Examen Parcial Electrónica Industrial (22/03/01)

Transcripción

1 Examen Parcial Electrónica Industrial (22/03/01) 1) Un Montacargas es accionado por un motor de corriente continua con los siguientes datos nominales: Va = 230 V, Ia = 27 A, Ps = 4.9 kw, n = 1750 rpm, Vf = 115 V, If = 2.3 A, τa = 15 ms. El montacargas es accionado por el chopper de la figura desde una barra de 300 V. El campo de la máquina de corriente continua es alimentado por un chopper auxiliar tipo E de razón de conducción es de un tercio desde la misma barra de continua. Determine: a. El Chopper de la figura es capaz de realizar la operación de tracción y frenado. Explique bien su respuesta y demuestre la operación de ambos chopper en las condiciones de operación que usted considera que puede trabajar. b. azón de conducción para levantar una carga de 35 kg a una velocidad de 72 km/h, si la polea del montacargas posee 1.25 m de diámetro y posee una caja de cambio de 4.5:1. c. Si el chopper realiza frenado regenerativo. Calcule la potencia de frenado para una razón de conducción de en armadura y 0.5 en el campo. MCC Armadura Fuente Campo 2) Compare las técnicas de Modulación y Control de inversores a nivel de ventajas y desventajas. Explique su respuesta. 3) Explique las limitaciones del modelo de la máquina de Inducción con vectores espaciales vs. El de régimen sinusoidal. 4) Estudie y explique las ventajas, desventajas desde el punto de vista de la carga y el sistema de alimentación del puente rectificador dodecafásico y el de seis pulsos (Trifásico visto en clases) EDIF. ENEGETICA PB- APDO. Nº 8900-A SATENAJAS-EDO. MIANDA-VENEZUEA Telf: Fax:

2 Examen Parcial Electrónica Industrial (09/07/01) 1. Analice el chopper elevador con carga resistiva inductiva y fuente de tensión continua Para las siguientes condiciones de Operación. a. Transitoria. b. égimen Permanente. c. Encuentre tensión y corriente Media. En ambas condiciones de operación. 2. Analice el puente de la figura y encuentre: a. Expresión de corriente. b. Angulo de apagado. c. Tensión media y efectiva. d. Corriente media y efectiva. V f = 2V sin( ω t) 3. Compare las técnicas de Modulación y Control de inversores a nivel de ventajas y desventajas. Explique su respuesta. 4. Explique las limitaciones del modelo de la máquina de Inducción con vectores espaciales vs. El de régimen sinusoidal. 5. Estudie y explique las ventajas, desventajas desde el punto de vista de la carga y el sistema de alimentación del puente rectificador dodecafásico y el de seis pulsos (Trifásico visto en clases). Fecha de Entrega: Viernes Semana 12 9:00 am EDIF. ENEGETICA PB- APDO. Nº 8900-A SATENAJAS-EDO. MIANDA-VENEZUEA Telf: Fax:

3 Examen Parcial Electrónica Industrial (25/03/04) 1. Un controlador AC-AC de onda completa monofásico, utiliza una fuente de 120 V efectivos a 60 Hz. os valores de la carga son = 18Ω y = 20mH. El ángulo de disparo es α = 45. Determine: a. a expresión de la Corriente. b. a corriente efectiva por la carga. c. a corriente efectiva por los SC. d. a potencia absorbida por la carga. e. Dibuje las formas de onda de tensión de salida y la tensión en los SC. (8 Ptos) 2. El chopper de la figura 1, presenta los siguientes parámetros: V s = 24V, razón de conducción δ = 0,65, = 250 µ H, C = 75µ F y = 10Ω. a frecuencia de conmutación es de 25 khz. Determine: a. a tensión de Salida. b. as corrientes máximas y mínimas en la bobina. c. El rizado de la Tensión de salida. (10 Ptos) 3. Un inversor monofásico alimenta una carga serie con = 30Ω y = 30mH. a frecuencia de salida es de 120 Hz. Especifique la tensión de fuente de continua tal que la corriente de carga para la frecuencia fundamental sea de 2,0 A rms. (5 Ptos) 4. Un inversor trifásico de un pulso por semiciclo tiene una alimentación de 400 V y una frecuencia de salida que varía entre 25 y 100 Hz. a carga está conectada en estrella y está compuesta por una combinación serie de una resistencia de 20 Ω y una inductancia de 30mH en cada fase. a. Determine el rango que recorre el valor efectivo de la componente de frecuencia fundamental de la corriente de la carga, a mediada que varía le frecuencia. (7 Ptos) Vs C Figura 1 EDIF. ENEGETICA PB- APDO. Nº 8900-A SATENAJAS-EDO. MIANDA-VENEZUEA Telf: Fax:

