CAPITULO I - Carreras de Informática y Sistemas --- UMSS€¦ · Web view · 2008-04-19De acuerdo a los conceptos de la ley de ohm, leyes de Kirchhoff y simplificación de resistencias,

Electrotecnia Industrial (Ing. Industrial, Sistemas, Química, Mecánica)

CAPITULO I

Problemas resueltos.

1. hallar la resistencia total del circuito entre los extremos A y B.

Solución:

2. del siguiente circuito hallar la resistencia equivalente entre los extremos A y B.

Solución:

3. Encuentre la resistencia equivalente del siguiente circuito Rab.

Ejercicios Resueltos y Propuestos 1


Solución:

4. Encuentre las resistencias equivalentes [Rab] del siguiente circuito.



Solución:

5. Encontrar el valor equivalente de todas las inductancias que se encuentran en el siguiente circuito.



Solución:

6. Se dispone de 5 bobinas cada una de ellas con los siguientes valores L1=10[H], L2=15[H], L3=20[H], L4=5[H] y L5=12[H], si se desea reemplazar por un inductor, que valor deberá tener. Cuando los 5 inductores se encuentran conectados en serie como en paralelo.

Solución:

o Conexión serie:

o Conexión paralelo

7. En el siguiente gráfico se encuentran 5 condensadores conectados en serie, hallar el valor equivalente de los 5 condensadores.



Solución:

8. En el gráfico que se muestra a continuación se desea reemplazar los 3 condensadores que se encuentran en paralelo por una sola, ¿qué valor tendrá ese capacitór?

Solución:

Problemas propuestos:

9. Hallar la resistencia equivalente entre los extremos A y B y sus unidades estan en ohmios [].



10. Encuentre las resistencias equivalentes [Rab] de los circuitos mostrados y cada uno de sus valores están en ohmios []

11. Cuanto vale REquivalente de resistencias iguales, tres en serie conectados en paralelo a otras dos formando tres ramas si R1=100[].

12. Cuanto vale la Rab de resistencias iguales, tres conectados en paralelo a otros dos en serie formando así cuatro ramas si R = 125[]



CAPITULO II


1. En cada circuito de la figura se desconoce se desconoce el valor de la corriente.

a) Calcule los valores de la corriente.



b) Determine la potencia que disipa cada resistor.

Solución:

a) La corriente Io en el resistor de 50 de la figura 1 va en la dirección del voltaje a través del resistor.

en la figura 2, para hallar la corriente primeramente se calcula la resistencia equivalente.

b) La potencia que disipa cada uno de las resistencias es:

2. Hallar los valores de I, I1 e I2 del siguiente circuito:



Solución:

Se demuestra que I = I1+ I2

3. Use las leyes de Kirchhoff para encontrar Io, V1, V2, V3 y las potencias disipadas por cada resistencia.



Solución:

Utilizando la ley de ohm.

Por encontrarse las 3 resistencias en serie la corriente que circula a través de ellas es la misma que entra a la fuente de 100V.

Io=I1=I2=I3

y las potencies disipadas por cada resistencia es:

La potencia disipada es igual a la potencia entregada por la fuente de alimentación.4. se tiene el siguiente circuito, calcular:

a) el voltaje que circula por la resistencia de 20b) la corriente que circula por el resistor de 10



c) los voltajes V1 y V2.

Solución:

La corriente circula por la resistencia de 20 es Io.

V20=R*Io = 20*4V20=80[V]

Sabemos que:Io=I1+I2

I1= Io-I2=4-2I1=2[A]

I1=IR1=2[A]

5. Se tiene el siguiente circuito, calcular:a) El voltaje que circula por R1, Utilizando divisor de tensión.b) El voltaje que circula a través de las resistencias en paralelo



c) Verificar si cumple la ley de corrientes de Kirchhoff que dice que la entrada de corriente a un nodo es igual a la suma de todas las corrientes en los nodos (1).

Solución:

Problemas propuestos.

6. Para el circuito de la figura:



a) De acuerdo a los conceptos de la ley de ohm, leyes de Kirchhoff y simplificación de resistencias, enuncie los pasos en forma ordenada para reducir el circuito a su forma mas simple.

b) Cuanto vale la corriente que suministra la fuente de tensión.c) Describa los pasos para obtener las corrientes que circulan por cada

resistencia aplicando las leyes de Kirchhoff.

