Cuestionario Escrito De Maquinas Electricas 1.docx 3s1y4k

MAQUINAS ELÉCTRICAS 1 INTEGRANTES: Arévalo Daniel, Arias Henry, Cabrera Byron, Cajamarca Christian, Loja Diego, Pulla Christian, Sánchez José FECHA: Martes 27 de Mayo del 2014 TEMA: Desarrollar las preguntas teóricas, capitulo 1 y 2 del libro de Chapman de la edición 3 y 5 DESARROLLO:

EDICION 3: Capítulo 1

1.1 ¿Qué es par? ¿Qué papel cumple el par en el movimiento rotacional de las máquinas? Es la fuerza de torsión aplicada a un objeto. El par puede imaginarse como una fuerza especial que hace girar los cuerpos. También como el producto de la fuerza aplicada al objeto y la distancia más corta entre la línea de acción de la fuerza y el eje de rotación del objeto. En el movimiento rotatorio al ser aplicado en un objeto ocasiona un cambio de velocidad, cuando un objeto rota su velocidad angular será constante, a menos que se ejerza un par sobre él. A mayor par, mayor cambio de velocidad angular. 1.2 ¿Cuál es la ley de Ampere? Es la que relaciona un campo magnético estático con la causa que la produce, es decir, una corriente eléctrica estacionaria. Y nos dice "La circulación de un campo magnético a lo largo de una línea cerrada es igual al producto de por la intensidad neta que atraviesa el área limitada por la trayectoria". ∮

1.3 ¿Qué es la intensidad de campo magnético? ¿Qué es la densidad de flujo magnético? ¿Cómo se relacionan estos términos anteriores? La intensidad de campo magnético H, es una medida de esfuerzo de una corriente por establecer un campo magnético. La densidad de flujo magnético, visualmente notada como B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo magnético. Indica el número de líneas de campo que atraviesan una superficie determinada.

La relación entre la intensidad del campo magnético H y la densidad de flujo magnético resultante B producida dentro del material está dada por 1.4 ¿Cómo ayudan los conceptos de circuitos magnéticos equivalente para el diseño de los núcleos de los trasformadores y las máquinas? Podemos definir un circuito magnético, cuyo comportamiento está determinado por las ecuaciones análogas a aquellas establecidas para un circuito eléctrico. Mediante la ley de ohm que nos dice que , en donde V es el voltaje, I la corriente, y R es la resistencia. Mientras que en un circuito magnético nos establece la siguiente analogía , en donde es la fuerza magnetomotriz, flujo del circuito y es la reluctancia del circuito. 1.5 ¿Qué es reluctancia? La reluctancia de un circuito magnético es el homólogo de la resistencia del circuito eléctrico y se mide en amperios-vuelta por weber. En un circuito magnético, las reluctancias obedecen las mismas reglas que las resistencias en un circuito eléctrico. 1.6 ¿Qué es un material ferromagnético? ¿Por qué es tan alta la permeabilidad de un material ferromagnético? Reciben esta denominación aquellas sustancias que tienen imantaciones grandes aun en presencia de campos magnéticos muy débiles. Son materiales cuya permeabilidad magnética es muy alta. Esta facilidad de imantación de estas sustancias procede de las fuerzas mecánico-cuánticas, que tienden a alinear paralelamente entre sí a los espines atómicos próximos, aun en ausencia de un campo magnético aplicado. La citada alineación no se produce en todo el volumen del material, sino que se encuentra por zonas, denominadas dominios magnéticos. Cuando una muestra de material ferromagnético se coloca dentro de un campo magnético, los dominios tienden a alinearse, de tal forma que sus campos magnéticos se suman al campo externo, resultando un campo total más fuerte. 1.7 ¿Cómo varia la permeabilidad relativa de un material ferromagnético con la fuerza magnetomotriz? La fuerza magnetomotriz depende de la corriente aplicada, por lo que para comprobar el comportamiento de la permeabilidad relativa aplicaremos una corriente directa al núcleo, comenzando en cero amperios e incrementándola poco a poco hasta la máxima corriente posible. Al comienzo, un pequeño incremento de la fuerza magnetomotriz produce un gran incremento en el flujo resultante. Después de cierto punto, aunque se incremente mucho más la fuerza electromotriz, los incrementos en el flujo serán cada vez más pequeños. Finalmente el incremento dela fuerza magnetomotriz casi no produce cambio alguno en el flujo; este estado se conoce como saturación, el núcleo está saturado. Y que la intensidad de campo es directamente proporcional a la fuerza magnetomotriz y que la densidad de flujo magnético es directamente proporcional en flujo, la pendiente de la curva B/H es la permeabilidad. 1.8 ¿Qué es histéresis? Explique la histéresis en términos de la teoría de los dominios La cantidad de flujo presente en el núcleo depende no solo de la cantidad de corriente aplicada a los devanados del núcleo, sino también de la historia previa del flujo presente en el núcleo. Esta dependencia de la historia previa del flujo y el seguir una trayectoria diferente en la curva, se denomina histéresis. La histéresis se produce porque cuando el campo magnético exterior se suprime, los dominios magnéticos del material que componen el núcleo no se ubican de nuevo al azar, sino que permanecen alineados. Esto se

