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Aplicación de la adquisición de datos en Electrotecnia

1-800-Lab-Volt www.labvolt.com

30328-12

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Sistema Electromecánico (EMS) de 0,2 kW

Guía del profesor

Aplicación de la adquisición de datos en Electrotecnia

Sistema Electromecánico (EMS) de 0,2 kW Guía del profesor 30328-12

Impreso en Canadá

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APLICACIÓN DE LA ADQUISICIÓN DE DATOS EN ELECTROTECNIA

SISTEMA ELECTROMECÁNICO (EMS) DE 0,2 kW

Copyright © 2003 Lab-Volt Ltda. Todos los derechos reservados. Ninguna parte de esta publicación puede ser reproducida, de ninguna forma ni por ningún medio, sin la previa autorización escrita de Lab-Volt Quebec Ltda.

Depósito Legal – Tercer trimestre de 2003 ISBN 2-89289-654-1

PRIMERA EDICIÓN, SEPTIEMBRE DE 2003

Impreso en Canadá Septiembre de 2003


 Las técnicas de enseñanza mediante el uso de computadoras son cada día más difundidas en el campo de la educación y los productos de Lab-Volt son una prueba de esta tendencia. El sistema LVDAM-EMS es un conjunto completo de instrumentos que se puede ejecutar sobre una computadora 386 compatible IBM®, bajo un sistema operativo Microsoft® Windows®. Los "instrumentos virtuales" (voltímetros, amperímetros, medidores de potencias, un osciloscopio y un analizador de fasores), permiten a los instructores demostrar claramente los conceptos relacionados con la Electrotecnia que, hasta la fecha, sólo se podían presentar mediante métodos de lectura de textos tradicionales y figuras estáticas. El sistema LVDAM-EMS utiliza un módulo especialmente concebido, llamado Interfaz para la Adquisición de Datos (DAI), que permite interconectar los distintos dispositivos del Sistema Electromecánico de Lab-Volt, con una computadora personal. Un software basado en Windows® alimenta el módulo DAI con los valores medidos por los instrumentos virtuales. Estos proporcionan todas las mediciones estándares asociadas con el voltaje, la corriente, la potencia y otros parámetros eléctricos. Sin embargo, el sistema proporciona mucho más, ya que permite la observación de diferentes formas de onda, el análisis fasorial, el almacenamiento de datos y la representación gráfica. Además, las funciones de los diferentes medidores programables permiten innumerables formas de presentación del material de enseñanza. El software LVSIM®-EMS simula fielmente el Sistema Electromecánico de Lab-Volt (EMS). Al igual que el sistema LVDAM-EMS, el programa LVSIM®-EMS se ejecuta sobre una computadora 386 compatible IBM® bajo el sistema operativo Microsoft® Windows®. El programa LVSIM®-EMS presenta en la pantalla de la computadora, un puesto de trabajo de un laboratorio idéntico al que utiliza el sistema EMS. En el puesto de trabajo LVSIM®-EMS es posible instalar los mismos módulos que emplea el sistema EMS. Dichos módulos se pueden interconectar mediante conductores para implementar diferentes circuitos. Como en el sistema EMS, la operación y comportamiento de los circuitos simulados con LVSIM®-EMS se pueden observar por medio de las mediciones de voltaje, corriente, velocidad y par que proporciona el conjunto de instrumentos de LVDAM-EMS. El material didáctico EMS ya existente fue completamente revisado y adaptado para el sistema LVDAM-EMS y para LVSIM®-EMS. Esta nueva serie se llama Aplicación de la adquisición de datos en Electrotecnia. Los ejercicios se agruparon en dos tomos: Tomo 1 – Circuitos de potencia y transformadores y Tomo 2 – Motores y generadores CC/CA. Este nuevo material didáctico está organizado en forma de unidades y ejercicios, con 9 unidades contenidas en el tomo 1 y 6 unidades dentro del tomo 2. El estudio de la Electrotecnia se plantea a partir de la realidad y a través de la ejecución de ejercicios prácticos. Los estudiantes son guiados, paso a paso, mediante un procedimiento que permite comprobar la teoría que se incluye en la presentación de cada ejercicio. Una conclusión y un cuestionario de revisión completan cada ejercicio y un examen de 10 preguntas ayuda a evaluar los conocimientos adquiridos durante el estudio de la unidad.

III

IV

  Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII

Tomo 1— Circuitos de potencia y transformadores Unidad 1

Fundamentos de Electrotecnia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Unidad 2

Corriente alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Unidad 3

Condensadores en los circuitos CA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Unidad 4

Inductores en los circuitos CA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Unidad 5

Potencia, fasores e impedancia en los circuitos CA . . . . . . . . . . . 19

Unidad 6

Circuitos trifásicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Unidad 7

Transformadores monofásicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Unidad 8

Conexiones especiales del transformador . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Unidad 9

Transformadores trifásicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Tomo 2 — Motores y generadores CC/CA Unidad 1

Fundamentos de las máquinas rotatorias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Unidad 2

Motores y generadores CC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Unidad 3

Características especiales de los motores CC . . . . . . . . . . . . . . . 77

Unidad 4

Motores CA de inducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Unidad 5

Motores sincrónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Unidad 6

Generadores sincrónicos trifásicos (Alternadores) . . . . . . . . . . . 105

Apéndice A

Respuestas y resultados en unidades imperiales para el tomo Motores y generadores CC/CA . . . . . . . . . . . . . . A-1

V

VI




 Los dos manuales del estudiante entregados con el Sistema electromecánico (EMS) están divididos en varias unidades. Cada unidad consiste de una serie de ejercicios prácticos seguido de un examen de 10 preguntas diseñado para evaluar los conocimientos obtenidos por el estudiante. Esta guía del profesor contiene los resultados numéricos y las respuestas a todas las preguntas de los ejercicios prácticos. También contiene las respuestas de las preguntas del examen de la unidad. Note: Los resultados de los cálculos dados en esta guía han sido aproximados al número apropiado de dígitos significativos.

Los resultados numéricos de los ejercicios prácticos quizás difieran de un estudiante a otro. Por esta razón, los resultados y respuestas contenidos en este manual deben ser considerados como una guía. Los estudiantes que realicen correctamente los ejercicios podrán demostrar los principios involucrados y hacer observaciones y mediciones similares a las dadas como respuesta. En el Sistema electromecánico, las mediciones del par pueden ser expresadas ya sea en N·m (unidades SI) o lbf·plg (unidades Imperiales). Todos los valores de par en las respuestas, tablas de datos y gráficos contenidos en esta guía del profesor están expresadas en N·m. Sin embargo, el apéndice A de este tomo contiene las respuestas, tablas de datos y gráficos obtenidos cuando las mediciones de par son expresados en lbf·plg.

VII

VIII

Tomo 1 Circuitos de potencia y transformadores Guía del profesor



  
     UNIDAD 1

FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA

EJERCICIO 1-1 VOLTAJE, CORRIENTE, LEY DE OHM RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

1. R =  2 M$

*

2. R =  0,2 $

* *

3. Sí, porque el voltímetro está conectado en paralelo con el componente y no debe afectar la operación del circuito.

11. VOLTAJE DE CARGA (E1)

CORRIENTE DE CARGA (I1)

V

A

0

0

18

0,105

35,99

0,21

5394

0,315

71,85

0,419

89,79

0,524

107,8

0,629

125,8

0,734

143,7

0,839

Tabla 1-1. Voltaje y corriente en la carga resistiva.

1



  
     *

12. 1,0

COR R IE NT E DE CAR GA (A)

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0 0

50

100

150

VOL T AJE DE CAR GA (V)

Figura 1-1. Corriente en función del voltaje en la carga resistiva.

*

14. Sí.

*

15. Sí.

*

16.

E

0,84 A R Sí.

2

*

18. Sí.

*

20. REQ

*

21. REQ = 120 $

E

120 I

$



  
     *

22. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. b; 3. a; 4. b; 5. c.

EJERCICIO 1-2 RESISTENCIA EQUIVALENTE RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

6. E1 = 145 V I1 = 0,24 A

*

7. REQ R1+R2+R3 611 $

*

8. REQ

*

9. REQ = 611 $

* *

E

604 I

10. Sí.

12. E1 = 144 V I1 = 0,84 A

*

13. REQ = 171 $

*

14. REQ

*

15. REQ = 171 $

*

16. Sí.

*

$

E

171 I

$

18. E1 = 144 V I1 = 0,39 A

3



  
     *

19. REQ = 371 $

*

20. REQ

*

21. REQ = 371 $

*

22. Sí.

*

E

369 I

$

24. E1 = 144 V I1 = 0,87 A

*

25. REQ = 166 $

*

26. REQ

*

27. REQ = 166 $

*

28. Sí.

E

166 I

$

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. d; 2. c; 3. c; 4. b; 5. d.

EJERCICIO 1-3 POTENCIA EN CIRCUITOS CC RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* * * 4

1. 300 $, 600 $, 1200 $ 300 $ 8. E1 = 143 V I1 = 1,19 A

9. P = E x I = 170 W



  
     * * * * * *

11. E1 = 144 V

I1 = 0,6 A

12. P E x I 86 W E2 P

86 W R

P I2 x R 86 W

13. Sí.

15. E1 = 40,6 V E3 = 56,8 V

E2 = 47,3 V I1 = 0,237 A

16. P1 ER1 x I 9,6 W P3 ER3 x I 13,5 W

P2 ER2 x I 11,2 W

17. PT P1+P2+P3 34,3 W PT ES x I 34,3 W

*

18. Sí.

*

20. E1 = 108 V

I1 = 0,177 A

21. P1 I2R1 5,4 W P3 I2R3 7,5 W

P2 I2R2 6,3 W

* *

22. PT P1+P2+P3 19,2 W PT ES x I 19,1 W

*

23. Sí.

*

24. PR1

ES

PR2

ES

2

R1

84 W

2

R2

72 W

PT PR1  PR2 156 W

*

25. I

PT ES

1,3 A

5



  
     *

26. E1 = 120 V

*

27. Sí.

I1 = 1,3 A

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. d; 3. c; 4. a; 5. b.

EJERCICIO 1-4 CIRCUITOS SERIE Y PARALELO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* *

*

E2 = 39 V I1 = 0,2 A

8. REQ R1+R2+R3 611 $ ES IS

0,2 A REQ

9. ER1 = 34 V

ER2 = 39 V

*

10. Sí.

*

13. RR2,R3 = 200 $ ER1 = 55 V

*

14. ER1 = 55 V

*

15. Sí.

*

6

7. E1 = 34 V E3 = 47 V

ER3 = 47 V

ER2,R3 = 65 V

ER2,R3 = 65 V

18. REQ = 171 $ IR1 = 0,4 A

IS = 0,7 A IR2 = 0,2 A

IR3 = 0,1 A

*

19. IR1 = 0,4 A

IR2 = 0,2 A

IR3 = 0,1 A

*

20. Sí.



  
     *

23. IR1 = 0,40 A

*

24. Sí.

*

25. Sí.

*

26. ER2 = 55 V

*

27. Sí.

IR2,R3 = 0,32 A

ER3 = 65 V

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. a; 3. b; 4. c; 5. c.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. b; 2. d; 3. d; 4. c; 5. c; 6. a; 7. d; 8. b; 9. b; 10. c.

UNIDAD 2

CORRIENTE ALTERNA

EJERCICIO 2-1 ONDA SENO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. E1 = 124 V

I1 = 0,42 A

*

9. Emáx = 176 V

Imáx = 0,59 A

* *

10. Emáx x 0,707 = 124 V

Imáx x 0,707 = 0,41 A

11. Los resultados calculados son valores picos mientras que los valores registrados son valores rms.

*

12. Sí.

*

13. Amplitud = 125 V

7



  
     *

14. T = 16,7 ms

*

15. f

*

16. Sí.

*

17. Sí.

*

21. E1 = 44 V

*

22.

1

60 Hz T

E2 = 76 V

E1

0,57 E2

I1 = 0,25 A

R1

0,57 R2

La relación de los voltajes es igual a la relación de las resistencias.

*

23. ER1 = 44 V

*

24. I S

*

25. Sí.

*

26. Sí.

ES REQ

ER2 = 76 V

0,26 A

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. b; 3. c; 4. b; 5. d.

EJERCICIO 2-2 ÁNGULO DE FASE RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

8

8. Sí.



  
     *

9. E1 de E2 = 120 E2 de E3 = 120 E3 de E1 = 120

*

10. En adelanto.

*

11. En atraso.

*

12. En atraso por 120 grados.

*

13. No.

*

14. No.

*

15. Td (E1E2) = 5,6 ms

*

16. Ángulo de fase

*

17. Sí.

Td (E3E1) = 5,6 ms

Td T

Td (E2E3) = 5,6 ms

x 360 120

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. b; 3. c; 4. a; 5. d.

EJERCICIO 2-3 POTENCIA INSTANTÁNEA RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. E1 = 124 V

*

8. Sí.

*

9. T = 8,3 ms

*

I1 = 0,72 A P1 = 90 W

f

1

120 Hz T

10. La frecuencia de la forma de onda de la potencia es dos veces la frecuencia de la forma de onda de la corriente y la del voltaje. 9



  
     *

11. Las formas de onda del voltaje y de la corriente están en fase. Sin embargo, la relación de fase entre las formas de onda del voltaje y la corriente y la forma de onda de la potencia no puede ser determinada debido a que éstas tienen diferentes frecuencias.

*

12. E1 x I1 = 90 W

*

13. Sí.

*

18. I1 = 0,71 A

I2 = 0,71 A

*

19. PR1 = 87 W

PR2 = 87 W PR3 = 87 W

*

20. PT = PR1 + PR2 + PR3 = 261 W

*

21. P1 = 87 W

*

22. PT = P1 + P2 + P3 = 261 W

*

23. Sí.

*

24. No.

*

25. Sí.

P1 = 90 W

P2 = 87 W

I3 = 0,71 A

P3 = 87 W

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. d; 2. a; 3. b; 4. d; 5. a.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. b; 2. b; 3. a; 4. c; 5. c; 6. d; 7. c; 8. b; 9. d; 10. b.

10



  
     UNIDAD 3

CONDENSADORES EN LOS CIRCUITOS CA

EJERCICIO 3-1 REACTANCIA CAPACITIVA RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN

*

7. EC = 120 V

*

8. XC1

*

9. CMÁX

EC

57,4

IC

10. Sí.

*

11. EC = 120 V

*

12. XC2 = 86 $

*

13. EC = 120 V

*

14.

*

15. Sí.

*

16. I C

*

17. EC = 60 V

*

18. Sí.

*

XC1

$

1

46,2 µF 2fXC1

*

XC2

IC = 2,09 A

1,5

ES XC3

IC = 1,4 A

IC = 0,70 A XC3 = 171 $ XC3 XC1

3,0

0.35 A

IC = 0,35 A

19. La relación del voltaje del circuito con la corriente corresponde con el valor de la reactancia capacitiva sin importar el voltaje.

11



  
     *

20. No.

*

21. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. a; 3. b; 4. d; 5. c.

EJERCICIO 3-2 CAPACITANCIA EQUIVALENTE RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* * *

4. CEQ = C1 + C2 + C3 = 46,2 µF

8. IC1 = 0,73 A IC3 = 0,73 A

9. C1

IC2 = 0,73 A EC = 125 V

I C1

2fEC

15,4 µF

C2

I C2

2fEC

15,4 µF

C3

I C3

15,4 µF

2fEC

*

10. Sí.

*

11. CEQ = C1 + C2 + C3 = 46,2 µF

*

12. Sí.

*

14.

