CUETIONARIO PREPARATORIO
DE INGENIERIA ELECTRICA 2.
PRIMER SEMESTRE DE 2007.
¡SORPRESA! Si lo contesta completamente, tiene 40 puntos del final.
PROBLEMA
Al chequear el funcionamiento
de un motor trifásico de corriente alterna se llega a la conclusión de que el motor se encuentra funcionando con una tensión
de línea de la fase A igual a 480/30o voltios, presentando
una impedancia por fase igual a 10.00/30° W. Si el devanado del estator se encuentra conectado en delta, hallar a)la corriente en cada línea o hilo
vivo b) la corriente de fase c) la potencia activa consumida por el motor d) la potencia reactiva e) la potencia total o aparente
y f) el factor de potencia del motor.
PROBLEMA
Seleccionar el conductor
adecuado para instalar un calentador de aguad que demanda de la red 3600 w, factor de potencia igual a 1, rendimiento del
45%, y dista 50 metros del tablero
principal, asumiendo una perdida de voltaje permitida del 2%. suponer que
el material empleado como conductor es el cobre y la tension en el tablero es de 240 volts.
PROBLEMA
Si la tensión en una fase
del estator de un generador sincrónico trifásico de veinticuatro polos que gira a la velocidad de 125.8 rad/seg, es de 200
voltios, cuando el flujo magnético del rotor es de un weber, ¿Cuántas vueltas
deberán haber en la bobina de una fase del estator para que el valor del voltaje se duplique?
PROBLEMA 1
a) Encontrar
cuànto se ahorra al mejorar el factor de potencia de un motor de inducción de 10 hp hasta 0.98 en retraso, sabiendo que su
rendimiento es del 85%, su tensiòn de 240 V, frecuencia de 60 Hz, y que toma
4 kVAr del sistema. El valor de cada kVAr es de Q.1.05.
b) Calcular
el costo de los capacitores, suponiendo que cada kVAr vale Q.200.00
PROBLEMA 2
Hallar la ecuación de
la tensiòn inducida en una fase de un generador sìncrono de 24 polos que gira a la velocidad de 125.8 rad/seg. El flujo magnético es de 0.333 Wb.
PROBLEMA
El dia de hoy se
realizará un show musical en la Plaza Alejandro CotÍ y el equipo de sonido, monofásico, se ubicará
frente a la cafetería. De este punto a donde se encuentra el tablero de interruptores
apropiado, justo en el túnel del viento del edificio T3, hay 50 m. El equipo de sonido demanda una potencia de 20 kW a un factor de potencia de 0.9 en
atraso. Si la pérdida de voltaje permitida es de 2% y el voltaje en el tablero de interruptores se mantiene constante a un
valor de 208 vots, hallar el calibre del cable de aislante THHN necesario para la instalación temporal.
Nota 1: El voltaje
a usar para calcular la corriente en los cables es el voltaje que habrá en el equipo de sonido cuando ya esté funcionando.
Nota 2: Despreciar la inductancia de los cables; es decir que debe usarse solamente la resistencia.
PROBLEMA
Un transformador conectado
en delta-estrella alimenta una carga trifásica conectada en estrella con neutro aterrizado.
Si la impedancia, por fase, de la carga es 8.00/60° ohmios y el
voltaje de fase (en la carga) es de 120 voltios, hallar a)la corriente en cada línea o hilo vivo del secundario del transformador
b) la corriente de fase en la carga, c) la potencia activa consumida por la carga d) la potencia reactiva en la carga e) la
potencia total o aparente suministrada por el transformador y f) el factor de potencia de la carga.
PROBLEMA
El
devanado del estator de un generador sincrónico se encuentra conectado en estrella-aterrizada.
La potencia producida por el generador es de 60 MVA a una tensión de fase de 7620 volts. El generador se encuentra conectado a un transformador trifásico con conexión delta-estrella. Si el número de vueltas del primario es igual a 100 y el número de vueltas del secundario es 1650, hallar el valor de la corriente de línea en el secundario del transformador.
PROBLEMA
Al chequear el funcionamiento
de un motor trifásico de corriente alterna se llega a la conclusión de que el motor se encuentra funcionando con una tensión
de línea (VAB) igual a 480/30o voltios, y una corriente
de línea (IA) igual a 100/30o amperios. Hallar
a. la impedancia de cada fase
b. la potencia activa total consumida por el
motor
c. la potencia reactiva total
d. la potencia total o aparente y
e. el factor de potencia.
PROBLEMA
SELECCIONAR EL CONDUCTOR
ADECUADO PARA INSTALAR UN CALENTADOR DE AGUAD QUE DEMANDA DE LA RED
3600 W, FACTOR DE POTENCIA IGUAL A 1, RENDIMIENTO DEL 45%, Y DISTA 50 METROS DEL TABLERO PRINCIPAL, ASUMIENDO UNA PERDIDA DE VOLTAJE PERMITIDA DEL 2%. SUPONER QUE EL MATERIAL EMPLEADO COMO CONDUCTOR ES EL COBRE
Y LA TENSION EN EL TABLERO ES DE 240 VOLTS.
PROBLEMA
Un generador sincrónico
de 12 polos, 60 Hz y 30 vueltas del devanado del estator por fase, conectado en delta, alimenta mediante una línea de transmisión
un motor monofásico de AC de 10 Hp que se encuentra a 50 m
de él. Si el flujo magnético producido por la corriente de excitación (que circula
en el devanado del rotor) tiene un valor de 60 miliweber y la pérdida de voltaje permitida no debe superar el 3%,
a) seleccionar el conductor de cobre a utilizar en la instalación eléctrica para suministro de energía al motor AC. Considérese como una línea simple. (18
puntos)
b) determinar a qué velocidad gira el motor que le suministra la potencia mecánica al generador sincrónico. (12 puntos)
PROBLEMA
Un rectificador monofásico
de onda completa se alimenta mediante una fuente de tensión alterna senoidal dada por v(t) = 12 sen 377t , hallar
a.
el valor medio de la onda rectificada
b.
el valor eficaz o rms de la onda rectificada.
