motores trmicos - Gobierno de Canarias

COORDINACIÓN DE MATERIA
TECNOLOGÍA INDUSTRIAL 2º BACHILLERATO
CURSO ESCOLAR 2005-2006
BLOQUE II: MÁQUINAS.
TEMA 10. MÁQUINAS ELÉCTRICAS
CUESTIONES (40)
INTRODUCCIÓN
C1. Define qué es una máquina eléctrica.
C2. Realiza una clasificación de las máquinas eléctricas, explicando cada una de ellas
(generadores, transformadores y motores).
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE MAGNETISMO
C3. Explique la fuerza de Lorentz (acción de campos magnéticos sobre cargas en movimiento).
C4. ¿Qué es el flujo magnético?.
C5. ¿Podría funcionar un transformador con corriente continua?. ¿Y un electroimán?. Razona y
justifica la respuesta.
C6. Enuncie el principio físico que rige el funcionamiento de los motores eléctricos (fuerza del
campo magnético sobre una corriente rectilínea).
PAU septiembre 2001
C7. Describa las razones por las que los núcleos de las máquinas eléctricas no son macizos
sino laminados.
PAU septiembre 2001
C8. Describa brevemente las corrientes de Foucault indicando qué práctica constructiva tiene
en cuenta la disminución de las pérdidas debidas a dichas corrientes.
PAU junio y septiembre 2002
C9. Dibuje una curva de imantación (Campo magnético en función de la intensidad), indique en
qué zona de la misma trabajan las máquinas eléctricas y explique, brevemente, por qué.
PAU junio y septiembre 2002
C10. Indica cuál es el fenómeno electromagnético que justifica el funcionamiento de:
a) un electroimán
b) un motor eléctrico
c) un transformador.
Explica brevemente cada fenómeno.
BLOQUE 2. PRINCIPIOS DE MÁQUINAS. Máquinas eléctricas. Cuestiones y problemas
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CONSTITUCIÓN DE UNA MÁQUINA ELÉCTRICA
C11. Explica qué es el devanado inductor y el devanado inducido de una máquina eléctrica.
C12. Explica el funcionamiento de un motor eléctrico teniendo en cuenta las interacciones entre
el devanado inductor y el devanado inducido.
C13. ¿Por qué no existen motores eléctricos con un número impar de polos magnéticos?.
PAU septiembre 2004
CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS
C14. Clasifica las máquinas eléctricas rotativas dependiendo de la naturaleza de la corriente
eléctrica.
POTENCIA. BALANCE DE ENERGÍA.
C15. Clasifique las posibles pérdidas de una máquina eléctrica indicando a qué se debe cada
una.
PAU septiembre 2000
C16. El rendimiento de los motores eléctricos es inferior al 100 %. Explica las causas que
originan las pérdidas en los motores. (Similar a la cuestión anterior, pero con otro enunciado).
C17. Indique las causas que provocan el calentamiento de las máquinas eléctricas.
PAU junio 2004
C18. Explique brevemente el concepto de potencia eléctrica interna y a qué se deben las
pérdidas que restadas a la misma dan como resultado la potencia útil.
PAU septiembre 2003
CARACTERÍSTICA PAR-VELOCIDAD DE UN MOTOR
C19. ¿Cuándo se dice que un motor eléctrico, en carga, es estable?. ¿Qué se entiende por
coeficiente de estabilidad?.
PAU septiembre 2000
C20. ¿Cómo debe ser la variación que experimenta el par interno de un motor eléctrico si
cuando varía ligeramente el par resistente, el sistema motor–carga recupera su punto de
equilibrio o de funcionamiento estable?
PAU septiembre 2003
C21. Dibuje, conjuntamente, las curvas del par resistente y par interno (motor) en función de
la velocidad, para un sistema inestable motor – carga. Explique brevemente las situaciones
correspondientes al punto de corte de ambas curvas, así como las correspondientes a
velocidades sensiblemente menores y mayores a la de dicho punto.
PAU junio y septiembre 2002
C22. Dibuje las curvas del par resistente y par interno en función de la velocidad para un
sistema estable motor – carga. Razone la respuesta.
PAU septiembre 2001
C23. Dibuje el diagrama par-velocidad de un motor eléctrico en carga en una situación estable
y en una inestable.