1

1  1  1 CEQ C1 C2 C3 CEQ = 5,13 µF

* 12

16. EC1 = 41,7 V EC3 = 41,7 V

EC2 = 41,7 V IC = 0,24 A



  
     *

*

17. C1

18.

IC

2fEC1

15,3 µF

C2

IC

2fEC2

15,3 µF

C3

IC

15,3 µF

2fEC3

1

1  1  1 CEQ C1 C2 C3 CEQ = 5,10 µF

*

19. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. b; 3. c; 4. d; 5. d.

EJERCICIO 3-3 DESFASAJE CAPACITIVO Y POTENCIA REACTIVA RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

6. E1 = 125 V

*

7. Sí.

*

9. Sí.

I1 = 2,18 A

*

10. Ángulo de fase = 90

*

11. Sí.

*

12. Sí.

*

13. T = 8,3 ms

f

PQS1 = 272 VA

1

120 Hz T

13



  
     *

14. La frecuencia de la forma de onda de la potencia es el doble de la fuente ca.

*

15. Sí.

*

16. E1 x I1 = 271 VA

*

17. Sí.

*

18. PACTIVA = 0 W

*

19. Sí.

* * *

P1 = 0 W

21. El voltaje permanece igual pero la corriente y la potencia reactiva disminuyen.

22. No.

23. Un cambio en la reactancia capacitiva cambia la corriente del circuito y por lo tanto, esto modifica la amplitud de la forma de onda de la potencia instantánea.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. a; 3. a; 4. c; 5. d.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. c; 2. d; 3. c; 4. d; 5. c; 6. b; 7. d; 8. b; 9. d; 10. c.

14



  
     UNIDAD 4

INDUCTORES EN LOS CIRCUITOS CA

EJERCICIO 4-1 REACTANCIA INDUCTIVA RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. EL = 120 V

*

8. XL1

*

9. LMÍN

EL

58

IL

XL1

2f

*

10. Sí.

*

11. EL = 120 V

*

12. XL2 = 87 $

*

13. EL = 120 V

*

14.

*

15. Sí.

*

16. I L

*

17. EL = 60 V

*

18. Sí.

*

XL2 XL1

IL = 2,08 A

1,5

ES XL3

$

0,15 H

IL = 1,4 A

IL = 0,69 A

XL3 XL1

XL3 = 174 $

3,0

0,34 A

IL = 0,35 A

19. La relación del voltaje del circuito con la corriente corresponde con el valor de la reactancia inductiva sin importar el voltaje.

15



  
     *

20. No.

*

21. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. b; 3. c; 4. c; 5. b.

EJERCICIO 4-2 INDUCTANCIA EQUIVALENTE RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* * *

8. IL1 = 0,72 A IL3 = 0,72 A

9. L1

IL2 = 0,72 A EL = 125 V

EL

2f I L1

0,46 H

L2

EL

2f I L2

0,46 H

L3

EL

0,46 H

2f I L3

*

10. Sí.

*

11. LEQ = 0,15 H

*

12. Si.

*

14. LEQ = L1 + L2 + L3 = 1,38 H

*

16

4. LEQ = 0,15 H

16. EL1 = 41,7 V EL3 = 41,7 V

EL2 = 41,7 V IL = 0,24 A



  
     *

17. L1

EL1

2f I L

0,46 H

L2

EL2

2f I L

0,46 H

L3

EL3

0,46 H

2f I L

*

18. LEQ = L1 + L2 + L3 = 1,38 H

*

19. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. a; 3. d; 4. a; 5. c.

EJERCICIO 4-3 DESFASAJE INDUCTIVO Y POTENCIA REACTIVA RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

6. E1 = 125 V

*

7. Sí.

*

9. Sí.

I1 = 2,16 A PQS1 = 269 VA

*

10. Desfasaje = 85

*

11. Sí.

*

12. No.

*

13. T = 8,3 ms

*

f

1

120 Hz T

14. La frecuencia de la forma de onda de la potencia es dos veces la de la fuente ca.

17



  
     *

15. Sí.

*

16. E1 x I1 = 269 VA

*

17. Sí.

*

18. PACTIVA = 30 W

*

19. Siempre que el voltaje o la corriente sea cero.

*

20. Sí.

* * *

P1 = 30 W

22. El voltaje permanece igual pero la corriente y la potencia reactiva disminuyen.

23. No.

24. Cambiar la reactancia inductiva cambia la corriente del circuito y por lo tanto, esto modifica la amplitud de la forma de onda de la potencia instantánea.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. d; 3. d; 4. c; 5. a.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. c; 2. b; 3. c; 4. c; 5. b; 6. a; 7. b; 8. c; 9. b; 10. c.

18



  
     UNIDAD 5

POTENCIA, FASORES E IMPEDANCIA EN LOS CIRCUITOS CA

EJERCICIO 5-1 POTENCIA EN CIRCUITOS CA RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. E = 120 V

*

8. S = E x I = 216 VA

*

9. cos

*

10. Sí.

*

12.



I = 1,8 A

P = 160 W

P

0,74 S

Q

S 2 P 2 145 vars

NÚMERO DE MUESTRA

CORRIENTE DE LÍNEA (I1)

–

A

1

1,777

2

1,713

3

1,673

4

1,595

5

1,494

6

1,414

7

1,359

8

1,348

9

1,425

10

1,611

Tabla 5-1. Corriente de línea.

19



  
     *

13.

COR R IE NT E DE L ÍNEA (A)

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0 0

2

4

6

8

10

NÚ ME R O DE MUE S T R A

Figura 5-1. Corriente de línea en función del factor de potencia.

La corriente de línea disminuye, luego aumenta, pero sin alcanzar su valor inicial.

20

*

14. Sí.

*

15. XC

*

16. E = 120 V

*

17. S = E x IMÍN = 160 VA

*

18. cos

*

19. Sí.

*

20. Sí.

1

100 2fC



$

IMÍN = 1,33 A

P1

1 S

P1 = 160 W

Q

S 2 P1 2 0 vars



  
     *

21. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. c; 3. a; 4. d; 5. c.

EJERCICIO 5-2 VECTORES Y FASORES EN CIRCUITOS CA SERIE RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. ES 106 V

*

8. ER + EL 141 V

*

9. No.

*

10. ES

*

11. Sí.

*

12. Sí.

*

14. ES

*

15. Sí.

*

16. Sí.

*

18. ES

*

20. Sí.

ER 80 V

EL 61 V

 arctan

ER  EL 101 V 2

2

ER  ( EC)2 85 V 2

 arctan

EL ER

37

E C ER

45

ER  (EL EC)2 83 V 2

21



  
     *

21.

*

22. Sí.

*

24. ES

*

25. Sí.

 arctan

E L E C ER

15 

(EL EC)2 0,4 V

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1.c; 2. c; 3. b; 4. d; 5. d.

EJERCICIO 5-3 VECTORES Y FASORES EN CIRCUITOS CA PARALELO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

22

*

7. IS 2,8 A

*

8. IR + IC 4,0 A

*

9. No.

*

10. I S

*

11. Sí.

*

12. Sí.

*

14. I S

*

15. Sí.

IR 2,0 A

IC 2,0 A

I R  I C 2,8 A

 arctan

I R  ( I L)2 2,2 A

 arctan

2

2

2

IC IR

45

I L IR

26



  
     *

16. Sí.

*

18. I S

*

20. Sí.

*

21.

*

22. Sí.

*

24. I S

*

25. Sí.

I R  (I C I L)2 2,0 A 2

 arctan

I C I L IR

9

(I C I L)2 0 A

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. c; 3. a; 4. d; 5. d.

EJERCICIO 5-4 IMPEDANCIA RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. ES 106 V Z 106 $

*

8. Z

*

9. ES 100 V

*

10. Sí.

*

11. Sí.

*

12. Sí.

ER 80 V R 80 $

R 2  XL 100 2

$

ER 80 V

EL 61 V XL 60 $

 arctan

XL R

37

EL 60 V

23



  
     *

14. ES 85 V Z 85 $

*

15. Z

*

16. ES 85 V

*

17. Sí.

*

18. Sí.

*

19. Sí.

*

21. Z 106 $

*

22. Z

*

23. Sí.

*

24. Sí.

*

25. Sí.

*

24

2

27. IS 2,6 A Z 46 $

$

 arctan

R

EC 60 V

R 87 $

XEQ 60 $

IR 1,5 A R 80 $

$

IL 2,0 A XL 60 $

RXL

29. IS 2,5 A

X C

ER 60 V

48 $ 2 R 2  XL

arctan R 53 XL

28. Z



*

R 2  XC 85

EC 60 V XC 60 $

R 2  (XL XC)2 100 X

arctan EQ 37 R



*

ER 60 V R 60 $

IR 1,5 A

IL 2,0 A

45



  
     *

30. Sí.

*

31. Sí.

*

32. Sí.

* *

34. IS 2,5 A Z 48 $

IR 1,5 A R 80 $

RXC

35. Z

R  2

 arctan

*

36. IS 2,5 A

*

37. Sí.

*

38. Sí.

*

39. Sí.

*

41. Z 69 $

*

42. XEQ

*

43. Sí.

*

44. Sí.

*

45. Sí.

$

R

53 XC IR 1,5 A

IC 2,0 A

R 80 $

XEQ -210 $

XCXL XC XL RXEQ

240

$

76 $ 2 R 2  XEQ

arctan R 18 XEQ

Z



48

2 XC

IC 2,0 A XC 60 $

25



  
     RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. a; 3. a; 4. b; 5. d.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1.a; 2. d; 3. d; 4. c; 5. b; 6. d; 7. b; 8. a; 9. a; 10. b.

UNIDAD 6

CIRCUITOS TRIFÁSICOS

EJERCICIO 6-1 CIRCUITOS TRIFÁSICOS EQUILIBRADOS RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. E1N 120 V

E2N 120 V

Promedio EFASE

E12 208 V

8.

*

9. Sí.

*

ELÍNEA EFASE

11. E4N 120 V

E45 208 V

26

ELÍNEA EFASE

E1 2  E2 3  E3 1 3

E5N 120 V

208 V

1,73

E6N 120 V

E4 N  E5 N  E6 N

120 V 3

E56 208 V

Promedio ELÍNEA

12.

E3-1 208 V

1,73

Promedio EFASE

*

E1 N  E2 N  E3 N

120 V 3

E23 208 V

Promedio ELÍNEA

*

E3N 120 V

E6-4 208 V

E4 5  E5 6  E6 4

208 V 3



  
     * *

13. Sí. 15. ER1 120 V IR1 0,4 A

ER2 120 V IR2 0,4 A

*

16. Sí.

*

17. Promedio EFASE

*

18. Sí.

*

19. IN 0 A

*

20. Sí.

*

*

ER3 120 V IR3 0,4 A

ER1  ER2  ER3 3

120 V

21. PR1 ER1 x IR1 48 W PR2 ER2 x IR2 48 W PR3 ER3 x IR3 48 W PT PR1+PR2+PR3 144 W 22. IFASE 0,4 A PT 3 (VFASE x IFASE) 144 W Sí.

*

24. ER1 = 120 V IR1 0,4 A

ER2 120 V IR2 0,4 A

*

25. Sí.

*

26. Promedio I FASE

*

27. I1 0,7 A

ER3 120 V IR3 0,4 A

I R1  I R2  I R3 3

0,4 A

I2 0,7 A I3 0,7 A I1  I2  I3 Promedio I LÍNEA

0,7 A 3

27



  
     *

28.

I LÍNEA I FASE

1,75

Sí.

*

*

29. PR1 ER1 x IR1 48 W PR2 ER2 x IR2 48 W PR3 ER3 x IR3 48 W PT PR1+PR2+PR3 144 W

30. EFASE = 120 V PT 3 (EFASE x IFASE) 144 W Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. c; 3. c; 4. b; 5. b.

EJERCICIO 6-2 MEDICIÓN DE POTENCIA TRIFÁSICA RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* *

*

7. ER1 120 V IR1 0,4 A

ER2 120 V IR2 0,4 A

8. PR1 ER1 x IR1 = 48 W PR2 ER2 x IR2 48 W PR3 ER3 x IR3 48 W PTOTAL PR1+PR2+PR3 144 W

9. Promedio ECARGA

Promedio I CARGA

*

28

ER3 120 V IR3 0,4 A

10. Sí.

ER1  ER2  ER3 3

I R1  I R2  I R3 3

120 V

0,4 A



  
     *

11. PTOTAL 1,73 (ELÍNEA x ILÍNEA) 144 W Sí.

*

13. PQS1 72 W PAPARENTE 144 VA

*

14. Sí.

*

15. Sí.

* * *

17. ELÍNEA 208 V PAPARENTE 204 VA PACTIVA 144 W

PQS2 72 W PTOTAL PQS1+PQS2 144 W

ILÍNEA 0,57 A PREACTIVA 144 vars

18. PAPARENTE 1,73 (ELÍNEA x ILÍNEA) 205 VA PACTIVA cos 

0,7 PAPARENTE 19. PACTIVA 1,73 (ELÍNEA x ILÍNEA x cos ) 144 W Sí.

*

20. PREACTIVA

*

21. Sí.

*

22. Sí.

* *

24. ER1 120 V IR1 0,4 A

S 2 P 2 146 vars

ER2 120 V IR2 0,4 A

ER3 120 V IR3 0,4 A

25. PR1 ER1 x IR1 48 W PR2 ER2 x IR2 48 W PR3 ER3 x IR3 48 W PACTIVA PR1+PR2+PR3 144 W

29



  
     *

26. I LÍNEA

3

I R1  I R2  I R3 3

0,7 A

PACTIVA 1,73 (ELÍNEA x ILÍNEA) 145 W Sí.

*

28. PQS1 72 W PQS2 72 W PACTIVA 144 W

*

29. Sí.

*

30. Sí.

* *

*

32. ELÍNEA 120 V PAPARENTE 203 VA PACTIVA 144 W

ILÍNEA 1,0 A PREACTIVA 143 vars

33. PAPARENTE 1,73 (ELÍNEA x ILÍNEA) 208 VA PACTIVA cos 

0,7 PAPARENTE 34. PACTIVA 1,73 (ELÍNEA x ILÍNEA x cos ) 145 W Sí.

*

35. PREACTIVA

*

36. Sí.

*

37. Sí.

S 2 P 2 143 vars

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. d; 3. c; 4. b; 5. b.

30



  
     EJERCICIO 6-3 SECUENCIAS DE FASES RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. A - B - C

*

8. Sí.

*

9. B - A - C

*

10. Sí.

*

12. C - A - B

*

13. Sí.

*

14. Sí.

*

15. C - B - A

*

16. Sí.

*

17. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. a; 3. b; 4. d; 5. a.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. b; 2. a; 3. c; 4. c; 5. a; 6. c; 7. d; 8. a; 9. b; 10. c.

31



  
     UNIDAD 7

TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS

EJERCICIO 7-1 RELACIONES DE VOLTAJES Y CORRIENTES RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

32

6. IPRI 0,025 A E5-6 120 V E8-4 28 V

*

7. Sí.

*

8.

*

9. Sí.

N1 2 N5 6

1

*

11. EPRI 11 V

*

12.

*

13. Sí.

*

14. EPRI 7 V

*

15. Sí.

I PRI I SEC

E1-2 120 V E3-7 104 V E5-9 60 V

N1 2 N3 4

E3-4 208 V E7-8 76 V E9-6 60 V

0,58

IPRI 0,40 A

ISEC 0,40 A

IPRI 0,40 A

ISEC 0,23 A

1



  
     *

17. VOLTAJE SENSADO (E1)

VOLTAJE PRIMARIO (E2)

VOLTAJE SECUNDARIO (E3)

V

V

V

0,5

0,81

0,39

2,06

21,26

10,02

3,01

41,57

19,49

4,27

61,81

28,94

6,33

82,87

38,85

14,06

100,6

46,98

26,68

117,1

54,62

41,74

131,1

61,19

56,64

143

66,53

75,12

154,6

71,9

95,28

164,6

76,46

Tabla 7-1. Voltajes en el transformador.

