ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA UNA-PUNO EXAMEN FINAL DE MAQUINAS ELECTRICAS I 1-5. En la figura
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
UNA-PUNO
EXAMEN FINAL DE MAQUINAS ELECTRICAS I 1-5. En la figura P1-2 se muestra un núcleo ferromagnético. La profundidad del núcleo es de 5 cm. Las demás dimensiones del núcleo se pueden ver en la figura. Encuentre el valor de la corriente producida por un flujo de 0.005 Wb. Con esta corriente, ¿cuál es la densidad de flujo en la parte superior del núcleo? ¿Cuál es la densidad de flujo en la parte derecha del núcleo? Suponga que la permeabilidad relativa del núcleo es de 800.
1-6. La figura P1-3 muestra un núcleo ferromagnético cuya permeabilidad relativa es de 1 500. Las demás dimensiones se pueden ver en el diagrama. La profundidad del núcleo es de 5 cm. Los entrehierros de las partes izquierda y derecha del núcleo tienen 0.050 y 0.070 cm, respectivamente. Debido a los efectos marginales, el área efectiva de los entrehierros se incrementa 5% respecto del área física. Si hay una bobina de 300 vueltas enrollada en la columna central del núcleo y por ella pasa una corriente de 1.0 A, ¿cuál es el flujo en las columnas izquierda, central y derecha del núcleo? ¿Cuál es la densidad de flujo en cada entrehierro?
1-7. En la figura P1-4 se muestra un núcleo de dos columnas. La bobina dispuesta en la parte izquierda (N1) tiene 600 vueltas y la bobina de la parte derecha (N2) tiene 200 vueltas. Las bobinas están enrolladas en las direcciones que se muestran en la. figura. Si tomamos en cuenta las dimensiones que se aprecian en la figura, ¿qué flujo producirán las corrientes i1 = 0.5 A e i2=1.00 A? Suponga que u=1 200 y es constante.
1-8. La figura P1-5 muestra un núcleo con tres columnas. Su profundidad es de 5 cm, y hay una bobina de 100 vueltas en la columna del extremo izquierdo. Suponga que la permeabilidad relativa del núcleo es 2 000 y es constante. ¿Cuánto flujo existirá en cada una de las tres columnas del núcleo? ¿Cuál es la densidad del flujo en cada una de ellas? Considere un incremento de 5% por efecto marginal en el área efectiva de cada entrehierro
1-13. En la figura P1-10 se muestra un núcleo con tres columnas. Su profundidad es de 5 cm y tiene 400 vueltas en la columna central. Las demás dimensiones se aprecian en la figura. El núcleo es de acero con una curva de magnetización como la que se ve en la figura 1-10c). Responda las siguientes preguntas: a) ¿Qué corriente se requiere para producir una densidad de flujo de 0.5 T en la columna central del núcleo? b) ¿Qué corriente se requiere para producir una densidad de flujo de 1.0 T en la columna central del núcleo? ¿Es el doble de la corriente requerida en el inciso a)? c) ¿Cuáles son las reluctancias de las columnas central y derecha del núcleo en las condiciones del inciso a)? d) ¿Cuáles son las reluctancias de las columnas central y derecha del núcleo en las condiciones del inciso b)? e) ¿Qué conclusión puede obtenerse acerca de las reluctancias en los núcleos reales magnéticos?
1-14. En la figura P1-11 se muestra un núcleo magnético de dos columnas con entrehierro. La profundidad del núcleo es de 5 cm, la longitud del entrehierro es de 0.05 cm y la bobina tiene 1000 vueltas. La curva de magnetización del material del núcleo se puede ver en la figura P1-9. Suponga un incremento de 5% del área efectiva en el entrehierro debido al efecto marginal. ¿Cuánta corriente se requiere para producir en el entrehierro una densidad de flujo de 0.5 T? ¿Cuáles son las densidades de flujo en los cuatro lados del núcleo para esa corriente en la bobina? ¿Cuál es el flujo total presente en el entrehierro?
1-17. La figura P1-13 muestra el núcleo de un motor de cd sencillo. La curva de magnetización del metal de este núcleo está dada por las figuras 1-10c) y d). Suponga que el área de la sección transversal de cada entrehierro es de 18 cm2 y que el ancho de cada entrehierro es de 0.05 cm. El diámetro efectivo del núcleo del rotor es de 5 cm. a) Se desea construir una máquina con la mayor densidad de flujo posible, pero evitando la excesiva saturación en el núcleo. ¿Cuál sería un máximo razonable de densidad de flujo para este núcleo? b) ¿Cuál sería el flujo total en el núcleo para la densidad de flujo del inciso a)? c) La máxima corriente de campo posible de esta máquina es de 1 A. Seleccione un número razonable de vueltas de alambre para proveer la densidad de flujo requerida sin exceder la máxima corriente disponible.