Evaluaciones del Curso Conversión de Energía Eléctrica II CT-2311 Abril-Julio 2013


Primer Parcial 17 de Mayo 25% Tarea 5%

Segundo Parcial 17 de Junio 30% Tarea 5%

Tercer Parcial 15 de Julio 30% Tarea 5%

Horario:

     
  Lunes, Miércoles y Viernes 7:30-9:30 Aula
   
Lunes

    Miércoles ENE-105


Viernes


AVISO:
Aquellos estudiantes que no aprobaron la materia y consideran que creen tener conocimiento suficiente para prepararse antes del próximo curso, pueden presentar un examen que cubrirá todos los objetivos del curso CT-2311, el día 20 de septiembre de 2013. Quienes alcancen el 50% o mas de la nota en esta prueba serán calificados con tres (3) puntos y podrán continuar la siguiente materia de la cadena CT-3311.

Nota: El examen se realizará en el Departamento de Conversión y Transporte de Energía de 7:30 a 11:30 am. Contemplará tres problemas diferentes que cubrirán los temas de formulación de los modelos de las máquinas eléctricas, transformación de coordenadas y máquinas de colector, respectivamente. Se podrá utilizar una chuleta tamaño carta escrita por ambas caras.

Carnet Apellido Nombre Pacial I Parcial II Parcial III Tarea
I
Tarea
II
Tarea
III
Total Final
Def.
      25% 30% 30% 5% 5% 5% 100% 30

Base 5

0134040
Leon
Cristian
10
12
4
5
3
5
39
13
2
0336498
Schael
Roberto
0
-
-
-
-
-
-

-
0538943
Sequera
Ambar
5
-
-
-
-
-
5

-
0639829
Lucena
Camilo
4
14
11
4
2
4
39

2
0640426
Vargas
Tekisui
4
4
-
5
-
-
13

-
0740622
Balliache
Eizuneth
6
10
-
2
1
-
19

-
0740891
Fernandez Solange -
8
-
-
-
-
8

-
0741497
Rondón Kensy 14
11
-
-
1
-
26

-
0810421
García Alejandro 13
17
6
3
5
4
48

3
0810802
Nuñez Alejandro
11
11
12
5
1
5
47

3
0810946
Roca Juan Manuel
7
-
-
3
-
-
10

-
0811065
Serrano Cesar
12
9
-
4
1
-
26

-
0811133
Trujillo Luis Manuel
10
-
-
-
-
-
10
2
2
0811188
Villarreal Leonardo
12
12
2
3
3
5
37
17
3
0910004
Acosta Jorge Luis
16
14
8
4
3
4
49

3
0910196
Da Paixao José Miguel
14
11
8
3
3
4
43
15
3
0910212
De Sousa Artur Jose
12
21
14
5
5
5
62

3
0910426
Jiménez
Manuel Alejandro
-
-
-
-
-
-
-

-
0910668
Pita
Harold
12
5
11
4
3
5
40
8
2
0910791
Sanchez
Luis Eduardo
-
-
-
-
-
-
-

-
0910806
Sepúlveda José Alfredo
11
12 8
-
3
4
38
9
2
0911054
Alvis Emily Gabriela
16
17
10
4
5
5
57

3
0911223
Viña
Ariana Carolina
12
9
8
5
3
5
42
11
2
1010014
Alfonzo
Ignacio Manuel
17
19
12
5
4
4
61

3
1010185
De Lima
Francisco Eugenio
14
22
20
5
5
4
70

4
1010248
Figueroa
Minerva Josefina
11
21
9
4
3
4
52

3
1010493
Navas
Greta Valentina
20
17
12
5
3
5
62

3
1010659
Sabbagh
Diego David
15
22
9
5
5
4
60

3
1010809 Corro
Samuel
23
21
13
5
5
3
70

4
1010815
De Jesus
Joel Eduardo
15
21
7
3
3
4
53

3
1010868
Pellicer
Anner Jhoan
10
18
11
5
4
3
51

3
1011068
García
Enrique García
18
23
5
5
5
3
59

3
Promedios


10,44
11,90
9,33
3,15
1,65
4,24
41,10

2,71




Tarea No.1 (20-5-13)

