Electrotècnia Criteris específics de correcció Model 1

Transcripción

1 Prova d accés a la Universitat (008) Criteris generals d avaluació Electrotècnia Criteris específics de correcció Model Els objectius plantejats per avaluar es poden resumir en els aspectes següents: valorar el coneixement de conceptes bàsics valorar la correcció, claredat i concreció en l expressió escrita quan es descriuen o defineixen aspectes o conceptes relacionats amb la matèria valorar la capacitat d arribar a resultats correctes amb les unitats correctes Els aspectes que cal considerar en l avaluació es poden resumir en: errors de concepte invalidaran la resposta, i ja no es puntuarà, encara que hi hagi encerts parcials errors en les unitats o unitats no posades es penalitzaran amb 0.5 punts cada errada en el cas d errors de càlcul, el plantejament correcte des d un punt de vista conceptual es puntuarà amb la meitat del valor de la qüestió o l apartat. Determinats errors de signe poden ser considerats errors conceptuals i, per tant, invalidar la resposta en el cas de preguntes encadenades, no es penalitzaran els errors derivats dels resultats anteriors, sempre que prendre aquests com a dades no representi un error conceptual i els resultats que se n derivin siguin raonables. Criteris específics d avaluació OPCIÓ A. La següent afirmació, és vertadera o falsa? Raona la resposta «En un circuit RLC en sèrie, la suma de les amplituds de les caigudes de tensió a cada un dels elements és igual a l amplitud de la tensió aplicada al conjunt» Es valorarà només si la resposta és correcta i raonada.. Explica què significa que una resistència sigui de 4.7 kω, ¼ W i una tolerància del 5%. Explica què significa que un condensador sigui de 0 µf i 63 V. Es valorarà en la meitat de la qüestió els aspectes de la resistència, i en l altra meitat, els aspectes del condensador. En cada element, es puntuarà proporcionalment cada quantitat que es demana.

2 3. Quins tipus d energies renovables coneixes? Enumera ls i comenta ls breument. Es considerarà pregunta correcta l enumeració i el comentari correcte de 3 o més tipus d energies renovables. Si només s enumera i comenta tipus d energia renovable, es valorarà amb 0.5 punts, i si se n enumeren i comenten, aleshores es valorarà amb punt. 4. Per a quin valor de freqüència l entrada i la sortida estan desfasades 45º? Es valorarà amb.5 punts arribar a l expressió matemàtica final. En cas de no arribarhi, es consideraran els criteris generals d avaluació abans esmentats. Problema A una línia d alimentació on hi ha connectat un fluorescent s hi connecta un amperímetre, un voltímetre i un watímetre, tal com es mostra a la figura. Les mesures dels aparells esmentats són 6.7 A, 0 V i 960 W respectivament. Es demana que determineu: a) El factor de potència. ( punt) b) La impedància equivalent del fluorescent. ( punt) c) Potències activa, reactiva i aparent. ( punt) d) Valor del condensador que s hauria d afegir en paral lel al fluorescent per tal de corregir el factor de potència fins a un valor de ( punts) a) resposta correcta: punt. b) resposta correcta: punt. c) es valorarà amb 0.33 punts cada potència ben calculada. d) es valorarà amb punts la resposta correcta. En cas que s apliqui directament la «fórmula de les tangents», s avaluarà bàsicament el resultat. En cas que el problema es resolgui plantejant un condensador en paral lel i resolent-ho, es puntuarà amb la meitat del problema el plantejament. En tot cas, si no s arriba a les respostes correctes, s aplicaran els criteris generals de correcció esmentats anteriorment.

