RESOLUCION DEL PRIMER EXAMEN DE MAQUINAS

ELECTRICAS

• BLANCOS CRUZ DEIVI

1.- Cuales son las características comunes de las maquinas eléctricas

1. La potencia2. La tensión3. La corriente4. El factor de potencia5. La frecuencia6. La velocidad7. El torque8. El rendimiento

2 .- Que potencias se define en una maquina de corriente alterna, y como se relacionan estas

Se definen las siguientes potencias:1. Potencia activa (KW)2. Potencia reactiva (KVAR)3. Potencia aparente (KVA)Se relaciona con el triangulo de potencias

3 .- Que es la tensión de servicio para una maquina eléctrica

Es la tensión que va a recibir la maquina en el lugar donde se instale y que puede llegar a ser hasta un 15% superior a la tensión nominal.

4 .- Como influye el factor de potencia sobre el rendimiento de las maquinas eléctricas

Cuanto mas bajo es el factor de potencia, mayor será la corriente para producir una determinada potencia activa (W = VI COSØ) y entonces serán mayores las perdidas en el cobre de los arrollamientos de la maquina.

5 .- Cual de las alternativas no es la correcta

a) Los conductores se emplean para los arrollamientos de las maquinas eléctricas

b) Los materiales magnéticos sirven para formar circuitos magnéticos

c) Los materiales eléctricos aislantes son imprescindibles para los circuitos eléctricos de las otras partes de las maquinas

d) Las perdidas por histéresis se presentan en los materiales eléctricos conductores como el cobre

e) La rigidez dieléctrica y la tensión de perforación es una propiedad eléctrica de los materiales aislantes

6 .- Como se utiliza el aceite en las maquinas eléctricas, ¡explique!

Se emplea mucho en los transformadores, en los cuales actúa también de refrigerante, disipando por convección el calor producido por las perdidas.Con el uso experimenta transformaciones que alteran su calidad.Puede ser de origen físico como formación de carbón, polvo, agua, fibras o por la acción química, como la oxidación por parte del aire, la acidificación y la hidratación. Por eso después de cierto tiempo de uso, el aceite debe ser regenerado o cambiado.

7 .- Cuales son los materiales ferromagnéticos que se encuentran en la naturaleza y cuales son las aleaciones que se utilizan en las maquinas eléctricas

Los materiales son:• El hierro (Fe)• El cobalto (Co)• El níquel (Ni)La aleación que mas se utiliza es el acero-silicio

8 .- Explique que son los armónicos, como se clasifican según sus características, y cuales son los que estos perjudican al sistema

Son distorsiones de las ondas sinusoidales o cosenoidales.Se clasifican en:• Armónicos pares • Armónicos imparesLos que perjudican al sistema son los armónicos impares

múltiplos de la frecuencia (60 Hz) que son 3, 5 y 7

9 .- Cuales son las características de los materiales magnéticos, explique brevemente cada uno de ellos

.- La curva de magnetización.- Es la característica principal de los materiales magnéticos, se obtiene aplicando al material un campo magnético exterior de intensidad H y aumentándolo gradualmente..- El ciclo de histéresis.- Se obtiene simplemente magnetizando y desmagnetizando sucesivamente el material..- Algunos valores característicos del ciclo de histéresis y de la curva de magnetización.- En primer lugar tenemos la densidad de flujo remanente (Br) y la fuerza coercitiva (Hc).en la curva de magnetización normal es muy importante el valor de la inducción máxima de saturación (Bs)..- Diferentes tipos de permeabilidades relativas.- Otras que se conocen:permeabilidad relativa inicial, diferencial y incremental..- El ciclo de histéresis dinámico.- Es cuando tenemos una corriente alterna sinusoidal que se va formando al paso de la corriente.

10 .- Que es el ciclo de histéresis, como se define, tipos de ciclo de histéresis, indique cuales son los materiales magnéticamente duros y blandos, cual es su explicación

Es una curva cerrada completamente y simétrica con respecto al origen.

Se obtiene simplemente magnetizando y desmagnetizando sucesivamente el material.

