Sistemas eléctricos de potencia y máquinas eléctricas: problemas de práctica y preguntas de examen

Sistemas trifásicos, transformadores, potencia en alterna y corrección del factor de potencia: la ingeniería eléctrica de potencia que sigue a las asignaturas de circuitos.

Pack de repaso (PDF)Hojas de fórmulas, pasos de los métodos y problemas de práctica con soluciones completas, listos para imprimir.

Temas de esta asignatura

  1. Potencia trifásicatensiones y corrientes equilibradas en estrella y triángulo · potencia trifásica · corrección del factor de potenciacálculos
  2. Transformadoresrelación de transformación · corrientes y potencia · rendimiento y pérdidascálculos
  3. Potencia en alterna y factor de potenciaP y Q de una carga · corriente de línea · corrección del factor de potenciacálculos
  4. Impedancia y fasores en alternaRL en serie · RLC en serie · tensión del condensador y resonanciacálculos
  5. Motores de corriente continuafuerza contraelectromotriz, corriente y par · par–velocidad y rendimiento · arranque y control de velocidadcálculos

Consejos para el examen de Sistemas eléctricos de potencia y máquinas eléctricas

  • Comprueba siempre si una tensión es de línea o de fase.
  • La potencia trifásica total es √3·V_L·I_L·cos φ, o tres veces la potencia por fase.
  • Un transformador ideal conserva la potencia: la tensión baja según la relación de transformación y la corriente sube en la misma proporción.

Ejemplos resueltos

Potencia trifásicaFácil
ABCVL​ = 400 VIL​ = ?Z = 24 + j7 Ωpor fase

Una carga equilibrada conectada en triángulo tiene una impedancia de 24 + j7 Ω por fase. Se alimenta desde una fuente trifásica equilibrada con una tensión de línea de 400 V. Halla el módulo de la corriente de línea IL.

VL = 400 VZ = 24 + j7 Ω por fase

Calcula IL (A)

Mostrar pistas
  1. En una conexión en triángulo cada impedancia está conectada entre dos líneas.
  2. Así que cada impedancia ve la tensión de línea completa, e IL = √3·Iph.
  3. Iph = 400/25 = 16 A.
Mostrar la respuesta y la solución paso a paso

Sistemas trifásicos equilibrados: en una conexión en Y (estrella) la tensión de línea es √3 veces la tensión de fase, VL = √3·Vph, y la corriente de línea es igual a la corriente de fase. En una conexión en Δ (triángulo) la tensión de línea es igual a la tensión de fase y la corriente de línea es √3 veces la corriente de fase, IL = √3·Iph. La potencia total es tres veces la potencia de una fase: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.

Módulo de la impedancia

|Z| = √(24² + 7²) = 25 Ω

Corriente de fase

Cada impedancia está conectada entre dos líneas y ve VL.

Iph = VL/|Z| = 400/25 = 16 A

Corriente de línea

IL = √3·Iph = √3·16 = 27,71 A

Respuesta

IL = 27,71 A
TransformadoresMedia
4 ΩN1​N2​256 Ω

Un amplificador con una resistencia de salida de 256 Ω alimenta un altavoz de 4 Ω a través de un transformador ideal. Para la máxima transferencia de potencia, el altavoz debe verse como 256 Ω desde el amplificador. Halla la relación de transformación a = N₁/N₂.

Rs = 256 ΩRL = 4 Ω

Calcula a

Mostrar pistas
  1. Vista desde el primario, la carga se ve como a²·RL.
  2. Iguala a²·RL a la resistencia de salida del amplificador.
  3. a² = 256/4.
Mostrar la respuesta y la solución paso a paso

Transformador ideal: las tensiones están en la relación de las espiras y las corrientes en la relación inversa: V₁/V₂ = N₁/N₂ = a e I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a, así que la potencia de entrada es igual a la de salida, V₁·I₁ = V₂·I₂. Una impedancia de carga Z en el secundario se ve como a²·Z desde el primario.

Adapta la carga referida

a²·4 = 256
a = √(256/4) = √64 = 8

Respuesta

a = 8

Cómo funciona la práctica

  • «Practicar esta asignatura» mezcla problemas de todos sus temas, como en un examen real.
  • Cada problema tiene valores nuevos, así aprendes el método y no una respuesta.
  • ¿Te has atascado? Abre primero una pista pequeña y la explicación completa solo cuando la necesites.
  • Los simulacros de examen son cronometrados y no tienen pistas; al final recibes tu nota y una revisión completa.

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