del inducido un reostato de regulación y se disminuye la resistencia del reostato con la finalidad de aumentar la corriente

e.

Se conecta en derivación con el devanado de excitación un reostato de regulación y se aumenta la resistencia del reostato con la finalidad de disminuir la corriente de excitación

f.

Se conecta en serie con el devanado de excitación un reostato de regulación y se disminuye la resistencia del reostato con la finalidad de disminuir la corriente de excitación

AE. 12. ¿Qué tipos de motores eléctricos pueden funcionar en vacío? a.

Todos los motores eléctricos excepto el motor de corriente continua con excitación serie Los motores asíncronos y los

b. motores de corriente continua c.

Los motores de corriente continua y los motores asíncronos monofásicos

Todos los tipos de motores eléc-

d. tricos excepto el motor síncrono e.

Solamente el motor asíncrono

f.

Solamente los motores que tienen el devanado de excitación alimentado en corriente continua

AE. 13. Un motor de corriente continua con excitación serie tiene como carga un generador de corriente continua con excitación independiente.

144


¿Cuál es el orden de desacoplamiento de las máquinas y por qué? a.

Primero el motor y después el generador porque el motor debe funcionar en vacío

d. generador porque el motor no de-

Primero el motor y después el

b.

Primero la excitación del generador y después el motor porque el motor no debe funcionar en vacío

e.

Primero la excitación del motor, después el inducido del motor y después el generador porque el motor debe funcionar en vacío

c.

Primero la carga del generador y después el motor porque el motor debe funcionar en carga

f.

Primero el generador y después el motor porque no debe funcionar en vacío

be funcionar en vacío

AE. 14. La puesta en marcha con reostato de arranque conectado en el inducido del motor es especifica para los siguientes tipos de motores: a.

Motores asíncronos trifásicos con rotor bobinado y todos los tipos de motores de corriente continua

d. Motores asíncronos monofásicos

b.

Motores asíncronos trifásicos con rotor en jaula de ardilla y todos los tipos de motores de corriente continua

e.

Motores asíncronos monofásicos y todos los tipos de motores de corriente continua

c.

Motores de corriente continua con excitación serie

f.

Todos los tipos de motores asíncronos trifásicos y todos los tipos de motores de corriente continua

AE. 15. Durante el arranque asíncrono del motor síncrono trifásico, el devanado de excitación está conectado de la siguiente manera: a.

Se deja en vacío

b. No importa como está conectado

d. Se conecta en cortocircuito e.

No se deja en vacío y no se conecta en cortocircuito sino que se conecta en serie con una resistencia de valor igual a (5y12)·Rf

145


c.

Se alimenta con tensión continua

f.

Se conecta en serie con el devanado del inducido

AE. 16. El cambio del sentido de rotación de un motor asíncrono trifásico se consigue de la siguiente manera: d.

Se cambia el sentido de la corriente de excitación y de la corriente del inducido

b. Se cambia la sucesión de las fases

e.

No se puede cambiar el sentido de rotación

Se cambia el sentido de la corriente de excitación o de la corriente del inducido

f.

Se cambia el sentido de la corriente del inducido

a.

c.

Se permutan las tres fases

AE. 17. Se considera como esquema de referencia el esquema de la figura AE.17.1. x ¿A qué tipo de motor corresponde? x Con el esquema de la figura AE.17.2 ¿se puede cambiar el sentido de rotación del motor de la figura AE.17.1? L1 L2

L2 L1 P1

P1

Z

P2

P2

A1 A2 Fig. AE.17.1 a.

Motor de corriente continua con excitación serie Sí

Z

A1 A2 Fig. AE.17.2 d.

Motor de corriente continua con excitación derivación Sí

146


b.

Motor asíncrono monofásico No

e.

Motor asíncrono monofásico Sí

c.

Motor de corriente continua con excitación derivación No

f.

Motor de corriente continua con excitación serie No

AE. 18. El esquema presentado en la figura AE.18 se utiliza para:

D1

D2

A1

= A2

Fig. AE. 18 a.

Invertir el sentido de rotación del motor de corriente continua con excitación serie

b. El arranque del motor de corriente continua con excitación serie c.

La regulación de la velocidad del motor de corriente continua con excitación serie mediante el método de la disminución del flujo La regulación de la velocidad del motor de corriente continua con excita-

d. ción derivación mediante el método de la disminución del flujo e.

El arranque del motor de corriente continua con derivación

f.

La regulación reostática de la velocidad del motor de coriente continua con excitación serie

AE. 19. ¿Qué tipos de motores eléctricos tienen la característica mecánica dura (la velocidad varía muy poco del funcionamiento en vacío al funcionamiento en carga)? a.

El motor de corriente continua con excitación serie

147


b. El motor síncrono trifásico c.

