ejercicios propuestos del libro de chatman de la 5 edicion de maquinas electricas, Ejercicios de Máquinas Eléctricas

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U

A COL -íAV D Z ^'foC,L^i¿P^ A

s C A P -^ B

PROBLEMAS

> (^) 200

1^180

1 160

c 140

o 120 > 100

80

60

40

20

0

Los problemas 8-1 a 8-12 se refieren al motor de cd siguiente:

^ = 3 0 h p 4. ^. = 110 A

Vt = 240 V Nf= 2 700 vueltas por polo^
'Km — 1 800 r/min Ng^ = 14 vueltas por polo Rt = 0.19 a = 75 n V = 0.02 n = 100 a 400 fi Las pérdidas giratorias son de 3 550 W a plena cai^a. ,

En la figura P8-1 se puede observar la curva de magne- tización del motor.

En los problemas 8-1 al 8-7 suponga que el motor descrito se puede conectar en derivación. En la figura P8-2 se muesü-a el circuito equivalente del motor en derivación.

8-1. Si se ajusta el resistor a 175 í l , ¿cuál es la velocidad de rotación del motor en condiciones de vacío? Curva de magnetización

locií ad = 1 80) r/m n

/

/

f

/

O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

Cotrientc de campo en derivación, A FIGURA P8-1 Curva de magnetización del motor de cd de los problemas 8-1 a 8-12. Esta curva se hizo a una velocidad constante de 1 800 r/min..

8-2. Suponiendo que no hay reacción del inducido, ¿cuál es la velocidad de roación del motor a plena carga? ¿Cuál es la regulación de velocidad del motor?

00 ^

l o o 7

8-3. Si el motor opera a plena carga y se incrementa su resistencia 5 variable R^^^^ a 250 í l , ¿cuál es su nueva velocidad? Compare la velocidad a plena carga del motor con R^^^ = 175 í l con la velocidad a plena carga con R^^^ = 250 í l. (Haga caso omiso de la reacción del inducido, al igual que en el problema ante- rior.)

2S0 +-VS 3:2 s

\jÍ/^¿0 ^0 A v a f í c ^ i t > f t - l \r r i

u / y

8-4. Suponga que el motor opera a plena carga y que el resistor variable R^^^^ es una vez más de 1 /5 í l. Si la reacción del in- ducido es de 2 000 A • vueltas a plena carga, ¿cuál es la velo- " " ^ cidad del motor? ¿Cómo es en comparación con el resultado del problema 8-2?

r

A -e^ ^ ' t ' í / ^ ^ 3 :

8-6. ¿Cuál es la corriente de arranque de la máquina si se pone en marcha conectándola directamente a la fuente de potencia x: v^? ¿Cómo es la corriente de arranque en comparación con la corriente a plena carga del motor?

,1 (A^ ÍC^^^^V^ ^^ C ^ v v U - q W L

O.

. 1 (^) l

A i 8-7. Haga una gráfica de la característica par-velocidad del motor suponiendo que no hay reacción del inducido y una reacción del inducido a plena carga de 1 200 A • vueltas. (Suponga S^* que la reacción del inducido se incrementa linealmente con un incremento en la corriente del inducido.)

\ l o /.

Ca

Para los problemas 8-8 y 8-9, el motor de cd en derivación se conecta en exciución separada, como se muestra en la figura P8-3. Tiene un voltaje de campo fijo Vp de 240 V y un voltaje del inducido que puede variar de 120 a 240 V. -

8-8. ¿Cuál es la velocidad en vacío de este motor de excitación separada cuando R^^ = 175 H y a) = 1 ^ 0 , b) = ^ ^ 0 V y c ) V 4 = 240V?

V,= 240V

0.19 n

« F = 7 5 n V4 = 120a 240V

HGURA P8.3 Circuito equivalente del motor de excitación separada de los problem (^) as 8-8 y 8-9.

' ÍC \citr\es [jaci o V a - \ / a

/6o X a^ -^ /^8 0 V

( (^) 2^12^1 ^

( a^/ ^

En los problemas 8-10 a 8-11, la conexión del motor es acumulativa- mente compuesta, como se muestra en la figura P8-4.

8-10. Si el motor se conecta en compuesto acumulativo con /f^^, = 175Í1,

lo

•fis

¿cuál es la velocidad en vacío? ^ ¿Cuál es la velocidad a plena carga? c)/ ¿Cuál es la regulación de velocidad? d) Calcule y haga la gráfica de la característica par-velocidad de este motor. (Desprecie los efectos de reacción del indu- cido en este problema.)