debe a que los átomos requieren energía para recuperar su anterior posición. La energía para el alineamiento original fue provista por el campo magnético exterior. Este hecho de requerir energía origina cierto tipo de pérdidas de energía en todas las máquinas y transformadores. Las pérdidas por histéresis en el núcleo del hierro corresponden a la energía requerida para reorientar los dominios durante cada ciclo de corriente aplicada al núcleo. 1.9 ¿Qué son las perdidas por corrientes parasitas? ¿Qué se puede hacer para minimizar las perdidas por corrientes parasitas en un núcleo? Un flujo variable en el tiempo induce voltaje dentro de un núcleo ferromagnético de la misma forma que lo haría en un alambre conductor enrollado alrededor del mismo núcleo. Estas corrientes parásitas disipan energía puesto que fluyen en un medio resistivo (el hierro del núcleo), la energía disipada se convierte en calor en el núcleo. La cantidad de energía perdida debido a las corrientes parásitas proporcionales a la distancia de los caminos recorridos dentro del núcleo. Por esta razón, se acostumbra cortar el núcleo ferro magnético que va a estar sujeto al flujo alterno en pequeñas tiras o láminas, y construirlo con ellas. Para limitar al mínimo los recorridos de las corrientes parásitas, se utilizan resinas aislantes entre las diferentes láminas. Debido a que las capas aislantes son extremadamente delgadas, su efecto sobre las propiedades magnéticas del núcleo es muy pequeño. 1-10 ¿Por qué todos los núcleos expuestos a la acción de campos magnéticos alternos son laminados? Esto se hace para reducir las pérdidas por corrientes parasitas en el núcleo, ya que la cantidad de energía perdida debida a las corrientes parasitas es proporcional a la distancia que este recorre dentro del núcleo. 1-11 ¿Cuál es la ley de Faraday? La Ley de Faraday establece que si un flujo atraviesa una espira de alambre conductor, se inducirá en ésta un voltaje directamente proporcional a la tasa de cambio del flujo con respecto al tiempo. Su fórmula:

1-12 ¿Qué condiciones se requieren para que un campo magnético produzca una fuerza sobre un alambre conductor? Que el campo magnético cambie en el tiempo y que circule una corriente. Su fórmula:

1-13 ¿Qué condiciones se requieren para que un campo magnético produzca un voltaje en un alambre conductor? Que el vector velocidad sea distinta tenga otra dirección que el vector densidad de flujo. Su fórmula:

1-14 ¿Por qué la maquina lineal es un buen ejemplo del comportamiento observado en las maquinas (dc) reales? Es la versión más sencilla y fácil de entender de una maquina dc, ya que opera con los mismos principios y exhibe la misma conducta que los generadores y los motores reales. 1-15 La máquina lineal de la figura 1-19 se mueve en condiciones de estado estacionamiento. ¿Qué ocurrirá a la barra si se incrementa el voltaje de la batería? Explique en detalle.

Disminuye su velocidad y opera como motor, convirtiendo energía eléctrica en mecánica. 1-16 Justifique cómo un decremento del flujo produce un incremento en la velocidad de la maquina lineal. El mismo comportamiento se presenta en los motores dc reales, cuando el flujo del motor dc disminuye, el motor gira más rápido. Aquí de nuevo la maquina lineal se comporta de manera muy similar al motor dc real.