Máquinas Eléctricas II


Una máquina de inducción cuyo rotor y estator son cilíndricos, está constituida por dos bobinas ortogonales en el estator y dos bobinas ortogonales en el estator, todas ellas con 200 vueltas y concentradas en ranuras ubicadas diametralmente. El radio del rotor es de 100 mm y el entrehierro 3 mm. La longitud axial de la máquina es de 250 mm. El hierro se puede considerar con permeabilidad infinita. Las bobinas del rotor se encuentrn en cortocircuito y los devanados del estator alimentadas con tensiones de 150 V efectivos a 60 Hz pero desfasadas 90º. Las resistencias de todas las bobinas son de 3 ohms. La máquina está accionando una carga mecánica constante. Determine:
  1. Las ecuaciones del convertidor obtenidas mediante ecuaciones físicas directas (Ley de Lorenz, Maxwel, Kirschof, Newton)
  2. Las ecuaciones de la máquina utilizando métodos energéticos (Principio de los trabajos virtuales, energía, coenergía, etc). Indique todas las aproximaciones utilizadas en este modelo.
  3. Mediante un programa que resuelva las ecuaciones de la máquina de inducción determine el par mecánico de accionamiento que produce una caída de 3 % en la velocidad sincrónica.
  4. Determine la trayectoria (velocidad angular-tiempo y corriente en la fase "a" con respecto al tiempo si la áquina se arranca en vacío (sin carga mecánica).
  5. Determine la trayectoria (velocidad angular-tiempo y corriente en la fase "a" con respecto al tiempo si la carga mecánica constante es igual a la determinada en el punto 3 de esta tarea.
Notas: 
  1. Las mejores tareas serán publicadas en esta sección y dependiendo de su calidad podrían tener bonificaciones.
  2. Puede utilizar cualquier herramienta de cálculo que considere conveniente (Matlab, Scilab, Octave, C++, MathCad, Mathematica, Basic, Pascal, Fortran, etc.)
  3. Puede mandar la tarea a jaller@usb.ve (Asunto: Tarea I-CT2311-2013 solo en formato pdf)
  4. Las tareas enviadas por correo electrónico se recibirán hasta las 12:00 am del día 17 de mayo


Examen No.1 (20-5-13)

Máquinas Eléctricas II

CT-2311

La máquina que se muestra en la figura es un clásico motor con bobinas de sombra muy utilizados en pequeños equipos, ventiladores, secadores, en los antiguos medidores de energía, etc. La tensión de alimentación es de 110 V y todos los datos de la máquina están en la figura. Determine:
  1.  Las inductancias propias y mutuas de todas las bobinas en función de la posición angular θ .
  2.  Las ecuaciones internas del convertidor.
  3.  Las ecuaciones externas del convertidor.
  4.  Las ecuaciones diferenciales completas del convertidor expresadas en forma canónica.
  5.  A partir de la ecuación del par eléctrico determine la condición necesaria para la existencia de par promedio.
image: 0_home_jaller_Cursos_CT2311_Examen2013_2311.png



Tarea No.2 (14-6-13)

Máquinas Eléctricas II


CT-2311



Una máquina trifásica de inducción de 15 cm de longitud, 12 cm de radio rotórico, 2 mm de entrehierro, un par de polos, está construida con un material magnético que se satura fuertemente con una densidad de campo magnético de 1T y en la zona lineal su permeabilidad relativa es 2000. Las bobinas rotóricas y estatóricas tienen 200 vueltas por fase y se encuentran distribuidas en la periferia de la máquina de tal manera que las armónicas espaciales son depreciables. La sección del conductor utilizado en las bobinas es de 1 mm2. Determine:
  1. Los parámetros de la máquina (inductancias, resistencias, inercia)
  2. El modelo completo de la máquina en coordenadas primitivas
  3. El modelo de la máquina en coordenadas  alfa-beta estator, alfa-beta rotor
  4. El modelo de la máquina con las coordenadas del rotor referidas a un sistema de referencia solidario con el estator
  5. El modelo del sistema con las coordenadas estatóricas referidas a un sistema sincrónico con el rotor
  6. La velocidad angular, las corrientes y el par eléctrico de un arranque de esta máquina en vacío a tensión nominal y 60 Hz (la máxima tensión que no haga saturar el hierro de la máquina)
  7. La velocidad angular, las corrientes y el par eléctrico de un arranque de esta máquina en vacío a tensión nominal y 50 Hz (la máxima tensión que no haga saturar el hierro de la máquina)
  8. La velocidad angular, las corrientes y el par eléctrico de un arranque de esta máquina en vacío a mitad  de la tensión nominal y 50 Hz (la máxima tensión que no haga saturar el hierro de la máquina)
  9. ¿Cuál es la potencia en el eje accionada a tensión nominal y 60 Hz que produce una velocidad de 3500 rpm?
Notas:  Las tareas pueden ser entregadas en formato pdf al correo jaller@usb.ve asunto Tarea2CT2311 hasta las 11:59 pm del día del examen o impresas al termnar el examen. Se recomienda utilizar Matlab, Octave, Scilab, Mathcad o alguna herramienta semejante para solucionar las partes 6 a 9 del ejercicio. Las mejores tareas serán publicadas y podrían tener bonificación adicional de acuerdo a su calidad y presentación (solo en pdf). Los modelos pueden ser deducidos analíticamente o por inspección, pero en cualquier caso deben indicarse los pasos y consideraciones.