4 III Examen Parcial Electrónica Industrial ( ) 1. Un tranvía eléctrico posee cuatro (4) motores de corriente continua, uno en cada rueda con los siguientes datos nominales: Va = 230 V Ia = 30 A Vf = 230 V If = 4.8 A Ps = 5.4 kw n = 1750 rpm El banco de motores es alimentado por un chopper a transistores Tipo A desde un riel de 400 V. D.C. El banco de motores se conectan dos en paralelo y dos independientes, alimentados en el campo por un chopper auxiliar de razón de conducción de 0.6. El vehículo tiene una masa total de 0.9 Ton y puede transportar cuatro pasajeros y un chofer de peso aproximado de 75 kg c/u. El diámetro de la rueda es de 0.80 m y estas están acopladas al eje de la máquina a través de un caja de cambio de relación 4:1. a) Calcule la razón de conducción del chopper si el vehículo sube un pendiente del 10 % con una velocidad de 60 km/h. Si se posee los siguientes dispositivos de electrónica de potencia: Transistor: Ptotal = 1100 W Hfe = 50 Vce sat = 2.8 V Vce max = 1000 V Ic max = 140 A Ic cort = 2 ma Ton = 3 µs Toff = 15 µs Diodo: d = 5 mω Vto = 0.85 V tjc = 0.9 ºC/W Ta = 30 ºC Tj = 180 ºC b) Determine las pérdidas de conducción y bloqueo del transistor. c) Determine la máxima frecuencia de conmutación del transistor en esta condición de operación. d) Pérdidas en el diodo de descarga libre. e) Calcule la resistencia térmica del disipador asociado al diodo descarga libre. 2. Un inversor trifásico de cuatro pulsos por ciclo, con una tensión de alimentación de 400 V alimenta a un motor de inducción trifásico de tensión nominal fase 50 Hz. Con los siguientes parámetros: Xe = Xr = 7.19 Ω, Xer = 7.0 Ω y r = 0.07 Ω. El motor a 60 Hz posee un deslizamiento0 nominal del 5 %. Manteniendo la relación de tensión aplicada en bornes del motor y frecuencia constante. Determine: a) Frecuencia del inversor para que la máquina arranque con un par mecánico de 1.5 veces el par máximo nominal. b) Velocidad mecánica de la máquinas acciona un par de 1.2 veces el nominal a un deslizamiento del 3 %. c) Ancho del pulso en segundos para obtener la tensión eficaz en bornes del motor de la pregunta anterior. EDIF. QUIMICA Y POCESOS. PISO 3 OFC APDO. Nº 8900-A SATENAJAS-EDO. MIANDA-VENEZUEA Telf: Fax:

5 TECE PACIA DE EECTÓNIA INDUDTIA El Chooper de la figura 1, opera a una frecuencia de conmutación de 50 khz y presenta los siguientes parámetros: V o = 15 V, δ = 0.6, = 50μH, = 5Ω yc = 150μF. Determine: a. a tensión de salida b. as corrientes máximas y mínimas por la bobina. c. El rizado en la tensión de salida. 2. El convertidor elevador de la figura 2, presenta los siguientes datos V o = 20 V, δ = 0.6, = 65μH, = 12.5 Ω yc = 2000μF y la frecuencia de conmutación es de 40 khz. a. Calcule la tensión de salida. b. Calcule la corriente media, máxima y mínima en la bobina. c. Calcule el rizado de la tensión de salida. d. Determine la corriente media por el diodo. 3. El controlador de tensión AC-AC controlado monofásico esta alimentado por una fuente de 480 V eficaces a 60 Hz y tiene una carga de - de 50 Ω y 230 mh. El ángulo de disparo es de 80º. Determine: a. a tensión eficaz por la carga. b. a potencia absorbida por la carga. c. El factor de potencia. d. a corriente media y eficaz por los SC e. El THD de la corriente de la fuente. f. Dibuje las formas de onda de la tensión y corriente de salida y tensión de los SC. V o C V o C Figura 1 Figura 2

6 4. Un inversor que produce el tipo de salida mostrada en la figura 3, se utiliza para alimentar a una carga - serie con = 10Ω y = 35mH. a tensión de entrada de continua es de 250 V y la frecuencia de salida es de 60 Hz. a. Determine el valor efectivo de la corriente por la carga a la frecuencia fundamental si a = 0. b. Si la frecuencia fundamental de la salida se reduce hasta los 30 Hz., determine el valor de a que se necesita para mantener la corriente en la carga a la frecuencia nominal al mismo valor que la pregunta anterior. Figura 3.

7 III Examen Parcial Electrónica Industrial (04/07/05). 1. El controlador de tensión alterna monofásico (AC-AC) se alimenta de una fuente de 120 V eficaces a 60 Hz. os valores de la carga - serie son = 18 Ω y = 30 mh. El ángulo de encendido es α = 80º. Determine: a. a expresión de corriente. b. a corriente eficaz por la carga. c. a corriente eficaz en los SC. d. a potencia absorbida por la carga e. Dibuje las formas de onda de la tensión de salida en los SC y la Carga. 2. El chopper reductor de la figura presenta los siguientes parámetros: V o = 24 V, razón de conducción = 250 μh, C = 75 μf y = 10 Ω. a frecuencia de conmutación es de 25 khz. Determine: a. a tensión de salida. b. as corrientes máximas y mínimas en la bobina. c. El rizado de la tensión de salida. 3. Un inversor trifásico de seis pasos tiene un generador de continua de 250 V y una frecuencia de salida de 60 Hz. Alimenta a una carga equilibrada conectada en estrella está compuesta por una resistencia en serie de 30 Ω y una inductancia de 25 mh en cada fase. Determine: a. El valor MS de la componente de 60 Hz de la corriente de la carga. b. El factor del distorsión armónica de la corriente en la carga. 4. Un inversor trifásico de seis pasos tiene una entrada de continua ajustable. a carga se encuentra conectada en estrella equilibrada, con una combinación - serie en cada fase, con = 5 Ω y = 70 mh. a frecuencia de salida variará entre 30 y 60 Hz. Determine la variación de la tensión de entrada necesaria para mantener la componente de frecuencia fundamental de la corriente en 10 Amperios efectivos para< el rango de frecuencia indicado. V o C Figura