PROBLEMA
Se
va instalar un horno de pan de 5 kW que se encuentra a una distancia de 70 metros de la tensión disponible de 240 V. Si la pérdida de voltaje permitida es de 3 % y la potencia del horno es su potencia
nominal, encontrar el calibre del conductor que se utilizará para esta instalación eléctrica.
PROBLEMA
- Encontrar el valor de la potencia reactiva requerida para elevar el factor
de potencia hasta 0.99 en retraso de un motor de corriente alterna que a plena carga toma 32 kW de la red de distribución
de potencia eléctrica a un factor de potencia de 0.75 en retraso, si dicho motor posee los siguientes datos de plena carga: Voltaje = 230 V, eficiencia = 89 %, frecuencia
= 60 Hz. ( 1 hp equivale a 0.746 kW).
PROBLEMA
Una impedancia Z representa un centro de cómputo. Si la impedancia
es 5 + j4 y la corriente en ella vale 10 A, hallar los
valores de la potencia aparente demandada por el centro de cómputo, así como su factor de potencia.
PROBLEMA
Se tiene un transformador de 25 kVA de potencia nominal y relación de vueltas igual a 31.75. Si el trasformador alimenta un conjunto de motores que demandan 15 kVAr a un
factor de potencia de 0.9 en atraso, cuando la tensión en la carga es de 230 V, hallar la corriente en el devanado primario,
la tensión aplicada al transformador (en el primario) y la potencia aparente que el transformador toma de la red. Suponer que el rendimiento del transformador es igual a 1.
PROBLEMA
Encontrar
el valor de la potencia reactiva requerida para elevar el factor de potencia hasta 0.99 en retraso de un motor de corriente
alterna que a plena carga toma 32 kW de la red de distribución de potencia eléctrica a un factor de potencia de 0.75 en retraso,
si dicho motor posee los siguientes datos de plena carga: Voltaje = 230 V, eficiencia
= 89 %, frecuencia = 60 Hz. ( 1
hp equivale a 0.746 kW).
PREGUNTAS
Indicar
con una V si el enunciado es verdadero, caso contrario, dejar el rectángulo en blanco (Esto significa que han de contestarse
sólo los 5 enunciados verdaderos. No más. Cualquier respuesta fuera de las 5
verdaderas dará lugar a la cancelación de una respuesta buena
).
1.
Para el mismo voltaje de línea y las
mismas impedancias, en la conexión estrella la corriente de línea es mayor que en la conexión delta.
2.
Si la capa P de un diodo
PN se conecta al positivo de la batería, el diodo se polariza en directa porque el borne positivo de la batería repele las
“cargas positivas o huecos ” del diodo.
3.
Los generadores asíncronos
son los usados en las grandes centrales hidroeléctricas para generar energía eléctrica.
4. El valor medio del voltaje rectificado de media onda es igual a la mitad del valor máximo de una onda senoidal pura.
5. El diodo zener es útil cuando se utiliza en polarización inversa.
6. En una capacitancia pura, la potencia aparente y la potencia reactiva tienen el mismo valor.
7.
En una carga trifásica
balanceada, en conexión estrella, el ángulo de desfase entre los voltajes de línea
es de cero grados.
8.
Para el mismo voltaje de línea y las
mismas impedancias, en la conexión estrella la corriente de línea es igual a 1/3 de la corriente de línea de la conexión delta.
9.
El incremento de la conductividad
de un material usado para la fabricación de conductores de instalaciones eléctricas es directamente proporcional a su área
transversal.
10.
Por el carácter unidireccional
del vapor en una central geotérmica se usan generadores de corriente directa
11.
Un transformador diseñado
para elevar el voltaje, no puede utilizarse para reducirlo.
12.
Ampacidad es una propiedad
de las instalaciones eléctricas que les otorga la capacidad de
soportar voltaje.
13. En una capacitancia
pura, la potencia aparente y la potencia reactiva tienen el mismo valor.
14.
En una conexión estrella,
es posible obtener un desfase de cero grados entre los voltajes de línea, siempre
y cuando la carga esté perfectamente balanceada.
15.
La resistencia de un conductor
de sección circular para una instalación eléctrica es directamente proporcional al cuadrado de su diámetro
- a) El valor de la potencia a transmitir es determinante en la elección del nivel de voltaje del
sistema eléctrico y b) Además, depende de la calidad del suelo donde se ubican las torres.
- a) El estator de un generador sincrónico se encuentra normalmente conectado en estrella aterrizada
y b) el rotor en delta.
- a) En el estator de un generador sincrónico actual se induce un voltaje debido al flujo del rotor,
y b) en el rotor hay un voltaje proveniente del devanado del estator.
- a) Un transformador que tiene en su primario un número de vueltas menor que en su devanado secundario
se llama elevador y b) un transformador que invierte (a ciento ochenta grados) recibe el nombre de inversor.
- a) En un transformador que alimenta una línea que se ha abierto existirá sobrecorriente y b) si
ocurre un cortocircuito en la línea, también.
- a) Los generadores síncronos de las centrales hidráulicas son de 2 o 4 polos
y b) los de las de vapor, más de 4.
