Sea un motor de inducción con las siguientes indicaciones en su placa de características:

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1 Examen de Máquinas Eléctricas I. 3 de febrero de Ingeniería Técnica Industrial. Universidad de La Laguna. Sea un motor de inducción con las siguientes indicaciones en su placa de características: 230/ 400 V 3 / A 1410 r.p.m. cos ϕ = kw Se dispone de una red con una tensión de línea de 400 V. Se pide: 1. Cómo habrá de conectarse la máquina para funcionar en condiciones nominales? a) En estrella b) En triángulo c) En triángulo durante el arranque pero en estrella una vez que se alcance el régimen permanente 2. A qué velocidad gira el campo magnético en esta máquina? a) 1410 r.p.m. b) 1500 r.p.m. c) 1800 r.p.m. 3. Cuánto vale la frecuencia de las corrientes en el rotor en condiciones nominales? a) 3 Hz b) 5 Hz c) 50 Hz 4. Y durante el arranque (cuando el rotor está parado)? a) 0 Hz b) 3 Hz c) 50 Hz 5. Cuánto vale el rendimiento nominal de la máquina? a) 62.5 % b) 75.0 % c) 78.1 %

2 Examen de Máquinas Eléctricas I. 3 de febrero de Ingeniería Técnica Industrial. Universidad de La Laguna. 6. Cuántos pares de polos tiene la máquina? a) 1 b) 2 c) 3 7. Cuánto valen las corrientes de línea y de fase en condiciones nominales? a) Línea A / Fase A b) Línea 3 A / Fase 3A c) Línea 3 A / Fase A 8. Se quiere usar una batería de condensadores en triángulo para compensar el factor de potencia y aumentarlo a 0.9 Cuál será el valor de cada uno de los 3 condensadores que hay que poner? a) 1.69 µf b) 5.07 µf c) µf 9. Una vez compensado el factor de potencia cuánto valdrá la corriente de línea consumida por el conjunto máquina + condensadores en condiciones nominales? a) 2.67 A b) 1.73 A c) 1.54 A 10. Una vez compensador el factor de potencia cuánto valdrá la corriente por cada fase de la máquina en condiciones nominales? a) 1.54 A b) 1.73 A c) 3 A 11. A un motor de continua con conexión paralelo se le pone un par resistente nulo. Qué le sucederá? a) Se embalará b) Se parará c) Girará algo más rápido que su velocidad nominal

3 Examen de Máquinas Eléctricas I. 3 de febrero de Ingeniería Técnica Industrial. Universidad de La Laguna. 12. A un motor síncrono se le pone un par resistente que es la mitad de su par nominal. Considerando despreciables las pérdidas (mecánicas, por efecto Joule u otras) qué le sucederá? a) Girará a la velocidad nominal y consumirá la mitad de la potencia nominal b) Girará a la mitad de la velocidad nominal y, por tanto, consumirá la cuarta parte que en condiciones nominales c) Girará a la velocidad nominal y consumirá la potencia nominal 13. Sea un motor de inducción monofásico de fase partida con condensador que se halla girando a su velocidad nominal (2960 r.p.m.). Si se rompe el condensador, de manera que por la fase auxiliar deje de circular corriente Qué le sucederá al motor? a) Se pondrá a girar a la velocidad de sincronismo de la máquina (3000 r.p.m.) b) Se parará c) Seguirá girando, aunque un poco más lento que antes 14. En una máquina de 1 par de polos, de estator y rotor cilíndricos y entrehierro constante cómo es el campo creado por una única espira diametral que se alimenta entre fase y neutro de la red eléctrica? a) Tiene forma senoidal y es giratorio b) Tiene forma senoidal, su amplitud varía con el tiempo y está fijo en el espacio c) Tiene forma rectangular, su amplitud varía con el tiempo y está fijo en el espacio 15. En un motor asíncrono... a) El par máximo se produce a menor deslizamiento que la potencia máxima b) El par máximo se produce a mayor deslizamiento que la potencia máxima c) El par máximo se produce a igual deslizamiento que la potencia máxima 16. Sea un motor de inducción trifásico alimentado de la red de forma que la fase A de la red va a la fase A del motor, la B de la red a la B del motor y la C de la red a la C del motor. Si ahora se intercambian las conexiones de forma que la fase A de la red vaya a la A del motor, la B de la red a la C del motor y la C de la red a la B del motor. Qué pasará con el sentido de giro? a) Seguirá siendo el mismo b) Se invertirá c) Depende del momento de conexión del motor a la red 17. Sea un motor de inducción trifásico alimentado por un variador de frecuencia. Si a la salida del variador la frecuencia baja de 50 Hz a 30 Hz, la tensión de salida del variador... a) Permanecerá igual b) Habrá aumentado c) Habrá disminuido

