Electrotecnia Subcomisión de electrotecnia Curso 2008/2009

Transcripción

1 Electrotecnia Subcomisión de electrotecnia Curso 008/009

2

3 Coordinación de la Materia Electrotecnia Bachillerato LOGSE Modalidad Tecnología Curso cadémico 008/009

4

5 Introducción La información contenida en este documento está dirigida al Profesorado que imparte la asignatura de Electrotecnia de Segundo Curso de Bachillerato, y tiene por objeto, ayudar a establecer una línea común en todos los centros para el desarrollo de la asignatura, así como, fijar los conocimientos mínimos comunes que son objeto de las Pruebas de cceso a la Universidad. demás del documento principal dedicado al seguimiento de la asignatura, recopilamos aquí los ejercicios de PU de cursos anteriores, cuya resolución también se encuentra en: Se pretende que estos ejercicios sirvan de referencia al profesorado y al alumnado de la asignatura. l final se muestran las páginas del B.O.E. en las que se desarrolla el nuevo currículo de la asignatura, así como un boceto de lo que puede ser la futura selectividad. l finalizar esta breve introducción, nos gustaría agradecer al profesorado que asiste a las reuniones de coordinación todo el trabajo desarrollado en los últimos años. Saludos a todos La Subcomisión de Electrotecnia Octubre de 008

6 Componentes de la Subcomisión Nombre Centro Teléfono Fax Miguel. rnedo yensa U.L.P.G.C Carlos Yanes Hernández U.L.L Marcelo Betancor Vera José M. Malnero López I.E.S. Mesa y López I.E.S. de Granadilla marcelo_betancor@yahoo.es jomallop@gobiernodecanarias.org Dirección página WEB http ://

7 ELECTROTECNI INTRODUCCIÓN La Electrotecnia es la disciplina que estudia el uso y aprovechamiento de las aplicaciones técnicas de la electricidad con fines industriales, científicos, etc. simismo, engloba el conocimiento de las leyes y los fenómenos eléctricos y electromagnéticos que se producen. Los alumnos y alumnas deben conocer la utilidad práctica de estos fenómenos así como su uso en las diferentes técnicas de tratamiento en este campo disciplinar. demás, han de adquirir el conocimiento de los diferentes dispositivos eléctricos, máquinas, circuitos e instalaciones, con respecto a su diseño, su representación gráfica y simbólica, y de las magnitudes que miden sus características técnicas. Esta materia cumple un doble propósito formativo ya que dota, al alumnado de los conocimientos básicos electrotécnicos tanto al que desee ampliar su formación específica hacia una salida profesional como al que prefiera seguir una vía universitaria. No se ha de olvidar el carácter práctico de esta materia, se ha de partir de los conocimientos básicos de fisica y electricidad adquiridos en niveles anteriores para formalizarlos en este curso y dotar al alumnado de las capacidades necesarias para abordar estudios profesionales posteriores. La materia se configura a partir de tres grandes bloques interrelacionados entre sí: Conceptos, leyes y fenómenos eléctricos y electromagnéticos que ocurren en los dispositivos y circuitos recorridos por una corriente eléctrica. Elementos que forman los diferentes circuitos eléctricos, así como, instalaciones y circuitos típicos. Medidas eléctricas, análisis y cálculo de circuitos y predicción de comportamiento de éstos y de los dispositivos que los integran. La relación de contenidos responde, en cierto modo, a la lógica de la disciplina; será el profesor o profesora. no obstante, quien determine su secuencia en la programación de aula, a la vista de los intereses del alumnado, de los ciclos formativos impartidos en el centro o en la zona, y a partir siempre de los conocimientos previos del alumnado. La presente materia debe introducir al alumno o alumna en la comprensión técnica del uso y aprovechamiento de la energía eléctrica, se debe por tanto dar importancia a todo ejemplo y aplicación práctica de lo aprendido conceptualmente en forma de ley o fenómeno. El enseñante de esta materia debería relacionar los aspectos teóricos con los prácticos que se desarrollan en la vida cotidiana, así como, con la tecnología de que se dispone en el ámbito profesional de la materia. Como conocimientos previos a esta disciplina el alumno o alumna debería poseer cierta destreza en el cálculo de números complejos, cálculo vectorial y los principios físicos básicos para el entendimiento de los fundamentos de la electricidad y del electromagnetismo. Esta disciplina es de uso universal, sin embargo, el profesorado puede contextualizar la materia con ejemplos, referencias y explicaciones de instalaciones representativas de la 7

8 Comunidad utónoma Canaria. Como ejemplo, podemos citar los parques de energía eólica; la Ley de Calidad del Cielo sobre alumbrado en exteriores, que se trata de una normativa específica para Canarias; los problemas de producción y distribución eléctrica que padece un territorio fragmentado como es este archipiélago, sin la existencia de ríos, sin dotación de gas natural, etc. Esta materia ofrece un espacio idóneo para el tratamiento de algunos temas transversales como son los de educación ambiental y educación para el consumo ya que, sin constituir una nueva adición de contenidos, aportan un espacio pan la reflexión y análisis que permite adoptar enfoques orientadores y críticos. este respecto se pueden sugerir el tratamiento de los temas relacionados con la contaminación e impacto ambiental de las instalaciones de suministro de energía eléctrica; el fomento de energías renovables; alternativas favorecedoras del ahorro, etc. El uso de programas informáticos didácticos específicos es un recurso de indudable interés formativo puesto que permite ampliar y completar la bibliografía disponible con programas interactivos en los que los estudiantes puedan manipular para obtener un aprendizaje más significativo. Otro importante recurso puede ser el acceso a Internet pues permite la búsqueda de información actualizada sobre características técnicas de materiales, equipos e instalaciones y. además, ayuda a obtener e intercambiar artículos descriptivos y de opinión sobre los temas objeto de estudio. Para que la evaluación responda a las exigencias del modelo de enseñanza-aprendizaje que se pretende debe estar integrada entre todos los elementos del currículo y tener un carácter formativo para lo que debe estar adaptada a las intenciones educativas descritas y desarrolladas en los objetivos y contenidos. Debe seguir unos criterios de evaluación definidos que orienten al profesorado y al alumnado para que adecuen sus intervenciones, corrijan posibles desfases, y mejoren las insuficiencias observadas. Los criterios aludidos indican y subrayan el tipo de aspecto que se pretende evaluar y sirven como indicativo sobre cómo hacerlo y del instrumento a emplear así como del nivel que se pretende conseguir en el alumnado. No deben interpretarse de manera rígida ni mecánica, sino con flexibilidad en función de las condiciones y características del alumnado. Estos criterios de evaluación atienden y remarcan, según sea el caso, el tipo de contenido que se desea evaluar; se pueden clasificar, atendiendo a los ámbitos o aspectos a los que hacen referencia: conocimiento, comunicación, destreza y actitud. El primer ámbito, conocimiento, se distingue por los verbos que lo describen: identificar, seleccionar, conocer, describir, analizar y explicar. El ámbito de la comunicación que incide básicamente en las formas de representación gráfica y la comunicación no verbal. Para las destrezas se emplean los verbos: medir, elegir, calcular, etc. Y por último, el ámbito que refleja las actitudes se expresan mediante las acciones de preservar y la de adquirir actitud positiva. 8

9 OBJETIVOS 1. Explicar el funcionamiento, normal o anómalo, de un dispositivo eléctrico sencillo, señalando los principios y leyes físicas que lo fundamentan.. Conocer y seleccionar los distintos componentes con sus características técnicas y conectarlos correctamente para formar un circuito eléctrico sencillo, capaz de producir un efecto determinado. 3. Calcular el valor de las principales magnitudes de un circuito eléctrico, compuesto por elementos discretos en régimen permanente justificando su resolución. 4. Interpretar esquemas. planos de instalaciones y de equipos eléctricos característicos, identificando tanto la función de un componente eléctrico individual como la de un grupo funcional en conjunto. 5. Seleccionar e interpretar información adecuada para plantear y valorar soluciones electrotécnicas a problemas técnicos, sociales, ecológicos, de salud o de seguridad, del ámbito geográfico en el que radican, aplicando criterios de uso racional de la energía eléctrica. 6. Elegir y conectar el aparato adecuado para determinar una medida eléctrica, estimar anticipadamente su orden de magnitud y valorar el grado de precisión que exige el caso. 7. Expresar las soluciones de un problema con un nivel de precisión coherente con el de las diversas magnitudes que intervienen en él, justificando su resolución. 8. Tener una actitud positiva ante el ahorro energético, el aprovechamiento y consumo de la energía eléctrica de una manera eficaz, desde el punto de vista de rendimiento, a la vez que mostrar una actitud de indagación sobre el uso de nuevas tecnologías que aparezcan relacionadas con la materia. 9. dquirir una actitud de respeto hacia la ecología, fomentando el uso de las nuevas tecnologías para la producción eléctrica con energías renovables en detrimento de las centrales de producción convencionales. 10. Conocer la problemática específica de la producción y distribución eléctrica en las Islas Canarias, debido a sus particularidades de lejanía, aislamiento de fuentes de energía hidráulica, nuclear, líneas de gas natural, etc. 9