El motor asíncrono y el motor de coriente continua con excitación independiente o derivación

d. El motor asíncrono e. Los motores de corriente continua f. El motor síncrono trifásico y el motor asíncrono trifásico

AE. 20. En el caso en que el par útil es constante, y el motor funcione en un punto de la característica natural, ¿cómo se debe actuar para disminuir la velocidad del motor asíncrono trifásico?

a.

se disminuye la frecuencia de la tensión de alimentación (U1/f1 = cte) se aumenta el número de pares de polos (para el motor asíncrono trifásico con rotor bobinado)

b.

se disminuye la corriente de excitación se aumenta la frecuencia de la tensión de alimentación (U1/f1 = cte)

c.

se disminuye la frecuencia de la tensión de alimentación (U1/f1 = cte) se disminuye el número de pares de polos se disminuye el valor de la tensión de alimentación

d.

se aumenta el valor de la resistencia del reostato de regulación (para el motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla) se aumenta el número de pares de polos

e.

se aumenta la frecuencia de la tensión de alimentación (U1/f1 = cte) se disminuye el número de pares de polos (para el motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla)

f.

se disminuye la frecuencia de la tensión de alimentación (U1/f1 = cte) se aumenta el número de pares de polos (para el motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla) se aumenta el valor de la resistencia del reostato de regulación (para el motor asíncrono trifásico con rotor bobinado) se disminuye el valor de la tensión de alimentación

148


AE. 21. Se considera un motor eléctrico que se alimenta con tensión nominal. En este caso el par de arranque del motor asíncrono trifásico es igual a Ta,MAT y el par máximo del motor síncrono trifásico es igual a Tm,MS ¿Cómo cambia el par de arranque del motor asíncrono trifásico, T’a,MAT y el par máximo del motor síncrono trifásico, T’m,MS, respectivamente, en el caso en que la tensión de alimentación disminuya 2 veces? a.

T’a,MAT = Ta,MAT /4 T’m,MS = Tm,MS = cte

d.

T’a,MAT = Ta,MAT = cte T’m,MS = Tm,MS /2

b.

T’a,MAT = Ta,MAT /2 T’m,MS = Tm,MS /4

e.


c.


f.


AE. 22. ¿Para qué tipo de motor y para qué método de regulación de la velocidad corresponden las características mecánicas presentadas en la figura AE.22? n

If disminuye

T Fig. AE.22

a.

Cualquier tipo de motor de corriente continua disminución del flujo inductor


d.

disminución del flujo inductor teniendo en cuenta que U1/f1 = cte

149


b.

Motor de corriente continua con excitación derivación disminución del flujo inductor

e.


c.

disminución del flujo teniendo en cuenta que U1/f1 = cte Motor de corriente continua con excitación serie

Motor de corriente continua con excitación serie disminución del flujo del inducido Motor de corriente continua con excitación serie disminución del flujo

f.

Motor de corriente continua con excitación derivación

disminución del flujo inducido

variación de la tensión de alimentación

AE. 23. La carga de un motor de corriente continua con excitación serie es un generador de corriente continua con excitación independiente. ¿En qué orden se conectan las máquinas y por qué? a.

Primero el motor y después el generador porque el motor no puede funcionar en vacío Primero el motor y después el generador porque el motor no debe funcionar

b. en carga c.

Primero la excitación del generador y después el motor porque el motor no puede funcionar en vacío Primero el motor y después el generador porque el motor es la máquina de

d. arrastre del generador e.

Primero el generador (la excitación y la carga) y después el motor porque de este modo el motor no se embala

f.

Primero la carga del generador, después el motor y al final la excitación del generador porque el motor no debe funcionar en vacío

AE. 24. Un motor de corriente continua puede arrancar mediante los siguientes métodos:

150


a.

acoplamiento directo a la red de tensión nominal mediante el reostato de arranque conectado en serie con el inducido alimentación con tensión variable desde cero hasta el valor nominal

b.

permutación de fases mediante el reostato de arranque conectado en serie con el inductor acoplamiento directo a la red de tensión nominal

c.

acoplamiento directo a la red de tensión nominal mediante el reostato de arranque conectado en serie con el inductor alimentación con tensión variable

d.

mediante el reostato de arranque conectado en serie con el inductor alimentación con tensión variable desde cero hasta el valor nominal

e.

estrella – triángulo mediante el reostato de arranque conectado en serie con el inducido alimentación con tensión variable

f.

acoplamiento directo a la red de tensión nominal mediante el reostato de arranque conectado en serie con el inducido alimentación con tensión variable arranque asíncrono

AE. 25. El esquema eléctrico presentado en la figura AE.25 se utiliza para: Ra

A1

=

E1

E2

A2 Fig. AE.25 a.

Arranque del motor síncrono trifásico

Regulación

de

velocidad

d. motor síncrono trifásico

del

151


b. motor de corriente continua, ex-

Regulación

de

velocidad

del

e.