19. 2,0

COR R IE NT E DE L ÍNEA (A)

*

1,5

1,0

0,5

0,0 0

2

4

6

8

10

NÚ ME R O DE MUE S T R A

Figura 7-1. Voltaje primario en función del voltaje sensado.

Sí.

33



  
     * *

20. Sí.

21. La relación de voltaje primario a secundario no fue afectada por la saturación del transformador.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. a; 3. d; 4. d; 5. b.

EJERCICIO 7-2 POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

34

*

6. E1-2 60 V

*

7. Las bobinas están conectadas en serie substractiva.

*

8. 60 V + 60 V = 120 V

*

9. E1-2 60 V

E5-6 60 V E2-6 0 V

E5-6 60 V E2-5 120 V

*

10. Sí.

*

11. 164 V, 44 V.

*

12. E1-2 60 V

*

14. E2-4 44 V

*

15. Son iguales en valor.

*

16. 1 y 3, 2 y 4.

E2-3 164 V



  
     RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. a; 3. b; 4. c; 5. d.

EJERCICIO 7-3 REGULACIÓN DEL TRANSFORMADOR RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. VOLTAJE PRIMARIO (E1)

VOLTAJE SECUNDARIO (E2)

CORRIENTE PRIMARIA (I1)

CORRIENTE SECUNDARIA (I2)

V

V

A

A

120

119,8

0,025

0,006

120

118,2

0,116

0,098

120

116,7

0,211

0,193

120

115,1

0,304

0,287

120

113,4

0,403

0,385

120

111,7

0,491

0,473

Tabla 7-2. Transformador con una carga resistiva variable.

35



  
     *

8. 1,0

CORRIENTE DE CARGA(A)

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0 0

50

100

150

VOLTAJE DE CARGA(V)

Figura 7-2. Voltaje secundario en función de la corriente (carga resistiva).

El voltaje secundario disminuye.

* *

9. 100

(ESC EPC) ESC

6,7 %

12. VOLTAJE PRIMARIO (E1)

VOLTAJE SECUNDARIO (E2)

CORRIENTE PRIMARIO (I1)

CORRIENTE SECUNDARIO (I2)

V

V

A

A

120

119,6

0,024

0,006

120

117,4

0,115

0,097

120

115

0,203

0,187

120

112,7

0,293

0,276

120

110,5

0,385

0,368

120

108,3

0,466

0,45

Tabla 7-3. Transformador con una carga inductiva variable.

36



  
     *

13. 1,0

CORRIENTE DE CARGA (A)

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0 0

50

100

150

VOLTAJE DE CARGA(V)

Figura 7-3. Voltaje secundario en función de la corriente (carga inductiva).

El voltaje secundario disminuye.

*

16. VOLTAJE PRIMARIO (E1)

VOLTAJE SECUNDARIO (E2)

CORRIENTE PRIMARIO (I1)

CORRIENTE SECUNDARIO (I2)

V

V

A

A

120

119,5

0,024

0,006

120

121,9

0,087

0,1

120

124,5

0,197

0,211

120

126,9

0,304

0,318

120

128,9

0,404

0,418

120

131,4

0,518

0,533

Tabla 7-4. Transformador con una carga capacitiva variable.

37



  
     *

17. 1,0

CORRIENTE DE CARGA (A)

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0 0

50

100

150

VOLTAJE DE CARGA(V)

Figura 7-4. Voltaje del secundario en función de la corriente (carga capacitiva).

El voltaje del secundario aumenta.

*

18. Cuando la carga es resistiva o inductiva, el voltaje secundario disminuye con la corriente de carga. Por el contrario, cuando la carga es capacitiva, el voltaje secundario aumenta con la corriente de carga.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. d; 3. b; 4. c; 5. a.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. c; 2. b; 3. b; 4. c; 5. b; 6. c; 7. b; 8. a; 9. b; 10. b.

38



  
     UNIDAD 8

CONEXIONES ESPECIALES DEL TRANSFORMADOR

EJERCICIO 8-1 AUTOTRANSFORMADORES RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* * *

7. IPRI 0,27 A SPRI 32,1 VA

ISEC 0,50 A SSEC 29,4 VA

ESEC 59 V

8. Sí. 9. SPRI EPRI x IPRI 32,4 VA SSEC ESEC x ISEC 29,5 VA

*

10. Sí.

*

11. El autotransformador está conectado en una configuración tipo reductor.

*

12. Sí.

* * *

15. IPRI 0,43 A SPRI 25,5 VA

ISEC 0,20 A SSEC 23,1 VA

ESEC 118 V

16. Sí. 17. SPRI EPRI x IPRI 25,8 VA SSEC ESEC x ISEC 23,6 VA

*

18. Sí.

*

19. El autotransformador está conectado en una configuración tipo elevador.

*

20. Sí.

39



  
     RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. d; 3. c; 4. c; 5. c.

EJERCICIO 8-2 TRANSFORMADORES EN PARALELO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* *

8. Sí. 10. EPRI 60 V IPRI 0,96 A PPRI 57 W P2 P1

*

ECARGA 101 V ICARGA 0,51 A PCARGA 51 W

90 %

11. PENT EPRI x IPRI 58 W PSAL ECARGA x ICARGA 52 W Sí.

40

*

12. Rendimiento

*

13. Sí.

*

14. "Potencia Perdida" PENT  PSAL 6 W

*

16. P2 26 W

*

17. Sí.

*

18. Sí.

100

PSAL PENT

P3 26 W

90 %



  
     RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. d; 3. d; 4. b; 5. a.

EJERCICIO 8-3 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* * * * * *

6. E1 = 120 V I1 = 0 A

E2 = 120 V

E3 = 239 V I2 = 0 AI3 = 0 A

7. E1 = 110 V I1 = 0,37 A

E2 = 110 V I2 = 0,37 A

E3 = 219 V I3 = 0 A

8. Porque las cargas a cada lado del cable neutro son iguales (balanceadas).

9. E1 = 113 V I1 = 0,38 A

E2 = 114 V E3 = 226 V I2 = 0,19 A I3 = 0,19 A

10. Sí.

11. E1 = 75 V I1 = 0,25 A

E2 = 153 V E3 = 227 V I2 = 0,25 A I3 = 0 A

*

12. Son desiguales y proporcionales a los valores de las resistencias.

*

13. Una lámpara se iluminará más que la otra.

*

15. E1 = 116 V I1 = 0,29 A

E2 = 114 V E3 = 230 V I2 = 0,28 A I3 = 0,37 A

*

16. Ninguno. Son virtualmente iguales.

*

17. No.

*

18. Esto es porque las corrientes I1 y I2 no están en fase.

41



  
     *

19. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. c; 3. b; 4. a; 5. b.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. b; 2. d; 3. b; 4. c; 5. d; 6. c; 7. d; 8. c; 9. b; 10. b.

UNIDAD 9

TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

EJERCICIO 9-1 CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* *

7. Sí.

*

8. Sí.

*

10. Sí.

*

11. Sí.

*

12. Sí.

*

*

42

6. E1-2 120 V E3-5 120 V

14. E1-6 120 V E1-2 69 V E3-8 120 V E3-5 69 V

15. Sí.

E1-7 120 V E3-10 120 V

E1-11 120 V E6-7 69 V E3-13 120 V E8-10 69 V

E1-12 0 V E3-15 ~0 V

E6-11 120 V E11-12 69 V E8-13 120 V E13-15 69 V



  
     *

16. Sí.

*

18. Sí.

*

19. Sí.

*

20. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. a; 3. b; 4. a; 5. d.

EJERCICIO 9-2 RELACIONES DE VOLTAJES Y CORRIENTES RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

6. E1-6 118 V E11-1 121 V PRO (E1,E2,E3) 120 V

*

7. Sí.

*

8. Sí.

*

9. E3-5 70 V E8-10 70 V PRO (E1,E2,E3) 69 V

*

10. Sí.

*

11. Sí.

*

12. Sí.

*

13. Sí.

*

E6-11 121 V

E13-15 68 V

15. E1-2 71 V E6-7 71 V E11-12 68 V PRO (E1,E2,E3) 70 V

43



  
     *

16. Sí.

*

17. Sí.

*

18. E3-8 122 V

E8-13 121 V

E13-3 117 V

PRO (E1,E2,E3) 120 V

*

19. Sí.

*

21. Sí.

*

22. No.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. c; 3. a; 4. b; 5. b.

EJERCICIO 9-3 CONEXIÓN TRIANGULO ABIERTO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* *

7. Sí.

*

8. Sí.

*

44

6. E1 120 V I1 0,24 A S1 30 VA

9. E1 120 V I1 0,43 A S1 51 VA

*

10. Sí.

*

11. Sí.

E2 118 V I2 0,22 A S2 27 VA

E3 65 V I3 0,40 A S3 = 26 VA

E2 116 V I2 0,40 A S2 46 VA

E3 63 V I3 0,39 A S3 = 24 VA



  
     *

12. Sí.

*

13. Sí.

*

15. Sí.

*

16. La carga resistiva debe ser multiplicada por 3.

*

17. 300 $

*

18. S1 32 VA

*

19. Sí.

*

22. Sí.

S3 15 VA

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. d; 3. a; 4. c; 5. d.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. b; 2. c; 3. b; 4. a; 5. a; 6. b; 7. b; 8. b; 9. c; 10. b.

45

Tomo 2 Motores y generadores CC/CA Guía del profesor

       UNIDAD 1

 

FUNDAMENTOS DE LAS MÁQUINAS ROTATORIAS

EJERCICIO 1-1 FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE IMPULSIÓN RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. E1 (voltaje motor de impulsión) = 14,4 V n (voltaje del motor de impulsión) = 238 r/min Polaridad de E1 = positivo Sentido de rotación = sentido horario

*

8. Sentido de rotación = sentido antihorario La velocidad indicada en la pantalla es negativa.

*

11. VOLTAJE DE ENTRADA (E1)

PAR (T)

V

Nm

r/min

0,04

0

0



VELOCIDAD (N)

17,7

-0,15

300

34,37

-0,16

600

50,58

-0,17

900

67,01

-0,18

1200

83,47

-0,19

1500

99,59

-0,2

1800

115,7

-0,21

2100

Tabla 1-1. Voltaje, par y velocidad en el motor de impulsión (DT111).

49

       *

 

12.

VELOCIDAD DEL MOTOR DE IMPULSIÓN (r/min)

2500

2000

1500

1000

500

0 0

50

100

150

VOL T AJE DE L MOT OR DE IMP UL S IÓN (V)

Figura 1-1. Velocidad en función del voltaje en el motor de impulsión (G111).

La velocidad en el motor de impulsión es directamente proporcional al voltaje aplicado.

*

13. Sí.

*

15. TF(M.I.) = 0,17 N·m

[n = 1500 r/min]

Porque el par indicado en la pantalla del motor de impulsión es el par que se opone a la rotación.

50

       *

 

16. 0

500

1000

1500

2000

2500

PAR DEBIDO A LA FRICCIÓN (N*m)

0,00

-0,05

-0,10

-0,15

-0,20

-0,25 VE L OCIDAD DE L MOT OR DE IMP UL S IÓN (r/min)

Figura 1-2. Par por fricción en función de la velocidad en el motor de impulsión (G111-1).

Cuando la velocidad del motor de impulsión pasa de 0 a 2100r/min, el par por fricción aumenta un poco.

*

17. Sí.

*

19. TRES. = 0,37 N·m

[n = 1500 r/min]

El par resistente medido en este punto es más alto que el medido en el punto 15 (par por fricción en el motor de impulsión) porque éste incluye el par por fricción de la correa (TF (CORREA)) y el par resistente de la máquina (TRES. (MÁQ.)).

*

20. TRES.(MÁQ.) = 0,05 N·m

[n = 1500 r/min]

Nota: El par resistente medido TRES. (MÁQ.) puede variar de un motor a otro.

El par resistente causado por el Motor jaula de ardilla cuatro polos (TRES. (MÁQUINA)) es mucho más bajo que el par resistente total (TRES.).

51

       *

 

21. Sí. Sí, porque un fuerza de giro pequeña es requerida para hacer que el motor rote cuando éste no está mecánicamente acoplado al motor de impulsión /dinamómetro.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. b; 3. b; 4. a; 5. b.

EJERCICIO 1-2 FUNCIONAMIENTO DEL DINAMÓMETRO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. Porque el par magnético del Dinamómetro (TD(DIN.)) es fijado a cero.

*

8. TRES. = 0,47 N·m

[n = 1500 r/min] [TD(DIN.) = 0 N·m]

Esto es porque el motor de impulsión indica el par total de oposición a la rotación mientras que el Dinamómetro indica el par requerido para superar el par magnético del Dinamómetro. La fricción en el motor de impulsión, la fricción de la correa y la máquina acoplada al motor de impulsión.

*

9. La velocidad disminuye aproximadamente 1290 r/min cuando el par es fijado a 1 N-m. Esto es porque el Dinamómetro indica el par que el motor de impulsión debe producir para superar el par magnético del Dinamómetro TD(DIN.).

*

10. TRES. = 1,48 N·m

[n = 1500 r/min] [TD(DIN.) = 1 N·m]

*

11. TRES. = 2,49 N·m

[n = 1500 r/min] [TD(DIN.) = 2 N·m]

El par resistente TRES. pasó de 0,47 N·m a 2,49 N·m. Esto es porque el par magnético del Dinamómetro se suma al par resistente total. El par resistente TRES. y el par magnético del Dinamómetro TD(DIN.) variaron la misma cantidad.

52

       *

12. TSAL.(M.I.) = 2,33 N·m

  [n = 1500 r/min] [TD(DIN.) = 2 N·m]

El par indicado por el medidor T aumentó. Esto es debido a que la función de corrección del par suma el par por fricción del Dinamómetro y de la correa al par magnético del Dinamómetro TD(DIN.) El par de salida TSAL.(M.I.) es un poco menor que el par resistente TRES, porque éste no incluye el par por fricción del motor de impulsión TF(M.I.).

*

13. TSAL.(M.I.) = 2,33 N·m

[n = 1500 r/min] [TD(DIN.)=2 N·m]

Cambiar la dirección de rotación afecta el signo del par de salida del motor de impulsión TSAL(M.I.).

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. d; 2. c; 3. b; 4. b; 5. d.

EJERCICIO 1-3 POTENCIA, PÉRDIDAS Y RENDIMIENTO DE UN MOTOR RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

8. n = 1290 r/min TSAL.(M.I.) = 1,32 N·m Pm(M.I.) = 178 W Pm(M.I.) = 178 W (medida) Sí.

*

9. PENT.(M.I.) = 221 W La pérdida de potencia en el motor de impulsión es igual a 43 W (221 W  178 W = 43 W).

*

10.

(M.I.) = 81 %

(M.I.) = 81 % Sí.

