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Maquinas eléctricas ejercicios, Ejercicios de Tecnología Industrial

Ejercicios de maquinas eléctricas

Tipo: Ejercicios

2020/2021

Subido el 08/12/2021

Unknown1589
Unknown1589 🇵🇪

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Se tiene un motor de inducción trifásico de rotor bobinado y 6 polos conectado a una
red de 220 V y 50,5 Hz. Cuando gira a una velocidad de 970 r.p.m. este motor absorbe
de la red una potencia de 15 kW y una corriente de 47 A.
Se sabe que cuando funciona en vacío este motor absorbe de la red una potencia de 760
W y una corriente de 20,5 A.
Este motor tiene su devanado del estator conectado en estrella y la resistencia medida
entre dos de sus bornes vale 0,38 . Las pérdidas mecánicas de esta máquina son 220
W.
Para el estado de funcionamiento indicado inicialmente (15 kW y 970 r.p.m.):
a) calcular el factor de potencia del motor.
b) determinar el par interno desarrollado por el motor, tanto en Nm como en vatios-
síncronos.
c) obtener la potencia de pérdidas en el cobre del rotor.
d) calcular la potencia útil y el rendimiento.
RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA:
Datos:
𝑚1= 3 fases 2p = 6 polos 𝑓
1=50.5 𝐻𝑧 𝑉
1𝑁𝐿 =220 𝑉
Si 𝑉
1𝐿 = 𝑉
1𝑁𝐿 y 𝑃
1=15𝑘𝑊, 𝐼1𝐿 =47𝐴 y 𝑛 = 970 𝑟. 𝑝. 𝑚.
Si 𝑉
1𝐿 = 𝑉
1𝑁𝐿, 𝑃0=760 𝑊 e 𝐼0𝐿 =20.5 𝐴
Conexión estrella en el estator 𝑃
𝑚=220 𝑊
La resistencia medida entre dos fases del estator es 𝑅𝐴𝐵 = 0.38
RESOLUCIÓN:
La resistencia medida entre dos de las fases de un devanado trifásico conectado en
estrella (por ejemplo, la resistencia 𝑅𝐴𝐵 entre las fases A y B) es igual a dos veces las
resistencias 𝑅1 de una fase (ver la figura adjunta). En consecuencia, se obtiene que:
𝑅𝐴𝐵 = 2𝑅1 𝑅1=𝑅𝐴𝐵
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Se tiene un motor de inducción trifásico de rotor bobinado y 6 polos conectado a una red de 220 V y 50,5 Hz. Cuando gira a una velocidad de 970 r.p.m. este motor absorbe de la red una potencia de 15 kW y una corriente de 47 A. Se sabe que cuando funciona en vacío este motor absorbe de la red una potencia de 760 W y una corriente de 20,5 A. Este motor tiene su devanado del estator conectado en estrella y la resistencia medida entre dos de sus bornes vale 0,38 . Las pérdidas mecánicas de esta máquina son 220 W. Para el estado de funcionamiento indicado inicialmente (15 kW y 970 r.p.m.): a) calcular el factor de potencia del motor. b) determinar el par interno desarrollado por el motor, tanto en Nm como en vatios- síncronos. c) obtener la potencia de pérdidas en el cobre del rotor. d) calcular la potencia útil y el rendimiento. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA: Datos: 𝑚 1 = 3 fases 2p = 6 polos 𝑓 1 = 50. 5 𝐻𝑧 𝑉 1 𝑁𝐿 = 220 𝑉 Si 𝑉 1 𝐿 = 𝑉 1 𝑁𝐿 y 𝑃 1 = 15 𝑘𝑊 , 𝐼 1 𝐿 = 47 𝐴 y 𝑛 = 970 𝑟. 𝑝. 𝑚. Si 𝑉 1 𝐿 = 𝑉 1 𝑁𝐿, 𝑃 0 = 760 𝑊 e 𝐼 0 𝐿 = 20. 5 𝐴 Conexión estrella en el estator 𝑃𝑚 = 220 𝑊 La resistencia medida entre dos fases del estator es 𝑅𝐴𝐵 = 0. 38  RESOLUCIÓN: La resistencia medida entre dos de las fases de un devanado trifásico conectado en estrella (por ejemplo, la resistencia 𝑅𝐴𝐵 entre las fases A y B) es igual a dos veces las resistencias 𝑅 1 de una fase (ver la figura adjunta). En consecuencia, se obtiene que: 𝑅𝐴𝐵 = 2 𝑅 1 → 𝑅 1 = 𝑅𝐴𝐵 2

Que, sustituyendo valores, sale: 𝑅 1 =

a) La potencia absorbida 𝑃 1 es una potencia (activa) eléctrica. Dado que se trata de un circuito trifásico, se tiene que: 𝑃 1 = √ 3 𝑉 1 𝐿 𝐼 1 𝐿 cos 𝜑 1 cos 𝜑 1 =

Sustituyendo valores se llega a: cos 𝜑 1 =

√^3.^220.^47

El factor de potencia del motor vale 0. b) Para calcular este par interno se necesitan conocer las pérdidas en el hierro 𝑃𝐹𝑒 del motor. Para obtener estas pérdidas se parte del comportamiento de la máquina en vacío: En vacío se obtiene que: Por ser conexión estrella → 𝐼 0 𝐿 = 𝐼 0 = 20. 5 𝐴 Pérdidas en el cobre en el estator en vacío: 𝑃𝐶𝑢 10 = 3 𝑅 1 𝐼 02 = 3. 0 , 19. 20 , 52 = 239 , 5 𝑊 En vacío prácticamente no circula corriente por el roto → 𝑃𝐶𝑢 20  0 En vacío no se produce potencia útil → 𝑃𝑢 = 0 Para cualquier carga a tensión y frecuencia asignadas las pérdidas en el hierro y mecánicas son fijas. Luego, en vacío se tiene este balance de potencias: 𝑃 0 = 𝑃𝐶𝑢 10 + 𝑃𝐹𝑒 + 𝑃𝑚 En consecuencia, 𝑃𝐹𝑒 = 𝑃 0 − 𝑃𝐶𝑢 10 − 𝑃𝑚 Sustituyendo valores se obtiene: 𝑃𝐹𝑒 = 760 − 239 , 5 − 220 = 300 𝑊 Una vez conocidas las pérdidas en el hierro, se puede calcular la potencia electromagnética 𝑃𝑎 que atraviesa el entre hierro cuando el motor absorbe una potencia de 50kW: 𝑃𝑎 = 𝑃 1 − 𝑃𝐹𝑒 − 𝑃𝐶𝑢 1 Teniendo en cuenta que en un devanado en estrella se verifica que 𝐼 1 = 𝐼 1 𝐿 , se deduce que las pérdidas en el cobre del estator 𝑃𝐶𝑢 1 valen:

d) En el rotor se tiene que este balance de potencias: 𝑃𝑎 = 𝑃𝑢 + 𝑃𝐶𝑢 2 + 𝑃𝑚→ 𝑃𝑢 = 𝑃𝑎 − 𝑃𝐶𝑢 2 − 𝑃𝑚 Luego, 𝑃𝑢 = 13440 − 532 , 3 − 220 = 12688 𝑊 Y el rendimiento es  =

La potencia útil vale 12,7 kW y el rendimiento es de 84,58%