Arranque reostático del motor de corriente continua con excitación derivación

Arranque reostático del motor asíncrono trifásico con rotor bobinado

f.

Arranque del motor asíncrono monofásico

citación independiente

c.

AE. 26. ¿Cómo se invierte el sentido de rotación del motor asíncrono monofásico con espira de sombra? a.

Se invierte el sentido de la corriente que recorre el devanado auxiliar

Se invierte el sentido de la co-

d. rriente que recorre el devanado principal

b. rotación de este motor

No se puede invertir el sentido de

e.

Se invierte el sentido de la corriente en el devanado principal y en el devanado auxiliar

c.

Se invierte la succesión de fases

f.

Se invierte el sentido de la corriente únicamente en uno de los devanados: principal o auxiliar

AE. 27. El motor síncrono trifásico puede arrancar mediante los siguientes métodos:

a.

mediante un devanado auxiliar mediante un motor auxiliar en asíncrono (en el caso en que el motor está equipado con devanado amortiguador) por frecuencia variable

b.

por medio de espira de sombra sincronización fina por frecuencia variable

c.

mediante reostato de arranque sincronización fina por frecuencia variable mediante un devanado auxiliar

d.

sincronización fina mediante un motor auxiliar en asíncrono (en el caso en que el motor está equipado con devanado amortiguador) por frecuencia variable

e.

estrella - triángulo por frecuencia variable mediante un motor auxiliar

f.

mediante un motor auxiliar en asíncrono (si el motor es de polos salientes) por frecuencia variable mediante un devanado auxiliar

152


AE. 28. La velocidad de rotación del motor de corriente continua se puede regular mediante los siguientes métodos: disminución del flujo inductor

a.

variación de la tensión de alimentación en las condiciones en que el cociente U1/f1 = cte variación de la resistencia del inducido

b.

variación de la frecuencia de la tensión de alimentación disminución del flujo disminución del flujo pero sólo para el motor de corriente continua con excitación serie

c.

variación de la resistencia del reostato de regulación conectado en serie con el inducido variación de la tensión de alimentación disminución del flujo inductor

d.

variación de la tensión de alimentación variación de la resistencia del reostato de regulación conectado en serie con el inducido variación de la resistencia del inducido

e.

variación de la tensión de alimentación variación de la frecuencia de la tensión de alimentación disminución del flujo inductor

f.

variación de la resistencia del inducido pero sólo para el motor de corriente continua con excitación independiente o derivación variación de la tensión de alimentación

AE. 29. Se considera un motor asíncrono monofásico que gira en el sentido indicado en la figura AE.29.1. ¿Mediante cuál de los esquemas de la figura AE.29.2 se invierte el sentido de rotación del motor de la figura AE.29.1?

153


L1 L2 P1

Z

P2 A1

A2

Fig.AE. 29.1

A

L2 L1

B

L1 L2

P1

P1

Z P2

P1

Z

P2

A1

a. b.

C

L1 L2

P2

A1 A2 Fig. AE. 29.2

A2

c. d.

AyB AyC

Z

A1

e. f.

ByC A

A2

C B

AE. 30. ¿De qué manera se modifica la velocidad de funcionamiento en vacío del motor de corriente continua, con excitación independiente, en el caso en que el flujo inductor disminuye? n

a.

U 'U p Ra T a 2 ke k m ) ke ) Aumenta cuando el motor tiene

Aumenta

d. devanado de compensación y no cambia en el caso contrario

154


El motor de corriente continua

b. con excitación independiente no puede funcionar en vacío

c.

Permanece constante

e.

Disminuye

f.

Disminuye en el caso en que el motor está equipado con devanado de compensación y no cambia en el caso contrario

AE. 31. Si el par resistente permanece constante, para incrementar ligeramente la velocidad del motor de corriente continua con excitación derivación se puede actuar de la siguiente manera: Se disminuye el valor de la tensión de alimentación

a.

Se aumenta el valor de la resistencia del reostato de regulación conectado en serie con el inductor Se aumenta el valor de la tensión de alimentación

b.

Se aumenta el valor del reostato de regulación conectado en serie con el inducido Se aumenta el número de pares de polos Se disminuye el flujo inductor

c.

Se aumenta el valor de la tensión de alimentación (no debe superar el valor máximo indicado en catálogo Se disminuye el valor de la tensión de alimentación

d. Se aumenta el valor de la resistencia del reostato de regulación conectado en serie con el inducido

Se aumenta el valor de la tensión de alimentación

e.

Se disminuye el flujo inductor Se aumenta el valor del reostato de regulación conectado en serie con el inducido Se disminuye el valor de la tensión de alimentación (no debe ser menor que el valor mínimo indicado en catálogo)

f.

