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Solucionario: Electrotecnia

Electrotecnia

SOLUCIONARIO

Pablo Alcalde San Miguel

ITES-PARANINFO 1


Unidad de contenido 1

1.6

2 ITES-PARANINFO



2.3

2.4

2.5

2.9

Resistividad que según las tablas coincide con la del aluminio.

2.10

Su resistencia es aproximadamente igual.

2.11

2.12

La sección del hilo de cobre sabiendo su diámetro es igual a:

2.13

ITES-PARANINFO 3


2.14

4 ITES-PARANINFO



3.1

3.2

3.3

La resistencia del calentador que permanece constante es igual a:

La potencia para 125 V la podemos calcular así:

3.4

3.5

ITES-PARANINFO 5


3.6

3.7

3.8

6 ITES-PARANINFO



4.3

4.4

4.5

4.8

4.9

4.10

ITES-PARANINFO 7


4.11

4.12

8 ITES-PARANINFO



5.3

5.4

ITES-PARANINFO 9



6.1

6.2

6.3 La resistencia de la bobina del electroimán es:

La resistencia total del conjunto formado por la bobina más la resistencia limitadora conectada en serie es igual a:

6.4

Al someter a este conjunto en serie a una tensión de 220 V, tendremos que:

10 ITES-PARANINFO


6.5Primero calculamos la corriente:

La caída de tensión en la resistencia limitadora es:

6.6

6.7

ITES-PARANINFO 11


6.8

6.9

6.10

Para el conmutador en la posición (3) tendremos aplicados los 220 V a la resistencia con una potencia de 3.000 W.

Para el conmutador en la posición (2) aplicamos la tensión de 220 V al conjunto formado por las resistencias en serie y , y que desarrollan un total de 2.000 W.

Para la posición (1) del conmutador los 220 V de la alimentación quedan aplicados al conjunto formado por las resistencias en serie , y , y que desarrollan un total de 1.000 W.

12 ITES-PARANINFO


6.13Reducimos el circuito hasta encontrar un equivalente con una sola resistencia.

Las resistencias equivalentes las hemos calculado así:

6.14Primero marcamos puntos y corrientes en el circuito y reducimos el circuito hasta encontrar un

equivalente con una sola resistencia, tal como se muestra en las figuras 6.1 a 6.4.

R 1 = 1 0

R 2 = 2 0

R 3 = 3 0

R 4 = 4 0 1 0 0 V +

-I1

I2

I3

I4

I A B C

R 1 = 1 0

R 2 = 2 0

R 3 4 = 6 ,6 7

1 0 0 V +

-I1

I4

I A B C

Figura 6.1 Figura 6.2

R 2 = 2 0

R 1 3 4 = 1 6 ,6 7

1 0 0 V +

-I1

I4

I A C

R T = 9

1 0 0 V +

-IA C


Las resistencias equivalentes las hemos calculado así: ITES-PARANINFO 13


En el circuito de la figura 6.4:




En la tabla 6.1 situamos el valor de la tensión y corriente de cada resistencia. La potencia de cada una la calculamos aplicando la expresión: P = V I

Tabla 6.1

14 ITES-PARANINFO

I(A) 3,7 5 2,1 1,6

V(v) 37 100 63,3 63,3

P(W) 137 500 134 101



7.1

Dibujamos el circuito con las caídas de tensión, las f.e.m. de los generadores y aplicamos las leyes de Kirchhoff.

I1 I2

I3

1 2 V 5 V

A

B

5 I1 1 I 2

1 0 I 3

M 1 M 2

2 I 3

1 0 I 3

Figura 7.1

Resolviendo el sistema de ecuaciones por cualquiera de los métodos conocidos obtenemos el siguiente resultado:

7.2

Procederemos de la misma forma que en el ejercicio anterior.

I1 I2

I3

1 0 V 2 0 V

A

B

4 I1 8 I 2M 1 M 2

6 I3

1 I 3

Figura 7.2

El resultado que se obtiene de este sistema de ecuaciones:

ITES-PARANINFO 15


La tensión en la carga de 8 :

7.3

Primero convertiremos a triángulo la estrella formada en el circuito, tal como se muestra en la figura 7.3.

