Colección de exámenes de máquinas...

Depósito Legal B.55683-2006

COLECCIÓN DE EXAMENES DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS

J. Montañá D. Romero

- 2006 -

PROVA FINALCURS 03/04

Assignatura:ELECTROMECÀNICAData: 7 de Novembre del 2003

Nom:

1.- (2 punts) La figura representa un sistema electromecànicamb les següents dimensions:

N= 250 espires, = 1 mm, S = 3 x 3 cm2 i R = 7.5

1.1.- Calcular la força total sobre la peça mòbil inferior, si latensió és de 40 V en corrent continua.

2.- (2 punts) El mecanisme de la figura té una reluctància enfunció de la longitud de l’entreferro donada per:

[ ]

[ ]mxonWbAvxx

+⋅= 003.0·109)Re( 8

i la bobina té : N=1620 espires i 55 . La tensió que alimentala bobina es de 110 V DC.

2.1.- Calcular l’energia emmagatzemada en el camp magnèticsi el relé està obert (x = 0.006 m).

2.2.- Calcular l’energia emmagatzemada en el camp magnèticsi el relé està tancat (x = 0 m).

2.3.- Calcular el treball realitzat quan es tanca lentament desde x = 0.006 m a x = 0.001m.

3.- (2 punts) Determinar la reluctància diferencial i total de lapeça de la figura.

µr = 5000µo = 4· ·10-7

4.- (2 punts) El nucli mòbil de ferro té una massa M, estasuportat per una molla i va guiat verticalment per unsespaiadors no magnètics de gruix t. Suposar que lapermaeabilitat magnètica del ferro és infinita i no es té encompte l’efecte dels vèrtex ni la dispersió.

4.1.- Determinar la inductància de la bobina en funció de laposició x.

4.3.- Determinar l’expressió de la força d’origen magnètic queactua sobre el pistó en funció del corrent i de la bobina.

5.- (2 punts) Escollir entre A o B:

A: Preguntes

5.1.- Exposa la equació del motor d’inducció que descriu elcomportament dinàmic.

5.2.- Per què s’utilitza la transformada de Park?

5.3.- Descriu el diagrama de blocs corresponent al controlvectorial.

B: Exercici

Una barra de ferro dins d’una bobinaamb N espires. La inductància de labobina està donada per L(x)=k·x3 (per0 < x < a/2). Si pesa P [kg] i circulaun corrent I [A]. Determinar el valorde la posició d’equilibri.

PROVA PARCIAL (AiEI)CURS 03/04

Assignatura:MÀQUINES ELÈCTRIQUES

Data: 16 d'Abril del 2003

Nom:

1.- La figura representa un sistema electromecànic amb lessegüents dimensions:

N= 250 espires, = 1 mm, S = 3 x 3 cm2 i R = 7.5

1.1.- Calcular la força totalsobre la peça mòbilinferior, si la tensió és de40 V en corrent continua.

2.- El mecanisme de la figura té una reluctància en funció dela longitud de l’entreferro donada per:

[ ]

[ ]mxonWbAvxx

+⋅= 003.0·109)Re( 8

i la bobina té : N=1620 espires i 55 . La tensió que alimentala bobina es de 110 V DC.

2.1.- Calcular l’energia emmagatzemada en el camp magnèticsi el relé està obert (x = 0.006 m).

2.2.- Calcular l’energia emmagatzemada en el camp magnèticsi el relé està tancat (x = 0 m).

2.3.- Calcular el treball realitzat quan es tanca lentament desde x = 0.006 m a x = 0.001m.

3.- Una barra de ferro dins d’unabobina amb N espires. La inductànciade la bobina està donada perL(x)=k·x3 (per 0 < x < a/2). Si pesa P[kg] i circula un corrent I [A].Determinar el valor de la posiciód’equilibri.

4.- En la petita màquina de la figura següent:

a l'estator hi ha dos debanats en quadratura (debanat A i B)mentre que en el rotor hi ha un debanat F en curtcircuit. Lacorrent del debanat A és )(·ˆ wtCosIi A = i en el debanat Bés )(·ˆ wtSinIiB = . Altres dades són:

)(·)(·

SinMLCosML

cteLLL

BF

AF

FFBBAA

=

====

4.1 Obtenir l'expressió del parell.4.2 Que passa quan la velocitat del gir del rotor es w?4.3 Calcular la corrent en les condicions anteriors.