3 OPCIÓ B. En el següent circuit, a quina freqüència l amplitud de la tensió de sortida és la meitat de l amplitud de la tensió d entrada? Es valorarà amb.5 punts arribar a l expressió matemàtica final. En cas de no arribar-hi, es consideraran els criteris generals d avaluació abans esmentats.. Si a un transformador elevador amb raó de transformació 5 li aplicam una tensió continua de 5 V, quina tensió presentarà a la sortida (al secundari)? Resposta correcta i ben raonada:.5 punts. És important aquí el concepte que el transformador només funciona en alterna. 3. En què consisteix la correcció del factor de potència? Per què es fa aquesta correcció? La resposta correcta a cada «subqüestió» es puntuarà amb la meitat de la puntuació. 4. Quins són els principals inconvenients de les centrals termoelèctriques? Resposta correcta:.5 punts Problema Un generador de 500 V i resistència interna 0. Ω es connecta a un receptor (modelat amb una font de tensió de 480 V en sentit contrari al generador i resistència interna 0.04 Ω) mitjançant dos conductors de coure de 500 m de longitud, diàmetre 8 mm i resistivitat 0.08 Ωmm /m. Determinau: a) Resistència de la línia de connexió. (0.5 punts) b) Intensitat subministrada pel generador. (0.5 punts) c) Tensió en borns del generador. (0.5 punts) d) Caiguda de tensió a la línia. (0.5 punts) e) Tensió en borns del receptor. (0.5 punts) f) Potència subministrada pel generador. ( punt) g) Potència perduda a la línia. ( punt) h) Potència que consumeix el receptor. (0.5 punts) Per la simplicitat dels càlculs, la puntuació de cada apartat serà correcta (puntuació màxima) o incorrecta (0 punts). S ha de considerar que un error de càlcul en un apartat no ha de penalitzar els apartats següents. Nota: degut a que la font del receptor ha aparegut al circuit amb el signe canviat, els resultats són un poc irreals. La correcta representació seria la següent. Degut a la inversió de la font al receptor, es consideraran les dues solucions que apareixen al document de solucions com a correctes.

4 Prova d accés a la Universitat (008) Electrotècnia Solucions Model OPCIÓ A. La següent afirmació, és vertadera o falsa? Raona la resposta «En un circuit RLC en sèrie, la suma de les amplituds de les caigudes de tensió a cada un dels elements és igual a l amplitud de la tensió aplicada al conjunt» És falsa, a causa dels desfasaments que hi ha entre els senyals. Es tracta d una suma vectorial.. Explica què significa que una resistència sigui de 4.7 kω, ¼ W i una tolerància del 5%. Explica què significa que un condensador sigui de 0 µf i 63 V. El valor de 4.7 kω indica el valor nominal de la resistència, ¼ W indica la potència màxima que pot dissipar i el 5% de tolerància indica el rang de valors entre els quals pot estar el valor de la resistència que tenim. El valor de 0 µf indica la capacitat, mentre que el valor de 63 V indica la tensió de ruptura, és a dir, el valor màxim de tensió que es pot aplicar entre els extrems. 3. Quins tipus d energies renovables coneixes? Enumera ls i comenta ls breument. Energia solar. Les centrals solars produeixen energia tèrmica o elèctrica aprofitant la radiació solar. Energia eòlica. Les centrals eòliques aprofiten la força del vent per produir energia elèctrica. Energia geotèrmica. Les centrals geotèrmiques aprofiten l energia tèrmica de la Terra per a l obtenció de l energia. Energia mareomotriu. Les centrals mareomotrius aprofiten l energia cinètica desenvolupada pel mar per produir energia elèctrica. Altres energies o aprofitaments Biomassa. Es basa en l aprofitament de la matèria orgànica d origen vegetal o animal susceptible de ser utilitzada amb finalitats energètiques. Aprofitament de residus sòlids urbans generats per l activitat domèstica en els nuclis de població mitjançant l aprofitament del biogàs (fermentació de la matèria orgànica) i l energia tèrmica (combustió dels processos d incineració). 4. Per a quin valor de freqüència l entrada i la sortida estan desfasades 45º? Lωj Lω Lω Lω R θ = 90 arctg = 45 arctg = 45 = f = Lωj + R R R R πl

