UNIVERSIDADES DE ANDALUCÍA PRUEBA DE ACCESO A LA...

UNIVERSIDADES DE ANDALUCÍA PRUEBA DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD

CURSO 2012-2013

ELECTROTECNIA

Instrucciones: a) Duración: 1 hora y 30 minutos.

b) El alumno elegirá y desarrollará una de las opciones propuestas, no pudiendo en ningún caso, combinar ambas (la otra opción está al reverso de la página). c) Se permitirá el uso de calculadoras que no sean programables, gráficas ni con capacidad para almacenar o transmitir datos. d) La puntuación de cada pregunta está indicada en las mismas.

OPCIÓN A

Ejercicio 1 (2,5 puntos) Una batería con una tensión a circuito abierto E=100 V tiene una resistencia interna Rin

a) Cuando los aparatos de medida se consideran ideales.

=25 Ω y se conecta a una resistencia R=590 Ω junto a un voltímetro y un amperímetro como indica la figura. Calcule el rendimiento de la batería y la lectura de los aparatos de medida en los casos siguientes:

b) Cuando el amperímetro tiene una resistencia interna de 10 Ω y el voltímetro de 1 kΩ.

Ejercicio 2 (2,5 puntos) Una lámpara incandescente de 60 W y 120 V se quiere conectar a una red de 220 V y 50 Hz. Para ello se conecta una resistencia adicional en serie con la lámpara para que ésta funcione a su tensión nominal.

a) Calcule el valor de la resistencia adicional, la intensidad de corriente que circula por ella y la tensión entre sus terminales.

Si sustituimos la resistencia adicional por un condensador que ha de seguir permitiendo el funcionamiento de la lámpara en sus condiciones nominales, calcule:

b) La tensión del condensador. c) El valor de la capacidad del condensador.

Ejercicio 3 (2,5 puntos) En un circuito magnético toroidal de sección constante 50 cm2 y permeabilidad magnética relativa µr

a) Calcule la fuerza magnetomotriz necesaria para que en el entrehierro el flujo magnético sea de 0,04 Wb.

=1500 con un entrehierro de 1 mm de longitud, el núcleo tiene una longitud media de 0,3 m.

b) Si el número de espiras en la bobina es de 1000, ¿cuál es la intensidad de corriente que circula por dicha bobina?

Dato: µo=4π⋅10-7

T⋅m/A

Ejercicio 4 (2,5 puntos) El primario de un transformador monofásico ideal con una relación de transformación 1:2, se conecta a una línea de 1000 V, 50 Hz y el secundario a una impedancia de 5+j5 Ω. Calcule:

a) La intensidad de la corriente en el primario. b) La potencia aparente del transformador en estas condiciones.

E

RRin

A

V


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OPCIÓN B

Ejercicio 1 (2,5 puntos) Un batería de acumuladores está formada por 10 elementos conectados en serie, cada uno de los cuales tiene 1,5 V y 0,01 Ω. Se conecta también en serie un receptor, entre cuyos extremos se mide 12 V. Calcule:

a) La intensidad que circula por el receptor. b) La resistencia y la potencia del receptor. c) La tensión y la potencia útil cedida por cada elemento de la batería.

Ejercicio 2. (2,5 puntos) En un circuito RLC serie al que se le aplica una tensión senoidal de 220 V y 50 Hz, los elementos tienen las siguientes características: R=25 Ω, L=0,15 H y C=50 μF. Calcule:

a) La impedancia del circuito. b) La intensidad de corriente. c) Las caídas de tensión en cada uno de los elementos. d) ¿Qué valor debería tener el condensador para que el circuito entre en resonancia?

Ejercicio 3. (2,5 puntos) Un centro escolar dispone para su iluminación de lámparas fluorescentes de 40 W, 220 V y 50 Hz que poseen un factor de potencia de 0,6.

a) Si se quiere corregir el factor de potencia individualmente en cada lámpara, ¿cuál será la capacidad del condensador a conectar con cada una de ellas para que el factor de potencia pase a ser de 0,9 inductivo?

b) Si el alumbrado de un aula consta de 12 de estas lámparas, ¿cuál será la corriente absorbida por el conjunto de lámparas con los condensadores conectados?