10 CONTENIDOS I. Conceptos y fenómenos eléctricos. Magnitudes y unidades eléctricas. Diferencia de potencial. Fuerza electromotriz. Resistencia. Conductancia. Intensidad y densidad de corriente. Energía, trabajo y potencia eléctrica. Efecto calorífico de la corriente eléctrica (Ley de Joule). El condensador. Capacidad, carga y descarga de un condensador. II. Conceptos y fenómenos electromagnéticos. Imanes. Magnitudes y unidades magnéticas. Inducción. Flujo magnético. Fuerza magnetomotriz. Momento magnético. Propiedades magnéticas de la materia. Permeabilidad. Reluctancia. Ciclo de histéresis. Campo magnético creado por una corriente eléctrica. Fuerza sobre una corriente eléctrica en el seno de un campo magnético. El circuito magnético. Fuerza magnetomotriz. Inductancia. utoinducción. Leyes del electromagnetismo. III. Circuitos eléctricos. El circuito de corriente continua. Circuito serie. Circuito paralelo. Circuito mixto. Leyes de Kirchoff. Cálculo de circuitos. El circuito de corriente alterna. Intensidades y tensiones senoidales. mplitud, valor medio y eficaz. Frecuencia y ángulo de fase. Efectos de la resistencia, inducción y capacidad en la corriente alterna. Reactancia, inductancia, impedancia. Variación de la impedancia con la frecuencia. Representación gráfica. nálisis de los circuitos de corriente alterna monofásicos: leyes y procedimientos. Triángulo de potencias. Potencia activa, reactiva y aparente. Factor de potencia. Corrección del factor de potencia. Cálculo de circuitos. nálisis de los circuitos de corriente alterna trifásicos. Magnitudes eléctricas. Corrección del factor de potencia. Conexión estrella-triángulo. Cálculo de circuitos. Operadores electrónicos analógicos. Semiconductores. Diodos. Transistores. Tiristores. Valores característicos y su comprobación. mplificadores operacionales. Características. Circuitos electrónicos básicos. Rectificadores. mplificadores. Multivibradores. Fuentes de alimentación. Circuitos básicos de control de potencia y de tiempo. Operadores lógicos. Tipos. IV. Máquinas eléctricas. Transformadores: constitución, funcionamiento, pérdidas y rendimiento. Distribución de energía eléctrica. La distribución de energía eléctrica en Canarias. Características específicas. Generadores de corriente continua: constitución, funcionamiento, tipos de excitación. Reacción de inducido. Conmutación. lternadores: constitución, tipos y funcionamiento. Producción eléctrica. 10

11 Motores de corriente continua y de corriente alterna monofásicos y trifásicos: constitución, funcionamiento, tipos, arranques, inversión de giro y variación de velocidad. Producción eléctrica por energías renovables. Valoración, uso y aprovechamiento de las energías renovables en la producción eléctrica en Canarias. V. Medidas electrotécnicas. Instrumentos de medida. Medida de magnitudes eléctricas en circuitos de corriente continua y corriente alterna. Errores. Tipos. Uso de instrumentos de medidas electrotécnicas (polímetro y osciloscopio). Medidas de energía (contadores de energía eléctrica). 11

12 CRITERIOS DE EVLUCIÓN 1. Explicar el funcionamiento de circuitos simples destinados al uso y la transformación de energía eléctrica, motriz o calor y señalar las relaciones e interacciones entre los fenómenos que tienen lugar. Con este criterio se pretende evaluar la capacidad del alumnado para comprender la lógica interna de un circuito o dispositivo eléctrico característico, de uso común y compuesto por pocos elementos, al describir una sucesión de causas y efectos encadenados que resultan en un efecto o fenómeno electrotécnico útil.. Seleccionar elementos o componentes de valor adecuado y conectarlos correctamente para formar circuitos característicos sencillos. Mediante este criterio se comprobará si los alumnos y las alumnas comprenden la función y el comportamiento de los diversos elementos y componentes eléctricos y si son capaces, en la práctica, de conectarlos entre sí en un circuito o dispositivo típico destinado a producir un efecto determinado. 3. Explicar los fenómenos derivados debido a una alteración de algún elemento integrante de un circuito eléctrico sencillo y describir las variaciones que deben sufrir las magnitudes de tensión y corriente con respecto a este cambio. Este criterio trata de apreciar silos alumnos y las alumnas son capaces de estimar y anticipar los efectos de posibles alteraciones o anomalías en el funcionamiento de los circuitos eléctricos: cortocircuitos, supresión de elementos o variación de su valor o características. No es importante que el alumnado sepa prever la cuantificación de los efectos, sino describir la naturaleza de los cambios y valorar la importancia de pronosticar las posibles consecuencias, recogidas en los reglamentos y normas de seguridad. 4. Explicar los fenómenos electromagnéticos creados por la corriente e interpretar el aprovechamiento de estos efectos en el funcionamiento de las máquinas eléctricas. Con este criterio se quiere valorar si el alumnado conoce los principios y métodos operatorios del electromagnetismo y la resolución de circuitos. Igualmente, se ha de evaluar si es capaz de realizar es el cálculo numérico de magnitudes y la representación gráfica y vectorial de los fenómenos magnéticos más característicos. Finalmente, se ha de verificar si comprende estos fenómenos y si es capaz de aplicar este conocimiento en la construcción de máquinas eléctricas que desarrollan un trabajo determinado (motores, transformadores, generadores, etc.). 5. Calcular y representar vectorialmente las magnitudes básicas de un circuito mixto simple, compuesto por cargas resistivas y reactivas y alimentado por un generador senoidal monofásico. Con este criterio se quiere valorar la solidez de los aprendizajes relativos a los principios y métodos operatorios de la electrotecnia en una de sus aplicaciones clásicas: la resolución de circuitos. El objeto de la evaluación es comprobar si el alumnado es capaz de 1

13 realizar el cálculo numérico de magnitudes y la representación gráfica de la amplimd y fase de la tensión, intensidad y potencia eléctrica en un circuito simple pero completo, es decir, un circuito mixto de pocas mallas, con carga compleja. 6. nalizar planos y esquemas de instalaciones, equipos y circuitos eléctricos de uso común e identificar la función individual de cada elemento o componente, así como, la de cualquier bloque funcional del sistema. En este caso, se trata de evaluar la capacidad del alumnado de interpretar una información técnica, relativa a un dispositivo eléctrico del que conoce a grandes rasgos, su utilidad y funcionamiento, para deducir el papel de algunos de los elementos relevantes (motor, termostato, rectificador, resistencia, electroválvula, etc.), o de alguno de los bloques funcionales del sistema (calentamiento, unidad motriz, inversor de giro, fuente de alimentación, etc.) en el conjunto. 7. Representar gráficamente en un esquema de conexiones o en un diagrama de bloques la composición y funcionamiento de una instalación o equipo eléctrico de uso común. Mediante este criterio se pretende comprobar si el alumnado observando el comportamiento de un dispositivo, la secuencia de acciones y efectos que componen su funcionamiento normal y midiendo parámetros es capaz de establecer una representación esquemática de su composición interna. Igualmente, se ha de verificar si es capaz de transcribir una instalación o circuito en un esquema de cableado y el funcionamiento de un equipo en un diagrama de bloques funcionales (calentamiento, interrupción retardada, elemento motriz, etc.) que muestre una relación lógica y posible entre ellos. 8. Interpretar las especificaciones técnicas de un elemento o dispositivo eléctrico y determinar de ellas las magnitudes principales de su funcionamiento en condiciones nominales. Se trata de evaluar si los alumnos y las alumnas de la información técnica en forma de tablas, hojas de especificaciones, curvas y placas de características suministradas por el fabricante de un dispositivo eléctrico son capaces de poder deducir los parámetros de funcionamiento en condiciones nominales, haciendo uso de sus conocimientos sobre el funcionamiento de instrumentos, aparatos y máquinas eléctricas y de los datos de que disponen. 9. Medir las magnitudes básicas de un circuito eléctrico, y seleccionar el aparato de medida adecuado, conectándolo correctamente y eligiendo la escala óptima. Se trata de apreciar si el alumnado es capaz de medir correctamente incluyendo la elección del aparato de medida, su conexión, la estimación previa del orden de magnitud para elegir una escala adecuada y la expresión apropiada de los resultados, utilizando la unidad idónea y con un número de cifras significativas acorde con la precisión del instrumento empleado, con el contexto de la medida y las magnitudes de los elementos del circuito o sistema eléctrico que se mide. 10.Interpretar las medidas eléctricas efectuadas sobre circuitos o sus componentes para verificar su conecto funcionamiento, localizar averías e identificar sus posibles causas. Este criterio complementa al anterior. Persigue valorar la capacidad del alumnado para interpretar y utilizar el resultado de sus medidas. Si el valor medido no coincide con sus 13

