PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD L.O.G.S.E.

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1 PREBAS DE ACCESO A LA NIVERSIDAD L.O.G.S.E. CRSO CONVOCATORIA: ELECTROTECNIA EL ALMNO ELEGIRÁ NO 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 OPCIÓN A a. La placa de un motor asíncrono trifásico indica 30/400 V. En el siguiente esquema, que representa la caja de bornes de la máquina, hacer las conexiones pertinentes para poder conectar el motor a una línea de 30 V. Justifique su respuesta. V W Z X Y Al ser un motor de 30/400 V de tensión nominal el devanado de cada fase debe estar a 30 V. Al ser la línea de 30 V el motor se debe conectar en triángulo para que la tensión de fase sea igual a la de línea, Z es decir 30 V. Para conectar el motor en triángulo se deben unir cada Z principio de una fase con el final de la siguiente, con Z, V con X y W con Z V X X W Y Y b. Qué le ocurre a un transformador monofásico de 400 / 30 V, 1500 VA, al conectarlo a una fuente de corriente continua de 190 V por el lado de baja tensión? Justifique su respuesta. Seguramente que se quemaría el devanado de baja tensión porque al ser la corriente continua y no haber variación de corriente no hay f.e.m. inducida. Esto hace que la única oposición que presenta el devanado al paso de la corriente continua sea su resistencia óhmica, de valor muy pequeño. Para una tensión de 190 Voltios de corriente continua que circula es muy grande, por lo que la potencia calorífica disipada en el transformador ( P= I R) puede llegar a aumentar tanto la temperatura que termine quemando el transformador. c. Representar un circuito formado por un diodo, una resistencia y una pila de tal forma que el diodo

2 conduzca. Escriba el nombre de cada uno de los terminales del diodo. ÁNODO CÁTODO d. Por qué en corriente continua una bobina ideal se puede sustituir por un hilo conductor sin resistencia? na bobina ideal no presenta resistencia, por tanto su impedancia es Z = Lω, en el caso de una corriente continua la frecuencia angular ω = 0, y por consiguiente Z = 0 π e. Por una resistencia R=1 Ω circula una corriente it ( ) = 8cos(100 πt+ ). Cuál es el valor eficaz 3 de la intensidad? Qué potencia se disipa en la resistencia? imax 8 8 ie A ; P ier = = = = 1 = 384 W 3 1. Por una lámpara eléctrica de filamento de tungsteno ( α = 4,5 10 K ), de 60 W, circula una intensidad de 0,5 A, cuando se conecta a un voltaje de 10 V. La temperatura del filamento es de 1800º C. Determine: a) Resistencia del filamento a esta temperatura b) Resistencia a una temperatura de 0º C Solución: a) b) 60 = = ; 60 = 0,5 ; = = 40 Ω 0,5 P VI I R R R Ω 0 α 0 0 R= R (1 + T) ; 40 Ω= R 1 + 4,5 10 K (1780 K) ; R = = 6,6 Ω 9,01

3 3. n circuito RLC paralelo a 00V, 50Hz está formado por tres ramas. En la primera hay dos condensadores de 65,6 µf y 397,89 µf cada uno. En la segunda rama hay una resistencia de 10Ω y en la tercera rama una autoinducción de 35,01 mh. Calcule: a) Intensidad de corriente a través de cada rama b) Potencia activa, reactiva y aparente total c) Capacidad que habría que conectar en paralelo para que el factor de potencia sea 0,95 Solución: a) G 56,6µF 00 V 50 Hz 10Ω 397,89µF 35,01 mh G 00 V 50 Hz 10Ω 35,01 mh 155,87µF ω = π f = 3,14 50 = 314 rad s = + = + ; C = 155,87 µ F C C C 56, 6 397,89 X X C L = = 0 Ω 6 ω C , = ω L= , Ω Las intensidades por cada una de las tres ramas serían: I R = = 0 A ; IC = = 10 A ; IL = = 18,18 A La representación fasorial de las mismas se muestra en la figura: 10 A 0 A 0 A 8,18 A 18,18 A La intensidad total así como el desfase respecto a la tensión aplicada es: 8,18 Itotal = 0 + 8,18 = 1, 6 A ; ϕ=arctan = 0,39rad =, 4º 0 La intensidad total está retrasada,4º respecto la tensión. b)potencia aparente: S = VI = 00 1,6 = 430 VA Potencia activa: P= VIcosϕ = 430 cos(,4º ) 4000 W También se puede calcular como: P= I R= 0 10 = 4000 W R