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C24. Un sistema motor eléctrico - máquina operadora aumenta momentáneamente su
velocidad. ¿Qué relación debe existir entre el par motor y el par resistente, en dicho
momento, para que el sistema sea estable? Razone la respuesta.
C25. Fases del funcionamiento de un motor con su carga, teniendo en cuenta la variación de la
velocidad.
MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
C26. Relacione las partes que constituyen una máquina eléctrica rotativa genérica,
especificando la misión de cada una de ellas. En el caso del motor de corriente continua,
indique la posición relativa de sus devanados y la naturaleza de las corrientes que circulan
por los mismos.
PAU septiembre 2000
C27. Relacione las partes que constituyen una máquina eléctrica de corriente continua,
indique la posición relativa de sus devanados y la naturaleza de las corrientes que circulan por
los mismos.
C28. Explica el funcionamiento de un motor de corriente continua.
C29. Dibuje el esquema de un motor excitación derivación indicando la ecuación que
determina su fuerza contraelectromotriz y las unidades, en el Sistema Internacional (S.I.), de
las magnitudes que intervienen.
C30. Dibuje el esquema de un motor excitación serie indicando la ecuación que determina
su fuerza contraelectromotriz y las unidades, en el Sistema Técnico (S.T.), de las magnitudes
que intervienen.
C31. Explique de forma breve y concisa la función del colector de delgas en las máquinas
eléctricas.
PAU junio 2003
C32. Indique la influencia que tiene sobre la velocidad de un motor eléctrico de corriente
continua, el hecho de cambiar el sentido de la corriente del inducido, sin cambiar el sentido
de la corriente en el inductor.
PAU septiembre 2004
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CUESTIONES SENCILLAS SOBRE RESOLUCIÓN DE MOTORES
C33. Determine la potencia nominal absorbida por un motor eléctrico que a plena carga tiene
un rendimiento del 85% y es capaz de arrastrar una carga de 4048 W
PAU septiembre 2003
C34. La potencia útil nominal de cierto motor eléctrico es de 3680 W y su velocidad de 157
rad/s. Calcule su par útil.
PAU junio 2003
C35. La potencia útil nominal de cierto motor eléctrico es de 3680 W y el par correspondiente
es de 23.29 Nm. Calcule su velocidad en revoluciones por minuto (rpm).
PAU junio 2004
C36. Determine la corriente de excitación a plena carga de un motor de corriente continua de
250 V nominales, si la resistencia del inductor en derivación es de 125 Ω.
PAU septiembre 2004
C37. Si 1150 W es la potencia eléctrica interna de un motor de corriente continua de excitación
serie cuando por sus devanados circulan 10 A, ¿qué valor tiene la fuerza contraelectromotriz
que genera en estas condiciones?.
PAU septiembre 2004
C38. Determine la resistencia del inductor de un motor de corriente continua de 250V
nominales cuya corriente de excitación en derivación es a plena carga de 2A.
PAU septiembre 2003
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PROBLEMAS (20)
P1. A un motor eléctrico de corriente continua le aplicamos una tensión de 200 V y
absorbe una intensidad de 10 A. Si E’=190 V, y las pérdidas en el hierro más las
mecánicas son 200 W, halla el rendimiento del motor y el valor de las pérdidas en el
cobre.
Tecnología Industrial 2º Bach. Ed. Mc Graw Hill. Pág. 167
P2. Un motor eléctrico de corriente continua tiene una potencia útil de 2 kW y un
rendimiento del 75 %. Se sabe que las pérdidas en el cobre son iguales a las del hierro
más las mecánicas. Si la tensión de alimentación es de 400 V, determina:
a) intensidad que absorbe el motor
b) potencia perdida
c) pérdidas en el hierro más pérdidas mecánicas
d) potencia eléctrica interna
Tecnología Industrial 2º Bach. Ed. Mc Graw Hill. Pág. 167
P3. Un motor de corriente continua de 8 CV, tiene un rendimiento del 85 % cuando se
alimenta a 400 V. Si se sabe, además, que sus pérdidas en el cobre son iguales a la suma
de las pérdidas mecánicas y en el hierro, calcule:
a) La intensidad que absorbe el motor.
b) La suma de pérdidas en el hierro y mecánicas.
c) La potencia eléctrica interna.