4 Examen de Máquinas Eléctricas I. 3 de febrero de Ingeniería Técnica Industrial. Universidad de La Laguna. 18. Cuál de los siguientes motores tiene un menor par de arranque en relación al par nominal? a) Motor de inducción monofásico de espira de sombra b) Motor de inducción monofásico de fase partida sin condensador c) Motor de inducción monofásico de fase partida con condensador 19. Un motor paso a paso estándar funcionando en modo full-step recibe 2000 pasos/s del driver. A qué velocidad girará? a) 200 r.p.m. b) 600 r.p.m. c) 2000 r.p.m. 20. Para qué sirven las escobillas en un motor brushless? a) Para alimentar el rotor b) Para alimentar el estator c) Un motor brushless no tiene escobillas Para todas las preguntas: Pregunta correcta: +0.5 puntos. Pregunta incorrecta: puntos Pregunta no contestada: 0 puntos. Hay una y sólo una respuesta correcta a cada pregunta. Tiempo para responder al test: 75

5 Examen de Máquinas Eléctricas I. 3 de febrero de Ingeniería Técnica Industrial. Universidad de La Laguna. Profesor: Fernando Gago Rodríguez Sea un motor de inducción con las siguientes indicaciones en su placa de características: 230/ 400 V 3 / A 1410 r.p.m. cos ϕ = kw Se dispone de una red con una tensión de línea de 400 V. Se pide: 1. Cómo habrá de conectarse la máquina para funcionar en condiciones nominales? a) En estrella b) En triángulo c) En triángulo durante el arranque pero en estrella una vez que se alcance el régimen permanente 2. A qué velocidad gira el campo magnético en esta máquina? a) 1410 r.p.m. b) 1500 r.p.m. c) 1800 r.p.m. 3. Cuánto vale la frecuencia de las corrientes en el rotor en condiciones nominales? a) 3 Hz b) 5 Hz c) 50 Hz 4. Y durante el arranque (cuando el rotor está parado)? a) 0 Hz b) 3 Hz c) 50 Hz 5. Cuánto vale el rendimiento nominal de la máquina? a) 62.5 % b) 75.0 % c) 78.1 %

6 Examen de Máquinas Eléctricas I. 3 de febrero de Ingeniería Técnica Industrial. Universidad de La Laguna. Profesor: Fernando Gago Rodríguez 6. Cuántos pares de polos tiene la máquina? a) 1 b) 2 c) 3 7. Cuánto valen las corrientes de línea y de fase en condiciones nominales? a) Línea A / Fase A b) Línea 3 A / Fase 3A c) Línea 3 A / Fase A 8. Se quiere usar una batería de condensadores en triángulo para compensar el factor de potencia y aumentarlo a 0.9 Cuál será el valor de cada uno de los 3 condensadores que hay que poner? a) 1.69 µf b) 5.07 µf c) µf 9. Una vez compensado el factor de potencia cuánto valdrá la corriente de línea consumida por el conjunto máquina + condensadores en condiciones nominales? a) 2.67 A b) 1.73 A c) 1.54 A 10. Una vez compensador el factor de potencia cuánto valdrá la corriente por cada fase de la máquina en condiciones nominales? a) 1.54 A b) 1.73 A c) 3 A 11. A un motor de continua con conexión paralelo se le pone un par resistente nulo. Qué le sucederá? a) Se embalará b) Se parará c) Girará algo más rápido que su velocidad nominal