Capítulo 2 2-1 ¿El concepto relación de vueltas de un transformador es igual al concepto relación de voltajes a través del transformador? Explique la respuesta Si Porqué El voltaje inducido en cada vuelta del secundario es igual al voltaje inducido en cada vuelta del primario. Por tanto, la relación de voltajes se encuentra en la misma proporción que la relación de vueltas. Cuando el secundario tiene un mayor número de vueltas que el primario y por ende reduce el voltaje en el secundario. Cuando el secundario tiene un número menor de vueltas que el primario y por ende aumenta el voltaje en el secundario. Su fórmula:

2-2 ¿Por qué la curva de magnetización impone un límite superior al voltaje aplicado a un núcleo de transformador? Conociendo que todo material tiene una curva de magnetización nos muestra la capacidad del material para que pasen las líneas del flujo sobre él. El material tiene su máxima capacidad de soportar las líneas del flujo cuando llega a la máxima capacidad se satura el material y las líneas que sobrepasan esto se pierden totalmente como sabemos que el la variación del flujo respecto al tiempo nos da el voltaje; por lo tanto al tener límite en el flujo tenemos límite en el voltaje.

2-3 ¿Que componentes conforman la corriente de excitación de un transformador? ¿Cómo se simulan el circuito equivalente del transformador?

1. 2.

La corriente de magnetización. La corriente de pérdidas en el núcleo.

Se simula con el siguiente circuito equivalente del transformador.

2-4 ¿Que es el flujo disperso en un transformador? ¿Por qué es simulado como un inductor en el circuito equivalente del transformador?

Son las líneas de flujo que no logran pasar por la superficie del núcleo y se pierden en el espacio. Se simulan como inductor porque esta fuga de flujos produce un auto inductancia en la bobina primaria y secundaria

2-5 Haga una lista y describa los tipos de pérdidas que se presentan en un transformador. 1. 2. 3. 4.

Por el cobre debido calentamiento resistivo en los devanados primario y secundario. Por flujos dispersos que pasan únicamente a través de uno de los devanados Por corrientes parásitas debido al calentamiento resistivo en el núcleo del transformador. Por histéresis que se originan por los reordenamientos de los dominios magnéticos en el núcleo durante cada semiciclo.

2-6¿Por qué el factor de potencia de la carga afecta la regulación de voltaje del transformador?

Afecta a la regulación de voltaje del transformador porque la carga consume un voltaje, existiendo también un desfasamiento entre la corriente y el voltaje. Por esta razón cuando tenemos cargas: 1. En atraso nuestra regulación de voltaje será mayor a cero. Con un factor de potencia igual a 1 la regulación de voltaje seguirá siendo mayor a cero pero será mucho más pequeño que en el caso anterior. 2. En adelanto el voltaje secundario puede ser mayor que el voltaje secundario por lo tanto obtendremos una regulación de voltaje negativo. 2-7. ¿Por qué la prueba de cortocircuito muestra básicamente las perdidas y no las perdidas en la excitación del Transformador? Porque la corriente que fluye por la rama de excitación es baja y no se considera, ya que al cortocircuitar la salida el voltaje de entrada es muy pequeño.

2.8 ¿Por qué la prueba de circuito abierto muestra básicamente las pérdidas de la excitación y no las perdidas I²R? Porque esta prueba permite obtener el valor de las llamadas pérdidas en vacío o pérdidas en el núcleo. En ésta prueba el devanado que se alimenta es de bajo voltaje y así resulta más conveniente la medición. 2.9 ¿Cómo elimina el sistema por unidad el problema de los diferentes niveles de voltaje en un sistema de potencia? Porque en este sistema las conversiones necesarias se realizan automáticamente por el método en sí. Elimina la necesidad de hacer explicitas las conversiones de nivel de voltaje en todos los transformadores del sistema., sin que el deba preocuparse por la transformación de las impedancias. Debido a que tales transformaciones de impedancias pueden omitirse, los circuitos que contienen transformadores pueden resolverse con facilidad.

2.10 ¿Por qué los autotransformadores pueden manejar más potencia que los transformadores convencionales del mismo tamaño? Una razón podría ser porque los transformadores convencionales para sacar la sección del transformador influye tanto la potencia que se va a utilizar como la potencia perdida en el núcleo por el mero hecho de que este induciendo voltaje, en cambio en el auto transformador para calcular la sección del transformador solo influye la potencia que se va a utilizar, esto quiere decir que la efectividad del transformador se incrementa la cantidad de energía que se perdida por efectos dela inducción de la una bobina a la otra.