5 Problema A una línia d alimentació on hi ha connectat un fluorescent s hi connecta un amperímetre, un voltímetre i un watímetre, tal com es mostra a la figura. Les mesures dels aparells esmentats són 6.7 A, 0 V i 960 W respectivament. Es demana que determineu: e) El factor de potència. ( punt) f) La impedància equivalent del fluorescent. ( punt) g) Potències activa, reactiva i aparent. ( punt) h) Valor del condensador que s hauria d afegir en paral lel al fluorescent per tal de corregir el factor de potència fins a un valor de ( punts) a) El factor de potència és cos (ϕ) = P/(VI), per tant, amb les dades del problema, serà de b) El mòdul de la impedància serà el quocient entre V/I, així serà de 3.83 Ω. I l angle serà el corresponent al factor de potència, és a dir, 49.36º, així la impedància serà: Z =.38 + j4.9 Ω c) La potència activa P = 960 W, la potència aparent S = P/cos(ϕ) = VA, i la potència reactiva serà l arrel quadrada de Q = S -P = 500.7, és a dir, 8.48 VAr d) De forma directa es poden aplicar les equacions per obtenir la potència reactiva de la capacitat i llavors la capacitat del condensador Q = P( tg( ϕ ) tg( ϕ ) = 960( ) = 838.4VAr C QC C = πfv = 55µ F També es pot resoldre el problema a partir de la impedància del sistema, suposant que es connecta un condensador i imposant que l angle de la impedància equivalent es correspongui amb l angle corresponent al factor de potència corregit.

6 OPCIÓ B. En el circuit següent, a quina freqüència l amplitud de la tensió de sortida és la meitat de l amplitud de la tensió d entrada? Solució: jωc = R + + RCωj jωc Per tant 4 = + ( RCω) + ω = ( RCω) 3 ;f RC = 3 = πrc. Si a un transformador elevador amb raó de transformació 5 li aplicam una tensió continua de 5V, quina tensió presentarà a la sortida (al secundari)? Raona la resposta. 0 volts, ja que un transformador només funciona en alterna. El seu funcionament es basa en la inducció d una tensió al secundari deguda a la variació d un flux magnètic a través del secundari originat per un camp magnètic variable amb el temps degut a un corrent variable amb el temps al primari. 3. En què consisteix la correcció del factor de potència? Per què es fa aquesta correcció? Quan el factor de potència és baix, per obtenir una potència activa determinada cal generar una potència reactiva elevada. Si el factor de potència augmentàs, aleshores es pot obtenir una potència activa molt més elevada amb la mateixa potència reactiva. D aquesta manera el que interessa per minimitzar la potència reactiva és augmentar el factor de potència a valors propers a la unitat. Corregir el factor de potència consisteix a afegir adequadament condensadors a la xarxa per tal d augmentar el factor de potència, i això es fa, com ja s ha comentat, per minimitzar la potència reactiva que entra en joc. 4. Quins són els principals inconvenients de les centrals termoelèctriques? Els combustibles. Aquests són generalment no renovables i altament contaminants.

7 Problema Un generador de 500 V i resistència interna 0. Ω es connecta a un receptor (modelat amb una font de tensió de 480 V en sentit contrari al generador i resistència interna 0.04 Ω) mitjançant dos conductors de coure de 500 m de longitud, diàmetre 8 mm i resistivitat 0.08 Ωmm /m. Determinau: i) Resistència de la línia de connexió. (0.5 punts) j) Intensitat subministrada pel generador. (0.5 punts) k) Tensió en borns del generador. (0.5 punts) l) Caiguda de tensió a la línia. (0.5 punts) m) Tensió en borns del receptor. (0.5 punts) n) Potència subministrada pel generador. ( punt) o) Potència perduda a la línia. ( punt) p) Potència que consumeix el receptor. (0.5 punts) L 500 a) R = ρ = 0.08 = 0.79Ω cada línia de connexió.(connexions = 0.358Ω) A π 4 V b) I = = = A R c) V = = V d) V = = 35.4V connexions = V e) V = = 40. 8V f) P = = kW g) P = = kW h) P = = kW també subministrats al circuit Nota: aquests resultats són un poc irreals, degut a que la font del receptor ha aparegut al circuit amb el signe canviat. La correcta representació seria la següent. I així el resultat seria: L 500 a) R = ρ = 0.08 = 0.79Ω cada línia de connexió.(connexions = 0.358Ω) A π 4 V b) I = = = 40. 6A R c) V = = V d) V = = 7.88V connexions = 4. 37V e) V = = V f) P = = 9. 98kW g) P = = W h) P = = 9. 34kW Degut a la inversió de la font al receptor, es consideraran les dues solucions com a correctes.