7 Examen de Máquinas Eléctricas I. 3 de febrero de Ingeniería Técnica Industrial. Universidad de La Laguna. Profesor: Fernando Gago Rodríguez 12. A un motor síncrono se le pone un par resistente que es la mitad de su par nominal. Considerando despreciables las pérdidas (mecánicas, por efecto Joule u otras) qué le sucederá? a) Girará a la velocidad nominal y consumirá la mitad de la potencia nominal b) Girará a la mitad de la velocidad nominal y, por tanto, consumirá la cuarta parte que en condiciones nominales c) Girará a la velocidad nominal y consumirá la potencia nominal 13. Sea un motor de inducción monofásico de fase partida con condensador que se halla girando a su velocidad nominal (2960 r.p.m.). Si se rompe el condensador, de manera que por la fase auxiliar deje de circular corriente Qué le sucederá al motor? a) Se pondrá a girar a la velocidad de sincronismo de la máquina (3000 r.p.m.) b) Se parará c) Seguirá girando aunque un poco más lento que antes 14. En una máquina de 1 par de polos, de estator y rotor cilíndricos y entrehierro constante cómo es el campo creado por una única espira diametral que se alimenta entre fase y neutro de la red eléctrica? a) Tiene forma senoidal y es giratorio b) Tiene forma senoidal, su amplitud varía con el tiempo y está fijo en el espacio c) Tiene forma rectangular, su amplitud varía con el tiempo y está fijo en el espacio 15. En un motor asíncrono... a) El par máximo se produce a menor deslizamiento que la potencia máxima b) El par máximo se produce a mayor deslizamiento que la potencia máxima c) El par máximo se produce a igual deslizamiento que la potencia máxima 16. Sea un motor de inducción trifásico alimentado de la red de forma que la fase A de la red va a la fase A del motor, la B de la red a la B del motor y la C de la red a la C del motor. Si ahora se intercambian las conexiones de forma que la fase A de la red vaya a la A del motor, la B de la red a la C del motor y la C de la red a la B del motor. Qué pasará con el sentido de giro? a) Seguirá siendo el mismo b) Se invertirá c) Depende del momento de conexión del motor a la red 17. Sea un motor de inducción trifásico alimentado por un variador de frecuencia. Si a la salida del variador la frecuencia baja de 50 Hz a 30 Hz, la tensión de salida del variador... a) Permanecerá igual b) Habrá aumentado c) Habrá disminuido

8 Examen de Máquinas Eléctricas I. 3 de febrero de Ingeniería Técnica Industrial. Universidad de La Laguna. Profesor: Fernando Gago Rodríguez 18. Cuál de los siguientes motores tiene un menor par de arranque en relación al par nominal? a) Motor de inducción monofásico de espira de sombra b) Motor de inducción monofásico de fase partida sin condensador c) Motor de inducción monofásico de fase partida con condensador 19. Un motor paso a paso estándar funcionando en modo full-step recibe 2000 pasos/s del driver. A qué velocidad girará? a) 200 r.p.m. b) 600 r.p.m. c) 2000 r.p.m. 20. Para qué sirven las escobillas en un motor brushless? a) Para alimentar el rotor b) Para alimentar el estator c) Un motor brushless no tiene escobillas Para todas las preguntas: Pregunta correcta: +0.5 puntos. Pregunta incorrecta: puntos. Pregunta no contestada: 0 puntos. Hay una y sólo una respuesta correcta a cada pregunta. Tiempo para responder al test: 75

9 Sea un motor de corriente continua con excitación paralelo con las siguientes características nominales: 230 V 1.1 A 2000 r.p.m. R estator = 2.3 kω R rotor = 30 Ω Si se desprecian las pérdidas mecánicas en la máquina y los efectos de saturación: 1. Cuánto vale la potencia mecánica nominal producida por el motor? (0.5 p) 2. Cuánto vale el par nominal del motor? (0.5 p) 3. A qué velocidad girará el motor, en r.p.m., si se le pone un par resistente igual a la mitad del par nominal? (0.5 p) 4. Cuánto vale el par de arranque del motor? (0.5 p) 5. A qué velocidad girará el motor si se alimenta a 230 V, se le pone par resistente nulo y se aumenta la resistencia del estator de 2.3 kω a 4.6 kω? (0.5 p)

