1 conexión estrella de cargas equilibradas

ELT 2570 CIRCUITOS ELCTRICOS II GESTIN 2012 DOCENTE: ING. OSCAR W. ANAVE LEN

-1-

LABORATORIO 1

CONEXIN ESTRELLA DE CARGAS EQUILIBRADAS

1.1. OBJETIVO DEL LABORATORIO

1.1.1. OBJETIVO GENERAL Conocer las caractersticas de operacin de la Conexin Estrella en un sistema trifsico Tres y Cuatro Hilos de cargas Resistivas, Inductivas, y Capacitivas. 1.1.2. OBJETIVOS ESPECFICOS

Para alcanzar los objetivos generales debemos manejar adecuadamente los siguientes parmetros elctricos involucrados en la prctica de laboratorio:

Nociones Bsicas de Campo Magntico y Campo Elctrico.

Coeficiente de Autoinduccin.

Capacitancia de un condensador.

Conexin Estrella de cargas trifsicas equilibradas.

Tensiones y Corrientes de Lnea y de Fase en esta conexin.

Diagramas senoidales trifsicos

Diagramas fasoriales trifsicos caractersticos.

Principio de funcionamiento bsico del motor trifsico de induccin.

Medicin de Potencia activa en redes monofsicas. 1.2. PUNTUALIZACIOES TERICAS 1.2.1. CONEXIN ESTRELLA

En cargas resistivas y capacitivas, donde no es necesario tomar en cuenta la polaridad, la conexin estrella es la unin de principios o principios y finales, para obtener el neutro. En cambio, para el caso de cargas inductivas, el tratamiento es distinto, porque aqu s es importante tomar en cuenta la polaridad de las bobinas, por lo que la conexin estrella se la debe realizar uniendo slo principios slo finales para obtener el neutro. En la Conexin Estrella, se debe entender como Tres Hilos, a las tres lneas (a veces denominadas fases), es decir, a las terminales simbolizadas por A, B y C R, S y T U, V y W H1, H2 y H3 L1, L2 y L3; etc. Y debe entenderse como Cuatro Hilos a las tres lneas, es decir: A, B y C R, S y T U, V y W H1, H2 y H3 L1, L2 y L3; y al Neutro, N. En forma general, el Neutro (Cuarto Hilo), puede instalarse como Neutro Fsico Neutro Aterrado.

El circuito representativo y las ecuaciones caractersticas son:


-2-

FUENTE TRIFSICA CARGA TRIFSICA

EAN 0

ECN 120 EBN -120

Z VAN 0

VBN -120

VCN 120 VBC -90

VAB 30

VCA 150

IA

IN

IB

IC

A

B

C

N N'

Z Z

Del circuito, podemos puntualizar los siguientes criterios:

, , Terminales de lnea o terminales accesibles o fases del circuito.

, Neutro de la fuente y neutro de la carga, respectivamente. Tanto N como N se encuentran al mismo potencial, por lo tanto son iguales en amplitud y fase.

, , Fasores correspondientes a las fuerzas electromotrices de fase del generador trifsico, expresados en voltios y desfasados entre s 120.

, , Fasores de Tensin de fase correspondientes a la carga trifsica, expresada en voltios y desfasados entre s 120.

, , Fasores de Tensin de lnea, tanto en la fuente como en la carga, denominada tambin tensin compuesta, porque resulta de la composicin de dos tensiones de fase, es decir:

30

3030

30

30 30

6060

60

VBN

VCN

-VAN

VBC

SECUENCIA ABC POSITIVA

VAN

VAB

-VCN

-VBNVCA

0

w

En la figura es importante apuntar el desfase existente entre las tensiones de lnea y las tensiones de fase, igual

30, la tensin de lnea se adelanta a la tensin de fase, en funcin a la secuencia a considerar, positiva.


-3-

Fasorialmente:

= 3||30 ()

= 3||30 ()

= 3||30 ()

En caso de tomar en cuenta la secuencia negativa, como giro de referencia de cada uno de los fasores, entonces en este caso, tendremos un retraso de la tensin de lnea respecto a la tensin de fase, en un ngulo de 30. Ver diagrama fasorial respectivo, a continuacin:

VABVCN

VBN

VBC

30

30

30

30

30

30

6060

60

VAN

SECUENCIA ACB NEGATIVA

-VCN

-VBNVCA

-VAN0

w

= 3|| 30 ()

= 3|| 30 ()

= 3|| 30 ()

De los diagramas fasoriales es necesario generalizar lo siguiente: Las tensiones de fase y de lnea son iguales en magnitud y desfasados 120 elctricos, considerar esta condicin es bastante aconsejable en el estudio de cualquier sistema elctrico trifsico; por lo que, es suficiente encontrar uno de los fasores de tensin y en base a ste desfasar 120, considerando la secuencia empleada, para encontrar a las dos restantes. En la figura es importante apuntar el desfase existente entre las tensiones de lnea y las tensiones de fase, igual 30, la tensin de lnea se adelanta a la tensin de fase, en funcin a la secuencia a considerar, positiva. Fasorialmente:

= 3||30 ()

= 3||30 ()

= 3||30 ()

En caso de tomar en cuenta la secuencia negativa, como giro de referencia de cada uno de los fasores, entonces en este caso, tendremos un retraso de la tensin de lnea respecto a la tensin de fase, en un ngulo de 30. Ver diagrama fasorial respectivo, a continuacin:


-4-

= 3|| 30 ()

= 3|| 30 ()

= 3|| 30 ()