PAU septiembre 2000
P4. Un motor eléctrico de corriente continua se alimenta a 220 V y consume 25 A cuando gira
1500 rpm. Si su resistencia interna es de 0.5 Ω y sólo se consideran las pérdidas en el cobre,
calcule:
a) Rendimiento.
b) Fuerza contraelectromotriz.
c) Par motor.
MOTOR SERIE
P5. De un motor serie de 22 CV se conocen los siguientes datos:
‰ Resistencia inducido: 0.15 Ω
‰ Resistencia estator: 0.25 Ω
La intensidad de línea es de 100 A cuando gira a 1200 rpm. Halla:
a) el esquema de conexión
b) rendimiento
c) potencia calorífica perdida por efecto Joule
d) par motor
Tecnología Industrial 2º Bach. Ed. Mc Graw Hill. Pág. 175
P6. Un motor de corriente continua serie, conectado a 230V absorbe
de la red 15 A. La fuerza contraelectromotriz generada es de 220 V y
las pérdidas no eléctricas suman 50 W. Calcule:
a) Su rendimiento eléctrico.
b) Su rendimiento útil.
c) Las pérdidas de potencia por efecto Joule.
P7. Un motor serie tiene las siguientes características: V = 400
(V), fuerza contraelectromotriz E’= 370 (V), Ri = 1 Ω, Rs= 1 Ω
Determina:
a) la intensidad nominal
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b) la intensidad en el arranque
c) la resistencia (Ra) que ha de intercalarse para que la intensidad en el arranque sea
dos veces la intensidad nominal
d) Si la velocidad es de 1000 rpm cuando absorbe 15 A, averigua a qué velocidad
girará cuando la intensidad sea de 5 y 30 A respectivamente (este apartado se
explicará en clase).
Tecnología Industrial 2º Bach. Ed. Mc Graw Hill. Pág. 175
P8. Un motor de corriente continua con excitación serie, (Ri= 0.16
Ω,  Rexc = 0.99 Ω), absorbe de la red 20 A cuando a plena carga se
alimenta a 230 V y gira a 1500 r.p.m.
Si las pérdidas en el hierro y las mecánicas suponen un 10 % de
la potencia absorbida. Determine:
a) La fuerza contraelectromotriz nominal inducida.
b) La potencia útil.
c) El par motor interno.
PAU junio 2001
P9. Un motor de corriente continua de excitación serie y tensión
nominal de 250 V, puede mover una carga de 8 CV (potencia útil)
cuando trabaja en condiciones nominales, con un par motor útil de
37.5 Nm y una fuerza contraelectromotriz inducida de 243 V. El
rendimiento a plena carga es η=0.85 y la resistencia del inducido es
0.15 Ω. Determine:
a) La resistencia del devanado inductor.
b) La velocidad a plena carga en (rpm).
c) El total de pérdidas de origen no eléctrico.
PAU junio 2004
P10. Un motor de corriente continua, excitación serie, (Ri = 0.2 Ω,
Rexc=0.1 Ω), absorbe de la red 115 A. Cuando a plena carga se
alimenta a 230 V y gira a 1500 rpm. Si las pérdidas en el hierro y
las mecánicas suponen una tercera parte de las del cobre,
determine:
a) La f.c.e.m. nominal.
b) Su rendimiento.
c) El par motor útil.
PAU junio 2000
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MOTOR PARALELO (DERIVACIÓN O SHUNT)
P11. Un motor de corriente continua con excitación en derivación
tiene las siguientes características: Ri=0.32 Ω, Rexc=146 Ω y tensión
de alimentación 240 V. Cuando la potencia absorbida es de 12 Kw
las pérdidas del cobre suponen el 50 % de las pérdidas totales y el
par útil es de 61.85 Nm. Determine:
a) La fuerza contraelectromotriz inducida.
b) El rendimiento
c) La velocidad de giro para dicha carga
PAU junio y septiembre 2002
P12. Un motor de corriente continua de excitación en derivación
consume 8 kW al alimentarlo por una línea de 500 V y arrastrando
una carga a 1000 r.p.m. La fuerza contraelectromotriz es de 496 V,
la resistencia del devanado de excitación es de 250 Ω y sus
pérdidas totales suponen un 17 % de la potencia absorbida.