5.- Un motor de corrent continua, excitació sèrie, presenta lessegüents dades en la placa de característiques:17 kW, 250 V, 80 A, 750 r.p.m i 4 polsUnes altres dades constructives són:

Resistència del debanat induït = 0.14 ohmResistència del debanat inductor = 0.11 ohmDebanat imbricatNombre de conductors = 200Diàmetre de l'induït = 20 cmLongitud de l'induït = 40 cm

Determinar:5.1 Dibuixa el diagrama elèctric equivalent de la màquina.5.2 El parell nominal5.3 El rendiment a condicions nominals5.4 Les pèrdues per efecte joule en els debanats5.5 Les pèrdues mecàniques i en el ferro si les primeres són eltriple de les segones.5.6 La força contra-electromotriu E.5.7 La inducció mitja a l'entreferro.5.8 La resistència a intercalar, en sèrie amb el motor per quesubministrant el parell nominal la velocitat es redueixi en un10%.5.9 La potència en les condicions anteriors.5.10 El rendiment.

PROVA FINAL (AiEI)CURS 03/04

Assignatura:MÀQUINES ELÈCTRIQUES

Data: 9 de Juny del 2004

Nom:

TeoriaSENSE FORMULARIMÀXIM 1 FULL2 PUNTS CADA PREGUNTA

1.- Contesta Cert/Fals (CONTESTAR EN UN ALTRE FULL).

a) La velocitat exacte de gir d’una màquina asíncrona (en rpm) es pot calcular per l’expressió n=60f/p.b) El parell en un motor de corrent continua, a part d’aspectes constructius, es funció només del corrent d’induït.c) Pel inductor d’una màquina síncrona hi circula corrent alterna.d) La freqüència de les corrents en el rotor d’una màquina asíncrona son funció del lliscament.e) En un generador connectat a la xarxa al produir-se un increment en l’excitació es produeix un decrement en la potencia activa.f) L’avantatge d’un motor asíncron es la fàcil regulació de parell a qualsevol velocitat.

2.- Descriu les possibilitats de regulació d’una màquina asíncrona mitjançant un control clàssic de la tensió i de la freqüència.3.-Com afecta de la inductància en la conducció continua de corrent en l’accionament (tant en diodes com amb tiristors ) d’unamàquina de corrent continua.

ProblemesENTREGAR ABANS DE FER ELS PROBLEMES LA PART DE TEORIA.PODEU UTILITZAR UN FORMULARI2 PUNTS CADA PROBLEMA

4.- Un motor de corrent continua amb excitació independent té les següents característiques:

150 V;resistència d’armadura de 0.3 ;inductància d’armadura 7.565 mH;n= 1200 rpm;corrent d’armadura igual a 50 A.

Es demana:

a) Potencia útil si les pèrdues mecàniques són tres vegades les del ferro i aquestes últimes es quantifiquen en 100 W.b) Rendiment;c) El parell nominal.d) Si s’alimenta amb un pont de tiristors monofàsic totalment controlat (p=2), on la tensió de línia es de 220V(50Hz), quin ha

de ser l’angle d’encebat dels tiristors per aconseguir les condicions nominals?e) Quina seria la inductància a afegir en sèrie per a obtenir conducció continua per a tots els angles d’encebat en condicions

nominals?

5.- Un motor asíncron trifàsic té la següent placa de característiques:tetrapolar, connexió en triangle, 50 Hz;assaig de vuit: 380 V, 2 A, 302.8 W;assaig en càrrega a potència nominal: 380 V, 5 A, 2600 W, 1440 rpm;resistència mesurada en bornes (connectat en triangle i en calent): 1.2 .

Es demana:a) Velocitat de sincronisme;b) Lliscament nominal;c) Factor de potència en vuit;d) Freqüència del rotor a condicions nominals;e) Pèrdues mecàniques i en el ferro si les segones són el doble de les primeres (descriu les hipòtesis que prens);f) Pèrdues en el coure a plena càrrega en el estator;g) Potència útil;h) Rendiment;i) Parell útil;j) Factor de potència a plena càrrega.

Assignatura: Màquines Elèctriques PRIMERA PROVAEspecialitat Enginyeria en Automàtica i Electrònica Ind. Curs: 04/05 - Q2

Nom: NOTA:

Teoria:1.- (1 punt) Expliqueu tres maneres diferents per regular la velocitat d'una màquina de corrent continua.2.- (1.5 punts) Dibuixa el diagrama de blocs del control de velocitat d'una màquina de corrent continuaexcitació independent.3.- (1.5 punts)

a) Expliqueu la relació entre la corrent d'excitació i el flux magnètic.b) Aquesta relació es sempre lineal? Per què?c) Com es relaciona el flux magnètic amb la força electromotriu de la màquina i el parell.

