Evaluaciones del Curso Conversión de Energía Eléctrica IV CT-4311 Abril-Julio 2008

Primer Parcial 16 de Mayo 25% Tarea 5%
Segundo Parcial 13 de Junio 30% Tarea 5%
Tercer Parcial 11 de Julio 30% Tarea 5%

Horario:

     
  Martes 7:30-9:30 ENE-107  
  Viernes 9:30-12:30 ENE-112  
       
Carnet Apellido Nombre Pacial I Parcial II Parcial III Tarea
I
Tarea
II
Tarea
III
Total Definitiva
      25% 30% 30% 5% 5% 5% 100% Base 5
9325090 Camacho Sergio 23 20 17 2 0 5 67 4
0032843 Gonzalez Raico 24 11 8 4 0 4 51 3
0134349 Rincon Leon 25 29 17 5 0 5 81 5
0134990 Gonzalez Jonas 23 16 9 4 0 0 52 3
0235200 Moros Carlos 20 10 12 3 0 5 50 3
0336251 Olaya Jacqueline 21 10 18 4 2,5 0 55,5 3
0336303 Pereira Jose 17 14 15 5 2,5 4 58,5 3
0336434 Rojas Víctor 25 8 18 4 0 5 60 3
0436666 Almada Mariana 20 7 16 5 2,5 5 55,5 3
0436722 Barreto Raul 18 5 14 5 4,5 5 51,5 3
0436981 Flores David 22 11 12 0 0 5 50 3
0437268 Matute Roberto 17 28 14 3 5 4 71 4
0437438 Prada Anibal 23 16 16 5 5 5 70 4
0437499 Robles Manuel 22 13 19 5 0 4 63 3
0437579 Sanchez Luís 22 30 15 5 0 0 72 4
0437612 Sifontes Rogney 25 12 21 5 0 5 70 4
Promedios 21,63 14,94 14,80 4,00 1,38 4,00 59,81 3,31
 

Tarea No.1 (16-5-08)

Máquinas Eléctricas IV

CT-4311

  1. Una máquina sincrónica de polos salientes, posee los siguientes datos de placa:  
Sn = 10 kVA   Vn = 230 V   cosφn = 0.8 ifn = 5 A ifmax = 10 A 

Operando como condensador sincrónico la máquina entrega a la red 5 kVAR cuando es excitada con una corriente de campo de 8.72 A.

En estas condiciones determine:

  1. Las reactancias Xd y Xq de la máquina.
  2. Los reactivos que entrega la máquina al sistema cuando la máquina motoriza un molino de piedras de 4 kW, con la corriente de campo máxima.
  3. La corriente de campo necesaria para que circule corriente nominal en la armadura cuando la máquina está en cortocircuito.
  4. La potencia activa que entrega esta máquina al sistema cuando recibe 2 kVAR de la red, si opera con tensión y corriente de armadura nominal.
  1. Una máquina sincrónica de polos salientes de 100 MVA; 10 kV; 60 Hz; 6 pares de polos; ifn =200 A; fpn = 0.85, cuando está operando en el punto nominal y se desconecta de la red, se obtienen 17.39 kV de tensión línea-línea. Cuando entrega 56.5 MW a una bomba, alimentada de un sistema de 10.5 kV, con un factor de potencia 0.707 inductivo, requiere 342 A en la bobina de campo. Determine:
  1. Las reactancias del eje directo y cuadratura de esta máquina.
  2. La corriente de campo necesaria para generar 90 MW, con una tensión de 9.5 kV, con factor de potencia mínimo y máximo.
  3. La potencia reactiva consumida o generada por la máquina si consume 70 MW, a tensión nominal, cuando se inyecta en el campo la corriente nominal y la corriente máxima.