10 6. En cuáles de las siguientes máquinas el inductor es el rotor? a) Motor síncrono b) Motor de corriente continua c) Generador asíncrono 7. En una máquina de doble jaula de ardilla por qué parte de la jaula circulan las corrientes durante el arranque? a) Por la interior b) Por la exterior, que tiene mayor resistencia que la interior c) Por la exterior, que tiene menor resistencia que la interior 8. Un generador de alterna a) Siempre ha de producir potencia activa b) Siempre ha de producir potencia reactiva c) Siempre ha de consumir potencia activa 9. Sea un motor de corriente continua con conexión paralelo. Si se cambia el sentido de la alimentación de la máquina. Qué pasará con el sentido de giro del motor? a) Depende de hacia dónde demos el primer impulso al motor b) Se invertirá c) Seguirá siendo el mismo Sea un motor de inducción con las siguientes características. 230 / 400 V 3 / A I arranque / I nominal = 5 Si la línea de alimentación es de 400 V de tensión de línea Es posible realizar el arranque estrella-triángulo en esta máquina? a) Sí b) No c) Depende de la secuencia de fases de la línea trifásica de alimentación

11 11. Cuánto valdrán las corrientes de arranque de línea y fase en la máquina si la máquina se conecta en estrella? a) Línea A / Fase A b) Línea 3 A / Fase A c) Línea 8.66 A / Fase 8.66 A 12. Qué pasará si conectamos la máquina en triángulo a la línea de alimentación y le ponemos un par resistente igual al par nominal? a) Girará más despacio que la velocidad nominal b) No lo deberíamos hacer pues podríamos quemar la máquina c) Girará a la velocidad nominal 13. En una máquina asíncrona de 2 pares de polos, de estator y rotor cilíndricos y entrehierro constante cómo es el campo creado por el conjunto de espiras de una cualquiera de las fases? a) Tiene forma senoidal y es giratorio b) Tiene forma senoidal, su amplitud varía con el tiempo y está fijo en el espacio c) Tiene forma rectangular, su amplitud varía con el tiempo y está fijo en el espacio 14. En un motor asíncrono de rotor devanado, si se aumenta el valor de la resistencia externa que se usa para cortocircuitar el rotor... a) El par máximo se mantendrá pero se producirá a menor deslizamiento b) El par máximo se mantendrá pero se producirá a mayor deslizamiento c) El par máximo disminuirá 15. Sea un motor asíncrono de rotor devanado de 6 pares de polos y alimentado a 50 Hz. Se dejan los terminales accesibles del rotor abiertos y se mide la frecuencia entre 2 de ellos. Qué frecuencia mediremos cuando enchufemos la máquina a la red? a) 50 Hz b) 50/6 Hz c) 0 Hz 16. Sea un motor asíncrono de rotor devanado de 6 pares de polos y alimentado a 50 Hz. Se dejan los terminales accesibles del rotor abiertos. Cuánta corriente consumirá la máquina de la red? a) Una corriente superior a la nominal ya que la máquina se queda parada b) Una corriente próxima a la nominal c) Una corriente bastante inferior a la nominal

12 17. Durante el ensayo con rotor fijo de la máquina asíncrona, con qué tensión de debe alimentar la máquina? a) Con una tensión inferior a la nominal b) Con la tensión nominal c) Con una tensión superior a la nominal 18. Un motor paso a paso estándar funcionando en modo half-step recibe 120 pulsos del driver. Cuántos grados habrá girado? a) 36 º b) 108º c) 216 º 19. Cuántas fases suele tener un motor de continua sin escobillas? a) 1 b) 3 d) En una máquina asíncrona funcionando como freno cuánto vale el deslizamiento? a) Negativo b) Positivo, entre 0 y 1 c) Positivo, mayor que 1 Para todas las preguntas del test: Pregunta correcta: +0.5 puntos. Pregunta incorrecta: puntos Pregunta no contestada: 0 puntos. Hay una y sólo una respuesta correcta a cada pregunta. Tiempo para hacer el examen: 90