Ejercicio 4. (2,5 puntos) Una red trifásica equilibrada de tensión de línea 380 V alimenta a una carga trifásica en estrella que absorbe una potencia activa de 30 kW y una potencia reactiva de 16,5 kvar. Calcule:

a) La intensidad de línea. b) El módulo de la impedancia por fase de la carga.


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CRITERIOS ESPECÍFICOS DE CORRECCIÓN A.- CALIFICACIÓN En el propio enunciado, a cada ejercicio se le asigna su valoración global máxima: 2,5 puntos. En los ejercicios con varios apartados, la puntuación de cada uno de ellos se indicará al final del enunciado. En su defecto, se valorarán cada uno con el mismo peso. La calificación del examen, entre 0 y 10 puntos, se obtendrá sumando las puntuaciones de los cuatro ejercicios de la opción elegida. B.- CRITERIOS ESPECÍFICOS Como criterio fundamental, se señala el conocimiento de los contenidos del diseño curricular y la formación propia de esta materia, en cuanto a hábitos de razonamiento, métodos de cálculo y vocabulario apropiado. El alumno deberá desarrollar una sola opción, sin mezclar ambas. En el caso de que aparezcan preguntas de las dos opciones se corregirá únicamente la opción que corresponda a la primera pregunta desarrollada. La consecución de la puntuación máxima de cada apartado o de cada cuestión se consigue si el alumno lo desarrolla conforme al siguiente esquema:

1.- Plantea correctamente el problema. 2.- Aplica los principios y leyes básicas de la Electrotecnia. 3.- Demuestra capacidad de cálculo. 4.- Interpreta correctamente los resultados.

La puntuación máxima de cada ejercicio se reducirá en un 25% por el incumplimiento de cualquiera de las cuatro premisas anteriores.

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b) El alumno elegirá y desarrollará una de las opciones propuestas, no pudiendo en ningún caso, combinar ambas (la otra opción está al reverso de la página).

c) Se permitirá el uso de calculadoras que no sean programables, gráficas ni con capacidad para almacenar o transmitir datos.

d) La puntuación de cada pregunta está indicada en las mismas.

OPCIÓN A

Ejercicio 1 (2,5 puntos) Tres resistencias se conectan individualmente a una fuente de 230 V, consumiendo 80, 100 y 120 W respectivamente.

a) Calcule la resistencia de cada una de ellas. b) Si se conectan en serie y el conjunto se somete a una diferencia de potencial de 380 V,

¿cuál es la intensidad que pasa por ellas? c) En este segundo caso, ¿cuál es la potencia total consumida?

Ejercicio 2 (2,5 puntos)

Una carga RLC serie está formada por un condensador de 20 F, una resistencia de 60 Ω y una bobina de 200 mH. Si el conjunto se conecta a una tensión de 230 V, 50 Hz, calcule para la carga RLC:

a) La impedancia. b) La intensidad y el factor de potencia. c) Las potencias activa, reactiva y aparente.


Un galvanómetro de cuadro móvil tiene una resistencia interna de 50 y mide 30 mA a fondo de escala.

a) ¿Cómo se tiene que conectar una resistencia y qué valor debe tener ésta para que con este mismo galvanómetro se puedan medir corrientes de 120 mA a fondo de escala?

b) ¿Cómo se tiene que conectar una resistencia y qué valor debe tener ésta para que con este mismo galvanómetro se puedan medir tensiones de hasta 10 V a fondo de escala?

Ejercicio 4 (2,5 puntos) Un timbre que funciona a 3 V con 0,4 A, se conecta a un transformador cuyo primario tiene 1000 vueltas y está conectado a 120 V de corriente alterna. Calcule:

a) Las vueltas que deberá tener el secundario. b) La corriente por el primario. c) La resistencia del timbre.



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OPCIÓN B

Ejercicio 1 (2,5 puntos) El circuito de la figura contiene tres resistencias iguales R y una diferente Rx. Estando el interruptor K abierto, la lectura del amperímetro es de 2 A y la del voltímetro de 10 V. Al cerrar el interruptor K, la nueva lectura del amperímetro es de 2,5 A. Calcule:

a) El valor R de las resistencias iguales. b) El valor de la fuente de tensión E. c) El valor de la resistencia Rx. d) La lectura del voltímetro con el interruptor K

cerrado. Ejercicio 2 (2,5 puntos) Un generador de 220 V y 50 Hz, está conectado en un circuito serie con los siguientes elementos

R=10 , L=0,2 H, C=500 F. Calcule: a) La impedancia del circuito. b) La intensidad de corriente. c) La diferencia de potencial en los extremos de cada uno de los elementos.

