CALCULO Y DISEÑO DE MAQUINAS ELECTRICAS

AUTOEVALUACION: preguntas

Capítulo 1

1 - ¿Cuando se proyecta un transformador qué consideraciones se deben hacer para adoptar un valor de carga térmica (densidad lineal de corriente - densidad de corriente), y como se verifica si el valor adoptado satisface los requerimientos de las normas?

2 - Que importancia le asigna al diseño de la parte estructural mediante la cual se realiza la sujeción axial y radial de los devanados de un transformador. Describir algunas formas constructivas normalmente utilizadas.

3 - Describa como se realiza el proceso de refrigeración natural (ONAN) en los transformadores en aceite y que consideraciones se deben tener en cuenta para su diseño y durante la construcción.

4 - ¿En el cálculo de un transformador con refrigeración natural en aceite (ONAF), qué valores de sobreelevación de temperatura de los devanados respecto al aceite considera prudente no superar?

5 - Cuando se aplica a un transformador una solicitación dieléctrica de tipo atmosférico explicar que ocurre durante la etapa inicial del transitorio con la distribución de tensión a lo largo del devanado en prueba si se adoptan recursos para aumentar la capacidad entre espiras.

6 - Para estudiar el comportamiento de un transformador sometido a una tensión de impulso, se pueden definir tres etapas denominadas inicial, intermedia y final. Explicar conceptualmente que se entiende por ello y cuales son los parámetros circuitales que intervienen en la distribución de la tensión a lo largo del devanado durante la distribución inicial.

7 - Describir para un transformador de alta tensión algunos de los métodos de diseño utilizados para atenuar las solicitaciones dieléctricas de las ondas impulsivas en los arrollamientos.

8 - La vida útil de un transformador se reduce debido fundamentalmente a situaciones de funcionamiento no comunes. Enuncie cuales son estas situaciones, en que forma se presentan y de que dependen.

9 - En el cálculo de un transformador se determinan las pérdidas en el hierro a partir de las pérdidas específicas (W/kg) del material utilizado, que difiere del valor que se obtiene del ensayo en vacío. ¿Cuáles son las causas de esta diferencia y qué recaudos se deben adoptar durante el cálculo de la máquina para aproximarse a las pérdidas medidas?

10 - La vida útil de un transformador se reduce debido fundamentalmente a situaciones de funcionamiento no comunes. Enuncie cuales son estas situaciones, en que forma se presentan y de que dependen.

11 - Se dispone de un núcleo de columnas de un transformador trifásico cuyas dimensiones principales son:

se desea saber cual es la potencia aproximada que tendrá si su devanado de alta tensión se alimenta con 13200 V conexión triángulo y el de baja tensión corresponde a una tensión de 400 V conexión estrella y la frecuencia de la red es de 50 Hz.

12 - La potencia de pérdidas medida en el ensayo de cortocircuito de un transformador trifásico de 250 kVA de dos arrollamientos realizados con cobre es de 3400 W, a una temperatura ambiente de 23,2 ºC. Las pérdidas óhmicas calculadas referidas a la temperatura de ensayo resultan igual a 3135 W. Aceptando que las pérdidas adicionales son inversamente proporcionales al coeficiente de incremento de resistencia por efecto de la temperatura, calcular cuanto valen las pérdidas totales a 75 ºC (temperatura de referencia).

13 - El ensayo de impulso atmosférico es una prueba dieléctrica de tipo que se realiza en un transformador después de haberlo sometido a las otras pruebas dieléctricas de rutina. Explicar brevemente en que consiste y como se efectúa el análisis de los resultados.

Capítulo 2

1 - En el pasado los devanados estatóricos de grandes generadores se realizaban con aislamiento clase B utilizando el asfalto para uso eléctrico como un excelente aglutinante de los materiales que lo constituían. Por tratarse de un aislamiento termoplástico se presentaban después de un cierto tiempo de uso algunos inconvenientes. Explicar cuales eran estas desventajas y porqué se producían.

2 - Explicar que entiende por aislamiento discontinuo, y como se comportan los devanados de este tipo cuando están sometidos a deformaciones por solicitaciones térmicas durante un determinado ciclo de carga.

3 - Se conocen los siguientes datos de un alternador trifásico autoventilado de polos salientes:

si se realiza un devanado para una tensión de línea de 400 V y una frecuencia de 50 Hz se desea saber que potencia aproximada se podría obtener del mismo.

4 - Se conocen los siguientes datos de un alternador trifásico:

defina un posible número de ranuras totales y el número de conductores por ranura.

5 - Explicar con que criterio se adopta el número de ranuras estatóricas de una máquina sincrónica. ¿Este valor depende de la tensión y velocidad de la máquina?

6 - Explicar que se entiende por armónico de ranura; de que depende el orden del armónico; como se manifiesta en la forma de onda de la tensión de un generador sincrónico y que se debe realizar para atenuar su efecto.

7 - Indicar cuales son los valores de inducción normalmente utilizados en los distintos tramos del circuito magnético de un generador sincrónico.

8 - Para mejorar la forma de onda inducida se decide proyectar un generador sincrónico trifásico de 4 polos con un número de ranuras por polo y por fase (QPF) fraccionario. Si se adopta este valor igual a 4,25 se pide:

indicar cual es el paso acortado más conveniente a utilizar

si es posible realizar circuitos en paralelo.