6 R b

R a

R c

1 8

1 8

1 8

6

1 0

Figura 7.3

Como en este caso las resistencias son iguales:

Seguidamente reduciremos el circuito hasta conseguir una sola resistencia, tal como se muestran en las figuras 7.3 a 7.7.

16 ITES-PARANINFO


6 R b

R a

R c

1 8

1 8

1 8

6

1 0

R a 1 8

1 0

R d 4 ,5

R e 4 ,5


R a 1 8

1 0

R f 9

R g 6

1 0

R T 1 6

Figura 7.5 Figura 7.6 Figura 7.7

Las resistencias equivalentes las obtenemos así:

7.4

Se procede exactamente igual que en el ejercicio anterior. Transformamos la estrella formada por las resistencias de 10 .

En las figuras 7.9 a 7.12 se reduce el circuito hasta conseguir una sola resistencia.

ITES-PARANINFO 17


R b

R a

R c

1 8

3 0

5

3 0

3 0 A

B

3 0

3 0

R b

1 8

3 0

5

1 5 A

B

1 5


R b

1 8

3 0

5

A

B

3 0

1 8 5

A

B

1 5


1 8

A

B

2 0

Figura 7.12

7.5

Primero calculamos la resistencia de Thèvenin cortocircuitando las fuentes de alimentación (figura 7.13).

A

B

R 1

2 0

R 2

5

R T h

Figura 7.13

y quedan conectadas en paralelo:

La tensión de Thèvenin es la que aparece entre los terminales AB según se muestra en la figura 7.14.18 ITES-PARANINFO


A

B

E 11 4 0 V

E 2

9 0 V

I

V A B

2 0 I 5 I

Figura 7.14

Si aplicamos la segunda ley de Kirchhoff al circuito de la figura 7.14:

Para averiguar la tensión VAB aplicamos otra vez esta ley pero a la malla formada por E1, R1 y VAB:

El circuito equivalente de Thèvenin quedaría así (figura 7.15):

A

B

R L

R T h

V T h 3 5 ,2 V

4

IL 1

V L

Figura 7.15

Para RL1 = 100

Para RL2 = 500

Para RL3 = 10

ITES-PARANINFO 19


Para RL4 = 3 K

20 ITES-PARANINFO


UNIDAD DE CONTENIDO 8

8.6

8.7

a) Tensión en bornes en vacío =

b)

c)

d)

e)

8.8

a)

b)

c)

ITES-PARANINFO 21


d)

e)

8.9

a)

b)

22 ITES-PARANINFO



9.6

9.7

9.8

9.12

9.13

ITES-PARANINFO 23



10.5

10.6

10.7

10.8

24 ITES-PARANINFO


10.9

10.10

Consultando en la tabla 10.1 para un núcleo de chapa magnética normal se necesitan 675 AV/m para

producir 1,1Teslas de inducción.

La longitud media del circuito formado por la chapa es:

Fuerza magnetomotriz para establecer este nivel de inducción en el hierro:

La intensidad de campo necesaria aplicar para el tramo de aire es:

Longitud del tramo de aire: 0,2 + 0,2 = 0,4 cm

Fuerza magnetomotriz para establecer el nivel de inducción en el aire del entrehierro:

La fuerza magnetomotriz total será:

10.11

10.12

ITES-PARANINFO 25


La longitud media del circuito formado por la chapa es:

Fuerza magnetomotriz para establecer el nivel de inducción en el aire del entrehierro:

La intensidad de campo necesaria aplicar para el tramo de aire es:

Longitud del tramo de aire: 0,3 + 0,3 = 0,6 cm

Fueerza magnetomotriz para establecer el nivel de inducción en el aire del entrehierro:

La fuerza magnetomotriz total será:

26 ITES-PARANINFO



11.7

11.8

11.9

11.10

ITES-PARANINFO 27



12.8

12.9

12.10

12.11

12.12

28 ITES-PARANINFO


12.13

V

t (m s)