Ejercicio 3 (2,5 puntos) Al aplicar una excitación magnética (H) de 125 Av/m sobre cierto material ferromagnético se induce en su interior un campo magnético (B) de 0,25 T. Sobre un anillo toroidal de este material de 1,6 m de longitud media con un determinado entrehierro, se arrollan 1000 espiras por las que circula una corriente de 1 A creando una inducción en el interior del núcleo de 0,25 T. Calcule:

a) La permeabilidad magnética del material. b) La longitud del entrehierro.

Dato: µo = 410-7 Tm/A Ejercicio 4 (2,5 puntos) A una red trifásica de 380 V, 50 Hz se conecta una carga equilibrada inductiva de 8 kW y cosφ=0,8. Calcule:

a) La intensidad de línea de la red. b) La potencia reactiva y aparente de la carga. c) La tensión y la corriente de fase al conectar la carga en estrella.

E

R

R

KRA

V Rx


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CRITERIOS ESPECÍFICOS DE CORRECCIÓN

A.- CALIFICACIÓN En el propio enunciado, a cada ejercicio se le asigna su valoración global máxima: 2,5 puntos. En los ejercicios con varios apartados, la puntuación de cada uno de ellos se indicará al final del enunciado. En su defecto, se valorarán cada uno con el mismo peso. La calificación del examen, entre 0 y 10 puntos, se obtendrá sumando las puntuaciones de los cuatro ejercicios de la opción elegida. B.- CRITERIOS ESPECÍFICOS Como criterio fundamental, se señala el conocimiento de los contenidos del diseño curricular y la formación propia de esta materia, en cuanto a hábitos de razonamiento, métodos de cálculo y vocabulario apropiado. El alumno deberá desarrollar una sola opción, sin mezclar ambas. En el caso de que aparezcan preguntas de las dos opciones se corregirá únicamente la opción que corresponda a la primera pregunta desarrollada. La consecución de la puntuación máxima de cada apartado o de cada cuestión se consigue si el alumno lo desarrolla conforme al siguiente esquema:





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OPCIÓN A

Ejercicio 1 (2,5 puntos) En el circuito de la figura la intensidad I1=3 A, calcule:

a) Las intensidades I2 e IX. b) El valor de RX. c) La tensión en los extremos de RX. d) La potencia generada por E1.

Ejercicio 2 (2,5 puntos) Un circuito RL serie de corriente alterna, alimentado a 230 V y 50 Hz, está formado por una resistencia óhmica pura de 28 Ω y una bobina real de 70 mH con una resistencia interna desconocida. Si la intensidad que circula por el circuito es de 6 A, calcule para la carga RL:

a) La impedancia total. b) La resistencia de la bobina. c) El factor de potencia. d) Las potencias activa, reactiva y aparente.

Ejercicio 3 (2,5 puntos) Se desea emplear un voltímetro de 40 divisiones, fondo de escala de 100 V y resistencia interna 1800 Ω para medir tensiones de hasta 400 V. Calcule:

a) La resistencia que hay que añadir al voltímetro. b) La constante de escala de este voltímetro antes y después de ampliar su rango de

medida. c) Dibuja el esquema eléctrico necesario para este montaje.

Ejercicio 4 (2,5 puntos) Una instalación dispone de una línea trifásica a 4 hilos con tensiones de 400/230 V y 50 Hz. En ella se conecta un motor trifásico de inducción en conexión triángulo con una P=15 kW, cosφ=0,65. Considerando el motor sin pérdidas, calcule:

a) Las potencias activa, reactiva y aparente del motor. b) Las intensidades de línea y de fase del motor.