53

       *

 

13. POTENCIA DE ENTRADA RENDIMIENTO (A) ELÉCTRICA (PQS1)

POTENCIA VELOCIDAD DE SALIDA (N) MECÁNICA (Pm)

VOLTAJE MOTOR DE IMPULSIÓN (E1)

CORRIENTE MOTOR DE IMPULSIÓN (I1)

V

A

W

%

Nm

r/min

W

83,9

0,87

75,8

66,3

0,32

1500

50

PAR (T) 

81,2

1,236

105

74,1

0,52

1434

77

79,09

1,621

134

76,7

0,72

1379

103

78,09

2,004

162

79,3

0,92

1343

129

77,38

2,385

190

80,3

1,12

1315

153

76,74

2,795

220

81

1,32

1288

178

76,02

3,171

247

80,9

1,52

1262

200

75,45

3,551

274

81

1,72

1239

222

74,94

3,932

301

80,6

1,92

1216

242

Tabla 1-2. Voltaje, corriente, potencia de entrada eléctrica, velocidad, par, potencia de salida mecánica y rendimiento en el motor de impulsión (DT131).

*

14.

RENDIMIENTO DEL MOTOR DE IMPULSIÓN (%)

100

80

60

40

20

0 0

50

100

150

200

250

P OT E NCIA ME CÁNICA DE S AL IDA DE L MOT OR DE IMP UL S IÓN (W )

Figura 1-3. Rendimiento en función de la potencia de salida mecánica en el motor de impulsión (G131).

54

      

 

El rendimiento del motor de impulsión aumenta con la potencia de salida mecánica, y luego se estabiliza cuando la potencia de salida nominal es alcanzada. El gráfico G131 es muy similar al mostrado en la figura 1-14.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. c; 3. b; 4. c; 5. d.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. a; 2. c; 3. c; 4. d; 5. c; 6. c; 7. d; 8. b; 9. d; 10. a.

UNIDAD 2

MOTORES Y GENERADORES CC

EJERCICIO 2-1 MOTOR CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* *

7. RA = 7,6 $ 11. VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)



V

A

A

N m (lbf·plg)

r/min

0,08

0,003

0,3

0,00 (0,0)

0

13,72

0,423

0,298

0,21 (1,9)

149

27,91

0,479

0,298

0,23 (2,0)

345

42,34

0,518

0,299

0,25 (2,2)

545

56,77

0,541

0,299

0,27 (2,4)

746

70,92

0,58

0,297

0,29 (2,6)

945

83,78

0,595

0,296

0,30 (2,7)

1134

98,98

0,625

0,297

0,31 (2,7)

1345

113,1

0,628

0,297

0,32 (2,8)

1543

127,3

0,645

0,296

0,33 (2,9)

1744

141,5

0,668

0,297

0,34 (3,0)

1940

Tabla 2-1. Velocidad, voltaje de armadura, corriente de campo, corriente de armadura y par en el motor CC (DT211).

55

       *

 

12.

VELOCIDAD DEL MOTOR CC (r/min)

2000

1500

1000

500

0 0

50

100

150

VOLTAJE DE ARMADURA (V)

Figura 2-1. Velocidad en función del voltaje de armadura en el motor CC (G211).

Una relación lineal. Sí.

56

n2 n1

1940 0 13,7 r/min 142 0 V

*

13. K1

*

14. EA = 110 V (n = 1500 r/min)

E2 E1

       *

 

16. VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T) 

VELOCIDAD (N)

V

A

A

Nm

r/min

110

0,611

0,3

0,33

1500

110

0,892

0,3

0,53

1465

110

1,215

0,3

0,73

1433

110

1,531

0,3

0,93

1406

110

1,841

0,3

1,13

1377

110

2,18

0,3

1,33

1351

110

2,511

0,3

1,53

1321

110

2,928

0,3

1,73

1296

110

3,386

0,3

1,93

1259

110

3,818

0,3

2,13

1226

110

4,383

0,3

2,33

1186

Tabla 2-2. Par, voltaje de armadura, corriente de armadura, corriente de campo y velocidad en el motor CC (DT212).

57

       *

 

17. 2,5

PAR DEL MOTOR CC (N*m)

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0 0

1

2

3

4

5

COR R IE NT E DE AR MADUR A (A)

Figura 2-2. Par en función de la corriente de armadura en el motor CC (G212).

Una relación lineal. Sí.

* *

18. K2

T2 T1 I2 I1

.

1,53 0,33 0,63 N m 2,51 0,61 A

19. Cuando IA es igual a 1,0 A: ERA = 7,6 V ECFEM = 102,4 V n = 1403 r/min Cuando IA es igual a 2,0 A: ERA = 15,2 V ECFEM = 94,8 V n = 1299 r/min Cuando IA es igual a 3,0 A: ERA = 22,8 V ECEMF = 87,2 V n = 1195 r/min

58

      

 

El voltaje inducido VCFEM en el motor cc y la velocidad n deben disminuir cuando la corriente de armadura es aumentada.

20. 1500

VELOCIDAD DEL MOTOR CC (r/min)

*

1000

500

0 0

1

2

3

4

5

COR R IE NT E DE AR MADUR A (A)

Figura 2-3. Velocidad en función de la corriente de armadura en el motor CC (G212-1).

Sí. La disminución de la velocidad es causada por el aumento en la caída de voltaje a través de la resistencia de armadura mientras la corriente de armadura aumenta.

59

       *

 

21.

VELOCIDAD DEL MOTOR CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE (r/min)

1500

1000

500

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

P AR DE L MOT OR CC CON E XCIT ACIÓN INDE P E NDIE NT E (N*m)

Figura 2-4. Velocidad en función del par del motor CC con excitación independiente (G212-2).

60

      

 

RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS ADICIONALES

Gráfico de velocidad-voltaje y par-corriente para conexiones de armadura inversa VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)



V

A

A

N m (lbf·plg)

r/min

-0,05

-0,003

0,3

0,00 (0,0)

0

-13,49

-0,433

0,3

-0,21 (-1,9)

-143

-28,25

-0,48

0,3

-0,23 (-2,0)

-343

-42,01

-0,523

0,3

-0,26 (-2,3)

-532

-56,21

-0,556

0,3

-0,27 (-2,4)

-726

-70,41

-0,59

0,3

-0,29 (-2,6)

-919

-84,34

-0,611

0,3

-0,30 (-2,7)

-1110

-98,09

-0,626

0,3

-0,31 (-2,7)

-1298

-112,7

-0,639

0,3

-0,32 (-2,8)

-1500

-127,1

-0,659

0,3

-0,33 (-2,9)

-1689

-142,3

-0,674

0,3

-0,34 (-3,0)

-1891

Tabla 2-3. Velocidad, voltaje de armadura, corriente de armadura, corriente de campo y par en el motor CC.

-150

-100

-50

0

VELOCIDAD DEL MOTOR CC (r/min)

0

-500

-1000

-1500

-2000 VOL T AJE DE AR MADUR A (V)

Figura 2-5. Velocidad en función del voltaje de armadura en el motor CC.

61

       VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

 

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)



V

A

A

Nm

r/min

-115

-0,589

0,3

-0,32

-1500

-115

-0,863

0,3

-0,52

-1464

-115

-1,162

0,3

-0,72

-1425

-115

-1,498

0,3

-0,92

-1390

-115

-1,803

0,3

-1,12

-1353

-115

-2,132

0,3

-1,32

-1318

-115

-2,493

0,3

-1,52

-1288

-115

-2,788

0,3

-1,72

-1256

-115

-3,242

0,3

-1,92

-1221

-115

-3,656

0,3

-2,12

-1186

-115

-4,108

0,3

-2,32

-1151

Tabla 2-4. Par, voltaje de armadura, corriente de armadura, corriente de campo y velocidad en el motor CC.

-5

-4

-3

-2

-1

0 0,0

PAR DEL MOTOR CC (N*m)

-0,5

-1,0

-1,5

-2,0

-2,5 COR R IE NT E DE AR MADUR A (A)

Figura 2-6. Par en función de la corriente de armadura en el motor CC.

62

      

 

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. a; 3. c; 4. b; 5. b.

EJERCICIO 2-2 MOTORES CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE, SERIE, SHUNT Y COMPOUND RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

9. VOLTAJE DE ARMADURA (E1) V

CORRIENTE DE CORRIENTE DE CAMPO ARMADURA (I2) (I1) A

A

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

N m (lbf·plg)

r/min



0,03

0,009

0,2

0,00 (0,0)

0

13,29

0,572

0,2

0,21 (1,9)

176

27,36

0,679

0,2

0,24 (2,1)

429

41,23

0,76

0,2

0,27 (2,4)

680

55,04

0,818

0,2

0,29 (2,6)

930

69,27

0,865

0,199

0,31 (2,7)

1188

82,84

0,911

0,199

0,32 (2,8)

1434

96,99 110,7

0,918

0,198

0,33 (2,9)

1684

0,944

0,199

0,34 (3,0)

1929

124,5

0,964

0,2

0,35 (3,1)

2165

139,3

0,99

0,198

0,36 (3,2)

2425

Tabla 2-5. Velocidad, voltaje de armadura, corriente de armadura, corriente de campo y par en el motor CC (DT221).

63

       *

 

10.

VELOCIDAD DEL MOTOR CC (r/min)

2500

2000

1500

1000

500

0 0

50

100

150

VOL T AJE DE AR MADUR A (V)

Figura 2-7. Velocidad en función del voltaje de armadura en el motor CC (G221).

*

11. K1

n2 n1 E2 E1

2425 0 17,4 r/min 139 0 V

La relación permanece lineal pero la constante K1 aumenta. Esto causa que el motor CC rote a una velocidad más alta para un voltaje de armadura dado.

*

64

12. EA = 86 V

(n = 1500 r/min)

       *

 

14. VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

V

A

86

PAR (T) 

VELOCIDAD (N)

A

Nm

r/min

0,86

0,2

0,32

1500

86

1,236

0,197

0,52

1443

86

1,632

0,197

0,72

1388

86

2,045

0,197

0,92

1337

86

2,528

0,198

1,12

1284

86

3,076

0,197

1,32

1235

86

3,73

0,196

1,52

1174

Tabla 2-6. Par, voltaje de armadura, corriente de armadura, corriente de campo y velocidad en el motor CC (DT222).

*

15. 2,0

PAR DEL MOTOR CC (N*m)

1,5

1,0

0,5

0,0 0

1

2

3

4

COR R IE NT E DE AR MADUR A (A)

Figura 2-8. Par en función de la corriente de armadura en el motor CC (G222).

*

16. K2

T2 T1 I2 I1

. .

1,12 0,32 0,48 N m (lbf in) 2,53 0,86 A

65

      

 

La relación permanece lineal pero la constante K2 disminuye. Esto causa que el motor CC produzca un par más pequeño para una corriente de armadura dada.

*

20. VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE ARMADURA (I1)

PAR (T)

V

A

Nm

r/min

110

1,256

0,36

2600

110

1,529

0,55

2256

110,1

1,794

0,74

1996

109,9

2,065

0,93

1812

109,9

2,353

1,12

1678

VELOCIDAD (N)



110

2,635

1,32

1551

110,1

2,9

1,52

1464

109,9

3,165

1,71

1382

110,1

3,425

1,91

1301

110

3,709

2,12

1236

110

3,909

2,31

1159

Tabla 2-7. Velocidad, par, voltaje de armadura y corriente de armadura en un motor serie (DT223).

*

21. 3000

VELOCIDAD DEL MOTOR SERIE (r/min)

2500

2000

1500

1000

500

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

PAR DEL MOTOR SERIE (N*m)

Figura 2-9. Velocidad en función del par en el motor serie (G223).

66

2,5

      

 

La velocidad disminuye no linealmente cuando el par del motor aumenta. La característica velocidad contra par muestra que la velocidad del motor cc con excitación independiente disminuye poco y linealmente mientras el par aumenta; después, mientras el par aumenta, la velocidad del motor serie disminuye mucho y no linealmente.

RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS ADICIONALES Característica velocidad en función del par de un motor shunt VOLTAJE DE ARMADURA (E1) V

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T) 

Nm

VELOCIDAD (N)

A

A

110,1

0,609

0,297

0,32

1471

110,1

0,875

0,294

0,52

1442

r/min

110

1,137

0,295

0,72

1410

110,1

1,447

0,296

0,92

1382

109,9

1,777

0,294

1,12

1351

110

2,054

0,294

1,32

1325

109,9

2,472

0,294

1,52

1298

109,9

2,817

0,294

1,72

1270

110

3,207

0,29

1,92

1241

110,1

3,653

0,29

2,12

1212

110

4,179

0,292

2,31

1177

Tabla 2-8. Velocidad, par, voltaje de armadura, corriente de armadura y corriente de campo en el motor shunt (DT224).

67

      

 

VELOCIDAD DEL MOTOR SHUNT (r/min)

1500

1000

500

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

P AR DE L MOT OR S HUNT (N*m)

Figura 2-10. Velocidad en función del par en el motor Shunt (G224).

Característica velocidad en función del par de un motor compound acumulativo VOLTAJE DE ARMADURA (E1) V

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T) 

VELOCIDAD (N)

A

A

Nm

r/min

110,1

0,546

0,299

0,31

1363

110

0,754

0,3

0,51

1305

110

0,987

0,3

0,7

1252

110

1,231

0,301

0,91

1203

110,1

1,459

0,303

1,11

1161

109,9

1,657

0,304

1,3

1123

109,9

1,872

0,304

1,5

1086

110

2,105

0,29

1,7

1055

110,1

2,32

0,305

1,9

1023

110

2,42

0,305

2,1

991

110

2,761

0,284

2,3

962

Tabla 2-9. Velocidad, par, voltaje de armadura, corriente de armadura y corriente de campo en un motor compound acumulativo (DT225).

68

      

 

VELOCIDAD DEL MOTOR COMPOUND ACUMULATIVO (r/min)

1500

1000

500

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

P AR DE L MOT OR COMP OUND ACUMUL AT IVO (N*m)

Figura 2-11. Velocidad en función del par en un motor compound acumulativo (G225).

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. d; 3. d; 4. b; 5. c.

69

      

 

EJERCICIO 2-3 GENERADORES CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE, SHUNT Y COMPOUND RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

9. VOLTAJE DE SALIDA (E1)

CORRIENTE DE CAMPO (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

N m (lbf·plg)

r/min

0,00 (0,0)

0



0,01

0,3

10,49

0,299

-0,10 (-0,9)

150

21,03

0,299

-0,11 (-1,0)

300

31,49

0,298

-0,12 (-1,1)

450

42,08

0,297

-0,12 (-1,1)

600

52,37

0,297

-0,12 (-1,1)

750

62,94

0,298

-0,12 (-1,1)

900

73,07

0,297

-0,12 (-1,1)

1050

83,57

0,297

-0,12 (-1,1)

1200

93,43 103,7

0,297

-0,12 (-1,1)

1350

0,297

-0,12 (-1,1)

1500

Tabla 2-10. Voltaje de salida, corriente de campo, velocidad y par en el generador CC (DT231).

70

       *

 

10.

VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE (V)

150

100

50

0 0

500

1000

1500

VE L OCIDAD DE L GE NE R ADOR CC (r/min)

Figura 2-12. Voltaje de salida en función de la velocidad en el generador CC con excitación independiente (G231).

Sí.

*

11. PENDIENTE

E2 E1 n2 n1

104 0 0,069 V 1500 0 r/min

La pendiente de la relación voltaje de salida contra velocidad es igual al recíproco de la constante K1.

71

       *

 

15. VOLTAJE DE SALIDA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE SALIDA CAMPO (I1) (I2)

V

A

A

PAR (T) 

VELOCIDAD (N)

Nm

r/min

124,6

0

0,298

0,12

1800

123,2

0,1

0,296

0,18

1800

121,2

0,198

0,298

0,25

1800

118,6

0,401

0,298

0,38

1800

114,9

0,675

0,295

0,55

1800

110,8

0,936

0,291

0,72

1800

105,1

1,237

0,291

0,9

1800

100,4

1,438

0,291

1,01

1800

94,96

1,674

0,294

1,14

1800

Tabla 2-11. Voltaje de salida, corriente de salida, corriente de campo, par y velocidad en el generador CC (DT232).

