examen 15_02_03

Universidad de Navarra
Nafarroako Unibertsitatea
Escuela Superior de Ingenieros
Ingeniarien Goi Mailako Eskola
ASIGNATURA GAIA ELECTRONICA DE POTENCIA
CURSO KURTSOA 2002-2003
NOMBRE IZENA
FECHA DATA 15 / 02 / 2003
EJERCICIO 1
Se necesita alimentar con una tensión media de 320 V a una carga puramente resistiva
R=15 Ω (ver figura 1). Para ello se emplea un rectificador en puente monofásico
alimentado mediante un transformador cuya relación de espiras es 4 a 1.
Se pide calcular:
a) eficacia o rendimiento
b) factor de forma y rizado
c) factor de utilización del
transformador
d) tensión RMS a la entrada del
rectificador
e) corriente media en D1, tensión
inversa de pico en cada diodo
IL
I1
D1
R=15
Ohm
Vs
Vp
D4
Figura 1
A continuación se utiliza el mismo puente rectificador monofásico para alimentar un motor
de corriente continua1. La carga es tal que el motor utiliza una corriente de armadura libre
de oscilaciones Ia tal y como aparece en la figura 3. Determine:
f) el factor armónico HF de la corriente de entrada al transformador.
g) El factor de potencia de la entrada PF del rectificador.
Vs
Vm
π
IL=Ia
I1
I1
Ia
π
D1
IL
Vs
Vp
M
D4
Figura 2
Ia
Figura 3
Nota 1: Considerar el motor como una carga inductiva muy alta.
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CURSO KURTSOA 2002-2003
NOMBRE IZENA
FECHA DATA 15 / 02 / 2003
Nota 2: Expresiones necesarias para el análisis de Fourier:
sen(m − n )x sen(m + n )x
−
para m ≠ n
2(m − n )
2(m + n )
sen(m − n )x sen(m + n )x
∫ cos(mx )cos(nx )dx = 2(m − n ) + 2(m + n ) para m ≠ n
cos(m − n )x cos(m + n )x
∫ sen(mx )cos(nx )dx = − 2(m − n ) − 2(m + n ) para m ≠ n
∫ sen(mx )sen(nx )dx =
∫ sen(nx )cos(nx )dx =
RESULTADOS:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
sen 2 (nx )
2n
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FECHA DATA 15 / 02 / 2003
EJERCICIO 2
Sea un convertidor Trifásico de tiristores con retorno a neutro conectado a una fuente
trifásica en estrella con una tensión entre fase y neutro de 120 voltios RMS y 45 Hz.
Considérese la carga del convertidor como una fuente de corriente de valor 7 Amperios.
Calcular:
a) Ángulo de retardo “α” necesario para que la tensión media en la carga sea el 50 %
del máximo posible.
Con dicho valor del ángulo de retardo calcular:
b)
c)
d)
e)
Valor RMS de la tensión en la carga.
Corriente media y RMS en una de las fases de la fuente.
Rendimiento del convertidor y factor de utilización TUF.
¿Cuál sería la reducción porcentual de la tensión media en la carga si se coloca una
inductancia de valor 1mH entre cada fase y el convertidor?
RESULTADOS:
a)
b)
c)
d)
e)
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FECHA DATA 15 / 02 / 2003
EJERCICIO 3
Sea un convertidor DC DC del tipo reductor, cuya tensión de salida es constante e igual a 5
Voltios. Se conoce que la corriente media en la inductancia es de 1 Amperio y que la
tensión de entrada es de 20 Voltios. Si el periodo de trabajo es de 20 µs. Calcular:
a)
b)
c)
d)
e)
ton
toff
Id e Io
L mínima para que el convertidor trabaje en conducción continua.
Si Io pasa a Io/2 ¿Seguiría trabajando en el mismo modo de conducción? Razone su
respuesta.
RESULTADOS:
a)
b)
c)
d)
e)
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NOMBRE IZENA
FECHA DATA 15 / 02 / 2003
TEORIA 1
Si se tiene una fuente de tensión senoidal, ¿podemos tener una intensidad en ella de forma
cuadrada? Razone la respuesta.
TEORIA 2
Comente los efectos que producen las inductancias de la fuente.
TEORIA 3
Se sabe que los parámetros η, FF y FR son iguales para un rectificador monofásico en
puente y un rectificador bifásico con retorno a neutro. En cambio, el TUF de ambos difiere.
¿En que caso es mayor? Razone la respuesta.
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FECHA DATA 15 / 02 / 2003
TEORIA 4
¿Es lo mismo colocar el diodo antes o después de un transformador para el caso de un
rectificador monofásico de media onda? Razone la respuesta.
TEORIA 5
¿Cuál es la función de un diodo de rueda libre?
TEORIA 6
Defina brevemente los parámetros característicos de un tiristor.
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FECHA DATA 15 / 02 / 2003
TEORIA 7
¿En que se convierten las pérdidas por conmutación en un transistor Darlington?
TEORIA 8
¿Qué es el enclavamiento en un transistor IGBT?
TEORIA 9
¿Por qué a los convertidores DC DC se los denomina también transformadores
electrónicos?
TEORIA 10
Se quiere diseñar un convertidor DC DC que funcione con una frecuencia de trabajo de 100
kHz proporcionando una tensión máxima de salida de 300 V con una corriente de 10 A.
¿Qué tipo de conmutador pondría? Razone su respuesta.