8 III Examen Parcial Electrónica Industrial ( ) 1. Un tranvía eléctrico posee cuatro (4) motores de corriente continua, uno en cada rueda con los siguientes datos nominales: Va = 230 V Ia = 30 A Vf = 230 V If = 4.8 A Ps = 5.4 kw n = 1750 rpm El banco de motores es alimentado por un chopper a transistores Tipo A desde un riel de 400 V. D.C. El banco de motores se conectan dos en paralelo y dos independientes, alimentados en el campo por un chopper auxiliar de razón de conducción de 0.6. El vehículo tiene una masa total de 0.9 Ton y puede transportar cuatro pasajeros y un chofer de peso aproximado de 75 kg c/u. El diámetro de la rueda es de 0.90 m y estas están acopladas al eje de la máquina a través de un caja de cambio de relación 4:1. a) Calcule la razón de conducción del chopper si el vehículo sube un pendiente del 10 % con una velocidad de 60 km/h. b) Determine las pérdidas de conducción y bloqueo del transistor. c) Determine la máxima frecuencia de conmutación del transistor en esta condición de operación. d) Pérdidas en el diodo de descarga libre. e) Calcule la resistencia térmica del disipador asociado al diodo descarga libre. Si se posee los siguientes dispositivos de electrónica de potencia: Transistor: Ptotal = 1100 W Hfe = 50 Vce sat = 2.8 V Vce max = 1000 V Ic max = 140 A Ic cort = 2 ma Ton = 3 s Toff = 15 s Diodo: d = 5 mω Vto = 0.85 V tjc = 0.9 ºC/W Ta = 30 ºC Tj = 180 ºC 2. Un inversor trifásico de cuatro pulsos por ciclo, con una tensión de alimentación de 500 V alimenta a un motor de inducción trifásico de tensión nominal 416 fase 60 Hz. Con los siguientes parámetros: Xe = Xr = 7.19 Ω, Xer = 7.0 Ω y r = 0.07 Ω. El motor posee un deslizamiento nominal del 3 %. Manteniendo la relación de tensión aplicada en bornes del motor y frecuencia constante. Determine: a) Frecuencia del inversor para que la máquina arranque con un par mecánico de 1.5 veces el par máximo nominal. b) Velocidad mecánica de la máquinas acciona un par de 1.2 veces el nominal a un deslizamiento del 3 %. c) Ancho del pulso en segundos para obtener la tensión eficaz en bornes del motor de la pregunta anterior. 3. Un controlador AC-AC de onda completa monofásico, utiliza una fuente de 120 V efectivos a 60 Hz. os valores de la carga son = 18Ω y = 20mH. El ángulo de disparo es α = 45. Determine: a) a expresión de la Corriente. b) a corriente efectiva por la carga. c) a corriente efectiva por los SC. d) a potencia absorbida por la carga. e) Dibuje las formas de onda de tensión de salida y la tensión en los SC.

9 Examen Parcial Electrónica Industrial (01/12/05) 1. Un controlador AC-AC de onda completa monofásico, utiliza una fuente de 120 V efectivos a 60 Hz. os valores de la carga son = 18Ω y = 20mH. El ángulo de disparo es α = 45. Determine: a. a expresión de la Corriente. b. a corriente efectiva por la carga. c. a corriente efectiva por los SC. d. a potencia absorbida por la carga. e. Dibuje las formas de onda de tensión de salida y la tensión en los SC. (8 Ptos) 2. El chopper de la figura 1, presenta los siguientes parámetros: V s = 24V, razón de conducción δ = 0,65, = 250 µ H y = 10Ω. a frecuencia de conmutación es de 25 khz. Determine: a. a tensión de Salida. b. as corrientes máximas y mínimas en la bobina. c. El rizado de la Tensión de salida. (10 Ptos) 3. Un inversor monofásico alimenta una carga serie con = 30Ω y = 30mH. a frecuencia de salida es de 150 Hz. Especifique la tensión de fuente de continua tal que la corriente de carga para la frecuencia fundamental sea de 2,5 amperes efectivos. (5 Ptos) 4. Un inversor trifásico de un pulso por semiciclo tiene una alimentación de 400 V y una frecuencia de salida que varía entre 25 y 100 Hz. a carga está conectada en estrella y está compuesta por una combinación serie de una resistencia de 20 Ω y una inductancia de 30mH en cada fase. a. Determine el rango que recorre el valor efectivo de la componente de frecuencia fundamental de la corriente de la carga, a mediada que varía le frecuencia. (7 Ptos) Figura 1