Problemes:4.- Un motor de corrent continua, excitació independent, presenta les següents dades en la placa decaracterístiques:17 kW, 250 V, 80 A, 750 r.p.m i 4 polsUnes altres dades constructives són:

Resistència del debanat induït = 0.15 ohmsResistència del debanat inductor = 30 ohmsDebanat imbricatNombre de conductors = 200Diàmetre de l'induït = 20 cmLongitud de l'induït = 40 cm

Determinar (2 punts):4.1 Dibuixa el diagrama elèctric equivalent de la màquina.4.2 El parell nominal4.3 El rendiment a condicions nominals4.4 Les pèrdues per efecte joule en els debanats4.5 Les pèrdues mecàniques i en el ferro si les primeres són el triple de les segones.4.6 La força contra-electromotriu E.4.7 La inducció mitja a l'entreferro.Si arrossega una càrrega on el seu parell ve donat per Mc = 0.78542·w2 i assumim el parell de pèrduesconstant (2 punts)4.8 Determina la velocitat de treball.4.9 Determina la corrent en aquestes condicions.4.10 Planteja i calcula les noves condicions per arribar a una velocitat un 10 % superior a l'anterior.

5.- Un motor d'inducció trifàsic de gàbia d'esquirol (1 punt).55 kW, 380 V, 110 A, 50 Hz, 1470 rpm, Cos ϕ=0.855.1 El nombre de pols.5.2 La potència consumida en condicions nominals.5.3 El rendiment en les condicions nominals.5.4 El lliscament en condicions nominals.5.5 El parell nominal.6.- La placa d'un motor d'inducció trifàsic indica:10 cv, 230 V, 1750 rpm 60 Hz, 27 A, estrella, Rf=1 ohmL'assaig al fre ha resultat que a l'aplicar 22.26 V circulen 27 A, 770W.L'assaig al buit, 230 V, 12.9 A i 791 W i 1798 rpm.Considereu que la reactància de l'estator es un 40 % de la reactància de curtcircuit.Determina el circuit equivalent de la màquina (1 punt).

Assignatura: Màquines Elèctriques Electrònica Ind. PRIMERA PROVAEspecialitat Curs: 04/05 - Q2

Nom: NOTA:

TeoriaCorrent Continua

1.- (1 punt) Expliqueu tres maneres diferents per regular lavelocitat d'una màquina de corrent continua.

2.- (1 punt)

a) Expliqueu la relació entre la corrent d'excitació i el fluxmagnètic.

b) Aquesta relació es sempre lineal? Per què?c) Com es relaciona el flux magnètic amb la força

electromotriu de la màquina i el parell.

Càlcul

3.- (1 punts) Contesta cert/fals

a) Els turboalternadors solen ser utilitzats en centralshidràuliques d'eix vertical.

b) Els generadors síncrons de pols sortints solen tenir unnombre de pols més elevat que els turboalternadors.

c) La inducció es molt variable segons el tipus demàquina.

d) La potència d'una màquina depèn exclusivament deltamany de l'induït.

ProblemesCorrent Continua

3.- Un motor de corrent continua, excitació independent,presenta les següents dades en la placa de característiques perel seu induït:17 kW, 250 V, 80 A, 750 r.p.m i 4 polsUnes altres dades constructives són:


Determinar (2 punts):4.1 Dibuixa el diagrama elèctric equivalent de la màquina.4.2 El parell nominal4.3 El rendiment a condicions nominals4.4 Les pèrdues per efecte joule en els debanats4.5 Les pèrdues mecàniques i en el ferro si les primeres són eltriple de les segones.4.6 La força contra-electromotriu E.4.7 La inducció mitja a l'entreferro.Si arrossega una càrrega on el seu parell ve donat per Mc =0.78542·w2 i assumim el parell de pèrdues constant (3 punts)4.8 Determina la velocitat de treball.4.9 Determina la corrent en aquestes condicions.4.10 Planteja i calcula les noves condicions per arribar a unavelocitat un 10 % superior a l'anterior.

Càlcul paramètric

4.- (2 punts) Un alternador trifàsic per una central hidràulica,d'eix horitzontal, amb destí a Costa Rica (60 Hz) necessita, perraons del salt d'aigua, ser arrossegat per una turbina Francis de514.13 rpm.

Es coneixen les següents dades:Inducció màxima teòrica a l'entreferro, en buit = 0.885 T.Coeficient o factor de debanat = 0.98.Tensió normalitzada 7.96 kV (triangle).A partir dels planells constructius que s'adjunten, determinar:

2.1 La longitud del paquet de xapa de l'estator.2.2 El valor del recubriment polar.2.3 La càrrega lineal específica si a cadascuna de les ranuresde l'induït hi ha 8 conductors i per ells circula una corrent defase de 382.8 A.2.4 La potència en bornes paramètrica.2.5 Enunciar la placa de característiques.2.6 El coeficient d'utilització de la màquina.

