Problemas Alterna

Os presento una serie de problemas y cuestiones sobre ALTERNA de ELECTROTÉCNIA de 2º de Bachillerato. Es una recopilación de los han aparecido en los últimos años en las pruebas de selectividad de la universidad de salamanca.

Circuitos eléctricos de corriente alterna

PROBLEMAS

PROBLEMA 1

A una red trifásica de 400 V de tensión de línea se conectan en paralelo dos cargas equilibradas definidas respectivamente por: Carga 1: 3000 VAr y fdp=0,8 inductivo; Carga 2: 4000 VA y fdp=0,9 capacitivo. Obtener:

a) Las potencias activa y reactiva totales consumidas por el conjunto de las dos cargas,indicando si son consumidas o suministradas. (1 punto)

b) El valor eficaz de la intensidad de línea que consume cada una de las cargas. (1 punto)

c) El valor eficaz de la corriente total que pasa por la línea y el factor de potencia total.

(1 punto)

PROBLEMA 2

Un motor de corriente alterna asíncrono trifásico tiene las siguientes características: 3 CV, 230/400V, 50 Hz, 6 polos, factor de potencia 0,7 y rendimiento 80%. Si dicho motor gira a 950 r.p.m. y se conecta a una red de 400V, calcular:

a) Deslizamiento relativo. (0,75 puntos)

b) Potencia absorbida. (0,75 puntos)

c) Intensidad de línea que consume dicho motor. (0,75 puntos)

d) Pérdidas totales del motor. (0,75 puntos)

PROBLEMA 3

En el circuito de la figura, en corriente alterna monofásica, el valor eficaz de la tensión entre los bornes de la carga Z es de 1.000 V que se considera origen de fases en todo el problema. Dicha carga absorbe 30 kW con factor de potencia unidad. Calcular:

a) La intensidad que proporciona el generador. (1 punto)

b) El valor eficaz y el ángulo de fase de la tensión (f.e.m.) del generador, Eg , supuesto ideal. (1 punto)

c) El factor de potencia del conjunto. (1 punto)

PROBLEMA 4

Tres receptores están conectados en paralelo a una tensión alterna senoidal monofásica de 100V y 50 Hz. Las características de los receptores son: el 1º consume 75 VA, con el factor de potencia 0,8 inductivo; el 2º consume 80 W y 60 VAr capacitivos; y el 3º es una impedancia de Z = 8 + j6 (Ω). Calcular:

a) Las potencias activa y reactiva total que consumen. (1,5 puntos)

b) La capacidad de la batería de condensadores necesaria para que colocada en paralelo con el conjunto de receptores de lugar a un factor de potencia de 0,98 inductivo. (1 punto)

c) La intensidad antes y después de mejorar el factor de potencia. (0,5 puntos)

PROBLEMA 5

Una línea monofásica de 240 V y 50 Hz, alimenta a una combinación en paralelo de un calentador resistivo puro de 5 kW y de un motor de inducción de 30 kVA cuyo factor de potencia es 0,82. Determinar:

a) Las potencias activa, reactiva y aparente de todo el sistema. (1 punto)

b) La potencia reactiva necesaria para ajustar el factor de potencia, de toda la instalación, a 0,9 inductivo. Valor de la capacidad del condensador requerido. (1 punto)

c) La intensidad total por la línea antes y después de conectar el condensador. (1 punto)

PROBLEMA 6

Una fuente monofásica de 230 V y 50 Hz, alimenta tres cargas en paralelo: una de 1,2 kVA con un factor de potencia de 0,8 inductivo; la segunda de 1,6 kVA con un factor de potencia de 0,9 inductivo y la tercera consume 900 W con un factor de potencia unitario. Calcular:

a) Las potencias activa, reactiva y aparente de todo el sistema. (1 punto)

b) La intensidad que cede la fuente. (0,5 puntos)

c) El factor de potencia total y el módulo de la impedancia equivalente de la asociación. (0,75 puntos)

d) La capacidad del condensador que habría que conectar en paralelo, con las cargas anteriores, para mejorar el factor de potencia total a un valor de 1. (0,75 puntos)