13 Sea un motor de corriente continua con excitación paralelo con las siguientes características nominales: 230 V 1.1 A 2000 r.p.m. R estator = 2.3 kω R rotor = 30 Ω Si se desprecian las pérdidas mecánicas en la máquina y los efectos de saturación: 1. Cuánto vale la potencia mecánica nominal producida por el motor? (0.5 p) 200 W 2. Cuánto vale el par nominal del motor? (0.5 p) Nm 3. A qué velocidad girará el motor, en r.p.m., si se le pone un par resistente igual a la mitad del par nominal? (0.5 p) 2150 r.p.m. 4. Cuánto vale el par de arranque del motor? (0.5 p) 7.32 Nm 5. A qué velocidad girará el motor si se alimenta a 230 V, se le pone par resistente nulo y se aumenta la resistencia del estator de 2 3 kω a 4 6 kω? (0.5 p) 4600 r.p.m.

14 El circuito equivalente del problema anterior queda como: 1) Por el estator circulan 230 / 2300 = 0.1 A por lo que, en condiciones nominales, por el rotor van = 1A, con lo que Ei = *1 = 200 V. De esta forma, la potencia mecánica nominal es la consumida en Ei, o sea, 200*1 = 200 W. 2) El par nominal será tal que P mecnom = T nom *w nom T nom = P mecnom / w nom = Nm. Recordemos que la w nom ha de estar expresada en sistema internacional, es decir, en rad/s. Por tanto, w nom = (2000/60)*2π = rad /s. 3) Aunque existen varias formas de resolver los siguientes apartados la forma más directa es recordar que el par en una máquina eléctrica es proporcional al campo del estator y al campo del rotor y al seno del ángulo que forman. Pero, como en la máquina de corriente continua, los campos forman 90º entre sí en todo momento, vemos que el par es directamente proporcional al campo del estator y al del rotor. Por otro lado, mientras la tensión de alimentación permanezca constante y no se varíe la resistencia del estator, el campo de éste último permanece fijo, con lo que el par pasa a ser proporcional al campo del rotor. Y, como no hay efectos de saturación en nuestro problema, el par resulta ser proporcional, simplemente, a la corriente que circula por el rotor. De ese modo, si el par se divide por 2, la corriente del rotor se reduce a la mitad, con lo que la nueva Ei pasa a ser 215 V (sólo caen 15 V en la R del rotor), lo que equivale a una velocidad de giro de 2150 r.p.m., haciendo una simple regla de tres. Recordemos que Ei = kn*fi. En nuestro caso, fi está fijo (no ha variado la corriente del estator) y lo único que cambia para poder hacer variar Ei es la velocidad n. 4) Justo en el arranque (velocidad 0), Ei vale 0V con lo que la corriente del rotor serán 230 / 30 = A, que es veces mayor que la corriente por el rotor en condiciones nominales. La corriente por el estator, sin embargo, es la misma que en

15 condiciones nominales. Por tanto, el par será veces superior al nominal, es decir, 7.32 Nm 5) Si la resistencia del estator se dejara en su valor nominal (2.3 kω) y se dejara la máquina con par resistente nulo, la máquina se aceleraría hasta que la corriente por el rotor fuera 0 A, lo que sucede cuando Ei = 230 V. Por una simple regla de tres, esto sucedería a 2300 r.p.m., ya que vimos que, para Ei = 200 V, la velocidad era de 2000 r.p.m. Sin embargo, el problema nos dice que la resistencia del estator es de 4.6 kω, con lo que la corriente y, por tanto, el flujo por el estator, serán la mitad que en condiciones nominales. Como Ei depende directamente del flujo del estator, para que Ei siga valiendo 230 V (de forma que la I del rotor y, por tanto, el par motor sean 0) la velocidad habrá de duplicarse para compensar que el flujo valga la mitad. Por ello, la máquina girará a 2300*2 = 4600 r.p.m. 6. En cuáles de las siguientes máquinas el inductor es el rotor? a) Motor síncrono b) Motor de corriente continua c) Generador asíncrono 7. En una máquina de doble jaula de ardilla por qué parte de la jaula circulan las corrientes durante el arranque? a) Por la interior b) Por la exterior, que tiene mayor resistencia que la interior c) Por la exterior, que tiene menor resistencia que la interior 8. Un generador de alterna a) Siempre ha de producir potencia activa b) Siempre ha de producir potencia reactiva c) Siempre ha de consumir potencia activa 9. Sea un motor de corriente continua con conexión paralelo. Si se cambia el sentido de la alimentación de la máquina. Qué pasará con el sentido de giro del motor? a) Depende de hacia dónde demos el primer impulso al motor b) Se invertirá c) Seguirá siendo el mismo