2.11 ¿En qué consisten las tomas de derivación (taps) en los transformadores? ¿Por qué se utilizan? Estas tomas en el transformador permiten que este se pueda ajustar para acomodarse a las variaciones de voltaje de las localidades. Se utilizan porque a veces un transformador se puede usar en una línea de

potencia cuyo voltaje varía ampliamente con la carga.

2.12 ¿Cuáles son los problemas asociados a la conexión trifásica de transformadores en Y – Y? Si las cargas del circuito del transformador están desbalanceadas, los voltajes de las fases del transformador pueden llegar a desbalancearse severamente. Los voltajes de terceras armónicas pueden ser grandes.

2.13 ¿Qué es un transformador TCUL? Transformador conmutador de tomas bajo carga. Es aquel que tiene la posibilidad de cambiar la toma mientras se está suministrando potencia.

2.14 ¿Cómo pueden realizarse transformaciones trifásicas utilizando tan solo dos transformadores? ¿Qué tipo de conexiones se pueden utilizar? ¿Cuáles son sus ventajas y desventajas? Se puede lograr esta transformación mediante diferentes conexiones, todas las técnicas que se empleen involucran la reducción en la capacidad de manejo de potencia de los transformadores. Algunas de las conexiones más importantes con dos transformadores son: -Conexión delta abierta (V-V). -Conexión Y abierta- delta abierta. -Conexión Scott-T -Conexión trifásica en T En cada una de las diferentes conexiones se usan solo dos transformadores o bobinados, como sea el casi esto quiere decir que para que las bobinas sigan entregando el mismo nivel de rendimiento deberían ser forzadas más, y si el rendimiento del transformador con sus tres bobinas estaba al tope cuando se las pase a dos el rendimiento bajará considerablemente, esto es hablando en el caso que se desee hacer esta conexión provisional para reparar una bobina. A parte la mayor ventaja que presentan todos estos tipos de conexiones es que dan la opción de obtener una fase adicional cuando se dispone únicamente de dos. 2.15 Explique por qué la conexión en delta abierta esta suministrada solo 57.7 % de la carga de un banco de transformador delta – delta normal. Es importante fijarse en los ángulos de los voltajes y corrientes en este grupo de transformadores. Puesto que falta una de las fases del transformador, la corriente de la línea de transmisión es ahora igual a la corriente de fase de cada transformador y las corrientes y voltajes del grupo difieren en un ángulo de 30°. Como que los ángulos de corriente y voltaje son diferentes en cada uno de los dos transformadores, se hace necesario examinar cada uno de ellos individualmente para determinar la potencia máxima que pueden suministrar. Para el transformador 1, el voltaje tiene un ángulo de 150°y la corriente tiene uno de 120°, así que la máxima potencia del transformador 1 se expresa mediante:

Para el transformador 2, el voltaje está en un ángulo de 30° y la corriente en uno de 60° de modo que su potencia máxima es

Entonces, la potencia máxima del grupo delta-abierto se expresa

La corriente nominal es la misma en cada transformador, aun si hay dos o tres de éstos. El voltaje también es el mismo en cada uno de ellos; así que la relación de la potencia de salida disponible en el grupo delta abierto y la potencia de salida disponible del grupo trifásico normal es

