Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

Problemas 297
6-16. En el caso del motor del problema 6-15, ¿cuál es el par máximo?
¿Cuál es el deslizamiento con el par máximo? ¿Cuál es
la velocidad del rotor con el par máximo?
6-17. Si el motor del problema 6-15 se opera con una fuente de
potencia de 460 V y 50 Hz, ¿cuál sería el par máximo? ¿Cuál
sería el deslizamiento con el par máximo?
6-18. Haga la gráfica de las siguientes cantidades en el caso del
motor del problema 6-15 conforme el deslizamiento cambia
de 0 a 10%: a) t ind , b) P conv , c) P sal , d) eficiencia h. ¿En qué
deslizamiento P sal es igual a la potencia nominal de la máquina?
6-19. Se lleva a cabo una prueba de cd a un motor de inducción de
460 V, conectado en D, de 100 hp. Si V CD 5 21 V e I CD 5 72
A, ¿cuál es la resistencia del estator R 1 ? ¿Por qué es así?
6-20. A un motor de inducción de 208 V, con seis polos, conectado
en Y, 25 hp, clase de diseño B, se le realizan pruebas en el
laboratorio y se obtienen los siguientes resultados:
En vacío: 208 V, 24.0 A, 1 400 W, 60 Hz
Rotor bloqueado: 24.6 V, 64.5 A, 2 200 W, 15 Hz
Prueba de cd: 13.5 V, 64 A
Encuentre el circuito equivalente del motor y haga una gráfica
de la curva de la característica par-velocidad.
6-21. Un motor de inducción de 460 V, 10 hp, cuatro polos, conectado
en Y, con aislamiento clase F, y factor de servicio 1.15
tiene los siguientes parámetros:
R 1 0.54 R 2 0.488 X M 51.12
X 1 2.093 X 2 3.209
P FyR 150 W P misc 50 W P núcl 150 kW
En caso de un deslizamiento de 0.02, encuentre:
a) La corriente de línea, I L
b) El factor de potencia del estator
c) El factor de potencia del rotor
d) La frecuencia del rotor
e) Las pérdidas en el cobre del estator P PCE
f) La potencia en el entrehierro P EH
g) La potencia convertida de forma eléctrica a mecánica
P conv
h) El par inducido t ind
i) El par de carga t carga
j) La eficiencia general de la máquina h
k) La velocidad del motor en revoluciones por minuto y radianes
por segundo
l) Trace el diagrama de flujo de potencia para este motor
m) ¿Cuál es la letra de código de arranque de este motor?
n) ¿Cuál es la máxima elevación de temperatura aceptable
en este motor, dada su clase de aislamiento?
o) ¿Cuál es el factor de servicio de este motor?
6-22. Dibuje la características par-velocidad del motor del problema
6-21. ¿Cuál es el par de arranque de este motor?
6-23. Un motor de inducción de 460 V, con cuatro polos, 75 hp,
60 Hz, conectado en Y, trifásico, desarrolla su par inducido a
plena carga con un deslizamiento de 1.2% cuando opera a 60
Hz y 460 V. Las impedancias del circuito modelo por fase del
motor son
R 1 0.058 X M 18
X 1 0.32 X 2 0.386
En este problema se desprecian las pérdidas mecánicas en el
núcleo y dispersas.
a) Encuentre el valor de la resistencia del rotor R 2 .
b) Encuentre t máx , s máx y la velocidad del rotor cuando se
presenta el par máximo del motor.
c) Encuentre el par de arranque del motor.
d) ¿Qué factor de letra de código se debe asignar a este motor?
6-24. Responda las siguientes preguntas sobre el motor del problema
6-21.
a) Si se hace arrancar el motor con un bus infinito de 460 V,
¿cuánta corriente fluirá en el motor en el arranque?
b) Si se utiliza una línea de transmisión con una impedancia
de 0.50 1 j0.35 V por fase para conectar el motor de inducción
al bus infinito, ¿cuál será la corriente de arranque
del motor? ¿Cuál será el voltaje en los terminales del motor
en el arranque?
c) Si se conecta un autotransformador reductor ideal de relación
1.4:1 entre la línea de transmisión y el motor, ¿cuál
será la corriente en la línea de transmisión durante el
arranque? ¿Cuál será el voltaje, en el extremo del motor,
de la línea de transmisión durante el arranque?
6-25. En este capítulo se estudió que se puede utilizar un autotransformador
para reducir la corriente de arranque que toma un
motor de inducción. Aun cuando esta técnica funciona, un
autotransformador es relativamente caro. Una manera mucho
menos cara de reducir la corriente de arranque es utilizar un
dispositivo llamado arrancador Y-D (descrito antes en este
capítulo). Si un motor de inducción está normalmente conectado
en D, se puede reducir su voltaje de fase V f (y por lo
tanto su corriente de arranque) simplemente conectando los
devanados del estator en Y durante el arranque y luego restaurando
las conexiones a D cuando el motor tome velocidad.
Responda las siguientes preguntas sobre este tipo de dispositivo.
a) ¿Cómo compararía el voltaje de fase en el arranque con el
voltaje de fase en condiciones normales de operación?
b) ¿Cómo compararía la corriente de arranque del motor
conectado en Y con la corriente de arranque si el motor
permanece conectado en D durante el arranque?
6-26. Un motor de inducción de 460 V, 50 hp, con seis polos, conectado
en D, 60 Hz, trifásico, tiene un deslizamiento a plena
carga de 4%, una eficiencia de 91% y un factor de potencia
de 0.87 en retraso. En el arranque, el motor desarrolla un par
que es 1.75 veces el par a plena carga, pero consume 7 veces
la corriente nominal con el voltaje nominal. Este motor se enciende
con un arrancador de voltaje reducido tipo autotransformador.
a) ¿Cuál debe ser el voltaje de salida del circuito de arranque
para reducir el par de arranque hasta que sea igual al par
nominal del rotor?
b) ¿Cuál será la corriente de arranque del motor y la corriente
que toma de la fuente con este voltaje?
6-27. Un motor de inducción con rotor devanado opera con voltaje
y frecuencia nominales con sus anillos rozantes en cortocir-