¡Í21 Cl = R^+Rs,/

6 ^

75 O <

**- = Compuesto acumulativo

• = Compuesto diferencial**

Vr=240V

FIGURA P8-4 Circuito equivalente del motor compuesto de los problemas 8-10 a 8-lZ.

y\ 3^6 ) es

o

Paroj Lci CcA^'e^

J p ' - 7 p - ^ J ^ :r>v - o.^é / + ^^^^^

•1;*

8-11. El motor se conecta en compuesto acumulativo y opera a plena carga, ¿Cuál será la nueva velocidad del motor si se incrementa R.^^^^ a 2 5 0 í l? _ ¿ C 6 m o es la nueva velocidad en cwmparacióin'coiTTSvelocídad a plena carga que se calculó en el p r o b l e m a ^ l g í -

o»

la y^^ioc. J a J

Pt->. ^ ]^6y^ y>o -'Iboo ^/^.^

8-13. Un motor de cd en serie de 15hpy 120 V tiene una resistencia del inducido de_OJLÍl.y una resistencia de campo en serie de ^^.08 í l. A plena carga, la corriente de entrada es de 115 A y la velocidad nontínal es de 1 050 r/min. En la figura P8-5 se muestra su curva de magnetización. Las pérdidas en el núcleo son de 420 W y las pérdidas mecánicas de 460 W a plena ; carga. Suponga que las perdidas mecánicas varían con el cubo de la velocidad del motor y que las pérdidas en el núcleo son constantes.

a) ¿Cuál es la eficiencia del motor a plena carga? b) ¿Cuál es su velocidad y eficiencia si opera con una co- rriente del inducidode7íIA c) Haga la gráfica característica par-velocidad del motor.

¿ 5 pO-ir ^ Cíía ) ji $ « | i L

X

¡ \ q 0 W

Vc'li&J^ &ri^>r</ Jes

L Jti c i

8-14. Un motor en serie de 20 hp, 240 V,j76A^y 900 r/min, tiene un devanado de campo de 33 vueltas por polo. La resistencia '• del inducido es deJjjy). .fl y su resistencia de campo es de Q ü á ü. La curva de magnetización expresada en términos de fiierza magnetomotriz y £4 a 900 r/min está dada por la tabla siguiente:

95 150 188 212 229 243 9,K' vueltas 500 1000 1 500 2 000 (^) 2 500 3000

La reacción del inducido es despreciable en esta máquina.

fl) Calcule el par, la velocidad y la potencia de salida del motor a 33, 67,100 y 133% de la corriente de inducido a plena carga. (Desprecie las pérdidas rotatorias.) h) Haga una gráfica de la característica par-velocidad de la máquina.

^ 1^ =1 ?S,3 A. i I " ' j - r ^ 'I^^^

A

^ T , r (0Z6.^ \ / j / 2 J. 3 / 1 } ^ 5 91 6\Ñ

P =

(1S86 y / ^. J f J : J L ^ ) ( J ^ J

I •:. - I - — z r z

%Ao — 5 ^ ^ ^ \A\Q - Qoo y/v^^

r r - / 8 ^ ^ ^ ^

8-15. Se probó un motor de cd en derivación de 300 hp, 440 V, 560 ' A y 863 r/nun y se obmvieron los siguientes resultados: Prueba de rotor bloqueado: K, = 14.9V excluyendo escobillas Fp = 440 V / , = 5 0 0 A / j. = 7.52A

r. Operación en vacío:

Vj = 440 V incluyendo escobillas If = 7.50 A = 23.1 A n = 863 r/min - ¿Cuál es la eficiencia del motor en condiciones nominales? i [Nota: Suponga que 1) la caída de voltaje en las escobiUas es

de 2 Y, 2) las pérdidas en el núcleo se deternúnarán con tm voltaje del inducido igual al voltaje del inducido a plena carga ! y 3) las pérdidas misceláneas son de 1 % a plena carga.]

A -

- 0 , 0 2Q&yi

7^fA - '^'10^-w J a) ¡0,

Curva de magnetización 300

280

260

240

220

> 200

*** 180**

o

I 140

I " 120

**o

**

100

80

60

40

20

O

' ^ e l ocidad = 300 Or/mi 1

/ / / I / /

O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.

Corriente de campo, A

FIGURA P8-6 Curva de magnetización del motor de cd de los problemas 8-16 a 8-19. Est? curva se hizo a velocidad constante de 3 000 r/min..

r

••A

3t.