E1=22 V Ir

+ R1=4 RX

IX

R2=6

I2 I1=3 A



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-jXC R -j6

1200 V j10

OPCIÓN B

Ejercicio 1 (2,5 puntos) En el circuito que se muestra en la figura, determine la potencia consumida por la resistencia R1 en las siguientes condiciones:

a) Cuando el interruptor k está abierto. b) Cuando el interruptor k está cerrado.

Ejercicio 2 (2,5 puntos) En el circuito de corriente alterna de la figura la fuente de tensión es de 120 V, 50 Hz. En esta situación la fuente transfiere 1200 W con factor de potencia unidad. Calcule:

a) El valor de la resistencia R y la capacidad del condensador de reactancia XC.

b) La potencia activa y el factor de potencia de la fuente de 120 V cuando su frecuencia pasa a valer 104 Hz.

Ejercicio 3 (2,5 puntos) La figura muestra un transformador ideal de 5 kVA, 50 Hz y 10000/200 V. Se sabe que cuando el interruptor k está abierto la tensión primaria es de 10,1 kV y la carga consume 3000 W con factor de potencia unidad. Calcule:

a) La corriente y la tensión en el secundario y la corriente en el primario, con el interruptor k abierto.

b) La intensidad por el primario cuando se cierra el interruptor k. (Considere que la tensión en el primario sigue siendo 10,1 kV).

Ejercicio 4 (2,5 puntos) Una bobina de 4000 espiras y 200 Ω de resistencia se encuentra devanada en un núcleo de hierro. Cuando la bobina se conecta a una batería de 20 V, se sabe que la inducción magnética en el núcleo es de 1 T. Calcule:

a) La fuerza magnetomotriz de la bobina.

b) La longitud de la bobina, sabiendo que r=600.

Dato: 0=410-7 Tm/A

Z 10

k

3 R1=6

3 6

k

27 V


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OPCIÓN A

Ejercicio 1 (2,5 puntos) En el circuito de la figura, calcule:

a) La intensidad de corriente que circula por R3

b) La intensidad de corriente que circula por R

medida por un amperímetro ideal.

3

c) El error relativo porcentual en la medida de la corriente a través de R

medida por un amperímetro de resistencia interna 100 Ω.

3

con el amperímetro real.

Ejercicio 2 (2,5 puntos) Una fuente senoidal de 125 V alimenta un circuito serie formado por un condensador de 20,5 μF y una bobina de 25,4 mH con una resistencia de devanado de 1,06 Ω. La frecuencia de la fuente es la de resonancia de este circuito. Calcule:

a) El valor de la corriente del circuito. b) La tensión en el condensador. c) La tensión en la bobina. d) El valor de la resistencia a conectar en serie para limitar la tensión del condensador a

300 V. Ejercicio 3 (2,5 puntos) Un núcleo toroidal de material ferromagnético, de permeabilidad relativa µr=500, tiene un radio medio de 4 cm y un área transversal de 1,21 cm2

a) La intensidad de campo magnético, H.

. A dicho núcleo se arrolla una bobina de 1500 espiras, por las que circula una corriente constante de 0,2 A. Calcule:

b) El flujo magnético en el núcleo. Dato: µo=4π⋅10-7

T⋅m/A

Ejercicio 4 (2,5 puntos) Un amperímetro de 1 A de fondo de escala, dispone de una resistencia interna de 1,98 Ω. Se desea ampliar la escala de dicho aparato hasta 100 A. Calcule:

a) El valor de la resistencia shunt a conectar. b) La potencia máxima disipada en la resistencia shunt.

R1

1kΩ

R3

R2 2kΩ

5 V

2kΩ


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OPCIÓN B

Ejercicio 1 (2,5 puntos) Un circuito por el que circula una corriente de 4 A está formado por dos resistencias en serie y a continuación, tres en paralelo, todas ellas de 8 Ω. Calcule:

a) La resistencia equivalente del conjunto de resistencias. b) La intensidad de la corriente que pasa por cada resistencia. c) La diferencia de potencial entre los extremos de cada resistencia.

Ejercicio 2 (2,5 puntos) Un transformador monofásico tiene un arrollamiento primario de 1000 espiras, y está alimentado a una tensión de 5 kV. Calcule:

a) El número de espiras del secundario si la tensión en el secundario es de 220 V. b) La tensión en el secundario si se aumenta el número de espiras del primario en un 10 %. c) La tensión en el secundario si se reduce el número de espiras del primario en un 10 %.