14 estimaciones previas o no está en el entorno del orden de magnitud previsto, se ha de verificar silos alumnos y alumnas son capaces de averiguar si la medida está mal efectuada (escala incorrecta, mala conexión, etc.), si la estimación es absurda por exceso o por defecto, o si alguno de los elementos del circuito está averiado. 11.dquirir la actitud positiva hacia el uso de las energías limpias para preservar los niveles mínimos de contaminación en el uso y producción de energía eléctrica Con este criterio se pretende evaluar si el alumnado adquiere conciencia ecológica y muestra una actitud positiva tanto sobre el uso de energías alternativas en la producción de energía, como para el respeto por el medio ambiente e impacto ambiental de las instalaciones auxiliares pertenecientes a las redes de distribución y aprovechamiento eléctrico. De igual manera, se comprobará si valora se tendrá en cuenta el consumo responsable de energía eléctrica 1.Conocer las particularidades que presenta la producción y distribución de la energía eléctrica en Canarias. Se trata de verificar si los alumnos y las alumnas conocen las particularidades y especificidades que presenta la Comunidad utónoma de Canarias con respecto a su insularidad y lejanía de los puntos mundiales de extracción de productos derivados del petróleo (oleoductos, gaseoductos, etc.). De esta manera se ha de relacionar esta problemática con los temas de producción eléctrica en Canarias, asimismo el alumnado debe tener en cuenta y respetar el impacto medioambiental de las instalaciones de tratamiento de energía eléctrica en un territorio tan frágil ecológicamente como el archipiélago Canario. 14

15 PROPUEST DE DESRROLLO DE CONTENIDOS PR EL PRIMER TRIMESTRE 1. CONCEPTOS Y FENÓMENOS ELÉCTRICOS. 1.1 Introducción a la Electrotecnia. 1. Electrostática. Electricidad en la naturaleza. Estructura de la materia. La carga eléctrica. Ley de Coulomb. Campo eléctrico (representación). Potencial (representación) 1.3 Corriente eléctrica. Comportamiento de los conductores bajo fuerzas eléctricas. Movimiento térmico de los electrones. Corriente eléctrica. Resistencia y conductividad eléctrica del material ( RlS,,, ρ, σ, Δ T, α). Densidad de corriente. Voltaje eléctrico. Generación de una d.d.p. (generador) f.e.m.. Generadores ideales y reales. Circuito eléctrico. Ley de Ohm. Potencia y energía eléctrica. Efecto Joule. Potencia y energía total, útil y perdida. Rendimiento. 1.4 Circuitos en corriente continua. sociación de resistencias. Leyes de Kirchhoff. Polímetro (prácticas). 1.5 Condensadores. Capacidad de un conductor. Condensador. Principio de funcionamiento. Carga y descarga Constante de tiempo. Condensador plano-paralelo. Tensión de trabajo y perforación del dieléctrico. sociación de condensadores. Tipos de condensadores. 15

16 . CONCEPTOS Y FENÓMENOS ELECTROMGNÉTICOS..1 Magnetismo. Imanes permanentes. Fuerza magnética. Líneas de campo. Flujo magnético y densidad de flujo: campo Interacción de un campo magnético con una carga (reposo, movimiento ). Fuerza de Lorentz. Interacción de un campo magnético con una corriente que circula por un conductor rectilíneo y por una espira rectangular. Generación de campos magnéticos por: corrientes rectilíneas, corrientes circulares, bobina. Interacción entre dos corrientes rectilíneas paralelas. Definición de mperio. Magnetismo en medios materiales: diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos. Histéresis magnética. (B en función de I). Inducción electromagnética. Experiencias de Faraday. Ley de Faraday-Henry. Sentido de la corriente inducida, Ley de Lenz. Corrientes de Foucault. Fuerza electromotriz inducida en una espira que gira en un campo magnético (generador elemental) utoinducción. Calculo de la autoinducción de un solenoide. Inducción mutua. Circuito magnético. 16

17 PROPUEST DE DESRROLLO DE CONTENIDOS PR EL SEGUNDO TRIMESTRE 3. CORRIENTE LTERN 3.1 Corriente continua y alterna.. 3. Corriente alterna senoidal. Parámetros característicos: mplitud, frecuencia fase, valores instantáneos, medios y eficaces. 3.3 Elementos lineales: R, L, C. Impedancia, reactancia, ángulo de desfase, triángulo de impedancia. 3.4 Circuitos de elementos puros: resistivo, capacitivo e inductivo. 3.5 Circuitos RL, RC y RLC serie. Resonancia. 3.6 Circuitos con elementos en paralelo. (Un elemento por rama) 3.7 Potencia en corriente alterna. Instantánea y media. parente, activa y reactiva. Triángulo de potencias, factor de potencia y su corrección. 3.8 paratos de medida: osciloscopio, vatímetro, varímetro y contadores de energía. 4. CORRIENTES TRIFÁSICS 4.1 Sistemas trifásicos. Conexión estrella y triángulo. Tensión de línea y tensión de fase, relación entre ellas. 4. Cargas en un sistema trifásico. Carga equilibrada conexión estrella y triángulo. Intensidad de línea y de fase, relación entre ellas. 4.3 Potencias consumidas en una fase. Potencias activas, reactivas y aparentes consumidas en una carga trifásica. Corrección del factor de potencia. 5. MÁQUINS ELÉCTRICS 5.1 Transformadores: constitución, funcionamiento, pérdidas y rendimiento. Ensayo en vacío y en cortocircuito. Distribución de energía eléctrica. La distribución de energía eléctrica en Canarias. Características específicas. 5. Generadores de corriente continua: constitución, funcionamiento, tipos de excitación. Reacción de inducido. Conmutación. 17

18 PROPUEST DE DESRROLLO DE CONTENIDOS PR EL TERCER TRIMESTRE 5.3 lternadores: constitución, tipos y funcionamiento. Producción eléctrica. 5.4 Motores de corriente continua y de corriente alterna monofásicos y trifásicos: constitución, funcionamiento, tipos, arranques, inversión de giro y variación de velocidad. 5.5 Producción eléctrica por energías renovables. Valoración, uso y aprovechamiento de las energías renovables en la producción eléctrica en Canarias. 6. ELECTRÓNIC BÁSIC. 6.1 Operadores electrónicos analógicos. Semiconductores. Diodos. Transistores. Tiristores. Valores característicos y su comprobación. 6. mplificadores operacionales. Características. 6.3 Circuitos electrónicos básicos. Rectificadores. mplificadores. Multivibradores. Fuentes de alimentación. Circuitos básicos de control de potencia y de tiempo. 6.4 Operadores lógicos. Tipos. 18

19 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD CURSOS CONVOCTORIS DE JUNIO Y SEPTIEMBRE 19

20 0

21 Bibliografía unque el adoptar un determinado libro de texto es una cuestión muy personal de cada profesor, se han recopilado una serie de títulos recomendados por diferentes compañeros que en años anteriores han impartido la asignatura. José García Trasancos Ed. Paraninfo ISBN: Fidalgo Sánchez et al.. Ed. Everest ISBN: Jesús Manzano Cano Ed naya ISBN:

22 Pablo lcalde S.Miguel Ed. Paraninfo ISBN: Fernández Fernández et al. Ed. Everest ISBN:

23 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD CURSOS CONVOCTORIS DE JUNIO Y SEPTIEMBRE 3

24 4

25 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD L.O.G.S.E. CURSO CONVOCTORI: JUNIO ELECTROTECNI EL LUMNO ELEGIRÁ UNO DE LOS DOS MODELOS Criterios de calificación.- Expresión clara y precisa dentro del lenguaje técnico y gráfico si fuera necesario. Capacidad para el planteamiento de problemas y procedimientos adecuados para resolverlos, utilizando los algoritmos y unidades adecuadas para su desarrollo. La prueba se calificará sobre diez, teniendo en cada ejercicio la puntuación correspondiente. La puntuación de cada ejercicio se distribuye por igual en cada uno de los apartados. MODELO 1 TEORÍ (4 puntos) 1. No tienes ohmímetro, Cómo determinarías el valor de una resistencia con un voltímetro y un amperímetro? Realiza el esquema.. Qué ventajas presenta la mejora del factor de potencia en una instalación?. 3. Cuál es la relación entre las tensiones de línea y de fase en un sistema trifásico conectado en estrella?. 4. Cómo se llama el instrumento utilizado para medir diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito. Haz un esquema de su conexión. 5. Qué sucede con la reactancia de un condensador al aumentar la frecuencia. 6. l variar el flujo magnético a través de una espira, se induce una corriente eléctrica?. 7. Para qué se conectan condensadores en serie o en paralelo?. 8. Si se monta un amperímetro en derivación, qué ocurre? y si se monta un voltímetro en serie?. 9. Representa gráficamente la variación de la intensidad instantánea i y de la tensión instantánea v en función del tiempo para un circuito alimentado por corriente alterna que posea una resistencia pura. I (m) 10. En la figura se muestra la variación de la intensidad con la diferencia de potencial para un conductor. Determina 100 el valor de su resistencia U (V) PROBLEM 1 (3 puntos) En el circuito de la figura determina: a) Intensidad que circula por cada resistencia. b) Diferencia de potencial entre y B. c) Potencia disipada en la resistencia de 6 Ω. 5 V 1 Ω 4 V Ω 4 V Ω B 6 Ω PROBLEM (3 puntos) Un circuito serie RLC que consta de una resistencia de 50 Ω, una bobina de 137 mh y un condensador de 5 µf, se conecta a un fuente de tensión alterna de 115 V y 60 Hz.. Calcula: a) Impedancia del circuito. b) Intensidad. c) Diferencia de potencial V L y V C. d) Potencias activa, reactiva y aparente. 5

26 MODELO TEORÍ (4 puntos) 1. Expresa las unidades en el Sistema Internacional de las siguientes magnitudes: Carga eléctrica Fuerza electromotriz Resistencia eléctrica Intensidad de corriente Inducción magnética Potencia eléctrica. Define brevemente los conceptos de frecuencia y periodo de una corriente alterna senoidal y cita sus unidades de medida en el Sistema Internacional. 3. Qué son y qué efectos producen las corrientes de Foucault?. 4. Qué sucede con la reactancia de un condensador al disminuir la frecuencia?. 5. En un sistema trifásico conectado en estrella Cuál es la relación entre la tensión de línea y la tensión de fase?. 6. Si se tienen varias resistencias en serie, pasa más corriente por la menor?. 7. Representa gráficamente la variación de la intensidad instantánea i y de la tensión instantánea v en función del tiempo para un circuito alimentado por corriente alterna que posea un condensador. 8. veces se leen en la prensa anuncios en los que se dicen: No pague potencia reactiva, denos su recibo de luz y le calcularemos el condensador que necesita. Qué quiere decir ésto?. 9. En qué se base el funcionamiento de un fusible. 10. Tenemos varios motores de distintas tensiones nominales. Cuál de ellos utilizaremos adecuadamente para conectarlo a una red de 380 V, si es necesario el arranque estrella / triángulo?. a) 17 V b) 0V c) 380V d) 640V e)ninguno 10 0 B PROBLEM 1 (3 puntos) Dado el circuito de la figura, determina: a) Intensidad que circula por cada rama. b) Diferencia de potencial entre los puntos y B. c) Potencia disipada en la resistencia de 5 Ω R 1 = 5 PROBLEM (3 puntos) En la figura se representa una carga trifásica equilibrada conectada a una red de 0 V / 50 Hz. Si cada impedancia está formada por una resistencia de 10 Ω, una bobina de 50 mh y un condensador de 300 µf, determina: a) Impedancia de una fase. b) Intensidad de línea y la intensidad de fase. c) Potencia activa, reactiva y aparente consumida por la carga. Z 0 V / 50 Hz Z Z 6

27 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD L.O.G.S.E. CURSO CONVOCTORI: SEPTIEMBRE ELECTROTECNI EL LUMNO ELEGIRÁ UNO DE LOS DOS MODELOS Criterios de calificación.- Expresión clara y precisa dentro del lenguaje técnico y gráfico si fuera necesario. Capacidad para el planteamiento de problemas y procedimientos adecuados para resolverlos, utilizando los algoritmos y unidades adecuadas para su desarrollo. La prueba se calificará sobre diez, teniendo en cada ejercicio la puntuación correspondiente. La puntuación de cada ejercicio se distribuye por igual en cada uno de los apartados. MODELO 1 TEORÍ (4 puntos) 1. Se carga un condensador a potencial V adquiriendo una carga Q. Qué sucedería a su carga y capacidad si se aumenta el potencial a V?. De las siguientes expresiones, indica cuál representa la resistencia eléctrica. a) R= ρ. L / S b) R= ρ. L. S c) R=ρ. S /L d) Ninguna de las anteriores. 3. Un hilo rectilíneo transporta una intensidad de corriente I, según se indica en la figura. Cuál es el sentido del campo magnético creado en los puntos M y P. Dónde será más intenso este campo? M I P 4. Define brevemente el concepto de Valor eficaz de una intensidad de corriente alterna senoidal. 5. Un circuito RLC serie decimos que está en resonancia cuando Cuál es el valor máximo de una tensión alterna senoidal de 0 V eficaces. 7. Cómo se llaman las máquinas que transforman la energía eléctrica en mecánica? 8. Cuál es la relación entre las tensiones en un sistema trifásico conectado en triángulo? 9. Qué relación existe entre los campos magnéticos (B ) en el interior de dos solenoides, si uno tiene n vueltas e intensidad I y el otro n vueltas e intensidad I/? 10. Cómo cambiarías el sentido de giro de un motor de corriente continua? 7

28 PROBLEM 1 (3 puntos) En el circuito de la figura, determina la corriente en cada una de sus ramas y la potencia disipada en la resistencia de 3 Ω, en los casos siguientes: a) interruptor abierto. b) interruptor cerrado 4 8 Ω 10 V 8 V Ω 1 Ω 3 Ω B PROBLEM (3 puntos) En el circuito de la figura, determina: a) Intensidad que circula por cada rama. b) Intensidad total. c) Factor de potencia total. d) Potencia activa, reactiva y aparente 0 V 00 µf 10 Ω 150 mh 8

29 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD L.O.G.S.E. CURSO CONVOCTORI: septiembre ELECTROTECNI EL LUMNO ELEGIRÁ UNO DE LOS DOS MODELOS Criterios de calificación.- Expresión clara y precisa dentro del lenguaje técnico y gráfico si fuera necesario. Capacidad para el planteamiento de problemas y procedimientos MODELO adecuados para resolverlos, utilizando los algoritmos y unidades adecuadas para su desarrollo. La prueba se calificará sobre diez, teniendo en cada ejercicio la puntuación correspondiente. La puntuación de cada ejercicio se distribuye por igual en cada uno de los apartados. MODELO TEORÍ (4 puntos) 1. Calcula la capacidad equivalente al esquema siguiente: 10 µf 10 µf 5 µf 5 µf. Se quiere construir un hornillo eléctrico que consume una potencia de W a 0 V. Cuál debe ser su resistencia? 3. La potencia reactiva la podemos medir con un aparato denominado El Weber es una unidad de medida de Qué es la frecuencia de resonancia? 6. Cómo varía la resistencia de un conductor en relación a su sección? 7. Qué sucede con la reactancia de una bobina al aumentar la frecuencia. 8. En un circuito inductivo puro Cómo es el desfase entre la tensión y la intensidad? 9. Tipos de rotor en los motores asíncronos 10. En un sistema trifásico conectado en estrella, cuál es la relación entre la tensión de línea y de fase? PROBLEM 1 (3 puntos) En el circuito de la figura calcular: a) Las intensidades que circulan por cada resistencia, indicando su sentido. b) La tensión entre los puntos y B. c) La potencia que entrega ε 1 d) La energía disipada entre los puntos y B durante 1 hora. 1 Ω ε = 10 V Ω 4 Ω ε 1 = 8V 4 Ω B 9