La potencia disponible que sale del grupo en delta-abierta es sólo el 57.7% de la potencia nominal del grupo original. 2.16 ¿Puede un transformador de 60Hz ser operado en un sistema de 50 Hz? ¿Qué acciones se deben llevar a cabo para que sea viable esta operación? Si un transformador de 60 Hz se debe operar a 50 Hz, el voltaje que se le aplique debe reducirse también en un sexto o el flujo máximo en el núcleo será demasiado alto. Si el voltaje de un transformador se reduce por alguna razón, el valor de potencia nominal del transformador debe reducirse en igual cantidad. Si no se hace esta corrección, la corriente en los devanados del transformador excederá la corriente máxima permisible causando sobrecalentamiento. 2.17 ¿Qué ocurre en un transformador cuando se conecta por primera vez a una línea de potencia? ¿Cómo puede minimizarse este problema? Cuando un transformador se conecta por primera vez a la red durante el encendido del transformador ocurre una corriente de irrupción, que es lo que en los motores equivaldría a la corriente de arranque. Para limitar esta corriente se puede utilizar una resistencia limitadora que se dispara al momento que la corriente exceda un límite programado para que limite la corriente. También se puede aumentar el amperaje de funcionamiento. 2.18 ¿Qué es un transformador de potencial? ¿Cómo se utiliza? La función de un Transformador de Potencial, llamados PT´s, es la de brindar mediante un primario devanado especialmente, o acople tipo capacitivo en otros modelos, una conexión segura con los circuitos de Alta Tensión, para reducir el voltaje y aislar galvánicamente su lado secundario y conectarse de forma segura con los circuitos de medida en el lado de baja tensión. Generalmente los PT's tienen una potencia nominal muy baja y su único objetivo es suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con instrumentos conectados a su secundario.

Además, puesto que el objetivo principal es el muestreo de voltaje deberá ser particularmente preciso como para no distorsionar los valores verdaderos. Se pueden conseguir transformadores de potencial de varios niveles de precisión, dependiendo de qué tan precisas deban ser sus lecturas, para cada aplicación especial. El primario de un transformador de potencial se conecta en paralelo con el circuito de potencia y en el secundario se conectan los instrumentos o aparatos de protección. De esta forma se obtiene un aislamiento entra el lado de Alta tensión con respecto de los circuitos de Baja tensión donde están los voltímetros o instrumentos de medida, relés o controladores. 2.19 ¿Qué es un transformador de corriente? ¿Cómo se utiliza? Los transformadores de corriente son transformadores de alta precisión en los cuales la relación de las corrientes primaria a secundaria es una constante conocida que cambia muy poco con la carga. Se utilizan para realizar muestreos de corrientes altas y realizar mediciones con aparatos de medición de baja potencia. 2.20 Un transformador de distribución esta dimensionado para 18kVA, 20000/480 V y 60 Hz ¿Puede este transformador suministrar en forma segura una carga de 15kVA a 415 V y 50 Hz? Explique la respuesta. Si puede trabajar de manera segura, ya que tanto la potencia nominal como el voltaje han sido reducidos en la misma proporción para trabajar a 50 Hz, por lo que la corriente en los devanados del transformador no excederá la corriente máxima permisible. 2.21 ¿Por qué se escucha un zumbido al estar cerca de un gran trasformador de potencia? Este "zumbido" se debe al flujo alterno en el núcleo que produce un fenómeno conocido como magneto estricción. El "zumbido" del transformador, comúnmente referido como "ruido", se produce principalmente por el núcleo a una frecuencia fundamental del doble de la frecuencia aplicada. El ruido es una característica inherente del núcleo y no puede ser eliminada por completo.

EDICION 5: Capítulo 1

1.1 ¿Qué es par? ¿Qué función cumple el par en el movimiento rotacional de las maquinas? Se lo puede llamar fuerza de torsión aplicada a un objeto se define como el producto de la fuerza aplicada al objeto y la distancia más corta entre la línea de acción de la fuerza. Cumple con la función del estudio de la potencia mecánica de las maquinas eléctricas aplicada al eje de un motor o de un generador ya que la potencia relaciona el par y la velocidad. 1.2 ¿Qué establece la ley de Ampere? Establece que la circulación de la intensidad de campo magnético en un contorno cerrado es igual a la corriente neta encerrada. ∮