*

16.

CORRIENTE DE SALIDA DEL GENERADOR CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE (A)

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0 0,0

0,5

1,0

1,5

P AR AP L ICADO AL GE NE R ADOR CC (N*m)

Figura 2-13. Corriente de salida en función del par aplicado al generador CC con excitación independiente (G232).

Sí. 72

       *

17. PENDIENTE

I2 I1 T2 T1

 

1,67 0,00 1,64 A 1,14 0,12 N .m

La pendiente de la relación corriente de salida contra par es igual al recíproco de la constante K2.

*

18. EO = 114 V (IF = 0,294 A)

*

19. EO = 144 V (IF = 0,484 A) El voltaje de salida aumenta cuando la corriente de campo es aumentada.

*

20. EO = 88 V (IF = 0,181 A) El voltaje de salida disminuye cuando la corriente de campo es disminuida. Sí.

*

21.

VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE (V)

150

100

50

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

COR R IE NT E DE S AL IDA DE L GE NE R ADOR CC CON E XCIT ACIÓN INDE P E NDIE NT E (A)

Figura 2-14. Voltaje de salida en función de la corriente en el generador CC con excitación independiente (G232-1).

73

      

 

El voltaje de salida disminuye linealmente cuando la corriente de salida aumenta.

RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS ADICIONALES

Característica Voltaje en función de la corriente de un generador shunt funcionando con velocidad fija VOLTAJE DE SALIDA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE SALIDA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T) 

VELOCIDAD (N)

V

A

A

N m (lbf·plg)

r/min

123,6

0

0,301

0,31 (2,7)

1800

121,1

0,098

0,294

0,37 (3,3)

1800

118,1

0,193

0,286

0,42 (3,7)

1800

108,6

0,368

0,264

0,49 (4,3)

1800

100,2

0,589

0,241

0,58 (5,1)

1800

87,83

0,743

0,213

0,60 (5,3)

1800

71,78

0,843

0,173

0,53 (4,7)

1800

60,24

0,861

0,144

0,46 (4,1)

1800

49,12

0,864

0,116

0,38 (3,4)

1800

Tabla 2-12. Voltaje de salida, corriente de salida, corriente de campo, par y velocidad de un generador Shunt (DT233).

74

      

 

VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR SHUNT (V) '

150

100

50

0 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

COR R IE NT E DE S AL IDA DE L GE NE R ADOR S HUNT (A)

Figura 2-15. Voltaje de salida en función de la corriente de un generador Shunt (G233).

Característica voltaje en función de la corriente de un generador compound acumulativo funcionando con velocidad fija VOLTAJE DE SALIDA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE SALIDA CAMPO (I1) (I2)

V

A

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

A

N m (lbf·plg)

r/min



125,2

0

0,298

0,32 (2,8)

1800

124,4

0,101

0,299

0,39 (3,5)

1800

125,4

0,204

0,295

0,47 (4,2)

1800

126

0,424

0,294

0,64 (5,7)

1800

125,6

0,73

0,296

0,88 (7,8)

1800

124,9

1,038

0,292

1,12 (9,9)

1800

121,8

1,401

0,288

1,41 (12,5)

1800

119,9

1,671

0,278

1,62 (14,3)

1800

115,9

1,981

0,277

1,88 (16,6)

1800

Tabla 2-13. Voltaje de salida, corriente de salida, corriente de campo, par y velocidad del generador compound acumulativo (DT234).

75

      

 

VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR COMPOUND ACUMULATIVO (V)

150

100

50

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

COR R IE NT E DE S AL IDA DE L GE NE R ADOR COMP OUND ACUMUL AT IVO (A)

Figura 2-16. Voltaje de salida en función de la corriente en el generador compound acumulativo (G234).

Característica voltaje en función de la corriente de un generador compound diferencial funcionando con velocidad fija VOLTAJE DE SALIDA (E1) V

120,2

CORRIENTE DE CORRIENTE DE SALIDA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)



A

A

N m (lbf·plg)

r/min

0

0,3

0,31 (2,7)

1800

114,3

0,093

0,283

0,35 (3,1)

1800

106,4

0,173

0,266

0,37 (3,3)

1800

85,58

0,288

0,209

0,34 (3,0)

1800

51,19

0,296

0,123

0,21 (1,9)

1800

31,09

0,257

0,073

0,14 (1,2)

1800

19,9

0,227

0,046

0,11 (1,0)

1800

15,59

0,215

0,032

0,10 (0,9)

1800

12,15

0,206

0,02

0,09 (0,8)

1800

Tabla 2-14. Voltaje de salida, corriente de salida, corriente de campo, par y velocidad en el generador compound diferencial (DT235).

76

      

 

VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR COMPOUND DIFERENCIAL (V)

150

100

50

0 0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

COR R IE NT E DE S AL IDA DE L GE NE R ADOR COMP OUND DIF E R E NCIAL (A)

Figura 2-17. Voltaje de salida en función de la corriente en el generador compound diferencial (G235).

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. a; 3. d; 4. b; 5. b.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. c; 2. b; 3. d; 4. c; 5. a; 6. b; 7. b; 8. c; 9. b; 10. c.

UNIDAD 3

CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DE LOS MOTORES CC

EJERCICIO 3-1 REACCIÓN DE ARMADURA Y EFECTO DE SATURACIÓN RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

1. RA = 7,6 $

*

2. EFEM = 124,6 V

77

       *

*

 

3. Cuando IO es igual a 0,5 A, EO = 120,8 V Cuando IO es igual a 1,0 A, EO = 117,0 V Cuando IO es igual a 1,5 A, EO = 113,2 V Cuando IO es igual a 2,0 A, EO = 109,4 V

4.

VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE (V)

150

100

T E ÓR ICO ACT UAL

50

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

COR R IE NT E DE S AL IDA DE L GE NE R ADOR CC CON E XCIT ACIÓN INDE P E NDIE NT E (A)

Figura 3-1. Relación del voltaje de salida teórico en función de la corriente del generador CC con excitación independiente.

Sí.

78

       *

 

13. CORRIENTE DE CORRIENTE DE SALIDA CAMPO (I1) (I2) A

PAR (T) 

A

0,

VELOCIDAD (N)

0,25

Nm

r/min

0

0

0,559

0,251

0,4

68

1,126

0,249

0,74

139

1,667

0,25

1,05

212

2,273

0,25

1,35

302

2,847

0,249

1,6

405

3,347

0,246

1,76

514

3,909

0,246

1,88

678

4,47

0,243

1,89

934

5,024

0,24

1,75

1552

5,452

0,248

1,69

2376

Tabla 3-1. Corriente de salida, corriente de campo, velocidad y par del generador CC (DT311).

*

14.

PAR APLICADO SOBRE EL GENERADOR CC (N*m)

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0 0

1

2

3

4

5

6

COR R IE NT E DE S AL IDA DE L GE NE R ADOR CC (A)

Figura 3-2. Gráfica del par aplicado al generador CC en función de la corriente de salida (G311).

No. 79

       *

 

18. VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

V

A

11,21

PAR (T)

VELOCIDAD (N)



A

Nm

r/min

1,401

0

0

0

10,9

1,4

0,072

0

0

12,01

1,402

0,097

0,27

41

13,45

1,401

0,15

0,45

67

15,17

1,398

0,201

0,6

84

16,31

1,399

0,252

0,73

92

17,76

1,399

0,299

0,83

102

18,99

1,399

0,348

0,92

109

20,27

1,399

0,399

1

116

21,37

1,401

0,446

1,06

121

21,72

1,398

0,472

1,08

123

Tabla 3-2. Voltaje de armadura, corriente de armadura, corriente de campo, velocidad y par del motor CC (DT312).

*

19.

PAR DEL MOTOR CC (N*m)

1,5

1,0

0,5

0,0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

COR R IE NT E DE CAMP O (A)

Figura 3-3. Par en función de la corriente de campo del motor CC (G312).

80

      

 

El par del motor cc aumenta no linealmente mientras la corriente de campo aumenta. El motor cc comienza a saturarse, porque el par aumenta poco cuando la corriente de campo es aumentada por encima del valor nominal.

RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS ADICIONALES

Inductancia de armadura del Motor/generador CC LA

XA

2f

× 1000

26,1 × 1000

69,2 mH 2 x 60

Inductancia de la armadura del motor de impulsión LA

XA

2f

× 1000

3,6 x 1000

9,5 mH 2 x 60

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. d; 2. a; 3. a; 4. b; 5. c.

EJERCICIO 3-2 EL MOTOR UNIVERSAL RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. ES = 43 V Sentido de rotación: sentido horario (IA e IF = positivas)

*

8. ES = 43 V Sentido de rotación: sentido horario (IA e IF = negativas) El motor rota en sentido horario.

*

9. ES = 43 V Sentido de rotación: sentido antihorario (IA = positiva, IF = negativa)

81

       *

 

10. ES = 44 V Sentido de rotación: antihorario (IA = negativa, IF = positiva) El motor rota en sentido antihorario.

*

11. ES = 83 V Sentido de rotación: sentido horario (IA e IF con igual polaridad) Sí.

*

12. ES = 87 V Sentido de rotación: sentido antihorario (IA e IF con polaridad opuesta) Sí.

*

13. ZA = 55 $ El voltaje ca requerido para hacer que el motor serie rote a una velocidad dada es más alto que el voltaje cc. Esto es debido a que la oposición al flujo de la corriente es más alto cuando el voltaje ca es usado.

*

15. ES = 35 V Sentido de rotación: sentido horario (IA e IF = positivas)

*

16. ES = 36 V Sentido de rotación: sentido horario (IA e IF = negativas) El motor rota en sentido horario.

*

17. ES = 38 V Sentido de rotación: sentido antihorario (IA = positiva, IF = negativa)

*

18. ES = 36 V Sentido de rotación: sentido antihorario (IA = negativa, IF = positiva) El motor rota en sentido antihorario. Sí.

82

       *

 

19. ES = 97 V (sin devanado de compensación) Sentido de rotación: sentido horario (IA e IF con igual polaridad) Sí.

*

20. ES = 104 V (sin devanado de compensación) Sentido de rotación: sentido antihorario (IA e IF con polaridad opuesta) Sí.

*

21. ZA = 60 $ (sin devanado de compensación) El voltaje ca requerido para hacer que el motor universal rote a una velocidad dada es más alto que el voltaje cc. Esto es porque la oposición al flujo de corriente es más alto cuando el voltaje ca es usado. El voltaje cc requerido para hacer que el motor universal rote a una velocidad dada es un poco más bajo que el requerido para un motor serie. El voltaje ca requerido para hacer que el motor universal rote a una velocidad dada es un poco más alto que el requerido para un motor serie.

*

22. ES = 50 V (con devanado de compensación) ZA = 21,4 $ (con devanado de compensación) El motor universal con devanado de compensación requiere un voltaje ca más bajo que el motor universal sin devanado de compensación. Esto es porque el devanado de compensación disminuye la impedancia ZA de la armadura.

83

      

 

RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS ADICIONALES Característica velocidad en función del par de un motor universal con alimentación CA VOLTAJE DE FUENTE (E1)

CORRIENTE DE ARMADURA (I1)

PAR (T)

V

A

Nm

r/min

119,3

2,11

0,43

3620

120

2,382

0,58

3163



VELOCIDAD (N)

120

2,751

0,76

2691

120,1

3,069

0,95

2337

120

3,384

1,14

2063

120,1

3,785

1,33

1807

119,8

4,055

1,53

1582

119,8

4,345

1,72

1401

119,5

4,606

1,92

1217

119,5

4,927

2,1

1065

119

5,24

2,3

918

Tabla 3-3. Velocidad, par, corriente de armadura y voltaje de fuente del motor universal (DT321).

VELOCIDAD DEL MOTOR UNIVERSAL (r/min)

4000

3000

2000

1000

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

P AR DE L MOT OR UNIVE R S AL (N*m)

Figura 3-4. Velocidad en función del par en el motor universal [Energizado con CA + devanado de compensación] (G321).

84

      

 

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. d; 2. b; 3. d; 4. c; 5. b.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. d; 2. b; 3. c; 4. d; 5. c; 6. c; 7. d; 8. a; 9. b; 10. c.

UNIDAD 4

MOTORES CA DE INDUCCIÓN

EJERCICIO 4-1 EL MOTOR DE INDUCCIÓN JAULA DE ARDILLA TRIFÁSICO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. El motor rota en sentido horario. n = 1768 r/min Sí.

*

8. nNOM. = 1712 r/min TNOM. = 0,98 N·m INOM. = 0,97 A

85

       *

 

10.

VOLTAJE DE LÍNEA (E1)

CORRIENTE DE LÍNEA (I1)

POTENCIA REACTIVA (A)

POTENCIA ACTIVA (C)

PAR (T)

V

A

var

W

Nm



VELOCIDAD (N) r/min

208

0,751

244

111

0,33

1768

207,6

0,843

244

168

0,63

1745

207,1

0,954

247

235

0,94

1716

206,7

1,106

252

303

1,23

1684

206

1,293

264

379

1,53

1645

205,4

1,519

279

463

1,83

1597

204,5

1,803

310

568

2,13

1498

204,5

2,018

317

598

2,22

1468

204

2,095

329

673

2,33

1421

203,6

2,292

346

718

2,42

1368

203,3

2,51

382

793

2,52

1275

200,6

3,921

671

1182

1,94

172

Tabla 4-1. Voltaje de línea, corriente de línea, potencia activa, potencia reactiva, velocidad y par del motor (DT411).

Sí.

86

       *

 

11.

VELOCIDAD DEL MOTOR DE INDUCCIÓN (r/min)

2000

1500

1000

500

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

P AR DE L MOT OR DE INDUCCIÓN (N*m)

Figura 4-1. Velocidad en función del par en el motor de inducción jaula de ardilla (G411).

La velocidad disminuye cuando la carga mecánica aplicada al motor jaula de ardilla aumenta.

*

12. TMÁXIMO = 2,52 N·m TARRANQUE N 1,94 N·m El par máximo y de arranque del motor de inducción jaula de ardilla son aproximadamente 2 y 2,5 veces el par nominal respectivamente.

87

       *

 

13.

POTENCIAS ACTIVA Y REACTIVA DEL MOTOR DE INDUCCIÓN (W-var)

1500

1000

P OT E NCIA R E ACT IVA P OT E NCIA ACT IVA

500

0 0

500 1000 1500 2000 VE L OCIDAD DE L MOT OR DE INDUCCIÓN (r/min)

Figura 4-2. Potencia activa y reactiva en función de la velocidad en el motor de inducción jaula de ardilla (G411-1).

Sí. Sí. Esto indica que el motor de inducción jaula de ardilla sin carga es similar a una carga reactiva (una inductancia).

88

       *

 

14.

CORRIENTE DE LÍNEA DEL MOTOR DE INDUCCIÓN (A)

4

3

2

1

0 0

500

1000

1500

2000

VE L OCIDAD DE L MOT OR DE INDUCCIÓN (r/min)

Figura 4-3. Corriente de línea en función de la velocidad del motor de inducción jaula de ardilla (G411-2).

La corriente de línea aumenta cuando la velocidad del motor disminuye.