30 PROBLEM (3 puntos) Se conectan en triángulo, a un sistema trifásico equilibrado, tres bobinas iguales de 8 Ω de resistencia y 19 1 mh de coeficiente de autoinducción. Si la tensión de línea del sistema es de 380 V y su frecuencia de 50 Hz., determinar: a) Intensidad de corriente de cada fase y de la línea. b) Potencia activa de dicha carga. c) Capacidad del condensador a conectar en paralelo con cada bobina para mejorar el factor de potencia a

31 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD L.O.G.S.E. CURSO CONVOCTORI: JUNIO ELECTROTECNI EL LUMNO ELEGIRÁ UNO DE LOS DOS MODELOS Criterios de calificación.- Expresión clara y precisa dentro del lenguaje técnico y gráfico si fuera necesario. Capacidad para el planteamiento de problemas y procedimientos adecuados para resolverlos, utilizando los algoritmos y unidades adecuadas para su desarrollo. La prueba se calificará sobre diez, teniendo en cada ejercicio la puntuación correspondiente. La puntuación de cada ejercicio se distribuye por igual en cada uno de los apartados. MODELO 1 TEORÍ (4 puntos) 1. Calcula la capacidad equivalente del esquema siguiente:. Define brevemente el concepto de Flujo magnético y cita su unidad de medida en el Sistema Internacional. 3. Define brevemente el concepto de Valor eficaz de una intensidad de corriente alterna senoidal. 4. Cuál es el valor máximo de una tensión alterna senoidal de 0 V eficaces?. 5. En una instalación eléctrica doméstica dos lámparas están conectadas de modo que al fundirse una de ellas deja de funcionar la otra. Cómo están conectadas?. 6. En la placa de características de una plancha eléctrica se lee: 1, kw, 0V. Calcula: a)intensidad que circula por la plancha al conectarla a 0V. b)culombios que la atraviesan en un minuto. 7. Lucen igualmente tres bombillas de 0 V montadas en estrellas que en triángulo?. Razona la respuesta. 8. Qué magnitud física miden los contadores domésticos de electricidad?. 9. Si se varía la frecuencia de una señal alterna aplicada a un circuito serie RLC hasta que alcanza la resonancia, cuáles de las siguientes magnitudes son máximas y cuáles mínimas: a) Impedancia. b) Intensidad. c)tensión en la resistencia. d)potencia activa. e)potencia reactiva. 10. Según la conexión del inductor, los motores de corriente continua se clasifican en.... PROBLEM 1 (3 puntos) Dado el circuito de la Figura, determina: a) Intensidades que circulan por cada rama. b) Diferencia de potencial entre los puntos y B. c) Potencia disipada en R 1. R 1 =3 Ω 30 µf 30 µf Ω 3 V 6 V 1Ω 5 µf 5 µf 1Ω 4 V PROBLEM (3 puntos) Un circuito RLC serie está formado por una resistencia R= 100 Ω, una bobina L = 0.1 H y un condensador de capacidad C= 0 µf, conectados a una línea de 110 V / 60 Hz. Calcula: a) Impedancia del circuito. b) Intensidad de corriente. c) Desfase entre la tensión y la corriente. d) Potencia activa, reactiva y aparente. B 31

32 MODELO TEORÍ (4 puntos) 1. De las siguientes expresiones, indica cuál representa la potencia eléctrica en una resistencia. a)p=iv b)p=i R c)p=v /R d)todas las anteriores. Define brevemente el concepto de Conductividad eléctrica y expresa su unidad de medida en el Sistema Internacional. 3. Cómo afecta el material del núcleo magnético al campo magnético (B) en el interior de un electroimán?. 4. Por reactancia capacitiva entendemos Cómo se llama el instrumento utilizado para medir la intensidad de corriente en una rama de un circuito. Haz un esquema de su conexión. 6. En un circuito inductivo puro Cómo es el desfase entre la tensión y la intensidad?. 7. Cómo puede aumentarse la capacidad de un condensador, cuyas armaduras permanecen fijas.?. 8. Un hornillo eléctrico se funde, al arreglarlo se pierde un trozo de hilo de la resistencia. l conectarlo de nuevo, dará más o menos calor que antes? Justifica la respuesta. 9. El contador de una vivienda que posee una tensión de 0 V ha registrado un consumo de 4 kw-h por tener encendida una plancha de 1500w. Calcula: a) Tiempo que estuvo encendida b) Intensidad que circuló por ella 10. La velocidad de giro de un motor síncrono es: a) n = 60f p b) n = 0 f p c) n = 60f/p d) n = p f /60 e) n = 0/(pf) 5 Ω 5 Ω PROBLEM 1 (3 puntos) Dado el circuito de la figura, determina: a) Intensidades que circulan por cada rama. b) Diferencia de potencial entre los puntos y B. c) Energía disipada en la resistencia R 1 durante 10 horas. 10 V 10 V 10 V 5 Ω R 1 = 5 Ω 10 V PROBLEM (3 puntos) Dada la siguiente instalación trifásica, determina: a) Potencias activa, reactiva y aparente totales. b) El factor de potencia de la instalación. c) La capacidad de los condensadores que se deben conectar en triángulo para que el factor de potencia sea 0.9. d) Intensidad de línea antes y después de corregir el factor de potencia. DTOS: M1: 4 Kw, ϕ 1 =45º; M: 3 Kw,, ϕ = 5º 380 V / 50Hz B M1 3 M 3 3

33 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD L.O.G.S.E. CURSO CONVOCTORI: ELECTROTECNI EL LUMNO ELEGIRÁ UNO DE LOS DOS MODELOS Criterios de calificación.- Expresión clara y precisa dentro del lenguaje técnico y gráfico si fuera necesario. Capacidad para el planteamiento de problemas y procedimientos adecuados para resolverlos, utilizando los algoritmos y unidades adecuadas para su desarrollo. La prueba se calificará sobre diez, teniendo en cada ejercicio la puntuación correspondiente. La puntuación de cada ejercicio se distribuye por igual en cada uno de los apartados. MODELO 1 TEORÍ (4 puntos) 1. Cinco condensadores idénticos de capacidad C 0 = µf están conectados en un circuito como indica la figura. Cuál es la capacidad equivalente entre los puntos a y b. Primero observamos que existen dos grupos de condensadores que están en serie 1/C=1/+1/ C=1 µf, ahora tendremos tres condensadores en paralelo cuya capacidad equivalente es: C=1µF + µf +1 µf=4 µf. La intensidad instantánea en un circuito de corriente alterna viene dada por: i =8 cos(377t+π/3). Calcula: a) Valores máximo y eficaz de la intensidad. b)frecuencia. a)8, 8/, b) como ω=πf=377 f=377/π =60 s Cierto aparato eléctrico funciona a 6V y con 0,4. Se conecta a un transformador cuyo primario tiene 000 vueltas y está conectado a una corriente alterna de 10 V. Qué intensidad circula por el primario.?. Cuál es la relación de transformación? Suponiendo un transformador ideal, se debe cumplir: V p I p =V s Is 10 I p =6 x 0.4 I p =.4/10 =0.0. La relación de transformación es 10/6 =0. 4. Define brevemente el concepto de flujo magnético y cita su unidad en el Sistema Internacional Es una magnitud escalar relacionada con el número de líneas de campo magnético B r que atraviesan una superficie situada en el interior de un campo magnético. Su expresión viene dada por r r Φ = B ds que en el caso particular de un campo magnético uniforme y perpendicular a la S ds r ) Φ = BS superficie (Paralelo por tanto a m 5. Cita y explica los factores de los que depende la resistencia eléctrica, su unidad en es sistema internacional es el Weber=T La resistencia eléctrica, de un conductor óhmico, viene dada por la siguiente expresión: R l ρ S =, por tanto es proporcional a la resistividad del conductor ρ, también directamente proporcional a la longitud del conductor, e inversamente proporcional a la sección. Por otra parte la resistencia también depende de la temperatura R=R 0 (1+α T). 6. Cuáles son las ventajas de la c.a. frente a la c.c?. Explícalo La gran ventaja sobre la corriente continua es que la energía eléctrica puede transportarse a largas distancias a tensiones muy elevadas y corrientes bajas para reducir las pérdidas de energía en forma de calor por efecto Joule. Luego puede transformarse, con pérdidas mínimas de energía, en tensiones más bajas con corrientes más altas para su empleo ordinario. Por otra parte los motores de ca son los de uso más frecuente, a causa de la facilidad con que puede regularse su velocidad. 7. Por qué cuando se arranca un motor de c.a. de pequeña potencia se conecta primero en estrella y se pasa luego a la conexión en triángulo.? Este método consiste en conectar en el momento del arranque los devanados en forma de estrella, de manera que la tensión aplicada a cualquiera de los devanados del motor será la tensión de fase, cuando el motor coge la velocidad nominal se conectan en triángulo, y así la tensión aplicada a cada uno de los devanados es la tensión de línea. Como la intensidad de arranque es directamente 33