1.3 ¿Qué es intensidad de campo magnético? ¿Qué es densidad de flujo magnético? ¿Cómo se relacionan estos dos términos? La intensidad de campo magnético que representa el esfuerzo de la corriente por establecer un campo magnético. La densidad de campo magnético es el flujo que causa una carga eléctrica en movimiento por cada unidad de área normal al a dirección de flujo. La relación entre la intensidad de campo magnético y la densidad de campo magnético producida dentro del material esta dado por: B= uH 1.4 ¿Cómo ayudan los conceptos de circuito magnético equivalente al diseño de los transformadores y las maquinas? El modelo del circuito del comportamiento magnético se utiliza en el diseño de maquinas y transformadores eléctricos para simplificar el proceso, que de otro modo sería muy complejo. 1.5 ¿Qué es la reluctancia? La reluctancia es el homologo de la resistencia del circuito eléctrico y se mide en amperes-vueltas por weber. 1.6 ¿Qué es material ferro magnético? ¿Por qué es tan alta la permeabilidad de un material ferro magnético? Es un material cuyos átomos poseen un momento magnético permanente relativamente alto Se llaman ferro magnéticos porque el hierro es el más conocido de ellos. La permeabilidad es alta porque los metales que forman los núcleos de un transformador o de un motor cumplen un papel de extrema importancia para incrementar y concentrar el flujo magnético en el aparato. 1.7 ¿Cómo varia la permeabilidad relativa de un material ferro magnético con la fuerza magneto motriz? La permeabilidad varia con la cantidad de flujo que existe desde antes en el material, ya que las reluctancias que se utilizan para calcular el circuito magnético dependen de la permeabilidad. 1.8 ¿Qué es histéresis? Explique la histéresis en términos de la teoría de los dominios magnéticos. Histéresis es la cantidad de flujo presente en el núcleo depende no solo de la cantidad de corriente aplicada a los devanados del núcleo, sino también de la historia previa del flujo presente en el núcleo. La histéresis se produce cuando el campo magnético exterior se suprime, los dominios no se ubican de nuevo al zar, porque los átomos requieren energía para recuperar su posición anterior. 1.9 ¿Qué son las perdidas por corrientes parasitas? ¿Qué se puede hacer para minimizar las perdidas por corrientes parasitas en el núcleo?

Las pérdidas por corrientes parasitas se dan cuando un flujo variable produce en el tiempo induce voltaje dentro de un núcleo ferro magnético, estos voltajes causan flujos de corriente que circulan en el núcleo disipan energía que se convierte en calor. Para minimizar si un núcleo ferro magnético que puede estar sujeto a flujos magnéticos alternos se divide en muchas pequeñas fajas o laminaciones, entonces reduce la corriente y las pérdidas se reducen. También para reducir las pérdidas consiste en aumentar la resistividad del material del núcleo al aumentar reducimos las corrientes parasitas serán menores así como las perdidas. 1.10 ¿Por qué todos los núcleos expuestos a las variaciones del flujo de ca son laminados? Porque esto reduce las perdidas por corrientes parasitas por corrientes parasitas con muy poco efecto sobre las propiedades magnéticas del núcleo. 1-11 ¿Que establece la ley de Faraday? La ley de inducción electromagnética de Faraday establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito. 1-12 ¿Qué condiciones se requieren para que un campo magnético produzca una fuerza sobre un alambre conductor? El campo magnético que circula por el conductor debe ser uniforme, es decir tener una densidad de flujo B, para de esta manera producir una fuerza en el alambre. 1-13 ¿Qué condiciones se requieren para que un campo magnético produzca un voltaje en un alambre conductor? Se requiere que el alambre conductor se encuentre orientado de manera adecuada de tal forma que el campo magnético se desplace a través de el así se producirá un voltaje x dicha acción. 1-14 ¿Por qué la maquina lineal es un buen ejemplo del comportamiento observado en las maquinas c.d. reales? El comportamiento de la maquina lineal es más sencillo de entender ya que opera con los mismos principios y presenta la misma conducta que los generadores y motores reales. 1-15 La máquina lineal de la fig. 1-19 se mueve en condiciones de estado estacionario. ¿Qué le ocurrirá a la barra si se incrementa el voltaje de la batería? Explique. Si incrementamos el voltaje de la batería vamos a tener en la barra un incremento de campo magnético que va a presentar una densidad de flujo mayor también debido a la acción inicial. 1-16 ¿Cómo produce un incremento de velocidad un decremento de la producción de flujo en una maquina lineal?

