UNIVERSIDAD JOSÉ CARLOS MARIÁTEGUI

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECANICA ELECTRICA

´´PRACTICA CALIFICADA´´

PRESENTADO POR:

ESPINOZA FLORES MANUEL DE JESÚS

CURSO:

MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS

DOCENTE:

MGR. MEDINA ARNULFO

MOQUEGUA – PERÚ
 2022

PRACTICA CALIFICADA I MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS

NOMBRE: MANUEL DE JESÚS ESPINOZA FLORES

TEORÍA (05 PUNTOS)

1. ¿Cuál es la clasificación de las máquinas eléctricas según el tipo de corriente eléctrica

con la cual operan?

A.-Máquinas de Corriente Continua

 Generadores de Corriente Continua

 Motores de Corriente Continua

B.-Máquinas de Corriente Alterna

 Generadores de Corriente Alterna (Monofásicos/Trifásicos; Síncrono/Asíncrono)

 Motores de Corriente Alterna (Monofásicos/Trifásicos; Síncrono/Asíncrono)
 Transformadores Eléctricos

2. ¿Cuál es la clasificación moderna de las máquinas eléctricas?

A.-Máquinas Eléctricas Estáticas

 Transformadores

 Convertidores e Inversores

B.-Máquinas Eléctricas Rotativas

 Generadores Eléctricos

 Motores Eléctricos (De Corriente Continua / De Corriente Alterna)

3. ¿Qué establece la ley de ampere?

La Ley Básica que gobierna la producción de un campo magnético, por una corriente eléctrica
es la Ley de Ampere que establece lo siguiente:

“AL CIRCULAR UNA CORRIENTE ELECTRICA “I” POR UN CONDUCTOR SE PRODUCE UN CAMPO
MAGNÉTICO DE INTENSIDAD “H” ALREDEDOR DE EL”
 4. ¿Cuál es la definición de transformador?

Un transformador es un dispositivo que cambia la potencia eléctrica alterna con un nivel de

voltaje a potencia eléctrica alterna con otro nivel de voltaje mediante la acción de un campo
magnético.

5. ¿En qué tipos se clasifican los transformadores?

 Transformador de Tipo Núcleo

 Transformador Tipo Acorazado
 Transformador de Unidad
 Transformador de subestación
 Transformadores de Distribución
 Transformadores de Potencial
 Transformador de corriente
 Transformadores Ideales
 Transformador Real
PROBLEMAS (15 PUNTOS)

1. En la siguiente figura se muestra un sistema de potencia monofásico. La fuente de

potencia alimenta a un transformador de 100 kVA y 14/2.4 kV a través de un
alimentador con una impedancia de 38.2+j140 ohm. La impedancia en serie
equivalente del transformador referida a su lado de bajo voltaje es 0.10+j0.40 ohm. Ka
carga en el transformador es de 90 kW con un FP=0.80 en retraso y 2300 V.
a. ¿Cuál es el voltaje en la fuente de potencia del sistema? (4 Puntos)
b. ¿Cuál es la regulación de voltaje del transformador? (3 Puntos)

SOLUCION:

a. ¿Cuál es el voltaje en la fuente de potencia del sistema? (4 Puntos)

El sistema de potencia monofásico se puede representar mediante un circuito equivalente,

como se puede mostrar en lo siguiente:

Para poder resolver este problema, el circuito se puede referir al lado de bajo voltaje

- Relación de vueltas del transformador

3
14(kV ) 14∗1 0 (V )
a= = =5.833
2.4(kV ) 2.4∗1 03 (V )
- Impedancia del alimentador

Rp 38.2
=
a
2 ¿¿

Xp 140
=
a2 ¿¿

Z linea Rp Xp
2
= 2 + j 2 =1.123+ j 4.115 ( Ω )
a a a

- Impedancia en serie

Z SE=0.10+ j 0.40(Ω)

- Factor de potencia

F . P .=cosθ=0.80

- Ángulo θ

θ=arccos ( 0.80 )=36.87 °

- Corriente en el lado secundario

Ps=V s I s cosθ

Ps
I s=
V s cosθ
3
90 ( kW ) 90∗10 ( W )
I s= =
( 2300 V )( 0.80 ) ( 2300 V ) ( 0.80 )

I s=48.913( A)

- Fasor de la corriente en el lado secundario

 I s=I s ∠−Ɵ=48.913 ∠−36.87 °

- Fasor del voltaje en el lado secundario

V s =2300 ∠0°

Como no hay datos en la rama de excitación, ésta se puede ignorar teniendo un nuevo circuito.