* *

15. La corriente de línea de arranque es aproximadamente 4 veces más grande que la corriente nominal.

16. El motor rota en sentido antihorario. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. a; 3. c; 4. b; 5. c.

89

      

 

EJERCICIO 4-2 EL FRENO POR CORRIENTES DE FOUCAULT Y EL GENERADOR ASINCRÓNICO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

*

7. n = 150 r/min IEM = 0 A TFRENADO = 0,09 N·m Sentido de rotación : sentido horario

8. n = 50 r/min IEM = 1,79 A TFRENADO =  0,87 N·m Sentido de rotación : sentido horario El par de frenado aumenta cuando la corriente del electroimán es aumentada. Sí.

*

*

9. n = 150 r/min IEM = 0 A TFRENADO = 0,09 N·m Sentido de rotación : sentido antihorario 10. n = 47 r/min IEM = 1,80 A TFRENADO = 0,87 N·m Sentido de rotación : sentido antihorario El par de frenado aumenta cuando la corriente del electroimán es aumentada. No.

*

14. P = 333 W Pm = 237 W T = 1,34 N·m

Q = 278 vars n = 1688 r/min

Sí. La máquina de inducción jaula de ardilla actúa como un motor de inducción.

90

       *

15. P = 26 W Pm = 27 W T = 0,14 N·m

  Q = 274 vars n = 1800 r/min

No.

*

16. P = 244 W Pm = 361 W T = 1,82 N·m

Q = 384 vars n = 1890 r/min

Sí. La máquina de inducción jaula de ardilla actúa como un generador asincrónico.

*

17. ELÍNEA = 1,1 V Sí.

91

      

 

RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS ADICIONALES Característica velocidad en función del par correspondiente a un motor de inducción jaula de ardilla que opera como motor y como generador VOLTAJE DE LÍNEA (E1)

CORRIENTE DE LÍNEA (I1)

POTENCIA REACTIVA (A)

POTENCIA ACTIVA (C)

PAR (T)

V

A

var

W

Nm

r/min

215,5

1,644

467

-364

-2,66

1933

215,4

1,518

439

-321

-2,4

1918

215,4

1,396

414

-281

-2,1

1906

215,6

1,272

388

-238

-1,8

1891

215,7

1,153

363

-194

-1,5

1876

215,5

1,044

342

-150

-1,2

1861

215,6

0,936

319

-103

-0,9

1844

215,6

0,842

300

-54,7

-0,6

1827

215,6

0,764

281

-4,1

-0,3

1809

215,9

0,738

270

48,4

0

1792

216,1

0,779

268

109

0,33

1776

216,1

0,855

268

169

0,63

1753

216,1

0,95

271

230

0,93

1729

215,9

1,092

276

300

1,23

1702

215,9

1,244

284

368

1,52

1671

215,9

1,426

296

446

1,83

1634

215,8

1,651

313

533

2,13

1590

215,8

1,728

322

561

2,23

1573

215,9

1,857

326

602

2,33

1540

215,8

2,05

313

638

2,43

1517

215,7

2,1

356

686

2,53

1489

215,5

2,22

394

724

2,62

1458

215,4

2,449

392

750

2,73

1413

215,9

2,644

421

750

2,81

1370

215,4

2,734

436

750

2,93

1321

215,4

3,041

509

750

3,02

1217

214,8

4,34

795

750

2,31

195



VELOCIDAD (N)

Tabla 4-2. Voltaje de línea, corriente de línea, potencia activa, potencia reactiva, velocidad y par de un motor de inducción jaula de ardilla (DT421).

92

      

 

VELOCIDAD DEL MOTOR DE INDUCCIÓN JAULA DE ARDILLA (r/min)

2000

1500

1000

500

0 -3

-2

-1

0

1

2

3

4

P AR DE L MOT OR DE INDUCCIÓN JAUL A DE AR DIL L A (N*m)

Figura 4-4. Velocidad en función del par de un motor de inducción jaula de ardilla (G421).

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. d; 3. a; 4. c; 5. a.

93

      

 

EJERCICIO 4-3 EFECTO DEL VOLTAJE SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

8. VOLTAJE DEL ARROLLAMIENTO (E1)

CORRIENTE DEL ARROLLAMIENTO (I1)

V

A

60,01

0,343

64,18

0,359

74,65

0,412

85,14

0,474

96,27

0,54

106,9

0,611

117,5

0,694

127,7

0,776

138,5

0,878

148,8

0,992

159,4

1,129

170,8

1,313

180,4

1,488

191,3

1,734

202,5

2,022

213

2,405

Tabla 4-3. Voltaje y corriente del arrollamiento del motor de inducción jaula de ardilla (DT431).

94

       *

 

9.

VOLTAJE DEL ARROLLAMIENTO DEL MOTOR DE INDUCCIÓN (V)

250

200

150

100

50

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

COR R IE NT E DE L AR OL L AMIE NT O DE L MOT OR DE INDUCCIÓN (A)

Figura 4-5. Voltaje en función de la corriente del arrollamiento del motor de inducción jaula de ardilla (G431).

*

10. Sí. Sí.

* *

11. VARROLLAMIENTO N 180 V (para la corriente nominal del arrollamiento y sin carga)

14. n = 1742 r/min (para el 75% del voltaje nominal de línea del motor) Sí. Sí.

95

       *

 

16.

VOLTAJE DE LÍNEA (E1)

CORRIENTE DE LÍNEA (I1)

POTENCIA REACTIVA (A)

POTENCIA ACTIVA (C)

PAR (T)

V

A

var

W

Nm

98,5

156,1

VELOCIDAD (N)



r/min

0,605

133

0,33

1744

155,3

0,789

139

163

0,63

1694

154,7

1,05

154

238

0,93

1626

153,5

1,411

184

329

1,22

1524

153,2

1,592

202

372

1,32

1461

152,6

1,815

230

423

1,42

1375

151,8

2,245

288

515

1,51

1184

149,7

3,264

480

691

1,06

102

Tabla 4-4. Voltaje de línea, corriente de línea, potencia activa, potencia reactiva, velocidad y par en el motor de inducción jaula de ardilla (DT432).

Sí.

*

17.

VELOCIDAD DEL MOTOR DE INDUCCIÓN (r/min)

2000

1500

1000

500

0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

P AR DE L MOT OR DE INDUCCIÓN (N*m)

Figura 4-6. Velocidad en función del par en el motor de inducción jaula de ardilla (G432).

96

      

 

TMÁXIMO = 1,51 N·m (con el 75% del voltaje nominal del motor) TARRANQUE N 1,06 N·m (con el 75% del voltaje nominal del motor) El par máximo y de arranque obtenidos cuando el voltaje del motor es fijado a 75% del valor nominal son aproximadamente 1 N·m menos que los obtenidos cuando el voltaje del motor es iguala al valor nominal. Sí.

*

18.

POTENCIAS ACTIVA Y REACTIVA DEL MOTOR DE INDUCCIÓN (W-var)

800

600

400

P OT ENCIA R EACT IVA P OT ENCIA ACT IVA

200

0 0

500

1000

1500

2000

VEL OCIDAD DEL MOT OR DE INDUCCIÓN (r/min)

Figura 4-7. Potencia activa y reactiva en función de la velocidad del motor de inducción jaula de ardilla (G432-1).

Las potencias activas y reactivas obtenidas cuando el voltaje del motor es fijado al 75% del valor nominal son más bajas que las obtenidas cuando el voltaje del motor es igual al valor nominal. Sin embargo, varían de la misma forma para ambos voltajes del motor. 97

       *

 

19.

CORRIENTE DE LÍNEA DEL MOTOR DE INDUCCIÓN (A)

4

3

2

1

0 0

500

1000

1500

2000

VE L OCIDAD DE L MOT OR DE INDUCCIÓN (r/min)

Figura 4-8. Corriente de línea en función de la velocidad del motor de inducción jaula de ardilla (G432-2).

La corriente de arranque obtenida cuando el voltaje del motor es fijado al 75% del valor nominal es un poco menos que la obtenida cuando el voltaje del motor es igual al valor nominal. Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN

1. a; 2. c; 3. c; 4. b; 5. a.

EJERCICIO 4-4 MOTORES DE INDUCCIÓN MONOFÁSICOS RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

98

*

6. Sí.

*

7. Sí.

       *

 

9. Sí. Sí.

* *

11. No.

13. Sí, porque hay un desfase entre las corrientes de los arrollamientos. Esto crea un campo magnético giratorio en el motor de inducción.

*

14. Sí.

*

16. No.

*

18. Sí. Sí. Sí.

*

20. Sí. Sí. El cortacircuitos en el motor con arranque por condensador y el devanado auxiliar están desconectados.

*

22. Sí. Esto es debido a que el interruptor centrífugo se abre, desconectando así el devanado auxiliar de la fuente de alimentación.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. c; 3. d; 4. b; 5. d.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. b; 2. c; 3. a; 4. c; 5. d; 6. c; 7. c; 8. a; 9. b; 10. b.

99

       UNIDAD 5

 

MOTORES SINCRÓNICOS

EJERCICIO 5-1 EL MOTOR SINCRÓNICO TRIFÁSICO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. TARRANQUE = 1,22 N·m (electroimán del rotor conectado)

*

8. TARRANQUE = 2,45 N·m (electroimán del rotor desconectado) El par de arranque obtenido cuando el electroimán del rotor es desconectado es más alto que el obtenido cuando está conectado. Sí, porque cuando el electroimán del rotor está desconectado, el par de arranque es alto.

*

9. n = 1748 r/min Sí. n = 1800 r/min Sí.

*

10. No. Sí.

*

12. VOLTAJE DE LÍNEA (E1) V

POTENCIA REACTIVA (A)

POTENCIA ACTIVA (C)

A

var

W

CORRIENTE DE CORRIENTE DE CAMPO LÍNEA (I3) (I1) A

208,4

0,461

0,3

145

94,3

207,5

0,351

0,367

101

91,3

208,5

0,276

0,434

63,7

208,4

0,224

0,5

25,7

87,6

208,5

0,215

0,566

-8,9

87,4

208,3

0,254

0,632

-44,7

89,3

-84,2

90,4

88

208

0,324

0,7

208,2

0,396

0,765

-116

94,5

208,2

0,472

0,832

-148

95,4

208,7

0,547

0,899

-179

101

Tabla 5-1. Voltaje de línea, corriente de línea, corriente de campo, potencia activa y potencia reactiva en el motor sincrónico (DT511).

100

       *

 

13.

CORRIENTE DE LÍNEA DEL MOTOR SINCRÓNICO (A)

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

COR R IE NT E DE CAMP O DE L MOT OR S INCR ÓNICO (A)

Figura 5-1. Corriente de línea en función de la corriente de campo en el motor sincrónico (G511).

IF N 0,56 A (para la mínima corriente de línea del motor)

101

       *

 

14.

POTENCIAS ACTIVA Y REACTIVA DEL MOTOR SINCRÓNICO (W-var)

150

100

50

0 P OT E NCIA R E ACT IVA

-50

P OT E NCIA ACT IVA

-100

-150

-200 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

COR R IE NT E DE CAMP O DE L MOT OR S INCR ÓNICO (A)

Figura 5-2. Potencias activa y reactiva en función de la corriente de campo en el motor sincrónico (G511-1).

No. Cuando la corriente de campo aumenta, la potencia reactiva del motor disminuye linealmente a cero, cambia de polaridad y luego aumenta linealmente. Sí, porque el motor sincrónico actúa como un inductor o como un condensador dependiendo del valor de la corriente de campo.

*

15. IF = 0,56 A (para la potencia reactiva del motor igual a cero) La corriente de campo que fija la potencia reactiva a cero es igual a la corriente de campo que minimiza la corriente de línea del motor.

102

      

 

Sí.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. c; 3. b; 4. d; 5. c.

EJERCICIO 5-2 PAR DE DESENGANCHE DEL MOTOR SINCRÓNICO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

8. IF = 0,472 A TDESENGANCHE = 1,68 N·m ILÍNEA = 1,3 A (motor en sincronismo) ILÍNEA = 2,20 A (motor fuera de sincronización) n = 1535 r/min (motor fuera de sincronización)

*

9. Cuando el motor sincrónico sale de sincronismo, la velocidad disminuye. Cuando el motor sincrónico sale de sincronismo, la corriente de línea aumenta bastante.

*

10. IF = 0,515 A TDESENGANCHE = 1,80 N·m IF = 0,625 A TDESENGANCHE = 2,10 N·m IF = 0,765 A TDESENGANCHE = 2,45 N·m IF = 0,865 A TDESENGANCHE = 2,65 N·m

103

       *

 

11. CORRIENTE DE CAMPO (I3)

PAR DE DESENGANCHE (T)

A

Nm

0,472

1,68

0,515

1,8

0,625

2,1

0,765

2,45

0,865

2,65



Tabla 5-2. Par de desenganche y corriente de campo del motor sincrónico (DT521).

*

12.

PAR DE DESENGANCHE DEL MOTOR SINCRÓNICO (N*m)

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

COR R IE NT E DE CAMP O DE L MOT OR S INCR ÓNICO (A)

Figura 5-3. Par de desenganche en función de la corriente de campo en el motor sincrónico (G521).

Sí.

104

      

 

REPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. c; 2. b; 3. d; 4. b; 5. c.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1. c; 2. d; 3. b; 4. c; 5. a; 6. b; 7. c; 8. b; 9. d; 10. b.

UNIDAD 6

GENERADORES SINCRÓNICOS TRIFÁSICOS (ALTERNADORES)

EJERCICIO 6-1 FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR SINCRÓNICO EN VACÍO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. Sí.

 = 120

*

8. La amplitud y la frecuencia de la forma de onda del voltaje disminuye cuando la velocidad del generador sincrónico es disminuida. Esto es porque los voltajes inducidos y la frecuencia son proporcionales a la tasa de cambio del campo magnético y la velocidad de rotación, respectivamente. No, esto es porque el desfase entre las formas de onda del voltaje dependen de la ubicación del devanado del estator.

*

9. La amplitud de las formas de onda del voltaje disminuye cuando la corriente de campo del generador sincrónico es disminuido. Esto es debido a que al voltaje inducido en el devanado del estator es proporcional a la fuerza del electroimán, la cual en cambio, es proporcional a la corriente de campo. No, porque la frecuencia de la forma de onda del voltaje depende de la velocidad del generador, mientras que el desfase entre estas formas de onda dependen de la ubicación del devanado del estator.

105

       *

 

14. VOLTAJE DE SALIDA (E1)

CORRIENTE DE CAMPO (I3)

FRECUENCIA (B)

VELOCIDAD (N)

V

A

Hz

r/min

6,86

0

59,97

1800

54,12

0,09

60,07

1801

93,9

0,167

60,07

1801

132,9

0,252

60,06

1801

160,2

0,333

60,06

1801

181,5

0,417

60,1

1802

197,4

0,5

59,97

1800

210,1

0,583

59,98

1799

220,3

0,663

59,91

1798

230

0,749

60,04

1801

241,4

0,903

60

1800

Tabla 6-1. Voltaje de salida, corriente de campo, velocidad y frecuencia del generador sincrónico (DT611).

*

15. f = 60 Hz (medido) f

Sí.

106

n x P

1800 x 2 60 Hz 60 60

       *

 

16.

VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR SINCRÓNICO (V)

250

200

150

100

50

0 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

COR R IE NT E DE CAMP O DE L GE NE R ADOR S INCR ÓNICO (A)

Figura 6-1. Voltaje de salida en función de la corriente de campo en el generador sincrónico (G611).

No, debido al magnetismo remanente en el rotor. La relación es no lineal debido a la saturación en el devanado.