Se disminuye el número de pares de polos Se aumenta el valor del reostato de regulación conectado en serie con el devanado de excitacion

155


AE. 32. ¿Para qué tipo de motor y para qué método de regulación de velocidad corresponden las características mecánicas presentadas en la figura AE.32? n

U1 disminuye

T Fig. AE.32 a. b.

Motor de corriente continua con excitación derivación variación de la tensión de alimentación Motor de corriente continua con excitación derivación disminución del flujo inductor Motor de corriente continua con excitación serie

c.

disminución del flujo inductor Motor de corriente continua con excitación derivación variación de la tensión de alimentación

d. e. f.

Motor de corriente continua con excitación serie variación de la tensión de alimentación Motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla variación de la tensión de alimentación Cualquier tipo de motor de corriente continua variación de la tensión de alimentación

AE. 33. Algunos de los métodos de arranque del motor asíncrono trifásico son:

156


a.

arranque estrella - triángulo arranque por acoplamiento directo a la red de tensión nominal arranque mediante reostato de arranque conectado en serie con el inducido

b.

arranque por medio de un autotransformador arranque estrella – triángulo arranque por acoplamiento directo a la red de tensión nominal si el motor es con rotor en jaula de ardilla arranque por medio de un reostato conectado en serie con el inducido si el motor es de rotor bobinado

c.

arranque por medio de un reostato conectado en serie con el inducido si el motor es de rotor bobinado arranque por medio de un motor auxiliar arranque estrella – triángulo si el motor es con rotor en jaula de ardilla

d.

arranque por medio de un autotransformador arranque por medio de un motor auxiliar en el caso en que el motor asíncrono es con rotor en jaula de ardilla

e.

arranque por medio de un autotransformador arranque estrella - triángulo arranque por acoplamiento directo a la red de tensión nominal si el motor es con rotor bobinado arranque por medio de un reostato conectado en serie con el inducido si el motor es con rotor en jaula de ardilla

f.

arranque por medio de la fase auxiliar arranque por medio de un reostato conectado en serie con el inducido si el motor es de rotor bobinado arranque estrella – triángulo arranque por medio de un autotransformador si el motor es con rotor en jaula de ardilla

AE. 34. Se considera un motor síncrono trifásico equipado con devanado amortiguador. Durante el proceso de arranque en asíncrono, se nota que el motor arranca pero se queda clavado a una velocidad igual a la mitad de la velocidad síncrona. x ¿Cuál podría ser la causa de este fenómeno? x ¿Cómo se debe actuar para que durante el proceso de arranque, en asíncrono, el motor llegue a una velocidad muy cercana a la velocidad síncrona?

157


a.

Durante el arranque asíncrono, la resistencia Re conectada en el circuito de excitación tiene un valor demasiado pequeño Se aumenta el valor de la resistencia Re y se repite el proceso de arranque

b.

c.

Durante el arranque asíncrono, el devanado de excitación está conectado en cortocircuito Se deja abierto el devanado de excitación y se repite el proceso de arranque asíncrono Durante el arranque asíncrono, el devanado de excitación no ha sido alimentado con tensión continua Se repite el proceso de arranque asíncrono alimentando simultáneamente el inducido y el inductor del motor síncrono

Durante el arranque asíncrono, el devanado de excitación del motor está abierto

d. El devanado de excitación se

conecta en cortocircuito y se repite el proceso de arranque en asíncrono

e.

Durante el arranque asíncrono, el devanado de excitación está cerrado sobre una resistencia Re cuyo valor está mal elegido Se disminuye el valor de la resistencia Re y se repite el proceso de arranque en asíncrono Durante el arranque asíncrono, el devanado de excitación está abierto

f.

Se conecta en el circuito del inductor una resistencia suplementaria y se repite el proceso de arranque asíncrono

AE. 35. Para regular la velocidad de rotación del motor asíncrono trifásico, con rotor en jaula de ardilla, se pueden utilizar los métodos siguientes:

a.

Variación del reostato del circuito de excitación Variación de la frecuencia de alimentación teniendo en cuenta que: U1/f1 = cte Variación de la resistencia del inducido

b.

Variación de la frecuencia de alimentación teniendo en cuenta que U1/f1 = cte Variación de la tensión de alimentación Variación del número de pares de polos Variación de la resistencia del inducido

158


c.

Variación de la tensión de alimentación Variación del número de pares de polos Variación de la frecuencia de alimentación teniendo en cuenta que U1/f1 = cte (U1 > U1n) Variación de la frecuencia de alimentación teniendo en cuenta que U1 = U1n (f < fn)

d.

Variación de la tensión de alimentación Variación del número de pares de polos Permutación de fases

e.

Variación de la tensión de alimentación Variación del número de pares de polos Variación de la frecuencia de alimentación teniendo en cuenta que U1/f1 = cte (U1 d U1n) Variación de la frecuencia de alimentación teniendo en cuenta que U1 = U1n (f > fn)

f.