34 proporcional a la tensión, y el par de arranque es proporcional a al cuadrado de la tensión aplicada, con este sistema de arranque lo que se consigue,por tanto, es disminuir el par de arranque y la intensidad de arranque. Recordar que U F =U L / 3 8. Un imán permanente se acerca a una espira como se muestra en la figura. Se induce corriente en la espira?. Por qué?. Razona el sentido de la corriente inducida visto desde el imán l acercar el imán el flujo del campo magnético a través de la espira aumenta, por tanto según la ley de Lenz el sentido de la corriente inducida tiene que se tal que se oponga al aumento de flujo, la corriente inducida creará, por tanto, un campo magnético opuesto al del imán. plicando la regla de la mano derecha, la corriente inducida lleva sentido antihorario (Visto desde el imán) 9. Cita y explica las pérdidas de potencia en un transformador. Formas de minimizarlas Las pérdidas de energía y por tanto de potencia, son debidas principalmente a: Histéresis magnética y corrientes parásitas que se producen en el núcleo. Existencia de flujo de dispersión. (pérdidas en el hierro). Los arrollamientos, tanto del primario como del secundario poseen cierta resistencia, lo que hace que se genere energía térmica por efecto Joule. (Pérdidas en el cobre) Podemos minimizar la pérdidas, si el núcleo lo laminamos, así las corrientes parásitas (corrientes de Foucault o turbillonarias ) disminuyen. simismo se deben elegir para su construcción materiales con un ciclo de histéresis estrecho y con un magnetismo remanente pequeño. También las pérdidas en el cobre se pueden minimizar si aumentamos la sección de los conductores, con lo cual disminuimos su resistencia. 10. Cómo es el flujo debido exclusivamente al estator de un motor monofásico de corriente alterna?. Razona la respuesta El campo es creado por una sola fase luego es un campo de dirección fija en el espacio que cambia en módulo y sentido, es un campo alterno. En los motores polifásicos (de más de una fase) el campo es giratorio y de módulo constante PROBLEM 1 (3 puntos) Dado el circuito de la Figura, determina: a) Intensidades que circulan por cada rama. b) Diferencia de potencial entre los puntos a y d. c) Balance de potencias (P Generada =P Consumida ). plicando la regla de los nudos I=I 1 + I Regla de las mallas a la abefa 4I 1 +3I-1=0 bcdeb I +5-4I 1 =0 La solución de este sistema de ecuaciones es: I 1 =1.5, I =0.5. La diferencia de potencial V a V d si elegimos el camino donde se encuentra la resistencia de 4 W V a V d =1.5 x 4 =6 V, si elegimos el camino cd x =6 V La pila de 1 V actúa como generador y la de 5 V como motor, por tanto, la potencia generada es : 1 x =4 W, y la consumida es: x x x +5 x 0.5 =4 W PROBLEM (3 puntos) Se conectan en serie una resistencia, una bobina y un condensador de R= 30 Ω, L = 400 mh y C= 0 µf respectivamente a una red de corriente alterna 110 V/ 50 Hz. Determina: a) Esquema eléctrico de dicho circuito. La intensidad, la impedancia, ángulo de desfase e intensidad máxima. b) Las caídas de tensión en cada elemento. Suman el voltaje total?. Por qué?. c) Triángulo de potencias. Factor de potencia. Q ué capacidad debería tener el condensador anterior para que dicho factor tome el valor uno. Intensidad del circuito con este factor de potencia Ω 0 4 H 110 V /50 Hz 0 µf

35 X L =0.4 x 100π =15,66 Ω X C =1/( 10-5 x 100π) =159,15 Ω Z = R + ( X L X C ) = 44,96 Ω ; I= 110/44,96 =,44 I m =,44 =3,46 V R =4,45 x 30 =73,4 V En fase con la intensidad. V L =4,45 x 15,66 = 307,87 V adelantado π/ con la intensidad. V C =4,45 x 159,15 = 389,9 V retrasado π/ con la intensidad. Evidentemente la suma no es 110 pero si representamos vectorialmente estas magnitudes tenemos: 307,87 389,9 73,4 8,05 73,4 110 Podemos calcular el desfase de la última figura: α=arctang 8,05/73,4 =-0.84 rad También lo podemos calcular de la expresión tan α =(X L X C )/R = (1,66-159,15)/30 Con lo cual senα = y cosα = El triángulo de potencias queda de la siguiente forma: P=VI cosα =180,56 W α S=VI=110 x,45 =69,5 V Q=VI senα= Var El factor de potencia ya lo habíamos determinado cosα = Si queremos que el factor de potencia tome el valor 1 se tiene que cumplir que X L =X C, luego 1/Cω=Lω ; C=1/(Lω ) =, F =5,3µ F. En estas condiciones Z=R y por tanto la intensidad que circularía I=110/30 = 3,67 35

36 MODELO TEORÍ (4 puntos) 1. De las siguientes expresiones, indica cuál representa la potencia eléctrica en una resistencia. a)p=v /R b)p=i R c)p=v /R d)todas las anteriores Como P=VI, si tenemos en cuenta la ley de Ohm I=V/R, obtenemos que P=V /R. La respuesta correcta es la a). Define brevemente el concepto de Resistividad eléctrica y expresa su unidad de medida en el Sistema Internacional. l R = ρ ρ = S RS l. Es el parámetro físico que caracteriza a los conductores óhmicos, en cuanto a la conducción de la corriente., representa la resistencia por unidad de sección y longitud se mide en Ω m 3. Enuncia y explica la ley de Faraday-Lenz. La ley de Faraday nos dice que siempre que hay variación de flujo magnético, se induce una fuerza electromotriz, su expresión matemática viene dada por: dφ ε = dt. El sentido de la corriente inducida en un circuito se determina mediante la ley de Lenz,: El sentido de la corriente inducida es tal que su acción electromagnética se opone a la causa que la produce. 4. Representa gráficamente la variación de la intensidad instantánea i de la tensión instantánea v en función del tiempo, para un circuito alimentado por corriente alterna que posea una autoinducción pura. Tensión adelanta a la intensidad en π/ 5. El transformador se utiliza para cambiar: a)la capacitancia. b) La frecuencia. c) el voltaje. d) La potencia. e) Ninguna de estas magnitudes. 6. En qué unidad del Sistema Internacional se mide el campo magnético B?. y el flujo magnético? El campo magnético se mide en Teslas T=N/m, el flujo magnéticos en Weber = T m 7. En una conexión en triángulo, la tensión de fase es de 10 V y la intensidad de línea, de 0. Cuáles son los valores de la tensión de línea y de la intensidad de fase.? En una conexión en triángulo, la tensión de línea es igual a la tensión de fase, luego la tensión de línea será de 10 V, y la intensidad de línea es 3 veces la de fase, por tanto, la intensidad de fase será de 0/ 3 8. Explica qué papel desempeña un dieléctrico entre las armaduras de un condensador. Podemos resumirlos fundamentalmente en tres: a) umenta la capacidad en un factor k que es la constante dieléctrica del medio dieléctrico. b) umenta la tensión de ruptura, permitiendo por tanto que la diferencia de potencial entre las placas sea mayor. y c) permite mantener muy juntas las armaduras del condensador. 9. Qué ventajas presenta la mejora del factor de potencia en una instalación.? l mejorar el factor de potencia, la potencia activa aumenta, disminuyendo la potencia reactiva. Con lo cual se consigue que para una potencia activa determinada, los conductores soporten menores intensidades, consiguiendo aumentar la efectividad de la corriente. 10. En toda máquina eléctrica, existen pérdidas de energía que hacen que el rendimiento siempre sea inferior a uno. Explica brevemente cómo se pueden clasificar dichas pérdidas. Pérdidas en los conductores, que constituyen los circuitos eléctricos. Como generalmente son de cobre, se suelen denominar pérdidas en cobre. Pérdidas en el hierro del circuito magnético. Debidas a histéresis y corrientes parásitas o de Foucault Se denominan pérdidas en el hierro. Pérdidas mecánicas: debidas a rozamientos en los cojinetes, en las escobillas y por rozamiento con el aire y por ventilación U I PROBLEM 1 (3 puntos) Un circuito RLC paralelo está formado por una resistencia R= 100 Ù, una bobina L = 0.1 H y un condensador de capacidad C= 0 µf, conectados a una línea de 110 V / 60 Hz. Calcula: 36