9 - Para el inducido de las máquinas sincrónicas se pueden adoptar tanto ranuras semicerradas como abiertas. Se desea saber con que criterio se elige el tipo de ranura a utilizar y explicar para cada caso cuales son las ventajas y desventajas.

10 - El entrehierro de una máquina sincrónica puede ser uniforme o variable siguiendo una ley sinusoidal. Se desea saber en caso de adoptar esta última alternativa que ventaja presenta y sobre que importante parámetro que interviene en el diseño de la máquina tiene incidencia.

11 - Describir brevemente cuales son las ventajas de los aislamientos termoendurecible y algunas de sus propiedades más importantes.

12 - Explique porqué se adoptan canales radiales de ventilación en los paquetes estatóricos y rotóricos, algunos de los métodos constructivos utilizados para su realización y las dimensiones aconsejadas para los mismos.

13 - Se conocen los siguientes datos de los alternadores de la C. H. Yaciretá:

se requiere indicar:

¿Cuál es el paso acortado del devanado estatórico más conveniente?

¿Cuántos circuitos en paralelo se pueden realizar?

14 - Para el inducido de las máquinas sincrónicas se pueden adoptar tanto ranuras semicerradas como abiertas. Se desea saber con que criterio se elige el tipo de ranura a utilizar y explicar para cada caso cuales son las ventajas y desventajas.

15 - Para elegir la potencia nominal de un alternador cuando la carga está constituida totalmente o en parte por motores asincrónicos de jaula, que presentan durante el arranque un notable absorbimiento de corriente con bajo factor de potencia, se debe prestar particular atención. ¿Si se conoce la suma de la corriente de cortocircuito de los motores que se deben arrancar contemporáneamente que criterio utilizaría para elegir la potencia del alternador?

Capítulo 3

1 - Un motor asincrónico trifásico cuyo estator tiene 72 ranuras, su devanado está realizado con conductor de sección circular de 2,2 mm de diámetro. La corriente nominal del motor es de 196 A, la conexión en triángulo, con 4 circuitos en paralelo, la densidad de corriente utilizada 3,75 A/mm2 y el número de conductores activos por fase es 144. ¿Cuál es el número de conductores presentes por ranura?

2 - Se conocen los siguientes datos de un motor asincrónico de rotor bobinado:

se pide definir el número de ranuras rotóricas y cuanto vale la tensión rotórica entre anillos cuando el devanado está abierto.

3 - Un motor asincrónico tiene las siguientes características:

se desea saber:

¿Cuál es el número de conductores activos por fase del rotor?

¿Cuál es el número de ranuras estatóricas?

¿Cuál es la dimensión aproximada de la ranura estatórica (alto y ancho) teniendo en cuenta que está bobinado con planchuelas de sección rectangular?

4 - Explique que incidencia tiene el acortamiento de paso de un devanado en la reactancia de dispersión.

5 - Explicar brevemente porque motivo la corriente de arranque de un motor asincrónico obtenida por cálculo es menor que la que se mide cuando se realiza el ensayo de rotor bloqueado alimentado con la tensión nominal.

6 - Describa cuales son las características sobresalientes de los aislamientos realizados con hilado de vidrio, y en base a que consideraciones adoptaría este material para realizar el aislamiento del devanado de una máquina rotante y de un transformador.

7 - ¿Con que criterio se adopta el valor de la carga térmica (densidad lineal de corriente - densidad de corriente) cuando se proyecta un motor asincrónico, y como se verifica si el valor adoptado satisface los requerimientos de las normas?

8 - ¿Qué importancia tiene la dimensión del entrehirro de un motor asincrónico en sus características mecánicas y cuales son los factores que lo limitan?

9 - Explicar como se deben disponer geométricamente los conductores dentro de la ranura en una máquina rotante cuyo devanado esta realizado con planchuela, para mantener bajas las pérdidas adicionales por efecto pelicular.

Capítulo 4

1 - Calcular la reacción de armadura de un motor de corriente continua conocidos los siguientes datos:

2 - Se conocen los siguientes datos del inducido de un motor de corriente continua:

si se realiza un devanado ondulado calcular el número de delgas del colector.

3 - Un motor de 220 V cuya velocidad es de 1000 rpm y 4 polos, tiene un colector con 73 delgas. Se desea saber si la tensión media entre delgas es aceptable.

4 - Diseñar un devanado ondulado para un motor de corriente continua que tiene 6 polos, 82 ranuras y 4 elementos por ranura.

5 - Diseñar un devanado ondulado para un motor de corriente continua que tiene 4 polos, 47 ranuras y 4 elementos por ranura.

6 - Si un motor de corriente continua tiene 4 polos, 37 ranuras, 4 elementos por ranura, se desea saber si es realizable un devanado ondulado con 74 delgas.

7 - Diseñar un devanado imbricado para un motor de corriente continua que tiene 6 polos, 288 delgas, 4 elementos por ranura y 144 delgas (B=0).

8 - Diseñar un devanado imbricado para un motor de corriente continua que tiene 6 polos, 162 delgas, 4 elementos por ranura y 81 ranuras (B=12).

9 - La presión ejercida sobre una escobilla tiene una considerable influencia sobre su vida útil, y existe un valor ideal que depende de las características de la máquina. Se desea saber que efectos produce una presión por debajo y por encima de los valores recomendados.

10 - ¿Qué tipo de ranura se utiliza en el inducido de un motor de corriente continua y porqué?

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