EXAMEN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS

Transcripción

1 NOMBRE: TEST DE TRANSFORMADORES Y MÁQUINAS 1ª PREGUNTA RESPUESTA A 50 Hz, un transformador tiene unas pérdidas por histéresis de 3 kw siendo las pérdidas totales en el hierro de 5 kw. Si la frecuencia fuera de 100 Hz, las pérdidas por corrientes parásitas serán: A. 25 kw D. 8 kw B. 10 kw E. Indeterminadas C. 4 kw F. Diferentes 2ª PREGUNTA RESPUESTA Un transformador monofásico de 100 kva trabajando en circuito abierto alcanza una temperatura de 42ºC. La temperatura ambiente nominal y máxima de funcionamiento son 10 y 92ºC, respectivamente. El rendimiento máximo se produce para índice de carga: A D B E. Indeterminado C F. Diferente 3ª PREGUNTA RESPUESTA Igual enunciado que la segunda pregunta. Si la regulación para índice de carga 0.8 y factor de potencia unidad es 0.04, las pérdidas nominales en el hierro son: A W D W B W E. Indeterminadas C W F. Diferente

2 4ª PREGUNTA RESPUESTA Un transformador monofásico ideal de n=5 se alimenta desde el 1ario con una corriente i 1 (t)=1+2e-300t+3sen600t. La corriente i 2 (t) que se obtiene en el 2ario será igual a: A. 15sen600t D. 10e-1500t+15sen3000t B. 15sen3000t E. 5+10e-300t+15sen600t C. 10e-300t+15sen600t F. Diferente 5ª PREGUNTA RESPUESTA Si se conecta el transformador anterior como autotransformador con polaridades aditivas y se alimenta el 1ario con la misma corriente, la corriente obtenida en el 2ario será ahora: A. 18sen600t D. 12e-1800t+18sen3600t B. 18sen3600t E. 1+12e-300t+18sen600t C. 12e-300t+18sen600t F. Diferente 6ª PREGUNTA RESPUESTA Las corrientes inducidas en el rotor de un motor de inducción de 6 polos y 60 Hz tienen una frecuencia de 1.8 Hz. El rotor está girando a una velocidad de: A rpm D. 600 rpm B rpm E. 582 rpm C rpm F rpm

3 TEORÍA 1 Relacione las potencias eléctricas que entran en juego en una máquina eléctrica, tanto en el caso estático como en el dinámico. Indique cuáles son las pérdidas que se producen en su funcionamiento y cómo se representan en los circuitos eléctricos equivalentes.

4 TEORÍA 2 Comente someramente las ventajas e inconvenientes de un autotransformador frente a los transformadores convencionales. TEORÍA 3 Describa el funcionamiento y la constitución interna de un interruptor magnetotérmico. De qué fenómenos eléctricos protege al sistema?.

5 TEORÍA 4 Explique resumidamente la manera de calcular la sección de los conductores activos necesarios para una instalación eléctrica. Qué simplificaciones se realizan?. TEORÍA 5 Explique cómo podría regular la velocidad de una máquina asíncrona de rotor devanado.

6 TEORÍA 6 Cuando se produce una punta de carga -por ejemplo, un arranque de máquinas-, qué sucede en una instalación eléctrica. Enumere los problemas que puede producir este fenómeno e indique razonadamente las soluciones útiles que usted podría ofrecer.

7 NOMBRE: PROBLEMA 1 Un transformador monofásico de 22/1,1 kv puede transmitir sin calentamientos una potencia de 121 kva funcionando en las condiciones nominales siguientes: f N =50 Hz θ an =20 C θ fn =80 C Para calcular sus parámetros, se realizan los siguientes ensayos: Tensión Corriente Ensayo θ f Primario Secundario Primario Secundario Pérdidas C.A. 20ºC 40 Hz V 1150 V 0.55 A 0 A 1600 W C.C. 20ºC 50 Hz 985 V 0 V 5.76 A 110 A 2937 W Además se sabe que el transformador en vacío y alimentado con tensión y frecuencia nominales alcanza una temperatura en régimen permanente de 43.9ºC. Responda a las siguientes preguntas: 1ª Calcule, a frecuencia nominal y temperatura máxima de funcionamiento, el valor de la resistencia y reactancia equivalentes en el 2ario, conductancia de pérdidas y susceptancia magnetizante referidas al 2ario, caídas de tensión por resistencia y reactancia (p.u.), tensión de cortocircuito (p.u.) y pérdidas nominales en el cobre y en el hierro. 2ª Constante de refrigeración del transformador. 3ª Calcule la corriente y la tensión en una carga de 110 kva, 1100 V y cosϕ =0.6, sabiendo que la temperatura de los bobinados es de 73ºC. NOTA: La impedancia de la carga es invariable. 4º OPCIONAL. Comente razonadamente qué ocurrirá si, alimentando a esa carga, la temperatura ambiente asciende hasta 30ºC. Asimismo, indique cómo resolvería el problema que se presenta.

8 PROBLEMA 2 NOTA: No considere variaciones de temperatura Se dispone de tres transformadores monofásicos de 1270 VA y 220/127 V (V 2o =133 V) que tienen pérdidas nominales en el cobre de 38.1 W y tensión de cortocircuito de 11 V. Responda a las siguientes preguntas: 1ª Dibuje las conexiones que deben realizarse en primario y secundario para formar un banco trifásico de 380/127 V. Calcule la relación de transformación y el índice horario del banco trifásico. 2ª Calcule, en tanto por uno, la tensión de cortocircuito y las caídas de tensión por resistencia y reactancia del banco trifásico. Por otro lado, se dispone también de un transformador trifásico de 7620 VA Yz y 380/127 V (V 2o =132 V) cuyas conexiones internas son las de la figura: N N Cuando este transformador suministra energía a plena carga y cosϕ=0.6, la tensión en el secundario es de V y el rendimiento del 89%. Las pérdidas nominales en el hierro son de W. Se pide: 3ª Calcule, en tanto por uno, la tensión de cortocircuito y las caídas de tensión por resistencia y reactancia del transformador trifásico. 4ª Calcule la relación de transformación y el índice horario del transformador. 5ª Indique la posibilidad de conexión en paralelo del banco y el transformador y realice un esquema de la conexión. Calcule la distribución aproximada de potencias cuando banco y transformador alimentan en paralelo a una carga de impedancia invariable de 10 kva, 127 V y cosϕ=0.8. 6ª OPCIONAL. Indique cómo calcularía la tensión en la carga del apartado anterior utilizando el factor de regulación.

9 PROBLEMA 3 Un motor de inducción trifásico de 380 V y 50 Hz tiene los bobinados del estator conectados en triángulo y su velocidad nominal de giro es de 1470 rpm. Los parámetros del circuito equivalente en Ω/fase referidos al estator son los siguientes: Reactancia del estator0.620 Reactancia de magnetización 32.8 Reactancia del rotor Resistencia del rotor Además, la resistencia medida en DC entre dos bornas del estator es Ω. También se sabe que las pérdidas por rozamiento y ventilación son el 1.5% de la potencia nominal de salida. Responda a las siguientes preguntas: 1ª Número de polos de la máquina, velocidad del campo magnético respecto al rotor y frecuencia de las corrientes inducidas en el rotor. 2ª Resistencia equivalente por fase del estator referida al estator. Impedancia equivalente de la máquina vista desde la entrada. Factor de potencia. 3ª Corriente en el estator. 4ª Corriente en el rotor (utilícese el equivalente Thevenin). 5ª Potencia de entrehierro y rendimiento. 6ª Representar aproximadamente (con 3 puntos) la curva par-velocidad (rpm).