37 a) Intensidad en cada rama. Impedancia y desfase entre V e I totales. b) Potencia activa, reactiva y aparente. Factor de potencia c) Frecuencia de resonancia. En esta situación, determina nuevamente Potencia activa, reactiva y aparente Primero vamos a calcular las impedancias de cada elemento. X L =0.1 x 10π =37,7 Ω X C =1/( 10-5 x 10π) =13,63 Ω Las intensidades que circularán por cada rama serán: I R =110/100 = 1,1 en fase con la tensión. I L =110/37,7 =,9 retrasada π/ respecto a la tensión. I C =110/13,63 =0,83 adelantada π/ respecto a la tensión. I total Podemos hacer un diagrama vectorial : = 1,1 + ( 0,83,9) =,36 0,83,9 1,1,09 1,1,36 El desfase entre la intensidad y la tensión aplicada es como podemos ver en el diagrama : La intensidad retrasada un ángulo cuya tangente vale,09/1,1 obteniéndose un ángulo de 1,08 rad. La impedancia total la podemos obtener Z=110/,36 = 46,57 Ω, también la podríamos calcular sustituyendo los valores correspondientes en la siguiente expresión: = + ω Z R Lω C Podemos dibujar el siguiente triángulo de potencias: P=VI cosα =11 W α S=VI=110 x,36 =59,6 V Q=VI senα=-,45 Var El factor de potencia es el cos α=0.47 La frecuencia de resonancia se consigue cuando 1/Lω =Cω, por tanto ω= 1/LC = 707,1 s -1 En esta situación la impedancia es R y por tanto la intensidad sería I=110/100 =1,1. P=S=110*1.1 =11 W, Q=0 37

38 PROBLEM (3 puntos) Un motor de c.c. excitación serie tiene las siguientes características: resistencia de las bobinas inducidas 0,15 Ω, resistencia de las bobinas inductoras 0,10 Ω y f.c.e.m 18 V. Si la tensión de línea es de 3 V, Calcula: a) Esquema eléctrico. Intensidad nominal y de arranque del motor. b) Potencia absorbida y potencia útil suponiendo que sólo hay pérdidas en el cobre. Rendimiento c) La resistencia del reostato a conectar en serie para que la intensidad de arranque sea 1,5 veces la nominal. V V M R s M R i R c R i R c Esquema para la cuestión a) Esquema para la cuestión c) N 3 18 = = 56 0,15 + 0,1 I en el arranque la fuerza contraelomotriz es cero, luego I 3 = 0,15+ 01, = 98 b) P t = 3 x 56 = 199 W ; P u = 18 x 56 = 108 W, η=108/199 = 0,94 c) Se tiene que cumplir I =1,5 I N = 1,5 x 56 =84 luego: 3 84 = Rs 0, , + R s =,51Ω 38

39 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD L.O.G.S.E. CURSO CONVOCTORI: JUNIO ELECTROTECNI EL LUMNO ELEGIRÁ UNO DE LOS DOS MODELOS Criterios de calificación.- Expresión clara y precisa dentro del lenguaje técnico y gráfico si fuera necesario. Capacidad para el planteamiento de problemas y procedimientos adecuados para resolverlos, utilizando los algoritmos y unidades adecuadas para su desarrollo. La prueba se calificará sobre diez, las cuestiones, así como cada ejercicio se puntúan sobre,5 puntos. La puntuación de cada ejercicio se distribuye por igual en cada uno de los apartados. 1. Cuestiones: MODELO 1 a. Cuando vas a conectar un condensador en un circuito, Cuáles son las características que te interesa conocer? Dos de las más importantes características son: su capacidad, y su tensión de ruptura, esto es, el voltaje máximo al cual puede ser conectado. b. Cierto aparato eléctrico funciona a 6 voltios. Se conecta a un transformador cuyo primario tiene 000 vueltas y está conectado a una corriente alterna de 10 V. Cuántas vueltas deberá tener el secundario? Ns Vs Ns 6 = ; = Ns = 100 N V p p c. Cómo se llaman las máquinas que transforman: i. La energía eléctrica en energía mecánica Motores. ii. La energía mecánica en energía eléctrica Generadores, alternadores. iii. La energía eléctrica en energía eléctrica Transformadores. d. Explica brevemente qué le sucede a la intensidad cuando intercalas un diodo en: i. Un circuito de corriente continua ii. Un circuito de corriente alterna En continua si está polarizado directamente, pasará toda la intensidad y no dejará pasar ésta cuando esté polarizado inversamente. En alterna dejará pasar la intensidad durante el medio ciclo en el cual se encuentre polarizado directamente y no pasará intensidad en el otro medio ciclo. e. La intensidad instantánea en un circuito de corriente alterna viene dada por: it ( ) = 10 sen(40t+ ). Calcula: i. El valor máximo de la corriente ii. El valor eficaz de la corriente / iii. El período de la señal 10 π π Im = 10 ; Ie = ; T = = = 0.157s ω 40 39

40 . Para calcular el coeficiente de autoinducción de una bobina real se conecta a una tensión alterna de 15 V / 50 Hz y se mide una corriente por ella de 10 m. Por otro lado, se le aplica una tensión continua de 4 V y se mide una corriente de 5. Determina el coeficiente de autoinducción de la bobina, así como su factor de potencia En corriente continua una bobina sólo presenta carácter resistivo por tanto Vc 4 = R R= = 4.8: I 5 c En alterna presenta carácter resistivo y carácter inductivo ahora el cociente entre el voltaje y la intensidad es la impedancia de la bobina : Va 1 = Z = R + Lω L= Z R Ia ω 15 Z = = 595.4Ω L= = 1.89H π 50 R 4.8 El factor de potencia : cosϕ = = = Z En el circuito de la figura, estando el interruptor S abierto, la lectura del amperímetro es de 3 amperios. Determina: a. La fuerza electromotriz ε de la fuente Se cierra el interruptor S, calcula: b. La lectura del amperímetro c. La lectura del voltímetro V d. Potencia disipada en cada resistencia e. Potencia entregada por el generador 5 Ω S E 5 Ω 5 Ω V 5 Ω a) V = I ΣR = 3 ( ) = 45 V b) La resistencia equivalente de las dos resistencias en paralelo, al ser iguales, es de 5 Ω. I = V / ΣR = 45 / ( ) = 3 6, Intensidad que marcará el amperímetro. c) V = I R = = 9 V (lectura del voltímetro). d) P = I R = = 64 8 W (consumo de cada una de las resistencias de que están en serie) P = V / R = 9 / 5 = 3 4 W. Consumo de las dos resistencia de 5 Ω en paralelo juntas. Cada una de ellas consumirá la mitad: 16 W. 40

41 e) P = E I = = 16 W. 4. Un motor en derivación de corriente continua tiene las siguientes características: R d = 00 Ω; R i = 0,50 Ω; P u = 5 KW; η = 85% ; U = 00 V. Determina: a. Esquema eléctrico asociado b. La intensidad nominal c. La fuerza contraelectromotriz ε d. La intensidad de arranque e. La R a para que I a =,5 In I t R a + V I d R d ε I i R i En régimen nominal ( R a =0) tenemos las siguientes ecuaciones: I ' = I' I = = 7.5 (1.1) i a d V = I R (1.) d d V = I R + ε ' (1.3) i i Putil Putil 5000 b) η = In = = = 9.4 VI ηv c) De la ecuación (1.) `podemos obtener la intensidad del devanado n I d V 00 = = = 1 y R 00 sustituyendo en la ecuación (1.1) V = Ii' ( Ri + Ra) 00 = 7.5( Ra) Ra = =.3Ω 7.5 Sustituyendo valores en la ecuación (1.3) 00 = ε' ε' = = 185.8V d) En el arranque ε =0 por tanto de la ecuación (1.3) 00 = I I = 400 y por tanto la intensidad de arranque I = I + I = = 401 a d i e) hora se incorpora el reostato, : ' ε =0 I =.5I = = 73.5 ; I = 1 a n d I ' = I' I = = 7.5 i a d V = Ii' ( Ri + Ra) 00 = 7.5( Ra) Ra = =.6Ω 7.5 i d i 41