3 11 V2 9 6 V2 5 2 V

9 6 V

0 V

-9 6 V

-2 5 2 V3 11 V

5

1 0 2 0

31 6

11 1 3

Figura 12.1

12.14

12.15

ITES-PARANINFO 29


12.16

12.17

12.18

30 ITES-PARANINFO



13.5

I = 2 ,4 A

V R = 1 2 0 V

V L = 1 8 8 ,4 V

t = 0

= 5 7 ,5 º

Figura 13.1

13.6

ITES-PARANINFO 31


Figura 13.2

13.7

Predomina la carga inductiva:

32 ITES-PARANINFO


V R = 6 7 ,5 V

V C

V C = 2 1 4 ,7 V

V L = 4 2 4 V

I = 6 ,7 5 A = 7 2 ,1 º

Figura 13.3

13.8

13.9

ITES-PARANINFO 33


13.10

13.11

Figura 13.4

13.12

Bobina nº 1

Bobina nº 2

34 ITES-PARANINFO

VR = 125

VC


13.13

13.14

ITES-PARANINFO 35



14.1

36 ITES-PARANINFO


ITES-PARANINFO 37


14.2

Potencias totales:

38 ITES-PARANINFO


14.3

14.4

G

R 2

I

R 1

I2I1

3 8 0 V

1 4 0

2 0 0

L

1 ,9 6 H

Z 1 Z 2

Figura 14.1

ITES-PARANINFO 39


I = 2 ,1 -1 6 ,4 º

I1 = 1 ,9 0 º

I2 = 0 ,6 -7 7 ,6 º

V = 3 8 0 0 º

Figura 14.2

14.5

40 ITES-PARANINFO


I = 2 ,4 -9 0 º

I2 = 0 ,3 0 º

I1 = 2 ,5 9 0 º

V = 1 2 0 0 º

I1 = 0 ,3 2 1 8 ,4 º

Figura 14.3

14.6

14.7

El circuito mixto podría quedar también dibujado así (figura 14.4).

ITES-PARANINFO 41


G

IT

5 0 V

A B DI1

I2

1 0

3

5

4 C

Figura 14.4

El circuito equivalente podría quedar reducido al de la figura 14.5 teniendo en cuenta que el condensador y la red formada por la bobina y la resistencia están en paralelo.

G

IT

5 0 V

A B D1 0 Z B D

Figura 14.5

En el circuito de la figura 8.9 la resistencia queda en serie con la impedancia ZBD

Lectura de

42 ITES-PARANINFO


14.8

El circuito se podría representar así (figura 14.6):

G

IT

V

A B CI1

I2

1 0

1 0

5

Figura 14.6

El condensador y la bobina quedan en paralelo (figura 14.7):

G

IT

V

A B C1 0 Z B C

Figura 14.7

ITES-PARANINFO 43


En la figura 14.8 se ha representado el diagrama vectorial:

I2 = 1 0 0 ºI1 = 2 0 0 º IT = 1 0 0 º

Figura 14.8

14.9

En la figura 14.9 se ha representado el diagrama vectorial.

V = 2 2 0 V

V R = 1 ,4 A

t = 0

= 5 1 ,5 º

Figura 14.944 ITES-PARANINFO


14.10

Bobina nº 1

Bobina nº 2

Total

14.11

G

I 2 2 0 V / 5 0 H z

AB C

C = 3 5 FR = 1 6 0

ITES-PARANINFO 45


Figura 14.10

Para que el calefactor trabaje a 125 V, la corriente será igual a:

14.12

Bobina nº 1

Bobina nº 2

46 ITES-PARANINFO


Mejora del Factor de potencia:

14.13

Figura 14.11

ITES-PARANINFO 47


Primero calculamos la impedancia de la bobina:

14.14

G

R 2

I

I2I1

2 2 0 V

2 0 0

L

0 ,8 H

Z 1 Z 2

C = 2 F

Figura 14.12

14.15

48 ITES-PARANINFO

R = 79,5


Cálculo de la sección de los conductores:

Como la corriente que admite el conductor es inferior a 67 A, seleccionaremos un conductor de 50 mm2, que admite una corriente de 94 A.