Assignatura: Màquines Elèctriques PROVA FINALEspecialitat Enginyeria Industrial Curs: 04/05 - Q2

Nom: NOTA:

Es poden utilitzar apunts durant tot l'examen.

L'exercici 0 només per qui tingui que recuperar la primera part (obligatoriper notes del primer parcial inferiors a 4)

0.- Un motor de corrent continua, excitació sèrie, presenta les següents dades en la placa decaracterístiques:17 kW, 250 V, 80 A, 750 r.p.m i 4 polsUnes altres dades constructives són:

Resistència del debanat induït = 0.14 ohmResistència del debanat inductor = 0.11 ohmDebanat imbricatNombre de conductors = 200Diàmetre de l'induït = 20 cmLongitud de l'induït = 40 cm

Determinar:1.1 Dibuixa el diagrama elèctric equivalent de la màquina.1.2 El parell nominal1.3 El rendiment a condicions nominals1.4 Les pèrdues per efecte joule en els debanats1.5 Les pèrdues mecàniques i en el ferro si les primeres són el triple de les segones.1.6 La força contra-electromotriu E.1.7 La inducció mitja a l'entreferro.1.8 La resistència a intercalar, en sèrie amb el motor per que subministrant el parell nominal la velocitates redueixi en un 10%.1.9 La potència en les condicions anteriors.1.10 El rendiment.

1.- El plànol adjunt correspon a una màquina asíncrona de corrent alterna.

Altres dades apart de les que figuren al plànol són:

Nombre de conductors per ranura: 40Longitud de l'induït: 1.5 mDensitat de corrent per els conductors: 0.16705 kA/m24 canals de ventilació de 3 mm d'amplada repartits en el rotor.Recobriment polar: 0.67Assumiu que el rotor és completament llis.

1.1.- Determineu la inducció real a l'entreferro.1.2.- Per que la inducció real pot ser major que la teòrica?

2.- En l'aïllament d'un conductor d'una ranura:

a: representa el gruix de la película d'aireb: representa el gruix de l'aïllant que pot ser de fibra de vidre o d'epoxy. La rigidesa dielèctrica de la fibrade vidre es 25 kV/mm mentre que la d'epoxy és de 40 kV/mm. Les permitivitats de la fibra de vidre i del'epoxy són 10 i 5 respectivament.

El gruix total (a + b) no pot superar 1.5 mm i com a mínim hi ha d'haver una pel·lícula d'aire de 0.1 mmper poder permetre la inserció del conductor a la ranura.

La diferencia de potencial entre el conductor i la xapa magnètica a considerar és de 1254 V.

2.1.- Justifica quin dels dos aïllaments és el més adequat i defineix les dimensions a i b que assegurin lamillor capacitat d'aïllament.


a l'estator hi ha dos debanats en quadratura (debanat A i B) mentre que en el rotor hi ha undebanat F en curtcircuit. La corrent del debanat A és )(·ˆ wtCosIi A = i en el debanat B és

)(·ˆ wtSinIiB = . Altres dades són:

)(·)(·

SinMLCosML

cteLLL

BF

AF

FFBBAA

=

====

3.1 Obtenir l'expressió del parell.3.2 Que passa quan la velocitat del gir del rotor es w?3.3 Calcular la corrent en les condicions anteriors.3.4 Justifica el valor de l'acoblament mutu LAB.3.5 A quin tipus de màquina (síncrona o asíncrona) s'assembla més? Descriu-ne lescaracterístiques.


Nom: NOTA:

Problemes:

(Problema de recuperació)0.- Un motor de corrent continua, excitació independent, presenta les següents dades en la placa decaracterístiques:17 kW, 250 V, 80 A, 750 r.p.m i 4 polsUnes altres dades constructives són:



2.- Un motor d'inducció trifàsic de gàbia d'esquirol.55 kW, 380 V, 110 A, 50 Hz, 1470 rpm, Cos ϕ=0.852.1 El nombre de pols.2.2 La potència consumida en condicions nominals.2.3 El rendiment en les condicions nominals.2.4 El lliscament en condicions nominals.2.5 El parell nominal.

3.- La placa d'un motor d'inducció trifàsic indica:10 cv, 380 V, 1750 rpm 60 Hz, 27 A, estrella, Rf=0.2 ohmL'assaig al fre ha resultat que a l'aplicar 22.26 V circulen 27 A, 770W.L'assaig al buit, 230 V, 12.9 A i 791 W i 1798 rpm.Considereu que la reactància de l'estator es un 40 % de la reactància de curtcircuit.Determina el circuit equivalent de la màquina.


a l'estator hi ha dos debanats en quadratura (debanat A i B) mentre que en el rotor hi ha un debanat F encurtcircuit. La corrent del debanat A és )(·ˆ wtCosIiA = i en el debanat B és )(·ˆ wtSinIiB = . Altresdades són:

)(·)(·

SinMLCosML

cteLLL

BF

AF

FFBBAA

=

====

4.1 Obtenir l'expressió del parell.4.2 Que passa quan la velocitat del gir del rotor és w?4.3 Calcular el corrent en les condicions anteriors.4.4 Justifica el valor de l'acoblament mutu LAB.4.5 A quin tipus de màquina (síncrona o asíncrona) s'assembla més? Descriu-ne les característiques.