Inicialmente la barra se encuentra en reposo, la corriente fluye a través de esta, y debido a esta corriente se induce un voltaje debido a la geometría de la máquina, entonces la barra se acelerara, teniendo un incremento de velocidad se induce un voltaje en la barra que produce un decremento en el flujo de dicha máquina. 1-17 Diga si la corriente esta delante o detrás del voltaje en una carga inductiva. ¿La potencia reactiva de la carga será positiva o negativa? Se encuentra en retraso es decir detrás del voltaje y el signo de la potencia seria negativo. 1-18 ¿Qué son las potencias real, reactiva y aparente? ¿En qué unidades se miden? ¿Cómo se relacionan? Potencia real: Es la potencia en que en el proceso de transformación de la energía eléctrica se aprovecha como trabajo. Su unidad es el vatio. Potencia Reactiva: Es la potencia disipada por las cargas reactivas como bobinas o inductores y capacitores o condensadores. Su unidad es el volta amperio. Potencia Aparente: Es la suma (vectorial) de la potencia que disipa dicho circuito y se transforma en calor o trabajo. Su unidad es el volta amperio. Estas potencias se relacionan mediante el ángulo de impedancia, el ángulo de la corriente y la potencia. 1-19 ¿Qué es el factor de potencia? Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S.

Capítulo 2 2.1 ¿La relación de vueltas en un transformador es igual a la relación de voltajes a través de un transformador? ¿Por qué si o por qué o no? Si, puesto que la relación de vueltas esta dad por α, la cual también expresa la relación entre el voltaje del primario y secundario, esto se expresa:

Lo que indica que la relación de vueltas en el transformador afecta a la magnitud del voltaje y no a sus ángulos. 2.2 ¿Por qué la corriente de magnetización impone un límite superior al voltaje aplicado al núcleo del transformador? Porque para producir un flujo en el núcleo se necesita de la componente llamado corriente de magnetización, pero a su vez para el cálculo del flujo se necesita el voltaje primario, lo cual implica que la corriente de magnetización (im) es proporcional al voltaje aplicado al núcleo y tiene 90° retraso al voltaje aplicado.

2.3 ¿Qué componentes integran a la corriente de excitación de un transformador? ¿Cómo se consideran en el circuito equivalente del transformador? Las componentes son:  Corriente de magnetización  Corriente de pérdidas en el núcleo La corriente de magnetización se puede modelar por una resistencia Xm conectada a través de una fuente de voltaje primaria y la corriente de pérdidas en el núcleo se puede considerar como una resistencia RN conectada a través de la fuente de voltaje primaria. 2.4 ¿Qué es el flujo disperso de un transformador? ¿Por qué se considera como un inductor en el circuito equivalente del transformador? Son flujos que escapan del núcleo y pasan a través de solo uno de los devanados del transformador, estos escapan y producen una auto inductancia en las bobinas primarias y secundarias, por esta razón en el circuito equivalente del transformador se considera como un inductor. 2.5 ¿Enliste y describa los tipos de pérdidas que se presentan en un transformador? 1) Perdidas en el cobre: causadas por el calentamiento resistivo en los 2 devanados. Son proporcionales al cuadrado de la corriente en los devanados. 2) Perdidas en por corrientes parasitas: Causadas por calentamiento resistivo en el núcleo. 3) Perdidas por histéresis: Están asociados con la reubicación de los dominios magnéticos en el núcleo durante cada semiciclo. Son una función compleja del voltaje aplicado al transformador. 2.6 ¿Por qué afecta la regulación de voltaje de un transformador al factor de potencia de una carga? Porque un transformador real tiene dentro de él impedancias en serie, por lo que el voltaje de salida de un transformador varía con la carga incluso cuando el voltaje de entrada permanece constante. 2.7 ¿Por qué la prueba de corto circuito esencialmente solo las perdidas y no las pérdidas de excitación del transformador? Porque el voltaje de entrada es tan bajo durante la prueba, que la corriente de la rama de excitación es despreciable. Si se ignora la corriente de excitación, entonces toda la caída de voltaje en el transformador se puede atribuir a los elementos en serie en el circuito. 2.8 ¿Por qué la prueba de circuito abierto muestra esencialmente solo las pérdidas de excitación y no las pérdidas de ? Porque los elementos en serie Rp y Xp son demasiado pequeños en comparación a RN y XM como para causar una caída significativa de voltaje, por lo que esencialmente todo el voltaje en entrada cae a través de la rama de excitación. 2.9 ¿Cómo se elimina el problema de tener diferentes niveles de voltaje en un sistema de potencia por medio del sistema de medidas por unidad? Refiriendo cada uno de los parámetros a calcular al voltaje base calculado en principio, es decir que a partir del voltaje base calculado se calculan los demás parámetros y no habrá necesidad de caculos en base a niveles de otros voltajes. 2.10¿Por qué los autotransformador pueden manejar más potencia que los transformadores convencionales del mismo tamaño?