Ejercicio 3 (2,5 puntos) Una resistencia de 20 Ω está conectada en serie con una bobina de 0,7 H y un condensador de 15 µF a una fuente de 120 V y 50 Hz. Calcule:

a) Las reactancias inductiva y capacitiva. b) La impedancia total. c) El valor de la intensidad.

Ejercicio 4 (2,5 puntos) A una red trifásica de 380 V y 50 Hz, se conectan en triángulo tres bobinas reales iguales. Cada una de ellas posee una resistencia óhmica de 10 Ω en serie con una reactancia inductiva de 30 Ω. Calcule:

a) La corriente de línea y el factor de potencia de la carga. b) Las potencias activa, reactiva y aparente del conjunto de bobinas.


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CRITERIOS ESPECÍFICOS DE CORRECCIÓN A.- CALIFICACIÓN En el propio enunciado, a cada ejercicio se le asigna su valoración global máxima: 2,5 puntos. En los ejercicios con varios apartados, la puntuación de cada uno de ellos se indicará al final del enunciado. En su defecto, se valorarán cada uno con el mismo peso. La calificación del examen, entre 0 y 10 puntos, se obtendrá sumando las puntuaciones de los cuatro ejercicios de la opción elegida. B.- CRITERIOS ESPECÍFICOS Como criterio fundamental, se señala el conocimiento de los contenidos del diseño curricular y la formación propia de esta materia, en cuanto a hábitos de razonamiento, métodos de cálculo y vocabulario apropiado. El alumno deberá desarrollar una sola opción, sin mezclar ambas. En el caso de que aparezcan preguntas de las dos opciones se corregirá únicamente la opción que corresponda a la primera pregunta desarrollada. La consecución de la puntuación máxima de cada apartado o de cada cuestión se consigue si el alumno lo desarrolla conforme al siguiente esquema:





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OPCIÓN A


La diferencia de potencial entre los bornes de una batería de 4 de resistencia interna es de 1,5 V a circuito abierto y de 1,2 V cuando se cierra el circuito con una resistencia R. Calcule:

a) El valor de R. b) La intensidad que circula por R.


Se tiene un amperímetro de escala 20 A cuya resistencia interna es de 0,4 . Se desea ampliar la escala de dicho aparato hasta 200 A.

a) Calcule el valor de la resistencia shunt que hay que conectar. b) Calcule la potencia que disipa la resistencia shunt cuando el índice del amperímetro

señala 10 A en la escala. c) Dibuje el esquema de la conexión de dicho shunt.


De un circuito RLC en serie se conocen las siguientes características: R=100 , L=0,1 H. La red de corriente alterna a la que se conecta es de 4 V, 1000 Hz. Calcule:

a) El valor de la capacidad del condensador para que el circuito se encuentre en resonancia.

b) La intensidad de la corriente en estas condiciones. Ejercicio 4 (2,5 puntos) Una bobina posee una fmm de 1200 Av. Si su núcleo tiene una sección de 40 cm2, una longitud

media de 80 cm y una reluctancia de 4105 Av/Wb. Calcule: a) El valor del flujo magnético. b) Las permeabilidades absoluta y relativa. c) El valor de la inducción magnética B, y de la intensidad del campo magnético H.

Dato: 0=410-7 Tm/A



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OPCIÓN B

Ejercicio 1 (2,5 puntos) En el circuito de la figura, determine:

a) La resistencia total equivalente del circuito desde los terminales de la fuente.

b) La intensidad suministrada por el generador.

c) La tensión en la resistencia de 50 . Ejercicio 2 (2,5 puntos)

Dos bobinas en paralelo de 100 y 0,01 H cada una, se conectan en serie con una resistencia

de 10 . El circuito resultante se conecta a un alternador monofásico ideal de 230 V y 50 Hz. Calcule:

a) La intensidad de la corriente total. b) El factor de potencia del conjunto RL. c) Las potencias activa, reactiva y aparente del alternador.