4 Potencia reactiva Q = VIsenϕ = 430 sen(,4º ) = 1635,4 VAR c) Cálculo de la capacidad C = PT ( tgϕ tgϕ ) π f 8,18 tanϕ = 0,41 0 = = = = 1 cosϕ 0,95 ϕ cos 0,95 18,19 tgϕ 0, W (0, 41 0,33) C = = 5,46µ F 1 π 50 s (00 V)

5 4. n motor de corriente continua excitación serie se conecta a una red de 00 V y consume una potencia de 4000 W de la red. Si las resistencias de los devanados de excitación e inducido son de 1,5 Ω y 0,5 Ω respectivamente y el valor del reostato de arranque es de,5 Ω, calcule: a) Esquema de conexión del motor b) Intensidad del inducido c) Fuerza contraelectromotriz d) Intensidad de arranque con reostato y sin él e) Rendimiento de dicho motor si sólo se consideran pérdidas por efecto Joule en los devanados Solución a) Esquema del circuito M b) Teniendo en cuenta que la potencia consumida de la red es de 400 W y que la tensión de la red es de 00 Voltios tenemos: I = P ab 4000 = = 0A 00 c) Para Obtener la fuerza contraelectromotriz debemos restarle a la tensión de línea la caída de tensión en las resistencias; ( R + R ) = 00 0(1,5 + 0,5) = V ' E = I s i 160 d) En el momento del arranque la fuerza contraelectromotriz es cero por lo que para hallar las intensidades dividiremos la tensión de línea entre la suma de las resistencias, con y sin reostato: 00 Ia = = = 44,4A Rs + Ri + Ra 0,5 + 1,5 +,5 00 I = = = A cc Rs + R 100 i 0,5 + 1,5 e) El rendimiento eléctrico es la relación ente la potencia útil y la suministrada por la red: ' ' Pu E I E 160 η = = = = = 0,8 = 87% P I 00 ab

6 PREBAS DE ACCESO A LA NIVERSIDAD L.O.G.S.E. CRSO CONVOCATORIA: ELECTROTECNIA EL ALMNO ELEGIRÁ NO 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 OPCIÓN B a. n circuito de alterna RLC serie consta de una resistencia de 8 Ω, una bobina de 1 mh y un condensador de 10 µf. Para qué frecuencia existe resonancia? Cuál será el valor de la impedancia en ese caso? Para que se produzca resonancia, se tiene que cumplir: Lω = ; ω 10 s 3 5 Cω = LC = = En un circuito RLC serie la impedancia es: encontrarse en resonancia Z = R = 8 Ω Z = R + Lω Cω 1 en el caso de b. Los motores asíncronos giran debido a que el estator crea un campo magnético giratorio. Cómo se puede cambiar el sentido de giro del mismo? Qué influencia tiene esta maniobra en un motor? Para cambiar el sentido de giro de un motor asíncrono tenemos que hacer que el campo magnético giratorio producido por el estator cambie de sentido de giro. Si el motor es trifásico basta con cambiar entre si la conexión de dos de los conductores de línea. Para ello, en la caja de bornes del motor, se desconectan dos de los conductores de línea cualesquiera y se vuelven a conectar pero cambiados uno por el otro. Si el motor es bifásico o monofásico de fase partida, se cambiará la conexión (donde está conectado el principio se conectará el final y donde está el final se conectará el principio) de uno de los devanados del estator, con lo que conseguiremos invertir el sentido de giro del campo magnético.