La fórmula para calcular el voltaje de la fuente (voltaje primario) de potencia de este sistema

(referido al lado secundario) es:

Sustituimos:

Vp
=2300∠ 0+ ( 1.123+ j 4.115 ) ( 48.913 ∠−36.87 ) + ( 0.10+ j0.40 )( 48.913 ∠−36.87 )
a
Vp
=2300∠ 0+ ( 4.265 ∠74.74 ) ( 48.913 ∠−36.87 ) + ( 0.412 ∠75.96 )( 48.913∠−36.87 )
a
Vp
=2300∠ 0+208.614 ∠ 37.87+20.152 ∠ 39.09
a
Vp
=2300+ j 0+164.681+ j 128.062+15.641+ j12.707=2480.322+ j 140.769
a
 Vp
=2484.313∠3.25 °(V )
a

- Despejando la Variable Vp , se tiene el siguiente enunciado

Vp=a∗( 2482.313∠3.25 )

Vp= (5.833 )∗( 2482.313 ∠ 3.25 )

Vp=14479.332 ∠ 3.25(V )

- Por lo tanto:

∴ Vfuente=Vp=14479.332∠ 3.25 ( V ) ≈ 14.5 ∠3.25 ( kV )

b. ¿Cuál es la regulación de voltaje del transformador? (3 Puntos)

Vp
=2300∠ 0+ ( 48.913 ∠−36.87 ) ( 0.10+ j 0.40 )
a

¿ 2300 ∠ 0+ ( 48.913 ∠−36.87 ) ( 0.412∠ 75.96 )

Vp
=2300∠ 0+20.152∠ 39.09
a
¿ 2300 ∠ j 0

¿ 15.641+ j 12.707+ j 12.707

¿ 2315.641+ j 12.707

Vp
=2315.676∠ 0.31
a
Calculando la regulación de voltaje,

Vp
−Vs
a
RV = ∗100 %
Vs
 2315.676−2300
RV = ∗100 %
2300
∴ RV =0.682%

2. Se prueba un transformador de 1000 VA y 230/115 V para determinar su circuito

equivalente. Los resultados de la prueba se muestran a continuación:
 a. Encuentre el circuito equivalente de este transformador referido al lado de
bajo voltaje del transformador. (4 puntos)

Ahora, haciendo que el transformador sea referido al lado de bajo voltaje

Reduciendo un poco más este circuito

- La relación de vueltas del transformador es

Vp 230
a= =
Vs 115

a=2

- El ángulo de impedancia de circuito abierto es

 θC AB =co s
−1
( P C AB
V C AB I C AB )
θC AB =co s−1
( 3.9
( 115 ) ( 0.11 ) )
θC AB =72.04 °

- La admitancia de excitación es

I C AB
Y E= ∠ θC AB
V C AB
0.11
Y E= ∠ (−72.04 ) (S )
115

−3 −3 −3
Y E=0.957∗1 0 ∠ (−72.04 )( S )=0.295∗1 0 − j 0.910∗1 0 (S)

- Es necesario conocer los valores de cada elemento del arma de excitación, para ello,
por parte de la admitancia

Ye=Gc+ jBm

- Se sabe que

1 1
Gc= → Rc=
Rc Gc
1
Rc= =3389.831(Ω)
0.295∗1 0−3

- Y
 1 1
BM = → XM =
XM BM

1
XM = =1093.901 Ω
X 0.910∗10−3

- Los elementos de la rama de excitación deben estar referidos al lado de bajo voltaje,
así que

RC 3389.831
RN , S= 2
= 2
=847. .458 Ω
a 2

XM 1098.901
XN , S= 2
= 2
=274725 Ω
a 2

- Después, determinando la impedancia de cortocircuito

θcc=cos
−1
( VccPccIcc )
θcc=cos
−1
( (17.1)(8.7)
38.1
)
75.16 °

- La impedancia en serie equivalente se determina de la siguiente manera

V cc
Z SE= ∠θcc
I cc

17.1
Z SE= ∠75.16=1.966 ∠ 75.16 Ω
8.7
 Z SE=0.504 + j 1.9 Ω

- Donde:

Req =0.504 Ω

X eq=1.9 Ω

- Los elementos que pertenecen a la impedancia en serie equivalente deben estar

referidos al lado de bajo voltaje, por lo que

R eq 0.504
Req ,S = 2
= 2
=0.216 Ω
a 2

X eq 1.9
X eq, S= 2
= 2
=0.475 Ω
a 2

- Y su impedancia es:

Z SE , S=Req ,S + j X eq, S =0.216+ j0.475 Ω

- Teniendo todos estos datos, de la figura 2.5.3, se añade lo siguiente como resultado
final.

b. Especifique la regulación del voltaje del transformador en condiciones

nominales y FP=0.8 en adelanto. (4 puntos)

- Para un FP =0.8 en adelanto. El ángulo tiene el siguiente valor

−1
θ=cos ( 0.8 ) =36.87 °
- La corriente es

I s=I S nominal ∠θ ( A )=8.696 ∠36.87 A

- El voltaje primario referido al lado de bajo voltaje

Vp
=115∠ 0+ ( 0.126 ) ( 8.696 ∠36.87 ) + j 0.47(8.696 ∠ 36.87)
a

Vp
=115∠ 0+ ( 0.126 ) ( 8.696 ∠ 36.87 ) +(0.475∠ 90)( 8.696∠ 36.87)
a

Vp
=115∠ 0+1.096 ∠36.87+4.131 ∠126.87
a

Vp
=115+ j 0+0.877+ j 0.658−2.479+ j3.305=113.398+ j 3.305
a

Vp
=113.446 ∠1.66 V
a

- Regulación del voltaje

VP
−V s
a
RV = X 100 %
Vs

113.446−115
RV = X 100 %
115

RV =−1.35 %