PROBLEMA 7

A una línea trifásica de tensión compuesta o de línea de 400 V y frecuencia 50 Hz, se conectan dos receptores: el primero consume una intensidad de 23 A con factor de potencia 0,8 inductivo, y el segundo es un motor que suministra una potencia de 5 CV, con un rendimiento del 86% y factor de potencia 0,85 inductivo. Calcular:

a) Potencia activa, reactiva y aparente que consume el primer receptor. (1 punto)

b) Potencia activa, reactiva y aparente que consume el motor. (1 punto)

c) Intensidad total que suministra la línea a los receptores. (1 punto)

Nota: 1 CV = 736 W

PROBLEMA 8

Se conectan tres impedancias en paralelo a una tensión monofásica de valor eficaz 480 V. La impedancia Z1 absorbe 25 kW y 25 kVAr; la impedancia Z2 absorbe 15 kVA con un factor de potencia capacitivo de 0.8; la carga Z3 absorbe 11 kW con un factor de potencia unidad. Calcular:

a) Los valores de las corrientes en cada rama, y el valor de la corriente total. (1,5 puntos)

b) El valor de la impedancia equivalente. (0,5 puntos)

c) La potencia aparente total y el factor de potencia total. (1 punto)

PROBLEMA 9

Una red monofásica de 240 V y 50 Hz alimenta tres cargas en paralelo: una de 10 kW (resistiva), otra de 15 kVAr (capacitiva) y otra de 22 kVAr (inductiva). Calcular:

a) La potencia aparente y la corriente que suministra la fuente (valor eficaz y ángulo de fase) (1 punto)

b) La capacidad de la batería de condensadores necesaria para que, colocada en paralelo con la carga, de lugar a un factor de potencia de 0,96 inductivo. (1 punto)

c) La corriente que suministra la red monofásica en las nuevas condiciones de factor de potencia (valor eficaz y ángulo de fase). (1 punto)

PROBLEMA 10

Una capacidad de 32 μF y una resistencia pura de 75 Ω están montadas en serie. La tensión entre las bornas de la capacidad es de 72 V cuando la corriente común es de 0,72 A. Calcular:

a) La reactancia de la capacidad. (0.5 puntos)

b) La frecuencia de la fuente. (0.5 puntos)

c) La impedancia total del circuito. (0.5 puntos)

d) La tensión total. (0.5 puntos)

e) La potencia y el factor de potencia. (1 punto)

PROBLEMA 11

Se dispone de un circuito formado por una resistencia ideal en serie con una bobina ideal. El

conjunto serie se alimenta mediante una fuente de corriente alterna de 50 V, 50Hz. Si la potencia

activa total del circuito es de 60 W y la reactiva de 80 VAr, Calcular:

a) Potencia aparente total. (0,5 puntos)

b) Factor de potencia del circuito. (0,5 puntos)

c) Intensidad total que recorre el circuito. (1 punto)

d) Valores de los elementos R y L. (1 punto)

PROBLEMA 12

Disponemos de tres elementos pasivos ideales distintos (R, L y C). Se conectan en serie a una fuente de 200 V, 50 Hz. Un vatímetro nos mide una potencia activa total de 400 W y el factor de potencia total del conjunto es 0,8 inductivo. Si el condensador tiene una potencia reactiva QC = ‐100 VAr,calcular:

a) Potencia reactiva total y de la bobina (1 punto)

b) Intensidad que consume el circuito (0,5 puntos)

c) Resistencia o reactancia en cada elemento pasivo ideal. (1,5 puntos)