Variación de la resistencia del inducido Variación de la tensión de alimentación Variación de la frecuencia de alimentación

AE. 36. El esquema eléctrico presentado en la figura AE.36 se utiliza para: 3a

3a

Ra Fig. AE. 36 a.

El arranque del motor síncrono trifásico

159


Regulación de la velocidad del motor asíncrono trifásico con rotor en jaula

b. de ardilla

c. El arranque reostatico del motor asíncrono trifásico de rotor bobinado d. Regulación de la velocidad del motor síncrono trifásico e.

El arranque reostatico del motor de corriente contiua con excitación derivación

f.

El arranque estrella – triángulo del motor asíncrono trifásco

AE. 37. Si el par resistente permanece constante, para disminuir la velocidad del motor de corriente continua con excitación independiente se debe actuar de la siguiente manera:

a.

Se disminuye el valor de la tensión de alimentación Se aumenta la resistencia del reostato de regulación conectado en serie con el devanado de excitación

b.

Se aumenta el valor de la tensión de alimentación Se aumenta la resistencia del reostato de regulación conectado en serie con el devanado de excitación

c.

Se disminuye el flujo inductor Se disminuye el valor de la tensión de alimentación Se aumenta el número de pares de polos

d.

Se disminuye el valor de la tensión de alimentación Se aumenta el número de pares de polos Se aumenta la resistencia del reostato de regulación conectado en serie con el devanado de excitación

e.

Se disminuye el valor de la tensión de alimentación Se disminuye el flujo inductor Se aumenta la resistencia del reostato de regulación conectado en serie con el devanado del inducido

f.

Se disminuye el valor de la tensión de alimentación Se aumenta la resistencia del reostato de regulación conectado en serie con el inducido

AE. 38. Se considera un motor de corriente continua con excitación derivación que gira en el sentido indicado en la figura AE.38.1

160


¿Mediante cuál de los esquemas presentados en la figura AE.38.2 se invierte el sentido del motor de la figura AE.38.1? A1

E1 E2

= A2 Fig. AE. 38.1.

A E2 E1

A1

=

B E1 E2

A1

=

A2

C E2 E1

A1

=

A2

A2

Fig. AE. 38.2. a. b.

A yB AyC

c. d.

ByC A

e. f.

C B

AE. 39. ¿Para qué tipos de motores eléctricos el par de arranque es igual a cero? a.

motor asíncrono monofásico motor de corriente continua con excitación serie motor síncrono trifásico equipado con devanado de amortiguamiento

b. motor asíncrono monofásico

c. todos los tipos de motores de corriente continua d. todos los tipos de motores asíncronos e.

todos los tipos de motores síncronos trifásicos y motores de corriente continua

f.

motor síncrono trifásico sin devanado de amortiguamiento motor asíncrono monofásico

161


AE. 40. ¿Qué tipos de motores eléctricos pueden frenar mediante una resistencia conectada en serie con el devanado del inducido y sin cambiar la tensión de alimentación?

a.

todos los tipos de motores de corriente continua el motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla

b.

el motor de corriente continua con excitación serie el motor asíncrono monofásico con espira de sombra el motor síncrono trifásico

c.

todos los tipos de motores de corriente continua el motor asíncrono trifásico con rotor bobinado

d.

el motor de corriente continua con excitación independiente o derivación el motor asíncrono monofásico el motor síncrono trifásico

e.

todos los tipos de motores asíncronos el motor síncrono trifásico todos los tipos de motores de corriente continua

f.

todos los tipos de motores de corriente continua todos los tipos de motores asíncronos

AE. 41. ¿Para qué tipo de motor eléctrico y para que tipo de regulación de velocidad corresponden las características mecánicas presentadas en la figura AE.41? n

T Fig. AE. 41

162


a.

Motor de corriente continua con excitación derivación variación de la resistencia del reostato conectado en serie con el inducido Motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla variación de la frecuencia de la tensión de alimentacion

b.

Motor síncrono trifásico variación de la tensión de alimentación

c.

Motor asincrono trifásico con rotor bobinado variación de la resistencia del reostato conectado en serie con el inducido

d.

Motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla variación de la frecuencia de la tensión de alimentacion

e.

Motor de corriente continua con excitación serie variación de la resistencia del reostato conectado en serie con el inducido

f.

Motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla variación de la resistencia del reostato conectado en serie con el inducido

AE. 42. ¿Para qué tipo de motor eléctrico es especifico el método de arranque estrella – triángulo? y ¿qué condiciones debe cumplir el motor para que pueda arrancar mediante este método? a.

Motor asíncrono monofásico con espira de sombra si los 6 terminales del devanado del estator son accesibles a la placa de bornes y el motor arranca en vacío o con una carga pequeña

b.

Motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla si los 6 terminales del devanado del estator son accesibles a la placa de bornes, la tension nominal de línea de la red de alimentación es igual a la tensión nominal de fase del motor y el motor arranca en vacío o con carga pequeña

c.

Motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla y motor de corriente continua con excitación independiente en el caso en que los motores arranquen en vacío Motor asíncrono trifásico con rotor bobinado si el motor arranca en vacío o

d. en carga nominal

163


e.

Motor asíncrono trifásico con rotor bobinado si los 6 terminales del devanado del estator son accesibles a la placa de bornes, la tension nominal de línea de la red de alimentación es igual a la tensión nominal de fase del motor y el motor arranca en vacío o con carga pequeña

f.

Motor asíncrono trofásico con rotor en jaula de ardilla si arranca en carga nominal y la tension nominal de línea de la red de alimentación es igual a la tensión nominal de fase del motor

AE. 43. El esquema eléctrico que se presenta en la figura AE.43 se utiliza para: L1 L2 P1 P2

Z

A1

A2

Fig. AE. 43. Arranque del motor asíncrono

a.

Arranque del motor síncrono trifásico

d. monofásico con devanado auxi-

b.

Regulación de la velocidad del motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla

e.

Arranque del motor asíncrono monofásico con espira de sombra

c.

Arranque del motor asíncrono trifásico mediante un reostato conectado en serie con el devanado del estator

f.

Aranque del motor de corriente continua con excitación derivación

liar

AE. 44. Un motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla y sin carga mecánica, se alimenta de la red trifásica y se nota que el motor no arranca, pero

164


sin embargo los fusibles de cada fase están en buen estado. ¿Cuál es la explicación de esta situación? ¿Cómo se puede explicar este fenómeno? a.

La máquina se comporta como un motor asíncrono trifásico con defecto en una fase del rotor Hay un defecto sobre una de las fases de la línea de alimentación y en este

b. caso la máquina se comporta como un motor síncrono cuyo par de arranque es igual a cero

c.

La máquina se comporta como un motor asíncrono monofásico con espira de sombra Esta situación no puede aparecer en el caso de un motor asíncrono trifásico

d. con rotor en jaula de ardilla e.

El par de arranque del motor es igual a cero, resulta que una fase del devanado del estator está interrumpida y el motor se comporta como un motor asíncrono monofásico indiferente de la conexión del devanado del estator

f.

La máquina se comporta como un motor asíncrono monofásico y en consecuencia: o una fase del estator está interrumpida si el devanado del estator está conectado en estrella o hay un corte sobre la línea de alimentación, entre el fusible y los bornes del motor si el devanado del estator está conectado en triángulo

AE. 45. El cambio del sentido de giro del motor de corriente continua se consigue de la siguiente manera:

a.

Se cambia la sucesión de las fases

b. Se permutan las fases

c.

Se invierte el sentido de la corriente de excitación o de la corriente del inducido

d.

Se invierte el sentido de la corriente por el devanado de compensación y por el devanado del inducido

e.

Se invierten dos fases y se mantiene el mismo sentido de la corriente por el devanado de excitación

f.

Se invierte el sentido de la corriente por ambos devanados: de excitación y del inducido

165


AE. 46. ¿Qué tipos de motores pueden arrancar por medio del reostato de arranque, Ra? y ¿qué ventaja presenta este tipo de arranque?

a.

El motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla Ra limita la corriente de arranque

b.

Los motores asíncronos monofásicos y los motores síncronos trifásicos Ra aumenta el valor del par de arranque y del par máximo y limita la corriente y la duración del arranque

c.

El motor síncrono trifásico y todos los tipos de motores asíncronos trifásicos Ra permite el arranque en carga y disminuye la duración del mismo

d.

Todos los tipos de motores asíncronos Ra limita tanto la corriente de arranque como el par de arranque

e.

El motor asíncrono trifásico con rotor bobinado Ra limita la corriente de arranque y aumenta el par de arranque que puede llegar hasta el valor del par máximo

f.

El motor asíncrono trifásico con rotor bobinado y el motor síncrono trifásico que no tenga devanado de amortiguamiento Ra limita la corriente de arranque, disminuye la duración del arranque y mantiene el par de arranque constante

AE. 47. ¿Para qué tipos de motores la velocidad se puede regular cambiando el número de pares de polos? a. Todos los tipos de motores de corriente continua b. Todos los tipos de motores asíncronos c. El motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla El motor asíncrono monofásico y el motor de corriente continua con excita-

d. ción independiente e.

El motor de corriente continua con excitación serie y el motor síncrono trifásico

f.

El motor asíncrono trifásico con rotor bobinado

166


AE. 48. ¿Cómo se consigue la disminución del flujo inductor para regular la velocidad del motor de corriente continua con excitación serie?

a.