5.- Un èmbol mòbil es situa dins una bobina. La variació de la inductància al introduir l’èmbol esrepresenta en la figura adjunta. Determinar el interval en el qual es pot arribar a la força màxima icalcular-ne el seu valor.

6.- Determina la inductància de la bobina

La permeabilitat relativa del material magnètic és de800.


Nom: NOTA:

Teoria (MÀXIM DOS FULLS)

1.- Mètodes de regulació de la màquina de corrent continua.

2.- Representa les corbes característiques de la màquina d'excitació independent.

3.- Descriu el fenomen de la reacció d'induït.

4.- Fes el diagrama de blocs de la màquina de corrent continua.

5.- Dibuixa el circuit equivalent de la màquina de corrent alterna asíncrona.

Problemes

1.-Un motor de corrent continua tetrapolar d'excitació sèrie i 250 V de tensió nominal, posseeix un induïtamb debanat ondulat de 496 conductors. El flux per pol és de 0.022 Wb i les pèrdues en el ferro més lespèrdues mecàniques valen 810 W. La resistència de l'induït és de 0.19 ohm i la resistència de l'inductor ésde 0.14 ohms. Calcular, quan el motor absorbeix una corrent de 50 A:

a) El parell intern.b) La velocitat.c) El parell útild) El rendiment

2.-Un motor de corrent continua:3.08 kW, 220V, 17 A, 1500 rpmExcitació independent a 110 VDebanat inductor 1000 voltes, 150 ohms.Debanat induït 0.78 ohm.

Determinar:1.- El parell nominal.2.- La força electromotriu.3.- El rendiment.4.- La potència dissipada en el coure.5.- Les pèrdues mecàniques (se suposa que les pèrdues en el ferro són despreciables i que són invariantsamb la velocitat).6.- La corrent de buit.7.- La velocitat de buit.8.- Es desitja que el corrent d'arranc, arrancant la màquina en buit, no superi 5 A. Dissenyar el sistemad'arranc mitjançant resistències esglaonades.

Problemes:

(Problema de recuperació)0.- Un motor de corrent continua, excitació independent, presenta les següents dades en la placa decaracterístiques:17 kW, 250 V, 80 A, 750 r.p.m i 4 polsUnes altres dades constructives són:



2.- Un motor d'inducció trifàsic de gàbia d'esquirol.55 kW, 380 V, 110 A, 50 Hz, 1470 rpm, Cos ϕ=0.852.1 El nombre de pols.2.2 La potència consumida en condicions nominals.2.3 El rendiment en les condicions nominals.2.4 El lliscament en condicions nominals.2.5 El parell nominal.

3.- La placa d'un motor d'inducció trifàsic indica:10 cv, 380 V, 1750 rpm 60 Hz, 27 A, estrella, Rf=0.2 ohmL'assaig al fre ha resultat que a l'aplicar 22.26 V circulen 27 A, 770W.L'assaig al buit, 230 V, 12.9 A i 791 W i 1798 rpm.

Considereu que la reactància de l'estator es un 40 % de la reactància de curtcircuit.Determina el circuit equivalent de la màquina.


a l'estator hi ha dos debanats en quadratura (debanat A i B) mentre que en el rotor hi ha un debanat F encurtcircuit. La corrent del debanat A és )(·ˆ wtCosIiA = i en el debanat B és )(·ˆ wtSinIiB = . Altresdades són:

)(·)(·

SinMLCosML

cteLLL

BF

AF

FFBBAA

=

====

4.1 Obtenir l'expressió del parell.4.2 Que passa quan la velocitat del gir del rotor és w?4.3 Calcular el corrent en les condicions anteriors.4.4 Justifica el valor de l'acoblament mutu LAB.4.5 A quin tipus de màquina (síncrona o asíncrona) s'assembla més? Descriu-ne les característiques.

5.- Un èmbol mòbil es situa dins una bobina. La variació de la inductància al introduir l’èmbol esrepresenta en la figura adjunta. Determinar el interval en el qual es pot arribar a la força màxima icalcular-ne el seu valor.

6.- Determina la inductància de la bobina

La permeabilitat relativa del material magnètic és de800.