CUESTIONES

1. Explicar qué es y para que se utiliza un puente de diodos.
2. A una línea de corriente alterna de tensión 230 V y frecuencia 50 Hz se conecta un receptor que consume 8 kW con factor de potencia 0,7 inductivo. Calcular la capacidad de la batería de condensadores conectada en paralelo necesaria para elevar el factor de potencia a 0,95.
3. Explicar cómo se puede medir con dos vatímetros la potencia activa consumida por un
4. receptor trifásico, indicando qué condiciones se tienen que cumplir para que la medida sea válida.
5. En los sistemas de protección se utiliza el interruptor diferencial. ¿Cómo actúa y qué tipo de protección ofrece?
6. ¿Qué ocurre en un circuito RLC serie cuando el factor de potencia del conjunto es la unidad? ¿Cuánta potencia reactiva se consume? Indicar si la intensidad alcanza un valor máximo o mínimo.
7. Dibujar el esquema de un rectificador de onda completa con dos diodos y transformador de toma intermedia.
8. En un circuito inductivo en corriente alterna, ¿la intensidad adelanta o retrasa respecto la tensión? ¿Y si el circuito es capacitivo?
9. Dibujar el esquema de medición de potencia activa de una carga trifásica a tres hilos, utilizando el método de Aaron.
10. ¿Cómo se corrige el factor de potencia de una instalación monofásica y para qué se hace?
11. Una bobina de resistencia R=200 Ω y coeficiente de autoinducción L=0,2 H se conecta en serie con un condensador de capacidad C=100μF a una tensión alterna senoidal de 250 V, 50 Hz. Calcular la intensidad de corriente en el circuito
12. ¿Para qué sirven exactamente los interruptores diferenciales en una instalación eléctrica? ¿Qué tipos de fallos no son capaces de detectar? ¿Qué indica la sensibilidad de este aparato?
13. Calcular el factor de potencia de una instalación cuyo contador de energía activa ha registrado un consumo de 1000 kWh y el de energía reactiva 1200 kVArh.
14. Dibujar el esquema y explicar el funcionamiento de un rectificador monofásico.
15. Se quieren conectar de forma equilibrada 30 lámparas de 100 W y 230 V, cada una, a una red trifásica de 400 V. Explicar cómo debe hacerse.
16. Si aplicamos una tensión alterna senoidal a una resistencia, a una bobina y a un condensador, ¿cómo varía la impedancia de cada elemento si aumentamos la frecuencia?
17. ¿Qué tipo de potencia absorbe respectivamente una resistencia, una bobina y un condensador?, ¿en qué se transforma la energía recibida por cada uno de estos elementos?
18. En un circuito de corriente alterna, ¿cómo está desfasada la intensidad con respecto a la tensión si el circuito es puramente inductivo?, ¿y si el circuito es puramente capacitivo? Representar un ejemplo de cada caso mediante diagramas fasoriales.
19. ¿Para qué sirven los interruptores diferenciales? Indicar las magnitudes que lo definen y su utilidad en las instalaciones.
20. ¿Qué es un interruptor magnetotérmico? ¿Qué función cumple en una instalación?
21. ¿Cómo está desfasada la intensidad con respecto a la tensión en un circuito puramente inductivo? ¿Y en un circuito puramente capacitivo? Representa un ejemplo de cada caso en un diagrama fasorial.
22. Diferencia entre un semiconductor tipo N y tipo P.
23. Se quieren conectar 30 lámparas de 25 W de 230 V en una red trifásica de 400 V de tensión de línea. Indicar el tipo y esquema de conexión de las lámparas.
24. ¿Qué es el factor de potencia? Calcular el factor de potencia de una instalación cuyo contador de potencia activa ha registrado un consumo de 1000 kWh y el de potencia reactiva 1200 kVArh.
25. ¿Qué es un diodo LED?. Indica alguna aplicación.
26. ¿Cómo se corrige el factor de potencia y para qué se hace?
27. En una corriente alterna define los siguientes términos: Periodo, frecuencia y valor eficaz de la corriente alterna senoidal.
28. Describir el funcionamiento de un rectificador mediante un puente de diodos.
29. Esquema de conexión de un vatímetro para medir la potencia activa de una carga monofásica
30. ¿Cómo se corrige el factor de potencia de una instalación y para que se hace?
31. En una carga capacitiva pura, alimentada con una fuente de corriente alterna, ¿cuál será el desfase entre la tensión e intensidad en sus bornes? Representar el diagrama fasorial correspondiente.
32. En una línea trifásica, se dispone de tres cargas iguales que se conectan primero en estrella y, posteriormente, en triángulo. Determinar la relación de las intensidad de línea para cada caso.
33. Explicar utilizando una gráfica el fenómeno de resonancia en un circuito RLC serie estableciendo el comportamiento de corriente, impedancia y desfase.
34. Determinar la constitución de un transistor bipolar así como sus zonas de funcionamiento.