Se conecta en paralelo con el devanado de excitación un reostato de regulación y se disminuye la resistencia del reostato con la finalidad de disminuir la corriente de excitación

b.

Se conecta en serie con el devanado de excitación un reostato de regulación y se aumenta la resistencia del reostato con la finalidad de disminuir la corriente de excitación

c.

Se conecta en serie con el devanado del inducido un reostato de regulación y se aumenta la resistencia del reostato con la finalidad de disminuir la corriente

d.

Se conecta en paralelo con el devanado del inducido un reostato de regulación y se disminuye la resistencia del reostato con la finalidad de disminuir la corriente por el devanado

e.

Se conecta en paralelo con el devanado de excitación un reostato de regulación y se aumenta la resistencia del reostato con la finalidad de disminuir la corriente de excitación

f.

Se conecta en serie con el devanado de excitación un reostato de regulación y se disminuye la resistencia del reostato con la finalidad de disminuir la corriente de excitación

AE. 49. ¿Qué tipos de motores eléctricos tienen la característica mecánica rígida? a.

El motor de corriente continua con excitación serie

b. El motor síncrono trifásico c.

El motor asíncrono y el motor de corriente continua con excitación independiente

d. El motor asíncrono trifásico e.

El motor de corriente continua

f.

El motor síncrono trifásico y el motor asíncrono monofásico

AE. 50. Se considera una máquina eléctrica rotativa que funciona en el punto A de la característica mecánica, después pasa al C y al final llega al A’ (fig.AE.50). x ¿Para qué tipo de máquina corresponden las características mecánicas presentadas en la figura AE.50?

167


x ¿En qué régimen (motor, generador, freno) funciona la máquina en los puntos de funcionamiento A, C, A’, respectivamente? x ¿Cómo se actúa para que el motor pase del punto de funcionamiento A al C y del C al A’? n n1

C

A

Tr

A’

T

-n1

Fig. AE.50.

a.

Máquina asíncrona trifásica o máquina de corriente continua con excitación derivación o independiente A – motor con la velocidad n (T > 0; n > 0) C – generador (T < 0; n > 0) A’ - freno (T < 0; n < 0) A ĺ C: se invierte el sentido del campo magnético giratorio C ĺ A’: se conecta una resistencia en serie con el inducido durante los primeros instantes

b.

Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado A – motor con la velocidad n (T > 0; n > 0) C – freno (T < 0; n > 0) A’- motor con la velocidad – n (T < 0; n < 0) A ĺ C: se invierte el sentido del campo magnético giratorio y se conecta una resistencia en serie con el inducido C ĺ A’: se inicia el proceso de frenado y tras unos instantes se quita la resistencia conectada en serie con el inducido

168


c.

Máquina asíncrona trifásica con rotor en jaula de ardilla o máquina asíncrona monofásica de fase partida A ĺ C: se invierte el sentido del campo magnético giratorio C ĺ A’: se conecta en serie con el devanado del inducido una resistencia

d.

Máquina asíncrona trifásica con rotor bobinado A – motor con la velocidad n (T > 0; n > 0) C – freno (T < 0; n > 0) A’ - motor con la velocidad -n (T < 0; n <0) A ĺ C: se invierte el sentido del campo magnético giratorio C ĺ A’: se conecta una resistencia en serie con el inducido

e.

Máquina asíncrona trifásica o máquina de corriente continua con excitación derivación o independiente A – motor con la velocidad n (T > 0; n > 0) C – freno (T < 0; n > 0) A’ - generador (T < 0; n < 0) A ĺ C: se conecta en serie con el devanado del rotor una resistencia C ĺ A’: se invierte el sentido del campo magnético giratorio

f.

Máquina asíncrona trifásica o máquina asíncrona monofásica A – motor con la velocidad n (T > 0; n > 0) C – freno (T < 0; n > 0) A’ - motor con la velocidad -n (T < 0; n < 0) A ĺ C: se invierte el sentido del campo magnético giratorio y se conecta una resistencia en serie con el devanado del rotor C ĺ A’: se quita la resistencia conectada en serie con el inducido