Determine:
a) La resistencia del devanado del inducido.
b) El par útil.
c) Las pérdidas mecánicas y magnéticas conjuntas.
PAU junio 2003
P13. Un motor de corriente continua, excitación derivación, de 4
kW, 120 V, 1500 r.p.m., tiene a plena carga un rendimiento total del
82 % y unas pérdidas en sus devanados inductor e inducido del 4
y 5%, respectivamente, de la potencia absorbida. Determine:
a) La corriente por el devanado de excitación.
b) La fuerza contraelectromotriz inducida a plena carga.
c) El par motor interno.
PAU junio 2001
P14. Un motor derivación cuya potencia en el eje es 5 CV cuando se
alimenta a 440 V y gira a 1500 r.p.m. Si la resistencia del devanado de
excitación es 450 Ω, su resistencia interna 0,1 Ω y su rendimiento el
90%. Determine:
a) La intensidad absorbida de la línea.
b) La fuerza contraelectromotriz inducida.
c) El par motor.
P15. Un motor de corriente continua, con excitación en derivación y
conectado a una línea de 230 V, consume 85 A y gira 1 500 r.p.m.
cuando alimenta a una bomba, mientras que en vacío consume 8.5 A
con la misma tensión y velocidad. Considerándose nulas las pérdidas
en el hierro y siendo las pérdidas mecánicas iguales en carga que en
vacío, determine:
a) La potencia suministrada a la carga
b) La f.c.e.m. en vacío y f.c.e.m. en carga.
c) El par útil y el de arranque.
Datos: Ri = 0.2 Ω, Rexc = 180 Ω
PAU septiembre 2001
P16. Un motor de corriente continua, excitación derivación, con los
siguientes datos:
Ri = 0.2 Ω, Rexc = 200 Ω, tensión de alimentación 200 V cuando la
potencia absorbida es de 5000 W. Si se sabe además que PFe + Pm
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es la quinta parte de las pérdidas en el cobre y el par útil es de 3.2 N·m. Determine:
a) La f.c.e.m.
b) La potencia total perdida.
c) La velocidad de giro
PAU junio 2000
P17. Un motor de corriente continua, con excitación en derivación y
conectado a una línea de 230V, consume 85 A y gira 1500 r.p.m.
cuando alimenta a una bomba, mientras que en vacío consume 9.5 A
con la misma tensión y velocidad. Considerándose nulas las pérdidas
en el hierro y siendo las pérdidas mecánicas iguales en carga que en
vacío, determine:
a) La potencia suministrada a la carga.
b) La f.c.e.m. en vacío y f.c.e.m. en carga.
c) El par útil y el de arranque.
Datos: Ri= 0.2 Ω, Rexc= 180 Ω
P18. Un motor de corriente continua con excitación en derivación tiene
las siguientes características:
‰ Ri= 0.32 Ω,
‰ Rex = 146 Ω
‰ tensión de alimentación 240V.
Cuando la potencia absorbida es de 12 kW las pérdidas del cobre
suponen el 50% de las pérdidas totales y el par útil es de 61.85 N·m.
Determine:
a) La fuerza contraelectromotriz inducida.
b) El rendimiento.
c) La velocidad de giro para dicha carga.
P19. Un motor de corriente continua de excitación en derivación
consume 8 kW al alimentarlo por una línea de 500 V y arrastrando una
carga a 1000 rpm. La fuerza contraelectromotriz es de 496 V, la
resistencia del devanado de excitación es de 250 Ω y sus pérdidas
totales suponen un 17% de la potencia absorbida. Determine:
a) La resistencia del devanado del inducido.
b) El par útil.
c) Las pérdidas mecánicas y magnéticas conjuntas.
P20. Un motor de corriente continua excitación derivación tiene una
potencia de 50 CV (potencia útil). Se sabe que las pérdidas del motor
son el 6 % de su potencia en el eje.
Si V = 500 (V), Rd = 500 Ω y Ri = 0,1 Ω, calcula:
a) la intensidad de la red
b) la intensidad de excitación y del inducido
c) pérdidas en el cobre
d) fuerza contraelectromotriz
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