16 Sea un motor de inducción con las siguientes características. 230 / 400 V 3 / A I arranque / I nominal = 5 Si la línea de alimentación es de 400 V de tensión de línea Es posible realizar el arranque estrella-triángulo en esta máquina? a) Sí b) No c) Depende de la secuencia de fases de la línea trifásica de alimentación 11. Cuánto valdrán las corrientes de arranque de línea y fase en la máquina si la máquina se conecta en estrella? a) Línea A / Fase A b) Línea 3 A / Fase A c) Línea 8.66 A / Fase 8.66 A 12. Qué pasará si conectamos la máquina en triángulo a la línea de alimentación y le ponemos un par resistente igual al par nominal? a) Girará más despacio que la velocidad nominal b) No lo deberíamos hacer pues podríamos quemar la máquina c) Girará a la velocidad nominal 13. En una máquina asíncrona de 2 pares de polos, de estator y rotor cilíndricos y entrehierro constante cómo es el campo creado por el conjunto de espiras de una cualquiera de las fases? a) Tiene forma senoidal y es giratorio b) Tiene forma senoidal, su amplitud varía con el tiempo y está fijo en el espacio c) Tiene forma rectangular, su amplitud varía con el tiempo y está fijo en el espacio 14. En un motor asíncrono de rotor devanado, si se aumenta el valor de la resistencia externa que se usa para cortocircuitar el rotor... a) El par máximo se mantendrá pero se producirá a menor deslizamiento b) El par máximo se mantendrá pero se producirá a mayor deslizamiento c) El par máximo disminuirá 15. Sea un motor asíncrono de rotor devanado de 6 pares de polos y alimentado a 50 Hz. Se dejan los terminales accesibles del rotor abiertos y se mide la frecuencia entre 2 de ellos. Qué frecuencia mediremos cuando enchufemos la máquina a la red?

17 a) 50 Hz b) 50/6 Hz c) 0 Hz 16. Sea un motor asíncrono de rotor devanado de 6 pares de polos y alimentado a 50 Hz. Se dejan los terminales accesibles del rotor abiertos. Cuánta corriente consumirá la máquina de la red? a) Una corriente superior a la nominal ya que la máquina se queda parada b) Una corriente próxima a la nominal c) Una corriente bastante inferior a la nominal 17. Durante el ensayo con rotor fijo de la máquina asíncrona, con qué tensión de debe alimentar la máquina? a) Con una tensión inferior a la nominal b) Con la tensión nominal c) Con una tensión superior a la nominal 18. Un motor paso a paso estándar funcionando en modo half-step recibe 120 pulsos del driver. Cuántos grados habrá girado? a) 36 º b) 108º c) 216 º 19. Cuántas fases suele tener un motor de continua sin escobillas? a) 1 b) 3 d) En una máquina asíncrona funcionando como freno cuánto vale el deslizamiento? a) Negativo b) Positivo, entre 0 y 1 c) Positivo, mayor que 1 Para todas las preguntas del test: Pregunta correcta: +0.5 puntos. Pregunta incorrecta: puntos Pregunta no contestada: 0 puntos. Hay una y sólo una respuesta correcta a cada pregunta. Tiempo para hacer el examen: 90