169

RESPUESTAS CORRECTAS

RESPUESTAS CORRECTAS Capítulo 1: MÁQUINAS ELÉCTRICAS: CONSTRUCCIÓN, DATOS DE CATÁLOGO, PRINICIPIO DE FUNCIONAMIENTO TEST

1

2

3

4

5

6

7.1

7.2

Respuesta correcta

f

e

b

d

e

b

c

a

7.3

7.4

7.5

7.6

7.7

7.8

7.9

7.10

c

c

d

f

a

a

e

f

7.11

8

9

10

11

12

13

14

Respuesta correcta

c

d

e

e

d

c

b

d

TEST

15

16

17

18

19

20

21

22

Respuesta correcta

d

f

a

c

e

e

a

c

TEST

23

24

25

26

27

28

29

30

Respuesta correcta

c

f

f

e

c

d

d

a

TEST Respuesta correcta

TEST

Capítulo 2: EL TRANSFORMADOR ELÉCTRICO TEST

1

2

3

4

5.1

5.2

5.3

5.4

Respuesta correcta

a

b

d

d

d

e

c

f

170

TEST


5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

5.10

5.11

5.12

a

e

c

c

b

f

d

e

5.13

5.14

5.15

5.16

5.17

6

7

8

Respuesta correcta

e

c

a

f

d

f

c

a

TEST

9

10

11

12

13

14

15

16

Respuesta correcta

d

a

e

c

f

b

b

c

TEST

17

18

19

20

21

22

23

24

Respuesta correcta

e

c

a

b

d

b

d

f

TEST

25

26

27

28

29

30

Respuesta correcta

e

c

e

a

a

d

Respuesta correcta

TEST

Capítulo 3: ASPECTOS GENERALES MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS

DE

LAS

TEST

1

2

3

4

5

6

7

8

Respuesta correcta

b

e

b

f

e

a

c

c

TEST

9

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14

15

16

Respuesta correcta

c

e

b

c

c

f

d

c

TEST

17

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19

20

21

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23

24

Respuesta correcta

d

e

f

a

f

c

d

b

171


TEST

25

26

27

28

29

30

Respuesta correcta

a

f

d

d

f

b

Capítulo 4: MÁQUINA ASÍNCRONA TEST

1

2

3

4

5

6

7

8

Respuesta correcta

a

d

b

b

b

a

e

a

TEST

9

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16

Respuesta correcta

c

c

d

d

a

d

d

b

TEST

17

18

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24

Respuesta correcta

b

c

a

d

d

f

f

c

TEST

25

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28

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30

Respuesta correcta

d

d

a

a

e

a

Capítulo 5: MÁQUINA SÍNCRONA TRIFÁSICA TEST

1

2

3

4

5

6

7

8

Respuesta correcta

a

f

e

f

c

e

a

f

TEST

9

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Respuesta correcta

d

a

b

b

e

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c

a

172


TEST

17

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20

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24

Respuesta correcta

b

f

d

b

c

b

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d

TEST

25

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29

30

Respuesta correcta

e

a

c

f

e

b

Capítulo 6: MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA TEST

1

2

3

4

5

6

7

8

Respuesta correcta

f

c

d

a

a

b

a

f

TEST

9

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Respuesta correcta

b

e

e

e

a

d

d

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TEST

17

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b

f

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b

a

b

e

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TEST

25

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Respuesta correcta

a

c

d

d

e

f

Capítulo 7: ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS TEST

1

2

3

4

5

6

7

8

Respuesta correcta

b

f

c

e

f

a

a

d

173


TEST

9

10

11

12

13

14

15

16

Respuesta correcta

c

a

b

a

d

a

e

b

TEST

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Respuesta correcta

b

c

c

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e

b

e

a

TEST

25

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Respuesta correcta

e

b

d

d

c

a

c

d

TEST

33

34

35

36

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38

39

40

Respuesta correcta

b

a

e

c

f

b

f

c

TEST

41

42

43

44

45

46

47

48

Respuesta correcta

c

b

d

f

c

e

c

a

TEST

49

50

Respuesta correcta

b

b

175

Bibliografía

BIBLIOGRAFÍA [1]

J. Fraile Mora; Máquinas Eléctricas (5ª edición); Ed. McGraw-Hill; Madrid, 2003.

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Ciumbulea, G.; Galan, N.; Masini Electrice; Ed. Printech, Bucuresti, 1999.

[6]

Ciumbulea, G.; Galan, N.; Actionari Electrice – Teorie si Aplicatii. Ed. Printech, Bucuresti, 1999.

[7]

Ciumbulea, G.; Indrumar de laborator - Masini si Actionari Electrice; editia a 5-a. Ed. Printech, Bucuresti, 2003.

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Córcoles, F; Pedra, J.; Transformadores; Centre de publicacions d’abast, ETSEIB, UPC; Barcelona, 1995.

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Serrano Iribarnegaray, L; Fundamentos de Máquinas Eléctricas Rotativas. Marcombo, Boixareu Editores, Barcelona, 1989.

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176


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UNE 21 405-1; Símbolos literales utilizados en Electrotecnia, parte 1: Generalidades.

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UNE 21 405-4; Símbolos literales utilizados en Electrotecnia, parte 4: Símbolos de magnitudes relativas a máquinas eléctricas.

[16] ANSI/IEEE Std 945-1984; IEEE Recommended Practice for Preferred

Metric Units for Use in Electrical and Electronics Science and Technology.

Maquinas y Accionamientos Electricos Gloria Stefania Ciumbulea Luis Guasch Pesquer

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