Los tipos son: Ciclo de histéresis dinámico Ciclo de histéresis estáticoLos materiales magnéticamente duros.- son los que difícilmente se

desmagnetizan y estos son el alnico, permaloy y el numetal. Los materiales magnéticamente blandos.- son los que fácilmente

pierden su magnetismo y estos son perminvar y conpernik.Se utilizan en imanes permanentes en instrumentos .

11 .- Cuales son las perdidas en los materiales magnéticos, explique brevemente cada uno de ellos

• Las perdidas por histéresis.- Estas perdidas son debidas esencialmente al magnetismo remanente que retiene todo material ferromagnético.

• Perdidas por corrientes parasitas de Foucault.- Se inducen en el núcleo tensiones alternas, esta tensión inducida produce inmediatamente una corriente eléctrica que a su vez produce las perdidas que se disipan bajo forma de calor en el núcleo.

12 .- Cual es la máxima densidad de flujo para un reactor con nucleo de hierro, de sección transversal de , con un factor de laminación de 0.9, si se sabe que el arrollamiento del primario es de 100 vueltas y este es alimentado desde una fuente de 220 voltios con una frecuencia de 60 Hz

13 .- Indique que es la reluctancia magnética y como se define

Es la mayor o menor dificultad que ofrece el circuito magnético para establecer un flujo de líneas de fuerza

R =

14 .- Determine los Amper-vueltas de la bobina mostrada en la figura para obtener un flujo de 120 000 Maxwell, si se sabe que el factor de laminación es de 0.9 y el nucleo ferromagnético tiene una intensidad magnética de 180 AV/cm, sabiendo además que la sección es uniforme

Calcule la inductancia de la bobina

SOLUCION

𝐴𝑎=(0.06+0.008 )

=

𝐴𝑚=0.9∗0.06∗0.03

𝐴𝑚=1.62∗10−3𝑚2

7

𝐴𝑎=2.584∗10− 3𝑚2

NI

NI

NI

L

SOLUCION

15 .- Para el circuito mostrado en la figura determinar la dirección y magnitud de la corriente que debe circular en cada bobina.

Calcular la inductancia de cada bobina

SOLUCION

𝐴𝑚=0.1∗0.1∗0.9=9∗10− 3𝑚2

+

∅ 𝐴=800000+500000∅ 𝐴=1.3∗106𝑀𝑥

𝐵𝐴=1.3∗106

9∗10−3=144.4444∗106𝑊𝑏

𝑚2

𝐵𝐵=8000009∗10− 3

=88.889∗106𝑊𝑏𝑚2

𝐵𝐶=5000009∗10− 3

=55.556∗106𝑊𝑏𝑚2

𝑁 𝐴 𝐼 𝐴=𝐻𝐴 𝐼 𝐴+𝐻𝐵 𝐼𝐵=60∗40+2.2∗ (15 )=2433 𝐴𝑉

𝐼 𝐴=2433800 =3.04125 𝐴

𝑁𝐶 𝐼𝐶=𝐻𝐶 𝐼𝐶+𝐻 𝐵 𝐼𝐵=1.4∗40+2.2∗ (15 )=89 𝐴𝑉

𝐼𝐶=89200=0.445 𝐴

𝐼𝐶=𝑁𝐶

2∅𝐶

𝑁𝐶 𝐼𝐶=200

2∗500000200∗0.445 =224.719𝑀𝐻

𝐼 𝐴=𝑁 2∅𝑁 𝐴 𝐼𝐴

=8002∗1.3∗106800∗3.04125 =341.964𝑀𝐻

SOLUCION

16 .- Dibuje el circuito equivalente del reactor con nucleo de hierro con sus respectivas resistencia e inductancia.

17.- Determine la potencia reactiva de un motor eléctrico de 80 HP trifásico que trabaja con una tensión trifásica de 380 voltios y un factor de potencia de 0.85 a 60 Hz.

SOLUCION

cosØ = 0.85Ø = arccos(0.85)Ø = 31.78°Reemplazando en la ecuación:

Preactiva = Pactiva x Tag ØPreactiva = Preactiva = 36.97 KVAR

18.- Cuales son las curvas características utilizadas para el análisis de los reactores con nucleo de hierro.

a) La curva de magnetización eficaz para el flujo sinusoidal

b) Las curvas de perdidas en el núcleoc) Las curvas de potencia reactiva