Mejores tareas:
  1. Francisco De Lima

Examen No.2 (17-6-13)

Máquinas Eléctricas II

CT-2311

Una máquina bifásica de inducción, de rotor y estator liso, tiene todas sus bobinas distribuidas uniformemente en la perifieria con 150 vueltas en el estator y 100 en el rotor. El radio del rotor es de 10cm y el entrehierro de 1mm. El material magnético tiene una permeabilidad relativa de 2000. La longitud axial de la máquina es de 20cm. La sección del conductor de cobre utilizado en todas las bobinas es de 3mm², La densidad de campo máxima es de 1T. El coeficiente de acoplamiento mutuo entre las bobinas del estator y el rotor es de 90%. Se alimenta la máquina con un sistema de tensión bifásica equilibrada de valor efectivo nominal en el rotor mediante unos carbones sobre anillos deslizantes en el eje mientras que el estator se cortocircuita. Determine:

  1. Las ecuaciones diferenciales completas del convertidor en coordenadas primitivas (αβ - αβ)
  2. Valores numéricos de todos los parámetros del modelo incluidas resistencias, inductancias e inercia
  3. Las ecuaciones completas del convertidor si se transforman los devanados estatóricos a un sistema de referencia que gira solidario con la bobina α rotórica
  4. Las ecuaciones diferenciales completas del convertidor si se transforma el rotor a un sistema de coordenadas solidario con la bobina de la fase α del estator
  5. Tensiones del rotor en el sistema de referencia fijo con la fase α del estator
  6. Potencia y par que puede desarrollar este convertidor sin exceder valores nominales

Tarea No.3 (15-7-13)

Máquinas Eléctricas II

CT-2311


Debe diseñar un montacarga eléctrico capaz de elevar una carga de 500 kg a 3 metros de altura en 7 s. Este debe poder subir una rampa de 20% a una velocidad de 10 km/h. En plano debe poder alcanzar la velocidad de 15 km/h en 15 s. La masa toral del vehículo, la carga, el contrapeso de la carga, baterías y el operador es de 2000 kg.

En el diseño debe seleccionar el motor de tracción (máquina de corriente continua), tipo de excitación, la caja de engranajes, el radio de las ruedas, la cantidad de baterías necesarias para darle una autonomía de 8 horas (1/5 del tiempo en plano a máxima velocidad, 1/5 subiendo la rampa de 20%, 1/5 bajando la rampa y el resto detenido) y el mecanismo de control de velocidad.

Una vez seleccionadas las características del motor de tracción realice una búsqueda en Internet para determinar el equipo más cercano a sus especificaciones y en caso de no encontrar uno que cumpla con todos los requerimientos, determine el comportamiento del sistema con la máquina eléctrica seleccionada.

Variables o parámetros que no se han especificado en esta tarea pueden ser asumidos por el estudiante como por ejemplo tensión de las baterías, número de baterías en serie o en paralelo, etc.



Notas:

  1. Ayuda para la parte mecánica se puede encontrar en el capítulo 1 de Dewan, Slemon y Staughen "Power Semiconductors Drives", John Willey & Sons, 1984.
  2. Datos de motores Siemens de Corriente Continua (Catálogo)


Examen No.3 (15-7-13)

Máquinas Eléctricas II

CT-2311



Una máquina de corriente continua con excitación serie de 500 kW, 700 V, 1200 rpm, tiene una eficiencia en el punto nominal de 95%. Las pérdidas en el hierro y mecánicas a velocidad nominal son del 2% y son proporcionales a la velocidad. Si la máquina se acciona a velocidad nominal, se obtiene en la armadura una tensión de remanencia de 35 V. La máquina posee una constante de inercia H de 1 s.
  1. Determine los parámetros lineales de la máquina
  2. Determine el rendimiento para cinco condiciones de carga desde vacío hasta 125% de la carga nominal
  3. Calcule el punto de equilibrio del conjunto máquina-carga, si se acopla una carga mecánica cuya característica es una parábola que a velocidad cero requiere un par del 20% del par nominal y a la velocidad nominal un 80%
  4. ¿Cómo cambia el punto de equilibrio calculado anteriormente si el campo se debilita un 10% mediante una resistencia en paralelo con la bobina?
  5. Si la máquina se acciona mediante un chopper a su máxima corriente, determine el tiempo en alcanzar el punto de máxima potencia
  6. Indique en un gráfico las tensiones medias con respecto al tiempo que debe entregar el chopper durante el arranque analizado en el punto anterior hasta el punto de equilibrio