Como la corriente que admite el conductor es inferior a 57,4 A, seleccionaremos un conductor de 25 mm2, que admite una corriente de 64 A.

ITES-PARANINFO 49


14.16

14.17

50 ITES-PARANINFO



15.6

15.7

15.8

15.9

15.10

ITES-PARANINFO 51


15.11

15.12

15.13

52 ITES-PARANINFO


15.14

15.15

ITES-PARANINFO 53


15.16

15.17

54 ITES-PARANINFO

Potencias totales:


ITES-PARANINFO 55


15.18

56 ITES-PARANINFO


15.19

ITES-PARANINFO 57



16.9

16.10

El error absoluto máximo se comete en el resultado:

16.11

16.12

16.13

Constante de escala sin shunt:

Constante de escala con shunt:

58 ITES-PARANINFO


La medida para 65 divisores es:

sin shunt = 65 div · 0,125 = 8,125 A

con shunt = 65 div · 2,5 = 162,5 A

16.14Intensidad nominal por el primario del transformador de intensidad:

Seleccionamos un transformador de intensidad de relación 250/5.

Su relación de transformación es:

La constante de escala del amperímetro con transformador es:

La medida para 35 divisiones, es: 35 div · 6,25 A/div = 218,75 A

16.15

Tensión en la resistencia adicional:

Constante sin resistencia adicional:

Constante con resistencia adicional:

ITES-PARANINFO 59


Medida sin resistencia adicional:

Medida con resistencia adicional:

16.16

Seleccionaremos para la medida un transformador de tensión de relación: 11.000/110 V.

Su relación de transformación es:

La constante de escala del voltímetro con transformador es:

La medida para 45 divisiones, es: 45 div · 220 V/div = 9.900 V

60 ITES-PARANINFO



17.12

ITES-PARANINFO 61



18.8

18.9

18.10

18.11

18.12

62 ITES-PARANINFO


Las pérdidas cuando el transformador trabaja a ¾ partes de la potencia nominal:

18.13

La tensión en bornes del secundario a plena carga será entonces:

La tensión en bornes del secundario para una carga de 25 KVA:

Intensidades de cortocircuito en ambos devanados:

ITES-PARANINFO 63


18.14

18.15


18.19

64 ITES-PARANINFO


18.20


Para determinar la corriente de cortocircuito por el primario, primero averiguamos la intensidad por cada una de las fases del bobinado del transformador conectado en estrella:

ITES-PARANINFO 65



20.9

Al incorporar una resistencia adicional en serie con el inducido suavizamos el arranque:

20.10

El valor óhmico del reostato de arranque lo calculamos así:

La corriente de arranque deberá limitarse hasta 2 veces la nominal:

20.11

20.12

66 ITES-PARANINFO


20.13

20.14

ITES-PARANINFO 67



21.3

21.4

21.5

68 ITES-PARANINFO



22.5

22.6

22.7

Para un motor a 50 Hz a 1.425 r.p.m le corresponde una velocidad síncrona de 1.500 r.p.m

22.8

Potencia útil del motor:

Velocidad síncrona:

Velocidad del rotor:

Velocidad angular:

Par útil del rotor:

ITES-PARANINFO 69


22.9

Intensidad a 4/4:

Intensidad a 3/4:

Intensidad a 2/4:

Intensidad en el arranque:

Pares del motor:

70 ITES-PARANINFO



23.6

ITES-PARANINFO 71



24.6

V sa l

I en t

7 4 1 C

+ 1 2 V

- 1 2 V

R r

0 V - 2 0 V

0 A – 1 0 A

Figura 24.1

Para una medida del voltímetro de 5V la corriente medida es igual a:

24.7

24.9

72 ITES-PARANINFO


24.10

ITES-PARANINFO 73

solucionario electrotecnia.pdf

Documents

3p icl intensidad

ampermetr del lectura

3p cos cos

3p i0

cccccc c13

columna aislantes

20 automtico de

fusible de