Assignatura: Màquines Elèctriques PRIMERA PROVAEspecialitat Enginyeria Industrial Curs: 05/06 - Q2

Nom: NOTA:

Teoria

(MÀXIM DOS FULLS I SENSE FORMULARI)

1.- (0.75p) Mètodes de regulació de la màquina de corrent continua.

2.- (0.75p) Representa les corbes característiques de la màquina d'excitacióindependent.

3.- (0.75p) Descriu el fenomen de la reacció d'induït.

4.- (0.75p) Fes el diagrama de blocs de la màquina de corrent continua.


Nom: NOTA:

(NOMÉS FORMULARI)

5.- (3 punts)Un motor de corrent continua:3.08 kW, 220V, 15 A, 1500 rpmExcitació independent a 110 VDebanat inductor 1000 voltes, 150 ohms.Debanat induït 0.78 ohm.

Determinar:1.- El parell nominal.2.- La força electromotriu.3.- El rendiment.4.- La potència dissipada en el coure.5.- Les pèrdues mecàniques (se suposa que les pèrdues en el ferro sóndespreciables i que són invariants amb la velocitat).6.- La corrent de buit.7.- La velocitat de buit.8.- Es desitja que el corrent d'arranc, arrancant la màquina en buit, nosuperi 5 A. Dissenyar el sistema d'arranc mitjançant resistènciesesglaonades.


Nom: NOTA:

Càlcul

6.- (4 punts)Es desitja realitzar el disseny d'una màquina de corrent continua que tingui les següentscaracterístiques nominals:

Potència: 200 kWTensió: 150 VVelocitat: 1400 rpm

Es volen utilitzar les xapes de la Figura 1.Mentre que per l'inductor es vol utilitzar la xapa de la Figura 2

Determinar:

Part 1:

1) El número de pols.2) La longitud del induït.3) La inducció teòrica a l'entreferro.

Part 2:

4) La inducció real a l'entreferro suposant que no hi ha canals de ventilació.5) La inducció a la dent.

Figura 1

Figura 2

Assignatura: Màquines Elèctriques SEGONA PROVAFormat examen(A - B - C - D)

Especialitat Enginyeria en Automàtica i Electrònica Ind. Curs: 05/06 - Q2

Nom: NOTA:


1.- (1 punt) El resultat de l'anàlisi de l'energia a resultat 20·x2· i mentre que l'anàlisi de la coenergia ha

estat 20· x2· i . El sistema es lineal? Perquè?

2.- (1 punt) Un èmbol mòbil es situa dins una bobina. La variació de la inductància al introduir l’èmboles representa en la figura adjunta. Determinar el interval en el qual es pot arribar a la força màxima

3.- (1 punt) A que correspon la matriu següent en el model del motor d'inducció? Descriu la diferènciaentre els termes de la diagonal i els de fora la diagonal.

4.- (1 punt) Per a que s'utilitza la transformada de Park. Quina referència s'utilitza en el model de règimpermanent que hem estudiat?

0 5 10 15 30

Assignatura: Màquines Elèctriques SEGONA PROVA(Recuperació 1er parcial)


Nom: NOTA:

Fer els exercicis: 1(1 punt) ,2 (1 punt) , 4 (2 punts) i 5 (2 punts)

Problemes DC (recuperació)

1.- Un generador de corrent continua en l'assaig de buit (sense càrrega connectada) amb excitació independent giranta 1200 rpm, dona els següents valors:

Iexc (A) 5 10 15E (V) 70 110 140

La resistència d'induït és de 0.5 Ω i la d'excitació de 1.5 Ω. Funcionant com a generador sèrie se li connecta unacàrrega de 9 Ω.

Pregunta Resultat1.1.- A quina velocitat haurà de girar per que la tensió ala càrrega sigui de 135 V?

2.- Un motor de corrent continua:3.08 kW, 220V, 17 A, 1500 rpmExcitació independent a 110 VDebanat inductor 1000 voltes, 150 ohms.Debanat induït 0.78 ohm.

Determinar:Pregunta Resultat

2.1.- El parell nominal.

2.- La força electromotriu.

3.- El rendiment.

4.- La potència dissipada en el coure.

5.- Les pèrdues mecàniques (se suposa que les pèrduesen el ferro són despreciables i que són invariants amb lavelocitat).7.- La velocitat de buit.

6.- La corrent de buit.

8.- Es desitja que el corrent d'arranc, arrancant lamàquina en buit, no superi 5 A. Dissenyar el sistemad'arranc mitjançant resistències esglaonades.