42 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD L.O.G.S.E. CURSO CONVOCTORI:JUNIO ELECTROTECNI EL LUMNO ELEGIRÁ UNO DE LOS DOS MODELOS Criterios de calificación.- Expresión clara y precisa dentro del lenguaje técnico y gráfico si fuera necesario. Capacidad para el planteamiento de problemas y procedimientos adecuados para resolverlos, utilizando los algoritmos y unidades adecuadas para su desarrollo. La prueba se calificará sobre diez, las cuestiones, así como cada ejercicio se puntúan sobre,5 puntos. La puntuación de cada ejercicio se distribuye por igual en cada uno de los apartados. MODELO 1. Cuestiones: a. Por qué los núcleos de hierro de las máquinas eléctricas no son macizos, sino laminados? Para disminuir las corrientes parásitas (de Foulcault) y como consecuencia disminuir las perdidas en el hierro b. Por qué se utilizan altas tensiones para el transporte de energía eléctrica a grandes distancias? l ser la potencia P=VI, si V es muy grande, para una potencia dada, la intensidad será pequeña y por tanto, la potencia perdida por efecto Joule también lo seré. c. Definición y unidades en que se miden las siguientes magnitudes: i) Flujo luminoso, ii) Intensidad luminosa, iii) Luminancia Se define el flujo luminoso como la potencia (W) emitida en forma de radiación luminosa a la que el ojo humano es sensible. Su símbolo es y su unidad es el lumen (lm). Se conoce como intensidad luminosa al flujo luminoso emitido por unidad de ángulo sólido en una dirección concreta. Su símbolo es I y su unidad la candela (cd). Se llama luminancia a la relación entre la intensidad luminosa y la superficie aparente vista por el ojo en una dirección determinada. Su símbolo es L y su unidad es la cd/m. También es posible encontrar otras unidades como el stilb (1 sb = 1 cd/m) o el nit (1 nt = 1 cd/cm). d. Escribe la expresión de la intensidad instantánea sabiendo que tiene un valor eficaz de 6, un período de s y que está adelantada respecto al voltaje 60º π Im = Ie = 6 = 1 ; T= = ω = π V 00 ω I = =! 4.1 R 48.9 π it () = 1 sen( πt+ ) 3 e. Cómo cambiarías el sentido de giro de un motor de corriente continua? Cambiando solamente la corriente del inducido o solamente la corriente de excitación (la polaridad de los polos magnéticos). Según el siguiente esquema eléctrico, determina: a. La resistencia total equivalente así como la intensidad principal (aquella que atraviesa el generador) b. Las energías total, útil y perdida al cabo de 18 horas expresada en kwh y J 4

43 c. Están en serie las resistencias de 10, 0 y 30 Ω?. Justifícalo d. Están en paralelo las resistencias de 0 y 50 Ω?. Justifícalo Las resistencias de 10 Ω y 40 Ω están en paralelo, luego su resistencia equivalente la obtenemos al resolver la ecuación : ; R 8 R = = Ω, nos quedará el siguiente circuito: hora se tienen dos resistencias en serie ( 8 Ω y 0 Ω ) su equivalente 8+0 = 8 Ω Volvemos a tener dos resistencias en paralelo ( 8 Ω y 50 Ω ) ; R 17,9 R = = Ω Es fácil ahora obtener que la resistencia total del circuito es: R=17,9+30+1= 48,9 Ω plicando la ley de Ohm V 00 I = =! 4.1 R 48.9 La potencia total, la que da el generador es: P = ε I = = 80W Debido a su resistencia interna, parte de esta potencia se disipa en el propio generador, la potencia perdida es: Pdis = I r = = 16.81W, siendo por tanto la potencia útil, Putil = = W Como nos piden energía al cabo de 18 horas, multiplicamos por el tiempo en horas y dividiendo por mil ( para obtener kw) tendremos: Energía total: = kwh = J Energía perdida: = 0.30kwh = J

44 Energía útil : = kwh = J 1000 Las resistencias de 10Ω, 0Ω 30 Ω no están en serie puesto que por ellas la intensidad que circula es distinta. simismo, tampoco están en paralelo las resistencias de 0Ω y 50Ω puesto que la diferencia de potencial a que se encuentran no es la misma. 3. Dado el siguiente circuito eléctrico, determina: a. Las intensidades en cada rama b. La d.d.p. entre los puntos y B c. El rendimiento del generador de 50 V r=1 Ω r=4 Ω r=1 Ω B I I 30 Escribimos las dos ecuaciones (una para cada una de las mallas) del circuito: Resolviendo el sistema se obtiene: I ( ) + I (9+ 1) = I 1 ( ) + I (9+ 1) = I + 10I = I + 10I = 10 1 I = 10 ; I = 6 1 El signo negativo de I 1 significa que el sentido es contrario al supuesto, 44

45 El sentido y el valor de las intensidades que circulan por cada una de las resistencias el indicado en la siguiente figura:_ La diferencia de potencial entre y B la podemos obtener por varios caminos, B Por la rama de la izquierda Si vamos por la rama compartida : V V = = 10V B Por la rama de la derecha: V V = = 10V B V V = = 10V B Rendimiento del generador de 50 V ; 0 % η = = En tu habitación posees los siguientes receptores conectados a la red monofásica de 0 V/50 Hz: Iluminación: 3 lámparas fluorescentes de 0 V y 18 W con FP = 0.75 Ordenador de 0 V, 475 W y FP = 0.6 Minicadena de música de 0 V, 30 W, FP =0.8 Flexo de luz incandescente de 0 V, 60 W Determina: a. El triángulo de potencias: P, Q, S b. El factor de potencia total y la intensidad de línea Receptor a P = 3 18= 50w a cosϕ = 0.75 ϕ = arccos(0.75) = 41.4º : a a Q = P tanϕ = 54 tan 41.4 = 47.6 VR a a a Receptor b Receptor c P = 475w b cosϕ = 0.6 ϕ = arccos(0.6) = 53.13º a a Q = P tanϕ = 475 tan = VR b b b 45

46 P = 30w c cosϕ = 0.8 ϕ = arccos(0.8) = 36.87º c c Q = P tanϕ = 30 tan = 17.5 VR c c c Receptor d P = 60w d cosϕ = 1 Q b d = 0 El triángulo de potencia total quedaría: P = P = = 819 w total Q = Q = = 85.7 Var total S = P + Q = Va total total total i i Ptotal 819 FP = cosϕt = = = 0.69 S total Ptotal 819 Ptotal = VIL cosϕt IL = = = 5.39 V cosϕ t

47 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD L.O.G.S.E. CURSO CONVOCTORI: ELECTROTECNI EL LUMNO ELEGIRÁ UNO DE LOS DOS MODELOS Criterios de calificación.- Expresión clara y precisa dentro del lenguaje técnico y gráfico si fuera necesario. Capacidad para el planteamiento de problemas y procedimientos adecuados para resolverlos, utilizando los algoritmos y unidades adecuadas para su desarrollo. La prueba se calificará sobre diez, las cuestiones, así como cada ejercicio se puntúan sobre,5 puntos. La puntuación de cada ejercicio se distribuye por igual en cada uno de los apartados. MODELO 1 1. Cuestiones: a. Se carga un condensador a potencial V adquiriendo una carga Q. Cuál debería ser su potencial para que la carga fuese Q?. Justifícalo Q l ser la capacidad de un condensador, C = constante, si se duplica la carga, se tiene V que duplicar el potencial, para que dicho cociente permanezca igual. b. En una conexión en estrella, la tensión de línea es de 08 V y la intensidad de fase es 0. Cuáles son los valores de la tensión de fase y de la intensidad de línea? Si la conexión es en estrella, la corriente de línea es igual a la de fase, I L = I F = 0, y la tensión de fase es 3 veces menor que la de línea, V F = V L / 3 = 08 / 3 = 10 V. c. En el circuito de la figura, representa la forma de onda de la intensidad de la corriente que circula por la resistencia de carga. (Suponer que el diodo tiene un comportamiento ideal) En rojo se ha representado la forma de onda del generador y en azul la forma de onda de la intensidad que circula por la resistencia, hay que tener en cuenta que cuando el diodo está polarizado a la inversa no conduce. 47 1