107

       *

 

19. VOLTAJE DE SALIDA (E1)

CORRIENTE DE CAMPO (I3)

FRECUENCIA (B)

VELOCIDAD (N)

V

A

Hz

r/min

0,46

0,491

0,5

0

21,57

0,488

6,67

200

43,08

0,483

13,35

398

68,15

0,483

20,07

600

87,46

0,483

26,69

801

108,9

0,481

33,39

1001

130,5

0,481

40,04

1202

151,8

0,479

46,64

1400

172,2

0,479

53,41

1601

194,3

0,477

59,94

1800

211

0,478

66,71

2001

237,9

0,477

73,32

2199

256,6

0,477

80,03

2400

Tabla 6-2. Voltaje de salida, corriente de campo, velocidad y frecuencia en el generador sincrónico (DT612).

108

       20. 300 VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR SINCRÓNICO (V)

*

 

250

200

150

100

50

0 0

500

1000

1500

2000

2500

VE L OCIDAD DE L GE NE R ADOR S INCR ÓNICO (r/min)

Figura 6-2. Voltaje de salida en función de la velocidad en el generador sincrónico (G612).

El voltaje de salida en el generador sincrónico aumenta linealmente cuando la velocidad es aumentada.

109

       *

 

21.

FRECUENCIA DEL GENERADOR SINCRÓNICO (Hz) '

100

80

60

40

20

0 0

500

1000

1500

2000

2500

VE L OCIDAD DE L GE NE R ADOR S INCR ÓNICO (r/min)

Figura 6-3. Frecuencia en función de la velocidad del generador sincrónico (G612-1).

La frecuencia del voltaje de salida aumenta linealmente cuando la velocidad es aumentada.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. d; 2. d; 3. c; 4. a; 5. b.

110

      

 

EJERCICIO 6-2 CARACTERÍSTICAS DE LA REGULACIÓN DEL VOLTAJE RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

11. VOLTAJE DE SALIDA (E1) V

CORRIENTE DE CORRIENTE DE SALIDA CAMPO (I1) (I3)

VELOCIDAD (N)

A

A

r/min

208

0,009

0,554

1801

205,5

0,098

0,552

1799

203,1

0,192

0,55

1802

199,5

0,284

0,548

1802

194,8

0,38

0,546

1800

190,7

0,464

0,544

1801

185,8

0,539

0,543

1800

180,7

0,61

0,542

1801

Tabla 6-3. Voltaje de salida, corriente de salida, corriente de campo y velocidad de un generador sincrónico suministrando potencia a una carga resistiva (DT621).

111

       *

 

12.

VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR SINCRÓNICO (V)

250

200

150

100

50

0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

COR R IE NT E DE S AL IDA DE L GE NE R ADOR S INCR ÓNICO (A)

Figura 6-4. Voltaje de salida en función de la corriente de un generador sincrónico suministrando potencia a una carga resistiva (G621).

El voltaje de salida EO disminuye un poco cuando la corriente de salida es aumentada. Debido a que la caída de voltaje a través de la resistencia RS y de la reactancia XS aumenta cuando la corriente aumenta.

*

17. VOLTAJE DE SALIDA (E1) V

CORRIENTE DE CORRIENTE DE SALIDA CAMPO (I1) (I3)

VELOCIDAD (N)

A

A

r/min

208

0,009

0,558

1801

197,8

0,093

0,55

1800

188,4

0,174

0,544

1802

179,1

0,25

0,542

1800

170,4

0,316

0,539

1801

162,3

0,376

0,539

1800

154,8

0,427

0,537

1801

147,8

0,475

0,536

1801

Tabla 6-4. Voltaje de salida, corriente de salida, corriente de campo y velocidad de un generador sincrónico suministrando potencia a una carga inductiva (DT622).

112

       *

 

18.

VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR SINCRÓNICO (V)

250

200

150

100

50

0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

COR R IE NT E DE S AL IDA DE L GE NE R ADOR S INCR ÓNICO (A)

Figura 6-5. Voltaje de salida en función de la corriente de un generador sincrónico suministrando potencia a una carga inductiva (G622).

*

19. El voltaje de salida EO disminuye cuando la corriente de salida es aumentada. La característica de regulación de voltaje obtenida con una carga resistiva es mejor que la obtenida con una carga inductiva.

113

       *

 

20. VOLTAJE DE SALIDA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE SALIDA CAMPO (I1) (I3)

VELOCIDAD (N)

V

A

A

r/min

208,1

0,009

0,564

1799

216,5

0,103

0,558

1800

225,5

0,219

0,555

1800

235,9

0,339

0,555

1801

245,4

0,457

0,553

1800

254,9

0,597

0,549

1801

265,8

0,754

0,545

1801

276

0,914

0,543

1800

Tabla 6-5. Voltaje de salida, corriente de salida, corriente de campo y velocidad de un generador sincrónico suministrando potencia a una carga capacitiva (DT623).

VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR SINCRÓNICO (V)

300

250

200

150

100

50

0 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

COR R IE NT E DE S AL IDA DE L GE NE R ADOR S INCR ÓNICO (A)

Figura 6-6. Voltaje de salida en función de la corriente de un generador sincrónico suministrando potencia a una carga capacitiva (G623).

El voltaje de salida EO aumenta cuando la corriente de salida es aumentada.

114

      

 

La característica de regulación de voltaje del generador sincrónico es muy similar a la del transformador monofásico.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. b; 3. d; 4. a; 5. b.

EJERCICIO 6-3 REGULACIÓN DEL VOLTAJE Y LA FRECUENCIA RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* *

8. EO (nominal) = 208 V f (nominal) = 60 Hz

9. EO = 170 V (con carga resistiva) f = 53 Hz (con carga resistiva) Cuando una carga resistiva es conectada a la salida del generador sincrónico, el voltaje y la frecuencia disminuyen.

*

10. EO = 162 V (con carga inductiva) f = 59 Hz (con carga inductiva) Cuando una carga inductiva es conectada a la salida del generador sincrónico, el voltaje disminuye significativamente mientras que la frecuencia disminuye muy poco.

*

11. EO = 250 V (con carga capacitiva) f = 59 Hz (c on carga capacitiva) Cuando una carga capacitiva es conectada a la salida del generador sincrónico, el voltaje aumenta significativamente mientras que la frecuencia disminuye muy poco.

*

12. El voltaje de salida del generador sincrónico disminuye cuando la carga es resistiva o inductiva y aumenta cuando la carga es capacitiva. La frecuencia del generador sincrónico disminuye significativamente cuando la carga es resistiva. Disminuye muy poco cuando la carga es inductiva o capacitiva.

*

15. No, porque reajustando la velocidad de giro o la corriente de campo afecta tanto el voltaje de salida como la frecuencia. 115

      

 

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. b; 2. a; 3. b; 4. b; 5. a.

EJERCICIO 6-4 SINCRONIZACIÓN DEL GENERADOR RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

8. No, porque las lámparas no destellan en sincronismo.

*

10. Sí, porque las lámparas destellan en sincronismo.

*

11. Sí.

*

12. No.

*

13. Cuando aumenta el par de entrada del generador, el generador sincrónico entrega una cantidad de potencia activa en aumento a la red de potencia ca y la velocidad permanece la misma. Sí.

* *

14. Proviene del motor de impulsión.

15. La velocidad permanece la misma. La potencia activa pasa de aproximadamente 0 a 95 W. El par de entrada del generador sincrónico aumenta a aproximadamente 0,33 N·m. Esto indica que el generador sincrónico actúa como un motor impulsando el motor de impulsión y pide potencia activa de la red ca.

*

16. Cuando la corriente de campo es aumentada, el generador sincrónico deja de consumir potencia reactiva y comienza a suministrar potencia reactiva a la red de potencia ca. La cantidad de potencia activa, la velocidad y el par no varían significativamente. Sí.

116

       *

 

17. Cuando la corriente de campo es disminuida, el generador sincrónico deja de suministrar potencia a la red de potencia ca y comienza a consumir potencia reactiva. Sí.

PREGUNTAS DE REVISIÓN 1. a; 2. a; 3. c; 4. b; 5. c.

RESPUESTAS AL EXAMEN DE LA UNIDAD 1.c; 2. b; 3. a; 4. d; 5. d; 6. b; 7. c; 8. d; 9. b; 10. d.

117

118

  )   
     
 
    
  

  Introducción Esta unidad entrega las respuestas, tablas de datos y gráficos obtenidos cuando el par medido es expresado en lbf·plg.

UNIDAD 1

FUNDAMENTOS DE LAS MÁQUINAS ROTATORIAS

EJERCICIO 1-1 FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE IMPULSIÓN RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

11. VOLTAJE DE ENTRADA (E1)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

lbf·plg

r/min

0,04

0

0

17,7

-1,3

300

34,37

-1,4

600

50,58

-1,5

900

67,01

-1,6

1200

83,47

-1,7

1500

99,59

-1,8

1800

-1,9

2100

115,7

Tabla 1-1. Voltaje de entrada, par y velocidad en el motor de impulsión (DT111).

*

15. TF(M.I.) = 1,5 lbf·plg

[n = 1500 r/min]

A-1

  
     
 
    
  

  *

16. 0

500

1000

1500

2000

2500

PAR DEBIDO A LA FRICCIÓN (lbf*plg)

0,0

-0,5

-1,0

-1,5

-2,0 VE L OCIDAD DE L MOT OR DE IMP UL S IÓN (r/min)

Figura 1-2. Par debido a la fricción en función de la velocidad en el motor de impulsión (G111-1).

*

19. TRES. = 3,3 lbf·plg

[n = 1500 r/min]

*

20. TRES. = 0,4 lbf·plg

[n = 1500 r/min]

EJERCICIO 1-2 FUNCIONAMIENTO DEL DINAMÓMETRO RESPUESTAS A LAS PEGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* * * A-2

8. TRES. = 4,2 lbf·plg

[n = 1500 r/min] [TD(DIN.) = 0 lbf·plg]

9. La velocidad disminuye a aproximadamente 1290 r/min cuando el par es fijado a 9 lbf·plg. 10. TRES. = 13,2 lbf·plg

[n = 1500 r/min] [TD(DIN.) = 9 lbf·plg]

  
     
 
    
  

  *

11. TRES. = 22,2 lbf·plg

[n = 1500 r/min] [TD(DIN.) = 18 lbf·plg]

El par resistente TRES. Pasa de 4,2 lbf·plg a 22,2 lbf·plg. Esto es porque el par magnético del dinamómetro se suma al par resistente total.

*

12. TSAL(M.I.) = 20,6 lbf·plg

[n = 1500 r/min] [TD(DIN.) = 18 lbf·plg]

*

13. TSAL(M.I.) = 20,6 lbf·plg

[n = 1500 r/min] [TD(DIN.)=18 lbf·plg]

EJERCICIO 1-3 POTENCIA, PÉRDIDAS Y RENDIMIENTO DE UN MOTOR RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

* *

8. n = 1290 r/min TSAL(M.I.) = 11,7 lbf·plg

13.

POTENCIA VOLTAJE CORRIENTE RENDIMIENT ELÉCTRICA MOTOR DE MOTOR DE O IMPULSIÓN IMPULSIÓN DE ENTRADA (A) (PQS1) (I1) (E1)

PAR (T)

VELOCI DAD (N)

POTENCIA MECÁNICA DE SALIDA (Pm)

V

A

W

%

lbf·plg

r/min

W

84,48

0,872

76,6

65,7

2,8

1500

50

81,56

1,167

99,5

74,4

4,3

1438

74

79,42

1,499

125

76,7

5,8

1383

96

78,83

1,843

152

77,9

7,3

1362

118

78,33

2,174

177

79,2

8,8

1339

140

77,64

2,497

200

80,2

10,3

1315

161

76,94

2,834

224

80,8

11,8

1292

181

76,49

3,143

247

81,2

13,3

1269

200

75,87

3,484

270

80,9

14,8

1247

219

75,36

3,8

293

80,9

16,3

1226

237

74,82

4,139

316

80,5

17,8

1205

254

Tabla 1-2. Voltaje, corriente, potencia de entrada eléctrica, velocidad, par, potencia de salida mecánica y rendimiento en el motor de impulsión (DT131).

A-3

  
     
 
    
  

  *

14.

RENDIMIENTO DEL MOTOR DE IMPULSIÓN (%)

100

80

60

40

20

0 0

50

100

150

200

250

300

P OT E NCIA ME CÁNICA DE S AL IDA DE L MOT OR DE IMP UL S IÓN (W )

Figura 1-3. Rendimiento en función de la potencia de salida mecánica en el motor de impulsión (G131).

A-4

  
     
 
    
  

  UNIDAD 2

MOTORES Y GENERADORES CC

EJERCICIO 2-1 MOTOR CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

16. VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

A

lbf·plg

r/min

110

0,556

0,3

2,7

1500

110

0,89

0,3

4,7

1476

110

1,214

0,3

6,7

1446

110

1,565

0,3

8,7

1413

110

1,924

0,3

10,7

1377

110

2,335

0,3

12,7

1347

110

2,694

0,3

14,7

1317

110

3,093

0,3

16,7

1278

110

3,681

0,3

18,7

1243

110

4,312

0,3

20,7

1200

Tabla 2-2. Par, voltaje de armadura, corriente de armadura, corriente de campo y velocidad del motor CC (DT212).

A-5

  
     
 
    
  

  *

17. 25

PAR DEL MOTOR CC (lbf*plg)

20

15

10

5

0 0

1

2

3

4

5

COR R IE NT E DE AR MADUR A (A)

Figura 2-2. Par en función de la corriente de armadura en el motor CC (G212).

*

A-6

18. K2

T2 T1 I2 I1

.

14,7 2,7 5,63 lbf in 2,69 0,56 A

  
     
 
    
  

  *

21.

VELOCIDAD DEL MOTOR CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE (r/min)

1500

1000

500

0 0

5

10

15

20

25

P AR DE L MOT OR CC CON E XCIT ACIÓN INDE P E NDIE NT E (lbf*plg)

Figura 2-4. Velocidad en función del par en el motor CC con excitación independiente (G212-2).

RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS ADICIONALES Inversión de las conexiones de armadura para obtener los gráficos velocidad-voltaje y par-corriente VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

A

lbf·plg

r/min

-116

-0,569

0,3

-2,6

-1500

-116

-0,884

0,3

-4,6

-1456

-116

-1,208

0,3

-6,6

-1417

-116

-1,563

0,3

-8,6

-1375

-116

-1,922

0,3

-10,6

-1335

-116

-2,281

0,3

-12,6

-1299

-116

-2,625

0,3

-14,6

-1257

-116

-3,07

0,3

-16,6

-1225

-116

-3,495

0,3

-18,6

-1191

-116

-3,965

0,3

-20,6

-1152

Tabla 2-4. Par, voltaje de armadura, corriente de armadura, corriente de campo y velocidad en el motor CC.

A-7

  
     
 
    
  

  -4

-3

-2

-1

0 0

PAR DEL MOTOR CC (lbf*plg)

-5

-10

-15

-20

-25 COR R IE NT E DE AR MADUR A (A)

Figura 2-6. Par en función de la corriente de armadura en el motor CC.

EJERCICIO 2-2 MOTORES CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE, SERIE, SHUNT Y COMPOUND RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

14. VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

A

lbf·plg

r/min

85,58

0,810

0,195

2,8

1500

85,65

1,207

0,199

4,7

1425

85,74

1,658

0,197

6,7

1357

85,63

2,109

0,196

8,7

1291

85,60

2,654

0,196

10,7

1227

85,64

3,295

0,194

12,7

1166

85,59

3,948

0,191

14,5

1102

Tabla 2-6. Par, voltaje de armadura, corriente de armadura, corriente de campo y velocidad en el motor CC (DT222).

