TEC-48-2-Ejercicios del Tema 4

CONCEPTOS BÁSICOS
1. Los dos cables de alimentación de un motor tienen una longitud de 3 m y están separados entre
sí por 5 mm. Calcula la fuerza que se ejercen entre sí cuando por los cables circula una corriente
de 3 A. Indica si la fuerza es de atracción o repulsión. (k = 4ABA10-7 TAm/A)
2. Calcula el valor de intensidad de campo magnético B de una bobina de 2000 espiras que
tienen un diámetro medio de 4 cm cuando circula una intensidad de 2 A. (k = 4ABA10-7 TAm/A)
MOTORES CC
1. Un motor serie tiene una resistencia de inducido de 0,2 S. La resistencia del devanado de
excitación es de 0,1 S. Si la tensión de alimentación es de 220 V y la f.c.e.m. en condiciones de
funcionamiento de 215 V. Determina:
a) La intensidad que absorbe el motor en el arranque.
b) La intensidad nominal, es decir, que absorbe en condiciones de trabajo.
Soluciones: a) IA =733,33 A; b) IN =16,67 A
2. Un motor serie de corriente continua que está funcionando en régimen normal con una tensión
en bornes de 230 V, absorbe de la red 15 A. Se sabe que la f.c.e.m. generada en el inducido es
de 220 V y las pérdidas en el hierro son de 75 W y las pérdidas mecánicas son de 25 W. Calcula:
a) La potencia eléctrica que consume el motor.
b) La potencia electromagnética del motor.
c) La potencia útil y el rendimiento.
d) Las pérdidas por efecto Joule.
Soluciones: a) PABS =3450 W; b) PEM =3300 W; c) PU =3200 W, 0=92,75 %; d) PJOULE =150 W
3. Un motor CC en serie se alimenta a 20 V y consume 25 A cuando gira a 1300 r.p.m., siendo
su resistencia interna total, Ri + Rex = 0,15 S. Calcula:
a) La f.e.m. inducida .
b) Potencia absorbida, potencia útil y rendimiento (considerar despreciables las pérdidas
en el hierro y las pérdidas mecánicas).
c) Intensidad en el arranque.
d) Par nominal.
e) Resistencia que se debe intercalar (RA) si se desea limitar la intensidad de arranque a
2 veces la intensidad nominal (IN).
Soluciones: a) f.c.e.m. =16,25 V; b) PABS =500W,PU =406,25 W,0 =81,25%; c) IARR =50 A;
d) C =2,98 NAm; e) RA = 0,25 S
4. Un motor de corriente continua en derivación es alimentado por una línea de 500 V y consume
de la red una potencia de 8000 W. Sabiendo que la resistencia del inducido es de 0,5 S y la del
inductor de 125 S, calcula:
a) La intensidad total que absorbe.
b) Las intensidades que pasan por el inductor y por el inducido.
c) La f.c.e.m.
d) La potencia útil.
e) El rendimiento.
f) Si el motor gira a 1000 r.p.m., el par motor suministrado.
Soluciones: a) I =16 A; b) IINDUCTOR =4 A, IINDUCIDO =12 A; c) fcem =494 V; d) PU =5928 W;
e) 0 =74,1%
5. Un motor CC en derivación alimentado a 120 V absorbe de la línea una potencia de 3,6 kW
cuando gira a 1000 r.p.m. Sabiendo que la resistencia del devanado inductor es de 30 S, calcula:
a) La intensidad que consume el motor.
b) La potencia útil si el rendimiento es del 80%.
c) La fuerza contraelectromotriz, despreciando las pérdidas en el hierro y mecánicas.
d) La resistencia del inducido.
e) El par mecánico.
Soluciones: a) I =30 A; b) PU =2880 W; c) fcem =110,77 V; d) RIND =0,355 S; e), C =27,5 NAm
6. Un motor de corriente continua y excitación en derivación, tiene una potencia útil de 50 CV.
Se sabe que las pérdidas totales del motor constituyen el 6 % de la potencia absorbida. Si la
tensión de alimentación es de 500 V, la resistencia de los devanados de la excitación es de 500
S y la resistencia del inducido de 0,1 S, calcula:
a) Intensidad absorbida de la línea.
b) Intensidad de excitación.
c) Intensidad del inducido.
d) Par nominal si el motor gira a 1500 rpm.
Soluciones: a) IN =78,19 A; b) IEXCITACIÓN =1 A; c) IINDUCIDO = 77,19 A; d) C =233,95 NAm
7. De un motor de CC y excitación en derivación que tiene una potencia de 24 CV se sabe que
su rendimiento es del 95 %. Si la tensión de alimentación es 400 V, la resistencia del devanado
de la excitación es de 400S y la del inducido de 0,22 S, calcular:
a) Intensidad absorbida de la linea.
b) Intensidad que atraviesa la excitación y la que atraviesa el inducido.
d) Fuerza contraelectromotriz inducida.
e) Par nominal si el motor gira a 1400 rpm.
Soluciones: a) IABS =46,42 A; b) IEXC =1 A; c) IIND =45,42 A; d) fcem =390 V; e) C =120,32 NAm
8. De un motor CC, conexión serie se conocen:
REXC = 0,20S, RIND = 0,30S, tensión de
alimentación U = 220 V, intensidad de corriente absorbida I = 110 A cuando gira a n = 1500
r.p.m., y que las pérdidas en el hierro y las mecánicas PFe + PMEC suman 150 W. Se pide:
a) Esquema de conexión.
b) Pérdidas en el cobre.
c) Rendimiento del motor.
d) Par motor nominal.