Examen No.1 (16-5-08)

Máquinas Eléctricas IV

CT-4311

Una máquina sincrónica de polos salientes tiene los siguientes datos de placa:

Vn =416 V Sn=10 kVA cosφn=0,85  ifn = 2A if max = 3,68A f = 60Hz p = 6

Cuando la máquina opera como inductor sincrónico, consume 1,85 kVAR con una tensión en bornes de 437 V y 1,7 A en la bobina de campo. Determine:

  1. La reactancia del eje directo.
  2. La reactancia del eje cuadratura.
  3. Corriente de campo necesaria para motorizar una bomba de 8 kW, a tensión nominal con factor de potencia unitario.
  4. Factor de potencia, ángulo de carga y corriente de armadura si la máquina genera 7 kW a tensión 395 V y corriente de campo máxima.

Tarea No.2 (6-6-08)

Máquinas Eléctricas IV

CT-4311

  1. Una máquina sincrónica de polos salientes, posee los siguientes datos de placa: 
Sn = 10 kVA   Vn = 230 V   cosφn = 0.8 ifn = 5 A ifmax = 8,875 A 
 

Operando como condensador sincrónico la máquina entrega a la red 5 kVAR cuando es excitada con una corriente de campo de 7,5 A.

En estas condiciones determine:

  1. El lugar geométrico de la fuerzas electromotrices del campo suponiendo que la máquina puede generar 9 kW y motorizar 6 kW.
  2. El lugar geométrico de las potencias activas y reactivas considerando todas las limitaciones de la máquina incluyendo la capacidad de generación  y motorización. 
  3. Las curvas en V (a potencia activa contante) de la máquina sincrónica para tensión nominal variando P={-.6, -.4, -.2, 0, .2, .4, .6, .8, 1} (pu).
  4. Las curvas en V (a potencia reactiva constante), manteniendo la tensión nominal y variando la potencia reactiva en el rango Q={-.8, -.6, -.4, -.2, 0, .2, .4, .6, .8} (pu).
  1. Una máquina sincrónica de polos salientes de 100 MVA, 10 kV, 60 Hz, cos φn = 0,7, seis pares de polos, tiene una corriente de campo nominal de 500 A y una corriente de campo máxima de 1065,3 A. Cuando entrega a una carga mecánica 54 MW y consume 36,94 Mvar de la red eléctrica la corriente de campo es de 639 A. En un ensayo de secuencia cero se determinó que la reactancia de dispersión del estator es de 0,2 pu. La característica de vacío es lineal hasta 8 kV y a partir de este punto se puede linealizar mediante una recta que a tensión nominal requiere 585,95 A de corriente de campo. Determine:
  1. Los parámetros lineales de la máquina.
  2. El nuevo punto nominal de operación si la frecuencia cambia a 50 Hz.
  3. La corrección necesaria, en caso de sobrepasarse alguna limitación, si deseamos operar la máquina con una corriente de campo de 1000 A mientras generamos 50 MW a la red eléctrica.

Mejores soluciones a la tarea: Anibal Prada y Roberto Matute

Examen No.2 (13-6-08)

Máquinas Eléctricas IV

CT-4311

 Una máquina sincrónica de polos salientes tiene los siguientes datos de placa:

Vn =416 V Sn=10 kVA cosφn=0,8  ifn = 2A if max = 3,593A Xdis=0.15 f = 60Hz

Cuando la máquina opera como condensador sincrónico, con la tensión nominal en bornes y la corriente máxima en el campo, la máquina entrega a la red 7.42 kVA. La característica de vacío de la máquina se puede aproximar a dos rectas que expresadas en por unidad, pasan por los puntos (0,0)-(1,3/4) y (1,3/4)-(2,5/4). Determine:
  1. Los parámetros (lineales) de la máquina sincrónica.
  2. Si la máquina entrega a una carga mecánica de 8kW con una corriente de campo de 3.5166 A, cuando la tensión es de 436.8 V, ¿Qué potencia reactiva y ángulo de carga tiene en estas condiciones?
  3. ¿Cuánta corriente de campo se requiere para generar 8 kW con factor de potencia 0.8 capacitivo si la tensión es de 440 V?