7. La corriente Io es de 2ª resuelva el circuito usando leyes de Kirchhoff y Ohm.

a) Encuentre I1.b) Encuentre V2.c) Encuentre la potencia disipada por R=50[].

8. Hallar los valores de VR1, VR3, VR4, por el método de divisor de voltaje y divisor de corrientes.



9. Las corrientes i1 e i2 del circuito son de 20A y 15A.a) Calcular la potencia que suministra cada fuente de voltaje.b) Demuestre que la potencia total suministrada es igual a la potencia que

disipan los resistores.

10. La corriente io de la siguiente figura es 1ª.a) Calcule i1.b) Calcule la potencia que disipa cada resistor.c) Verifique que la potencia total disipada en el circuito es igual a la potencia

que desarrolla la fuente de 180V.

CAPITULO III




1. a) Use el método de voltajes de nodo del análisis de circuitos para calcular las corrientes de las ramas I1, I2, I3.

b) Calcular la potencia que disipa cada resistor.

Solución:

a)

b)

2. Use el método de corrientes de malla para determinar las corrientes de malla y redibuje el circuito con los verdaderos sentidos.



Solución:

Resolviendo el sistema de ecuaciones obtenemos los valores de I1, I2, I3.

3. Use el método de corrientes de malla para encontrar.

a) i1.



b) Valor de tensión o caídas de tensión por resistencia.c) Potencia disipada en R =3.

Solución:

a)

b) c)

4. Use el teorema de Thevenin para encontrar la Rth y el voltaje de Vth, del siguiente circuito.



Solución:

Primeramente sacamos una R equivalente entre las 5 resistencias que se encuentran en paralelo, cortocircuitando la fuente de tensión, y para obtener Rth sumamos la R =20, que se encuentran en serie.

5. Use el teorema de Thevenin para hallar io y Po, el equivalente de thevenin para la R = 36[].



Solución:

Para Rth: se llega a corto circuitar la fuente de 240V.



Para Vth:



Problemas Propuestos:



6. Use el método de voltajes de nodo para encontrar:a) I1, I2, I3, I4, I5.b) El valor de potencia que disipa cada resistor

7. Por el método de voltajes de nodo encontrar todas las potencias disipadas por cada

resistencia y comparar con la potencia que esta entregando la fuente de 240[V].

8. Por el método de corrientes de malla encontrar:a) I1, I2, I3, I4.b) Potencia que disipa la resistencia de 50.c) Caída de tensión en las resistencias de 36 y 46.



9. Para la siguiente figura hallar.a) I1, I2, I3, I4, I5.b) Todas las caídas de tensión en cada resistencia.c) Potencias disipadas por la resistencias de 15 y 35.

10. Encontrar I1, I2, I3, IA y redibúje el circuito.



11. Encontrar la resistencia equivalente entre los extremos A y D.

12. Encontrar la resistencia equivalente entre los extremos A y F

13. Encontrar Requi. Entre a y D



CAPITULO IV




1. Se conecta una resistencia ohmica de 10 a una red de corriente alterna senoidal de 220V de tensión eficaz, calcular.

a) Expresión instantánea de la U e i si para t =0, =0.b) Expresión instantánea de la potencia.c) Valor de la intensidad eficaz.d) Valor de la potencia media.e) Valor de la potencia máxima.

Solución:

a)

b)

c)

d)

e)

2. En el circuito de la figura la intensidad de corriente que circula por la resistencia de 4 es de 14.14senwt [A], determinar la expresión algebraica en valores instantáneos.

a) Tensión en bornes de R1 y R2.b) Intensidad que circula por R2.c) Intensidad total.



Solución:

a)

b)

c)

3. A la inductancia pura de la figura se le aplica una tensión senoidal de valor UAB =100senwt, si la frecuencia es 50Hz., se pide:

a) expresión algebraica del valor instantáneo de la intensidad de corriente.

b) Valor de la reactancia inductiva.c) Valor de la potencia reactiva.