A-8

  
     
 
    
  

  *

15.

PAR DEL MOTOR CC (lbf*plg)

15

10

5

0 0

1

2

3

4

COR R IE NT E DE AR MADUR A (A)

Figura 2-8. Par en función de la corriente de armadura en el motor CC motor (G222).

*

16. K2

T2 T1 I2 I1

.

10,7 2,8 4,29 lbf in 2,65 0,83 A

A-9

  
     
 
    
  

  *

17. VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE ARMADURA (I1)

PAR (T)

V

A

Nm

r/min

269,2

0,511

0,36

2674

268,9

0,624

0,55

2305

268,4

0,730

0,73

2063

269,2

0,840

0,93

1868

269,1

0,950

1,12

1731

268,8

1,063

1,32

1619

268,9

1,164

1,51

1538

268,7

1,283

1,71

1470

267,4

1,366

1,90

1401

264,7

1,485

2,10

1342

265,9

1,598

2,29

1287

VELOCIDAD (N)



Tabla 2-7. Velocidad, par, voltaje de armadura y corriente de armadura en el motor serie (DT223).

*

21. 3000

VELOCIDAD DEL MOTOR SERIE (r/min)

2500

2000

1500

1000

500

0 0

5

10

15

20

P AR DE L MOT OR S E R IE (lbf*plg)

Figura 2-9. Velocidad en función del par en el motor serie (G223).

A-10

25

  
     
 
    
  

  RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS ADICIONALES Característica velocidad en función del par de un motor shunt VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

A

lbf·plg

r/min

110,1

0,608

0,298

2,8

1473

110

0,904

0,300

4,8

1437

110,1

1,248

0,297

6,8

1403

110

1,555

0,297

8,7

1370

110

1,899

0,297

10,8

1337

110,1

2,272

0,297

12,7

1308

109,9

2,687

0,296

14,6

1277

110

3,124

0,297

16,6

1245

109,9

3,597

0,296

18,6

1212

110

3,974

0,296

20,6

1175

Tabla 2-8. Velocidad, par, voltaje de armadura, corriente de armadura y corriente de campo en el motor shunt (DT224).

VELOCIDAD MOTOR SHUNT (r/min)

1500

1000

500

0 0

5

10

15

20

25

P AR DE L MOT OR S HUNT (lbf*plg)

Figura 2-10. Velocidad en función del par de un motor shunt (G224).

A-11

  
     
 
    
  

  Característica velocidad en función del par de un motor compound acumulativo VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

A

lbf·plg

r/min

110,1

0,532

0,300

2,8

1343

110,1

0,806

0,299

4,7

1284

110

1,052

0,301

6,7

1229

110

1,304

0,302

8,7

1181

109,9

1,546

0,301

10,6

1137

109,9

1,841

0,300

12,7

1098

109,9

2,071

0,301

14,6

1061

110,1

2,268

0,298

16,6

1025

110,1

2,569

0,302

18,6

992

110

2,785

0,301

20,4

963

Tabla 2-9. Velocidad, par, voltaje de armadura, corriente de armadura y corriente de campo en el motor compound acumulativo (DT225).

VELOCIDAD DEL MOTOR COMPOUND ACUMULATIVO (r/min)

1500

1000

500

0 0

5

10

15

20

25

P AR DE L MOT OR COMP OUND ACUMUL AT IVO (lbf*plg)

Figura 2-11. Velocidad en función del par en el motor compound acumulativo (G225).

A-12

  
     
 
    
  

  EJERCICIO 2-3 GENERADORES CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE, SHUNT Y COMPOUND RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

15. VOLTAJE DE SALIDA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE SALIDA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

A

lbf·plg

r/min

124,6

0

0,298

1,1

1800

123,2

0,100

0,296

1,6

1800

121,2

0,198

0,298

2,2

1800

118,6

0,401

0,298

3,4

1800

114,9

0,675

0,295

4,9

1800

110,8

0,936

0,291

6,4

1800

105,1

1,237

0,291

8,0

1800

100,4

1,438

0,291

8,9

1800

94,96

1,674

0,294

10,1

1800

Tabla 2-11. Voltaje de salida, corriente de salida, corriente de campo, par y velocidad del generador CC (DT232).

A-13

  
     
 
    
  

  *

16.

CORRIENTE DE SALIDA DEL GENERADOR CC CON EXCITACIÓN INDEPENDIENTE (A)

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0 0

2

4

6

8

10

12

P AR AP L ICADO AL GE NE R ADOR CC (lbf*plg)

Figura 2-13. Corriente de salida del generador CC con excitación independiente en función del par aplicado al generador CC (G232).

*

A-14

17. PENDIENTE

I2 I1 T2 T1

1,67 0,00 0,19 A 10,1 1,1 lbf .in

  
     
 
    
  

  UNIDAD 3

CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DE LOS MOTORES CC

EJERCICIO 3-1 REACCIÓN DE ARMADURA Y EFECTO DE SATURACIÓN RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

13. CORRIENTE DE CORRIENTE DE SALIDA CAMPO (I1) (I2)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

lbf·plg

r/min

A

A

0

0,250

0

0,559

0,251

3,5

68

1,126

0,249

6,5

139

1,667

0,250

9,3

212

2,273

0,250

11,9

302

2,847

0,249

14,2

405

3,347

0,246

15,6

514

3,909

0,246

16,6

678

4,470

0,243

16,7

934

0

5,024

0,240

15,5

1552

5,452

0,248

15

2376

Tabla 3-1. Corriente de salida, corriente de campo, velocidad y par en el generador CC (DT311).

A-15

  
     
 
    
  

  *

14.

PAR APLICADO AL GENERADOR CC (lbf*plg)

20

15

10

5

0 0

1

2

3

4

5

6

COR R IE NT E DE S AL IDA DE L GE NE R ADOR CC (A)

Figura 3-2. Par aplicado al generador CC en función de la corriente de salida (G311).

A-16

  
     
 
    
  

  *

18. VOLTAJE DE ARMADURA (E1)

CORRIENTE DE CORRIENTE DE ARMADURA CAMPO (I1) (I2) A

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

lbf·plg

r/min

V

A

11,21

1,401

0

0

0

10,90

1,400

0,072

0

0

12,01

1,402

0,097

2,4

41

13,45

1,401

0,150

4,0

67

15,17

1,398

0,201

5,3

84

16,31

1,399

0,252

6,5

92

17,76

1,399

0,299

7,3

102

18,99

1,399

0,348

8,1

109

20,27

1,399

0,399

8,9

116

21,37

1,401

0,446

9,4

121

21,72

1,398

0,472

9,6

123

Tabla 3-2. Voltaje de armadura, corriente de armadura, corriente de campo, velocidad y par en el motor CC (DT312).

19. 10

8 PAR DEL MOTOR CC (lbf*plg)

*

6

4

2

0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

COR R IE NT E DE CAMP O (A)

Figura 3-3. Par en función de la corriente de campo en el motor CC (G312).

A-17

  
     
 
    
  

  EJERCICIO 3-2 EL MOTOR UNIVERSAL RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS ADICIONALES Característica velocidad en función del par de un motor universal con alimentación CA VOLTAJE DE FUENTE (E1)

CORRIENTE DE ARMADURA (I1)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

lbf·plg

r/min

119,9

2,028

4,3

3643

120,0

2,423

5,4

3115

119,9

2,784

7,2

2704

119,9

3,167

9,1

2311

120,0

3,488

10,9

1990

120,0

3,834

12,8

1708

119,6

4,220

14,7

1475

119,6

4,463

16,5

1283

119,4

4,756

18,5

1089

119,4

5,106

20,3

925

Tabla 3-3. Velocidad, par, corriente de armadura y voltaje de fuente en el motor universal (DT321).

A-18

  
     
 
    
  

  VELOCIDAD DEL MOTOR UNIVERSAL (r/min)

4000

3000

2000

1000

0 0

5

10

15

20

25

P AR DE L MOT OR UNIVE R S AL (lbf*plg)

Figura 3-4. Velocidad en función del par en el motor universal [Energizado con CA + devanado de compensación] (G321).

UNIDAD 4

MOTORES CA DE INDUCCIÓN

EJERCICIO 4-1 EL MOTOR DE INDUCCIÓN JAULA DE ARDILLA TRIFÁSICO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

8. TNOM. = 8,7 lbf·plg

A-19

  
     
 
    
  

  *

10.

VOLTAJE DE LÍNEA (E1)

CORRIENTE DE LÍNEA (I1)

POTENCIA REACTIVA (A)

POTENCIA ACTIVA (C)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

var

W

lbf·plg

r/min

208,0

0,761

237

117

2,9

1771

207,3

0,860

239

184

5,9

1743

206,8

1,007

240

257

8,9

1714

206,2

1,186

259

337

11,9

1676

205,6

1,413

275

423

14,8

1632

205,2

1,691

298

522

17,9

1577

203,8

1,856

313

568

18,9

1543

204,7

2,012

327

593

19,8

1517

204,4

2,092

344

657

20,8

1483

204,0

2,273

364

707

21,8

1431

204,2

2,467

392

778

22,7

1359

204,2

2,772

424

863

23,6

1269

201,3

4,158

733

1240

17,9

180

Tabla 4-1. Voltaje de línea, corriente de línea, potencia activa, potencia reactiva, velocidad y par del motor (DT411).

A-20

  
     
 
    
  

  *

11.

VELOCIDAD DEL MOTOR DE INDUCCIÓN (r/min)

2000

1500

1000

500

0 0

5

10

15

20

25

P AR DE L MOT OR DE INDUCCIÓN (lbf*plg)

Figura 4-1. Velocidad en función del par del motor de inducción jaula de ardilla (G411).

*

12. TMÁXIMO = 23,6 lbf·plg TARRANQUE N 17,9 lbf·plg

EJERCICIO 4-2 EL FRENO POR CORRIENTES DE FOUCAULT Y EL GENERADOR ASINCRÓNICO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. TFRENADO = 0,8 lbf·plg

*

8. TFRENADO = 7,7 lbf·plg

*

9. TFRENADO = 0,8 lbf·plg

A-21

  
     
 
    
  

  * * * *

A-22

10. TFRENADO = 7,7 lbf·plg

14. T = 11,9 lbf·plg 15. T = 1,2 lbf·plg 16. T = 16,1 lbf·plg

  
     
 
    
  

  RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS ADICIONALES Característica velocidad en función del par correspondiente a un motor de inducción jaula de ardilla que opera como motor y como generador VOLTAJE DE LÍNEA (E1)

CORRIENTE DE LÍNEA (I1)

POTENCIA REACTIVA (A)

POTENCIA ACTIVA (C)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

var

W

lbf·plg

r/min

216,1

1,656

474

-366

-23,6

1937

215,9

1,498

438

-315

-21

1920

215,9

1,364

410

-270

-18

1904

216,1

1,232

382

-223

-15

1887

216,3

1,098

355

-172

-12

1870

216,1

0,981

329

-121

-9

1852

216,3

0,872

307

-69,1

-6

1833

216,5

0,782

287

-13,5

-3

1813

216,4

0,740

270

47,3

0

1793

217,0

0,784

270

111

2,9

1774

216,3

0,865

269

176

5,9

1749

216,2

0,988

271

247

8,9

1721

216,2

1,140

278

322

11,8

1690

216,3

1,329

290

405

14,7

1654

216,0

1,540

305

491

17,7

1610

216,3

1,628

313

526

18,7

1592

216,1

1,725

322

561

19,7

1568

216,1

1,839

335

597

20,7

1551

216,3

1,947

348

632

21,6

1526

215,9

2,079

366

687

22,7

1496

215,8

2,205

381

733

23,6

1464

215,6

2,357

389

750

24,6

1425

216,5

2,624

421

750

25,4

1368

215,7

2,772

452

750

26,4

1298

215,1

3,233

538

750

27,4

1118

214,6

4,435

826

750

21,3

204

Tabla 4-2. Voltaje de línea, corriente de línea, potencia activa, potencia reactiva, velocidad y par en el motor de inducción jaula de ardilla (DT421).

A-23

  
     
 
    
  

  VELOCIDAD DEL MOTOR DE INDUCCIÓN (r/min)

2000

1500

1000

500

0 -25 -20 -15 -10

-5

0

5

10

15

20

25

30

P AR DE L MOT OR DE INDUCCIÓN (lbf*plg)

Figura 4-4. Velocidad en función del par en el motor de inducción jaula de ardilla (G421).

A-24

  
     
 
    
  

  EJERCICIO 4-3 EFECTO DEL VOLTAJE SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

16.

VOLTAJE DE LÍNEA (E1)

CORRIENTE DE LÍNEA (I1)

POTENCIA REACTIVA (A)

POTENCIA ACTIVA (C)

PAR (T)

VELOCIDAD (N)

V

A

var

W

lbf·plg

r/min

156,0

0,608

132

100

2,9

1741

155,5

0,734

137

146

4,9

1705

155,0

0,918

146

201

6,9

1660

154,4

1,137

161

260

8,9

1601

153,7

1,431

183

335

10,9

1517

153,1

1,607

205

376

11,8

1457

152,2

1,922

243

435

12,8

1347

150,6

2,511

329

564

13,6

1034

149,3

3,292

490

694

9,3

102

Tabla 4-4.Voltaje de línea, corriente de línea, potencia activa, potencia reactiva, velocidad y par en el motor de inducción jaula de ardilla (DT432).

A-25

  
     
 
    
  

  *

17.

VELOCIDAD DEL MOTOR DE INDUCCIÓN (r/min)

2000

1500

1000

500

0 0

5

10

15

P AR DE L MOT OR DE INDUCCIÓN (lbf*plg)

Figura 4-6. Velocidad en función del par del motor de inducción jaula de ardilla (G432).

TMÁXIMO = 13,6 lbf·plg (con el 75% del voltaje nominal del motor) TARRANQUE = 9,3 lbf·plg (con el 75% del voltaje nominal del motor) El par máximo y de arranque obtenidos cuando el voltaje del motor es fijado al 75% del valor nominal es aproximadamente 9 lbf·plg menos que el obtenido cuando el voltaje del motor es igual al valor nominal.

A-26

  
     
 
    
  

  UNIDAD 5

MOTORES SINCRÓNICOS

EJERCICIO 5-1 EL MOTOR SINCRÓNICO TRIFÁSICO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

7. TARRANQUE = 10,8 lbf·plg (electroimán del rotor conectado)

*

8. TARRANQUE = 21,7 lbf·plg (electroimán del rotor desconectado)

EJERCICIO 5-2 PAR DE DESENGANCHE DEL MOTOR SINCRÓNICO RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO

*

8. TDESENGANCHE = 14,9 lbf·plg

*

10. TDESENGANCHE = 15,9 lbf·plg TDESENGANCHE = 18,6 lbf·plg

TDESENGANCHE = 21,7 lbf·plg TDESENGANCHE = 23,5 lbf·plg

*

11. CORRIENTE DE CAMPO (I3)

PAR DE DESENGANCHE (T)

A

lbf·plg

0,472

14,9

0,515

15,9

0,625

18,6

0,765

21,7

0,865

23,5

Tabla 5-2. Par de desenganche y corriente de campo en el motor sincrónico (DT521).

A-27

  
     
 
    
  

  *

12.

PAR DE DESENGANCHE DEL MOTOR SINCRÓNICO (lbf*plg)

25

20

15

10

5

0 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

COR R IE NT E DE CAMP O DE L MOT OR S INCR ÓNICO (A)

Figura 5-3. Par de desenganche en función de la corriente de campo en el motor sincrónico (G521).

A-28

.

.