Assignatura: Màquines Elèctriques SEGONA PROVA(Problemes)


Nom: NOTA:

Problemes asíncrona

3.- (2 punt) Un motor asíncron trifàsic de 7 CV, 220 V, 6 pols, 50 Hz i connexió estrella absorbeix de la líniad'alimentació una potència aparent de 7.2 kVA amb un factor de potència de 0.844 quan subministra la potèncianominal. Suposant unes pèrdues rotòriques constants de 400 W calcular per el motor funcionant en les condicionsesmentades:

Preguntes Resultats3.1.- El rendiment

3.2.- La velocitat de sincronisme.

3.3.- La velocitat.

3.5.- El lliscament.

3.4.- La potència perduda en el coure del rotor.

3.5.- La potència perduda en el coure de l'estàtor.

3.6.- La resistència per fase de l'estàtor.

4.- (2 punt) Un motor de inducció trifàsic, tetrapolar, connexió triangle i funcionant a una freqüència de 50 Hz, haestat sotmès a diversos assaigs i mesures, obtenint com resultats:

Assaig de buit: Tensio 380V, corrent 2 A, potència 302.8 WAssaig en càrrega a la potència nominal: Tensió 380 V, corrent 5 A, potència 2600 W, velocitat 1440 rpmMesura de la resistència en bornes en calent: 1.2 Ω.

Es pot considerar que les pèrdues d'origen mecànic (fregament + ventilació) i magnètiques estan en relació 1/2respectivament.

Preguntes Resultats4.1.- Velocitat de sincronisme

4.2.- Lliscament nominal

4.3.- Factor de potència, en buit

4.4.- Les freqüències rotòriques

4.5.- Pèrdues mecàniques i en el ferro

4.6.- Pèrdues en el coure, a plena càrrega, en elsdebanats estatòrics4.7.- Potència síncrona

4.8.- Pèrdues en el coure, a plena càrrega, en elsdebanats rotòrics4.9.- Potència útil en l'eix

4.10.- Factor de potència

4.11.- Rendiment

Problema electromecànica

5.- (2 punt) En el sistema electromecànic següent la peça mòbil es troba en repós. Aquesta peça potdescriure un moviment en la direcció . Es suposa que el nucli magnètic té una permeabilitat molt granrespecte la de l'aire.

Descriu matemàticament com serà la força que apareix en la peça mòbil.

(indiqueu simbòlicament les cotes que us facin falta)



Nom: NOTA:


1.- (1 punt) El resultat de l'anàlisi de l'energia a resultat 20·x2· i mentre que l'anàlisi de la coenergia ha

estat 10· x2· i . El sistema es lineal? Perquè?


3.- (1 punt) A que correspon la matriu següent en el model del motor d'inducció? Descriu la diferènciaentre els termes de la diagonal i els de fora la diagonal.

4.- (1 punt) Per a que s'utilitza la transformada de Park. Quina referència s'utilitza en el model de règimpermanent que hem estudiat?



Nom: NOTA:

Fer els exercicis: 1(1 punt) ,2 (1 punt) , 4 (2 punts) i 5 (2 punts)

Problemes DC (recuperació)

1.- Un generador de corrent continua en l'assaig de buit (sense càrrega connectada) amb excitació independent giranta 1200 rpm, dona els següents valors:

Iexc (A) 5 10 15E (V) 70 110 140

La resistència d'induït és de 0.5 Ω i la d'excitació de 1.5 Ω. Funcionant com a generador sèrie se li connecta unacàrrega de 9 Ω.

Pregunta Resultat1.1.- A quina velocitat haurà de girar per que la tensió ala càrrega sigui de 135 V?

2.- Un motor de corrent continua:3.08 kW, 220V, 17 A, 1500 rpmExcitació independent a 110 VDebanat inductor 1000 voltes, 150 ohms.Debanat induït 0.78 ohm.

Determinar:

Pregunta Resultat2.1.- El parell nominal.

2.- La força electromotriu.

3.- El rendiment.

4.- La potència dissipada en el coure.

5.- Les pèrdues mecàniques (se suposa que les pèrduesen el ferro són despreciables i que són invariants amb lavelocitat).7.- La velocitat de buit.

6.- La corrent de buit.

8.- Es desitja que el corrent d'arranc, arrancant lamàquina en buit, no superi 5 A. Dissenyar el sistemad'arranc mitjançant resistències esglaonades.

Assignatura: Màquines Elèctriques SEGONA PROVA(Problemes)


Nom: NOTA:

Problemes asíncrona

3.- (2 punt) Un motor asíncron trifàsic de 7 CV, 220 V, 6 pols, 50 Hz i connexió estrella absorbeix de la líniad'alimentació una potència aparent de 7.2 kVA amb un factor de potència de 0.844 quan subministra la potèncianominal. Suposant unes pèrdues rotòriques constants de 400 W calcular per el motor funcionant en les condicionsesmentades:

Preguntes Resultats3.1.- El rendiment

3.2.- La velocitat de sincronisme.