Solución: si la tensión aplicada a la “L” tiene por expresión UAB =100senwt y según la teoría expuesta esta estará adelantado /2 8 90o con respecto a la intensidad, tal como se muestra en la figura 4 Capitulo IV.

b)

c)

4. Un condensador de 50F se conecta a un generador U =2*660*sen314[V], calcular:a) Reactancia capacitiva.b) Intensidad eficaz.c) Potencia capacitiva eficaz en VAR.

Solución:

a)



b)

c)

5. R = 20, XL = 40.

Solución:Buscamos la impedancia total y el ángulo de desfase.Solución:En función a la figura 8b de triangulo de impedancias tenemos.

6. Una instalación con varias cargas inductivas (motores, transformadores) toma a 220[V], una corriente de 63[A] de intensidad. Se mide un cos=0.8, cuanto vale la potencia activa consumida.

Solución:



7. Con un condensador se reduce el consumo de potencia de una resistencia.

Datos:R =500Uc =220VC =10FF =50Hz.

¿Cuanto valen las tensiones en la resistencia y en el condensador, la potencia y el desfase entre la tensión aplicada y la corriente?.

Solución:

8. Se tiene la conexión en serie de R =500; C =1F, L =10H, U =220V y f =50Hz.



Cuanto valen I, Uc, UL, UR.

Solución:

9. Calcular I, Uc, UL, UR, cos, P, Q, S, si están conectados en serie. R =500, C =4F, L =10H, U =220V y f =50Hz.

Solución:



10. se tiene la conexión en paralelo con R =500, C =1F, L =10H, U =220V y f =50Hz., cuanto valen I, Ic, IL, I?

Solución:



11. En la placa de características de un motor podemos leer los valores siguientes.U =380VI =12A.

Conexión en estrella.Cos=0.8

¿Cuánto valen las potencias aparentes, activa y reactiva?Solución:

Problemas propuestos.

12. Se tiene el siguiente circuito:



a) Calcular las corrientes y caídas de tensión en cada uno de los elementos del circuito.

b) Cuanto vale la impedancia equivalente del circuito.c) Cual es la potencia activa total que se consume en la carga del circuito.d) Cual es la potencia aparente que entrega la fuente.e) Cual es la potencia reactiva total absorbida por la carga del circuito.

13.

a) Calcular las corrientes y caídas de tensión en cada uno de los elementos del circuito.

b) Cuanto vale la impedancia equivalente del circuito.c) Cual es la potencia activa total que se consume en la carga del circuito.d) Cual es la potencia aparente que entrega la fuente.e) Cual es la potencia reactiva total absorbida por la carga del circuito.

14. En un sistema trifásico con tensión de línea 400V y carga equilibrada, Z1=Z2=Z3=Z=100.

a) Si la carga esta conectada en delta ¿cuánto vale la corriente de fase?b) Para el caso inicial ¿Cuánto vale la corriente de línea?c) Para el caso inicial ¿Cuánto vale la potencia activa total?d) Para el caso inicial ¿Cuánto vale la potencia aparente si se duplica la

carga?CAPITULO V




1. El devanado primario de un transformador de 2300 Vots. Y 50 C.P.S. tiene 4500 espiras, calcular.

a) El flujo mutuo m.b) El numero de espiras en el devanado secundario de 230 Vots.

Solución:De la ecuación general tenemos:

a)

b)

2. Un transformador de 2300/230 Vots, 60 C.P.S. de tipo distribución tiene 1200 espiras en el lado de alto voltaje, si la sección neta del flujo es 50 cm2 calcular:

a) Flujo total m.b) La densidad de flujo máximo en la línea por cm2.c) El numero de espiras en el secundario.

Solución:

a)

b)

c)

3. Un transformador monofasico de 25kVA tiene 250 espiras en su devanado primario y 50 en el devanado secundario, el primario se conecta a una línea de alimentación de 2400 Volts, 60Hz, se desea calcular:

a) El voltaje en el secundario en vaciób) La corriente a plena carga en cada demanda.



Solución:

a)

b)

4. Se tiene un transformador reductor de 6600 Volts a 220 Volts con una potencia de 500kVA a 60Hz y tiene 600 espiras en el primario calcular:

a) La relación de transformación.b) Las corrientes a plena carga en cada devanadoc) Numero de espiras del secundario.