Soluciones: b) PCu =6050 W; c) 0 =74,38%; d) C =114,59 NAm
9. Un motor de corriente continua conexión serie, de potencia útil 1,4 CV está alimentado con
200 V, siendo la resistencia del devanado del inductor de 6,8 S, y la del inducido de 1,3 S. Se
ha medido la fuerza electromotriz inducida, resultando de 124 V. Determinar:
a) Esquema de conexiones del motor.
b) Intensidad que pasa por cada una de las bobinas.
c) Potencias útil y absorbida.
d) Perdidas en el cobre.
e) Potencia electromagnética.
d) Perdidas en hierro más las mecánicas.
g) Rendimiento.
Soluciones: b) IEXC=IIND=9,38 A; c) PÚTIL=1029 W, PABSORBIDA=1876 W; d) PCu=713 W; e)
PFCEM= 1163,12 W; f) PFe+PMEC=134,12 W; g) 0=54,8 %
10. Un motor CC en serie tiene las siguientes características: Potencia útil 5 CV, velocidad a
plena carga 1200 rpm, tensión en los bornes 180V y rendimiento del 80%. Conocemos también
que las pérdidas en el hierro y mecánicas son iguales al 5% de la potencia absorbida. Determina:
a) La fuerza contraelectromotriz inducida g.
b) La resistencia de arranque para que la intensidad de arranque IA sea el doble de la
intensidad nominal (IA = 2AIN).
Soluciones: a) g =153 V; b) RA =2,46S
11. Un motor CC de excitación compuesta larga de 150 V tiene las siguientes resistencias
características: Resistencia de la excitación derivación Rd = 30 S; Resistencia de la excitación
serie Rs = 0,1 S; Resistencia de inducido Ri = 0,2 S. Sabiendo que cuando funciona absorbe de
los hilos de la línea una potencia de 4500 W y gira a 1000 r.p.m., determinar:
a) Esquema de conexiones del motor.
b) Intensidad absorbida de la línea y corrientes que circulan por sus devanados
(intensidad de excitación e intensidad del inducido).
c) La fuerza contraelectromotriz.
d) La potencia mecánica suministrada y el par motor (se consideran despreciables las
pérdidas en el hierro y las pérdidas mecánicas).
Soluciones: b) IEX =5 A, IIN =25 A, IT =30 A; c) g =142,5 V; d) PÚTIL =33562,5 W, C = 34,019 NAm
MOTORES CA
1. Un motor CA monofásico de 220 V tiene las siguientes características: potencia nominal de
2 CV, rendimiento del 70 % y factor de potencia de 0,80. Calcula:
a) Potencia activa, reactiva y aparente que absorbe de la red.
b) La intensidad de corriente que absorbe.
c) Las pérdidas de potencia totales.
d) El par motor cuando gira a 1480 r.p.m.
Soluciones: a) PACTIVA = 2100 W; PREACTIVA = 1575 VAr; PAPARENTE = 2625 VA; b) I = 7,38A;
c) Pérdidas =630 W; d) C = 9,48 NAm
2. Tenemos un motor CA monofásico de 220 V, 50 Hz, con potencia nominal de 1,5 kW, y f.d.p.
de 0,70. Suponiendo un rendimiento del 100 %, calcula:
a) Potencia activa (P), reactiva (Q) y aparente (S) que absorbe de la red.
b) La intensidad de corriente que absorbe.
c) La intensidad de corriente que absorbe después de mejorar el f.d.p. a 0,9
Soluciones: a) PACTIVA = 1500 W; PREACTIVA = 1530,15 VAr; PAPARENTE = 2142,85 VA;
b) I = 9,74 A; c) I’ = 7,58 A
3. Un motor CA trifásico tiene las siguientes características: 1500 W, 220 V, 50 Hz, f.d.p. 0,7
y su rendimiento es del 75 %. Si sus devanados están conectados en estrella, se pide:
a) La potencia activa, reactiva y aparente.
b) La intensidad de línea que absorbe.
c) La intensidad que circula por cada devanado del estátor (intensidad de fase).
d) La tensión a la que está sometido cada devanado del estátor (tensión de fase).
Soluciones: a) PACTIVA= 2000 W; PREACTIVA= 2040,41 VAr; PAPARENTE= 2857,14 VA; b) IL = 7,50A;
c) IF = 7,50 A; d) VF =127 V
4. Un motor CA trifásico tiene las siguientes características: 1500 W, 220 V, 50 Hz, f.d.p. 0,7
y su rendimiento es del 75 %. Si sus devanados están conectados en triángulo, se pide:
a) La potencia activa, reactiva y aparente.
b) La intensidad de línea que absorbe.
c) La intensidad que circula por cada devanado del estátor.
d) La tensión a la que está sometido cada devanado del estátor.
e) Despreciando las pérdidas en el hierro y mecánicas, la resistencia del devanado de
cada fase.
Soluciones: a) PACTIVA= 2000W; PREACTIVA= 2040,41 VAr; PAPARENTE= 2857,14 VA; b) IL = 7,50A;
c) IF = 4,33 A; d) VF =220 V; e) RF = 8,89 S