3.3.- La velocitat.

3.5.- El lliscament.

3.4.- La potència perduda en el coure del rotor.

3.5.- La potència perduda en el coure de l'estator.

3.6.- La resistència per fase de l'estator.

4.- (2 punt) Un motor de inducció trifàsic, tetrapolar, connexió triangle i funcionant a una freqüència de 50 Hz, haestat sotmès a diversos assaigs i mesures, obtenint com resultats:

Assaig de buit: Tensio 380V, corrent 2 A, potència 302.8 WAssaig en càrrega a la potència nominal: Tensió 380 V, corrent 5 A, potència 2600 W, velocitat 1440 rpmMesura de la resistència en bornes en calent: 1.2 Ω.

Es pot considerar que les pèrdues d'origen mecànic (fregament+ventilació) i magnètiques estan en relació 1/2respectivament.

Preguntes Resultats4.1.- Velocitat de sincronisme

4.2.- Lliscament nominal

4.3.- Factor de potència, en buit

4.4.- Les freqüències rotòriques

4.5.- Pèrdues mecàniques i en el ferro

4.6.- Pèrdues en el coure, a plena càrrega, en elsdebanats estatòrics

4.7.- Potència síncrona

4.8.- Pèrdues en el coure, a plena càrrega, en elsdebanats rotòrics4.9.- Potència útil en l'eix

4.10.- Factor de potència

4.11.- Rendiment


5.- (2 punt) En el sistema electromecànic següent la peça mòbil es troba en repós. Aquesta peça potdescriure un moviment en la direcció . Es suposa que el nucli magnètic té una permeabilitat molt granrespecte la de l'aire.

Descriu matemàticament com serà la força que apareix en la peça mòbil.



Especialitat Enginyeria Industrial Curs: 05/06 - Q2

Nom: NOTA:


1.- (1.5 punts) El resultat de l'anàlisi de la coenergia a estat ixk 2·2

60· mentre que el flux

iixiN

k ···120··2

22

. Que val l'energia? És tracte d'un sistema lineal? Perquè?


3.- (1.5 punts) En la petita màquina de la figura següent:

0 50 100 150 200

a l'estator hi ha dos debanats en quadratura (debanat A i B)mentre que en el rotor hi ha un debanat F en curtcircuit. Lacorrent del debanat A és )cos(·ˆ wtIiA = i en el debanat B

és )sin(·ˆ wtIiB = .3.1.- Quines inductàncies seran constants?3.2.- Que val la inductància LAF3.3.- Si l'acoblament màxim entre les bobines A i F; i entre lesbobines B i F és M, quina és l'expressió de l'acoblament entre lesbobines A i F; i B i F?3.4.- Si el rotor gira a la velocitat w quan val el parell?3.5.- A quin tipus de màquina correspon? Perquè?



Nom: NOTA:


4.- (2 punts) En el sistema electromecànic següent la peça mòbil es troba en repòs. Aquesta peça potdescriure un moviment en la direcció . Es suposa que el nucli magnètic té una permeabilitat molt gran

respecte la de l'aire.

Descriu matemàticament com serà la força que apareix en lapeça mòbil.


5.- (1.5 punts) El mecanisme de la figura té una reluctància en funció de la longitud de l’entreferrodonada per:

[ ]

[ ]mxonWbAvxx

+⋅= 003.0·109)Re( 8

la bobina té N=1620 espires i 55 . La tensióque alimenta la bobina es de 110 V DC.

5.1.- Calcular l’energia emmagatzemada en el camp magnètic si el relé està obert (x = 0.006 m).

Resultat:

5.2.- Calcular l’energia emmagatzemada en el camp magnètic si el relé està tancat (x = 0 m).

Resultat:

5.3.- Calcular el treball realitzat quan es tanca lentament des de x = 0.006 m a x = 0.001m

Resultat:

Si el mecanisme de la figura tingués una corba de magnetització que es pogués aproximar a l’equació:

riumagnetomotforçalaési

mNcteMambx

M 8109 −⋅==⋅

=Φ

Determinar:

5.4.- L’energia emmagatzemada com funció de Φ i x.

Resultat:

5.5.- La coenergia emmagatzemada com funció de Φ i x.

Resultat:

5.6.- Les variacions de l’energia y la coenergia respecte a la longitud x del entreferro.

Resultat:

5.7.- La força mecànica quan x=0,01 m i Φ=6·10-4 Wb.

Resultat:

Colección de exámenes de máquinas...

Documents

Transcript of Colección de exámenes de máquinas...