Solución:

5. Se tiene un transformador monofásico de 10 kVA de 2400/220 V, que tiene en su devanado 55 espiras. Si se consideran despreciables las perdidas, calcular:

a) Número de espiras en el devanado primario.b) Las corrientes en el devanado primario y en el secundario

Solución:De acuerdo con la expresión para la relación de transformación se calcula el número

de espiras en el devanado primario.



a)

la corriente a plena carga es:

b)

6. Se tiene un transformador de 500 kVA con un rendimiento =0.9 que tiene en su devanado primario 1000 espiras y tiene una relación de transformación 1.5, calcular:

a) La potencia en el devanado secundario o de salidab) Si I2=500ª, la tensión en el devanado primarioc) Numero de espiras en el lado secundario.

Solución:

a)

b)

c)

Problemas Propuestos

7. Un transformador monofásico de 50 C.P.S. tiene 2000 espiras en el primario y 500 espiras en el secundario, si el valor máximo del flujo mutuo es de 6*105 Maxwuel, calcular:

a) La relación de transformación.b) Los voltajes inducidos en el primario y en el secundario.

8. Un transformador que opera a una frecuencia de 50 C.P.S. y de 15000/380 Volts tiene 6.5 volts/espira, calcular:



a) El número de espiras en los devanados primarios y secundarios.b) El flujo en el neutro.

9. se tiene un transformador monofásico 18kVA, 2400/230 volts, 60Hz, cuyo núcleo magnético tiene 85cm2 de sección transversal y una longitud media de 67cm, cuando aplican 2400V se produce una intensidad de campo magnético de 400A-e/m valor eficaz y una densidad de flujo máximo de 1.5 tesla, se desea calcular.

a) La relación de transformación.b) El numero de espiras en cada lado.c) La corriente de magnetización

CAPITULO VI


1. Se tiene una vivienda domiciliaria que cuenta con dos habitaciones, una cocina y una sala con las siguientes medidas:

Habitación 1:7*5 mts. DC = medio.Habitación 2: 8*4 mts. DC = medio

Cocina: 5*8 mts. DC = mínima.



Sala: 10*5 mts. DC = elevada.

Calcular:a) El numero de luminarias en cada habitación si se utilizan lámparas

incandescentes de 100 Watts.b) El número de tomas en toda la vivienda.c) Potencia instalada en las 2 habitaciones.d) Demanda máxima.

Solución:

a) Primeramente sacamos la potencia que se instala en cada ambiente.



b)

c)

d)



2. Se tiene el siguiente plano arquitectónico:

En A hay dos equipos de 5kWEn C hay 2 Equipos de 4kW y 2 de 3.5 kW



Calcular:a) Numero total de luminarias en A, B, C si son luminarias Fluorescentes.b) Numero total de tomasc) Demanda máxima.

Solución:a)

b)

c)




3. se tiene el siguiente plano arquitectónico donde la habitación A es de 15*7 mts. Y la habitación B de 10*9 mts., una cocina C de 5*3 mts., además se cuenta con un taller de 20*18 mts. Y con los siguientes equipos, un motor de 4800W de potencia y dos arcos de soldar cada uno con 3800W de potencia, y dos fresadoras cada uno de 4500W de potencia, calcular:

a) la potencia instalada en el tallerb) el número total de luminarias que debe existir en el plano arquitectónico.c) El numero total de tomas que debe existir en el plano arquitectónico.d) Demanda máxima.

CAPITULO VII




1. Calcular el porcentaje de “S” de un motor de inducción de 4 polos a 50 CPS, que gira a una velocidad de rotación 1440rpm.

Solución:

2. Calcular la velocidad mínima de operación de un motor de inducción de 4 polos que opera a 500 CPS y debe tener un deslizamiento máximo de 10%.

Solución:

3. Supongamos que se tiene un motor de 4 polos cuya velocidad sincronía es de 1200 rpm y opera a 600 rpm, calcular la frecuencia de operación.

Solución:




4. Calcular la velocidad de rotación de un motor de inducción de 4 polos que trabaja a 50 CPS y que su máximo deslizamiento es de 15%.

5. Supongamos que a medida que funciona un motor de inducción se bloquea por un momento su rotor y la velocidad sincronía es Ns =700rpm, entonces la frecuencia de giro es.

6. Calcular el deslizamiento máximo de un motor si su velocidad mínima de operación es de 1250rpm de 4 polos y 50 CPS.


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