Ejercicio 3 (2,5 puntos) Un transformador monofásico ideal de 10 kVA, 400/230 V y 50 Hz tiene dos cargas inductivas. Entre los terminales de cada una de ellas ha de mantener la tensión de 230 V. La primera carga consume P1=1 kW con factor de potencia 0,8 inductivo y la segunda absorbe P2= 3 kW con factor de potencia 0,6 inductivo. Calcule:

a) Las intensidades en el primario y en el secundario cuando cada carga se conecta por separado.

b) Las intensidades en el primario y en el secundario al conectar en paralelo las dos cargas. Ejercicio 4 (2,5 puntos)

Una carga trifásica está formada por tres impedancias iguales de 20 de resistencia y de 30 mH de inductancia. Calcule las potencias activa, reactiva y aparente cuando se conecta a una línea trifásica equilibrada de 400 V, 50 Hz en los siguientes casos:

a) Con las impedancias conectadas en estrella. b) Con las impedancias conectadas en triángulo.

100 V


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E 1 = 24 V

+ R 1 = 2

R X

I X

R 2 = 3

I 2 I 1

OPCIÓN A

Ejercicio 1 (2,5 puntos) En el circuito eléctrico de la figura la potencia suministrada por la batería es de 144 W, calcule:

a) La intensidad que circula por cada una de las resistencias.

b) El valor de RX. c) La potencia de cada una de las resistencias.

Ejercicio 2 (2,5 puntos) Un generador de 230 V y 50 Hz, se conecta a una carga RL serie formada por una resistencia óhmica pura de 18 Ω y una bobina real de inductancia desconocida con una resistencia interna de 3 Ω. Si la intensidad que circula por el circuito es de 4 A, calcule para la carga RL:

a) La impedancia total. b) La inductancia de la bobina. c) El factor de potencia. d) Las potencias activa, reactiva y aparente.

Ejercicio 3 (2,5 puntos) Una bobina de hilo de cobre tiene un diámetro de 10 cm, una longitud de 4 cm y un total de 50 espiras. Si su núcleo es de aire, calcule:

a) El coeficiente de autoinducción de esta bobina. b) La inducción magnética B si circulan por ella 4 A. c) La intensidad del campo magnético H de la bobina.

Dato: µo = 410-7 Tm/A Ejercicio 4 (2,5 puntos) Un transformador monofásico ideal tiene 400 espiras en el primario y 800 espiras en el secundario. Si alimentamos el primario del transformador a la tensión de 230 V, 50 Hz y conectamos al secundario una carga que consume 500 W de potencia con factor de potencia 0,9 inductivo. Calcule:

a) La relación de transformación de la máquina. b) La tensión en el secundario del transformador. c) Los valores de intensidad que circulan por el primario y el secundario del

transformador.



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Vg

2

1

1

12 V

12 V

k

A

B

OPCIÓN B

Ejercicio 1 (2,5 puntos) Cuando el interruptor k del circuito de la figura se encuentra abierto, la tensión entre los terminales A y B es de 24 V. Calcule:

a) El valor de la tensión de la fuente Vg. b) La diferencia de potencial entre los terminales A y B

cuando se cierra el interruptor k. Ejercicio 2 (2,5 puntos) En el circuito de corriente alterna de la figura, calcule:

a) Las potencias activa, reactiva y aparente de la fuente cuando el interruptor k está abierto.

b) Las potencias activa, reactiva y aparente de la fuente cuando el interruptor k está cerrado.

Ejercicio 3 (2,5 puntos) La carga trifásica equilibrada que se muestra en la figura se conecta a un sistema trifásico equilibrado de tensiones. En esta situación la carga consume una potencia activa de 9000 W con factor de potencia 0,8 inductivo. Si la lectura del voltímetro es de 400 V, calcule:

a) La lectura de los amperímetros. b) Las potencias reactiva y aparente de la carga.


La aguja de un galvanómetro, de resistencia 60 , se desvía al fondo de escala cuando circula por él una corriente de 2 mA. Razone:

a) Para que el galvanómetro sirva para medir intensidades de hasta 20 mA, ¿cómo ha de conectarse una resistencia y de qué valor será?

b) Para que el galvanómetro sirva para medir tensiones de hasta 600 mV, ¿cómo ha de conectarse una resistencia y de qué valor será?

j8

6

-j8 100 0 V

k

A1

A2 V Z

Z Z


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