7 c. Realice el esquema de un circuito con dos resistencias en paralelo e instale los amperímetros y voltímetros necesarios para medir la intensidad de corriente y la diferencia de potencial en cada una de las resistencias. A 1 A ε V R 1 R d. Calcule la potencia aparente que consume una carga trifásica formada por una impedancia por fase de 5Ω si se conecta en estrella a un sistema trifásico a 400V. En una conexión en estrella: La potencia aparente será I F F L 400V = = = 30,9 V 3 3 S = 3 L I L F 30,9 V = = = 46, A Z 5 Ω F I L = I F = 46, A S = 3 I = V 46, A= 3008,3 VA L L e. Qué son las corrientes de Foucault? Cómo pueden reducirse y por qué? Son corrientes generadas por inducción electromagnética en las partes metálicas (núcleos) de las máquinas eléctricas sometidas a flujo magnético cambiante. Pueden reducirse utilizando núcleos laminados que corten las trayectorias de estas corrientes, al aumentar la resistencia eléctrica superficial de cada lámina, debida ya sea a un revestimiento natural de óxido o por aplicación de un barniz aislante,

8 . Se quiere alimentar la instalación de un pozo con una potencia máxima de 1kW a 0 V mediante una línea de dos conductores de cobre (ρ cu = 0,0178 Ω mm /m). Si la longitud de la línea es de 60 m, calcule: a) Sección del conductor para que la pérdida de potencia sea inferior al % de la potencia a transportar b) Caída de tensión máxima en la línea Solución: a) La potencia máxima que se puede disipar es: 1000 W = Como la intensidad máxima que tiene que pasar es; Imax = = 54,54 A se tiene que cumplir; I max R = 40 W; R = = 0,08 I 54,54 = Ω Por otro lado; l mm R = ρ ; 0,08 Ω= 0,0178 Ω S m max W 10 m 0,0178 Ω mm 10 ; S = = 6,7 mm S 0,08 Ω b) La caída de tensión máxima será: Vmax = Imax R= 54,54 A 0,08 Ω= 4,36 V

9 3. En el circuito de la figura, en régimen estacionario, las medidas de los voltímetros son V 1 =1 V y V =1 V. En estas condiciones, determine: a) Fuerzas electromotrices ε 1 y ε b) Potencias P 1 y P proporcionadas por la fuentes c) Carga del condensador Ω 3 Ω µf ε1 V 1 4Ω 6Ω V ε Al alcanzarse el estado estacionario, por el condensador no pasa intensidad, por tanto el circuito equivale a dos mallas independientes: Ω A B 3 Ω I 1 I ε1 V 1 4Ω 6Ω V ε Solución: a) Si aplicamos la ley de Ohm a la resistencia de 4Ω por consiguiente: 1 = I 4 I = 3 A; 1 1 ε 1 = 3 ( + 4) = 18 V Procediendo de igual forma en la otra malla: b) 1 I 6 I A = = ; ( ) ε = 6+ 3 = 18 V P = ε I = 18 3 = 54 W ; P = ε I = 18 = 36 W c) Dado que el potencial en el punto A y es el mismo que en el punto B, el condensador no está sometido a ninguna diferencia de potencial, por tanto: q = C V = 0

10 4. na carga trifásica está formada por tres impedancias iguales de 0 Ω de resistencia y de 30 mh de coeficiente de autoinducción. Calcule la potencia activa, reactiva y aparente cuando se conecta a una línea trifásica de 400 V de tensión con una frecuencia de de 50 Hz en los siguientes casos: a) Cuando las impedancias están conectadas en estrella b) Cuando las impedancias están conectadas en triángulo Solución: Primero calcularemos la impedancia de cada una de las impedancias: XL 3 = π f L= π = 9,4 Ω Z R X L = + = 0 + 9,4 =,1 Ω X 9, 4 ϕ = arctan L = arctan = 5, º R 0 a) Cuando las impedancias están conectadas en estrella, la tensión de fase es raíz de tres veces más pequeña que la de línea y, la intensidad de fase es igual a la de línea: VL VF IL = IF = = = = 10,45 A Z Z 3, S = 3 VL IL = = = 740 VA 3,1,1 P= S cosϕ = 740 cos 5,º = 6550 W Q = S senϕ = 740 sen5,º = 3085 VAR b) Cuando las impedancias están conectadas en triángulo, la tensión de fase es igual que la de línea y, la intensidad de línea es raíz de tres veces la de fase: VF VL 400 I = 3 L I = F ,35 A Z = Z =,1 = S = 3 VL IL = = 3 = 1719 VA,1,1 P= S cosϕ = 1719 cos 5,º = 19648,6 W Q= S senϕ = 1719 sen5,º = 954,5 VAR