Porque la potencia que pasa del primario al secundario, pasa físicamente a través de los devanados, por lo que si un transformador normal se conecta como autotransformador puede manejar más potencia que aquella para la que fue diseñado en un principio. 2.11 ¿Que son los tomas de derivación en los trasformadores? ¿porque se usa? Los tomas de derivación puntos extraídos del devanado primario, para tener valores más reales, puesto que permiten hacer cambios en la relación de vueltas de un trasformador, después de haber salido de la fábrica, y se usan para adaptarse a la variación de voltaje de las ciudades. 2.12 cuales son los problemas asociados de la conexión trifásica de un trasformador Y-Y  

Si las cargas en el circuito no están equilibradas, el voltaje en el trasformador se desequilibra. Los voltajes de terceros armónicos suelen ser muy altos.

2.13 ¿qué es un trasformador TCUL? Es un trasformador llamado conmutador de tomas cuando el transformador ya esta sometido a carga, y tiene la habilidad de cambiar las tomas mientras el trasformador suministra potencia. 2.14 ¿Cómo se puede lograr una trasformación trifásica utilizando solo dos trasformadores? ¿qué tipos de conexiones se puede utilizar? ¿Cuáles son sus ventajas y desventajas?

Conexión Delta Abierta

Ventajas Suministra potencia trifásica en los lugares donde solo existen dos fases

Y abierto-Delta Abierto Scoh-T T

Permite una Salida Bifasica Se puede conectar el neutro en cualquier lado del trasformador

Desventajas Potencia suministrada 57.7 % de la nominal Debe fluir una corriente muy grande en el sistema Fases separadas 90 grados Fases separados 90 grados

2.15 explique porque una conexión de un transformador delta abierta está limitada a suministrar solo 57.7% de la carga en un banco de trasformadores delta-delta normal. Porque la potencia máxima en un trasformador en conexión delta abierta es √ realmente 3/2 de la potencia total y cuando se hace la relación por fase .

, y cambia no es

√

2.16 Un trasformador de 60 Hz puede operar en un sistema de 50 Hz. Que se requiere hacer para permitir esta opción. Si puede funcionar, lo que se debe hacer es bajar 1/6 de la tención nominal. 2.17 ¿Qué le pasa a un trasformador cuando se conecta a la línea de potencia por primera vez? ¿Qué se puede hacer para mitigar este problema?

Cuando se conecta un trasformador por primera vez a la red hay un sobre flujo, lo que ocasiona que fluya mucha corriente por el núcleo. Se puede minimizar esto haciendo que el Angulo de fase sea diferente de cero y lo más próxima a 90 2.18 ¿Que es un trasformador de potencial y en donde se utiliza? Un trasformador de potencial es un trasformador que permite proteger los sistemas de medición y su potencia nominal es muy baja, esto es debido a que necesita dar una pequeña señal al equipo de medición, se conecta paralelo a la red el trasformador y protege el sistema de medición de voltaje. 2.19 ¿qué es un trasformador de corriente? ¿Cómo se utiliza? En Un trasformador de corriente el flujo es más bajo que en cualquier otro trasformador, por eso la relación de voltaje no se aplica, pero la corriente si es proporcional. Y puede suministrar una buena señal al equipo de medición. Se utilizan en serie a la línea o como una pinza amperimétrica, es importante mantenerlo siempre en corto por los altos voltajes que pueden aparecer. 2.20 Un trasformador de: 18KVA 20000/480 y 60 Hz. ¿este transformador puede suministrar de manera segura 15KVA a una carga de 415 a 50 Hz? ¿Por qué si? ¿Por qué no? Si puede suministrar una potencia de 15KVA al reducir el voltaje a un sexto como dice la teoría y a la salida se tendrá 420 voltios y la potencia bajaría.

2.21 ¿Por qué se escucha un zumbido al estar cerca de un gran trasformador de potencia? El cambio de amperaje o flujo causan cambios en la magnetización del trasformador, estos cambios por más pequeños que sean, producen variaciones en la inducción a las bobinas, esto hace que el núcleo vibre produciendo un sonido a alta frecuencia parecida al sonido de un zumbido.