Tarea No.3 (11-7-08)

Máquinas Eléctricas IV

CT-4311

 
  1. Una máquina sincrónica de polos salientes de 8 MVA, 13,8 kV, 60 Hz, cos φn = 0, 675, cinco pares de polos, tiene una corriente de campo nominal de 66 A. La tensión del campo en el punto nominal es de 138 V. Considere que los devanados amortiguadores tienen la mitad de vueltas que las bobinas del estator. La constante de inercia en el sistema en por unidad es de 1 s. Los parámetros de la máquina en por unidad del sistema coherente se resumen en la tabla siguiente: 
Xd = 1, 812     Xq = 0, 961    Xσe = 0, 111   Xσf = 0, 2239   Xσad = 0, 069   Xσaq = 0, 0969
Rd = 0, 005  Rq = 0, 005 Rad = 0, 03 Raq = 0, 03

Determine:

  1. Las bases de tensión y corriente en el sistema coherente de unidades para todos los devanados de la máquina.
  2. El modelo instantáneo completo de la máquina sincrónica (Valores numéricos de todas las matrices y ecuaciones).
  3. Las corrientes transitorias y subtransitorias ante una caída del 15 % de la tensión del sistema, si la máquina se encontraba inicialmente en el punto de operación nominal. Calcule también las corrientes transitorias, subtransitorias y de régimen permanente ante un cortocircuito en la barra del sistema.
  4. Determine la frecuencia de oscilación y el amortiguamiento de la máquina sometida a una pequeña perturbación en el ángulo de carga, si inicialmente. la máquina se encuentra en el punto nominal de operación.

  1. Una máquina sincrónica de polos salientes de 100 MVA; 10 kV; 60 Hz; ifn =1 kA, se encuentra acoplada a una barra infinita entregando 80 MW con factor de potencia 0.9 inductivo. La reactancia de dispersión de la máquina es de 0.2 en p.u. La reactancia de dispersión de la bobina de campo es 0.3 en p.u. La reactancia del eje directo y cuadratura son 0.9 y 0.6 pu respectivamente. La constante de inercia de la máquina en por unidad es de 0.75 s. La máquina posee un devanado amortiguador que produce el par nominal cuándo el deslizamiento alcanza el 2%. El acoplamiento entre las bobinas del estator y los devanados amortiguadores es del 95%.
  1. Determine la corriente de armadura transitoria y subtransitoria por el método aproximado, si la tensión de la barra se deprime instantáneamente un 15%.
  2. Determine la corriente instantánea después de la perturbación definida en la pregunta anterior sin considerar el efecto de los devanados amortiguadores.
  3. Determine la frecuencia, amplitud y duración de la oscilación si la máquina se encuentra en el punto de operación definido en el enunciado y se incrementa instantáneamente el par mecánico en un 5%. Considere la presencia de los devanados amortiguadores.

Examen No.3 (11-7-08)

Máquinas Eléctricas IV

CT-4311


Una máquina sincrónica de polos salientes de tres pares de polos, tiene los siguientes datos de placa:

  V n =480   Sn=5 kVA  cos ϕn=0,8   ifn = 2A   f = 60Hz   J = 0,633Kg m2
Xd = 0,95 Xq = 0,6  Lσe = 0,10pu   Xσf = 20%    σa = 0,09   Re = Rf = Ra = 2%

La máquina se encuentra acoplada a una barra infinita cuya tensión es de 504V y entrega a la red 4 kW con factor de potencia 70% capacitivo. Determine:

  1. Las ecuaciones completas de la máquina, expresando todos los parámetros en por unidad de una base coherente y la corriente instantánea después de un cortocircuito brusco, despreciando el efecto de los devanados amortiguadores.
  2. Las corrientes transitorias y subtransitorias aproximadas, si la tensión de la barra infinita se deprime un 15 % y la potencia eléctrica se mantiene prácticamente constante durante la perturbación.
  3. La frecuencia, amplitud y duración de las pequeñas oscilaciones cuando se aplica un escalon del 3 % en el par mecánico.