VABVCN

VBN

VBC

30

30

30

30

30

30

6060

60

VAN

SECUENCIA ACB NEGATIVA

-VCN

-VBNVCA

-VAN0

w

La tensin en las tres lneas ser resultado de la ley de tensiones de Kirchhoff, en las tres mallas: (Secuencia Negativa). Malla AB:

VAB = VAN VBN = |VAN|0 |VBN|120 |VAN| = |VBN| = |VCN| = |VF|

VAB = VAN VBN = |VF|(0 120)

VAB = VAN VBN = |VF|(1 +1

2 j0.866)

VAB = VAN VBN = |VF| (3

2 j0.866) = 3|VF| 30

VAB = 3|VF| 30 (Voltios) Malla BC:

VBC = VBN VCN = |VBN|120 |VCN| 120 |VAN| = |VBN| = |VCN| = |VF|

VBC = VBN VCN = |VF|(120 120)

VBC = VBN VCN = |VF|(1

2+ j0.866 +

1

2+ j0.866)

VBC = VBN VCN = |VF|(2 j0.866) = 3|VF|90

VBC = 3|VF|90 (Voltios) Malla CA:

VCA = VCN VAN = |VN| 120 |VAN|0 |VAN| = |VBN| = |VCN| = |VF|

VCA = VCN VAN = |VF|( 120 0)

VCA = VCN VAN = |VF|(1

2 j0.866 1)

VCA = VCN VAN = |VF| (3

2 j0.866) = 3|VF|30

VBC = 3|VF| 150 (Voltios)


-5-

1.3. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR

MATERIAL Y EQUIPO

ESPECIFICACIONES IMAGEN

Carga Resistiva

Lmparas incandescentes

Potencia: 200 [W]

Tensin: 220 [V]

6 Unidades ( 2 por fase)

Carga Inductiva

Motor de induccin

Potencia : 3 [KW]

Tensin: 380/220 [V]

Corriente: 10.8/6.27 [A]

Frecuencia: 50 [Hz]

= 0.87

Carga capacitiva

Capacitor monofsico

Capacidad: 24 [F] Tensin: 380 [V]

Potencia:12201100 [VA] Frecuencia: 50-60 [Hz]

3 Unidades (1 por fase)


-6-

Transformador trifsico

Reductor: 380/220[V]

Potencia: 3 [KVA]

Arrollamiento Primario: 6 terminales

Arrollamiento Secundario: 6 terminales

Fuente de Alimentacin

Tensin: 380 [V], 4 hilos (3 Fases + Neutro)

Multmetro electrnico

KAMASA Modelo: DT382B Voltmetro: DC: 200m/2/20/200/1000 0,5% (V) AC: 200/600 0,8% (V) Ampermetro: DC: 2m/20m/200m/10 0.8% (A) AC: 10 1.0 % (A) hmetro: 200/2k/20k/200k/20M 0.8% ()

Pinza Amperimtrica

UNI-T Modelo: UT201 Voltmetro: DC: 200m /2/20/200/600 0,8% (V) AC: 2/20/200/600 1,2% (V) Ampermetro: AC: 2/20/200/400 1,8 % (A) hmetro: 200/2k/20k/200k/2M/20M 1,2% ()


-7-

Vatmetro Monofsico

CHAUVIN ARNOUX Modelo: MD7

Bobina Voltimtrica: 15 450 V

Bobina Amperimtrica: 5 10 A

Calculadora Cientfica

Marca: HP

Modelo: 50g

Chicotillos

Tipo:

Tenaza

Banana

Mixto con y sin derivacin

Alicates De fuerza

De punta

De corte

Destornilladores

Marca: Finder

Estrella

Plano


-8-

Pelacables

1.4. MONTAJE DEL CIRCUITO

Carga Resistiva:

Identifique el tablero de trabajo, dnde se encuentran las lmparas incandescentes.

Copie fielmente los datos de placa del receptor.

Con el multmetro, en la escala de continuidad 200 , probar continuidad de las lmparas seleccionadas para la conexin, recuerde que son dos por fase.

Proceda a conectar las cargas, para ello, verifique que cada lmpara tiene dos terminales accesibles, principio y final, conecte en paralelo dos de ellas y obtendr cuatro terminales accesibles donde dos de ellas se encuentran al mismo potencial, consecuencia de la conexin en paralelo y listos para realizar el arreglo estrella.

Repita lo mismo con las otras dos fases restantes. Ver Circuito de Anlisis.

Realice el neutro artificial uniendo un terminal de cada fase, las que se encuentran al mismo potencial, no interesa la polaridad de la carga, con lo que habr unido las tres fases en un solo punto, denominado neutro.

Ahora tiene dos terminales accesible, con el mismo potencial, por fase, ms el neutro que acaba de realizar.

Conecte a la fuente un terminal comn, mismo potencial, a cada fase de la alimentacin A, B, C, N.

Cierre el interruptor principal de la lnea energizando su carga, debern iluminar las lmparas con el flujo luminoso nominal, si existe diferencia de iluminacin, fjese las fases se encuentran desequilibradas y el neutro se encuentra abierto.

Si todo resulta normal proceda a levantar las lecturas de los diferentes parmetros elctricos indicados en la parte de Circuito de Anlisis.

Realice su trabajo con el respectivo cuidado, la lnea de alimentacin es de 380 V y se encuentra cerca al transformador principal de suministro elctrico al Laboratorio.

Carga Inductiva:

Identifique el motor trifsico con el que llevar adelante su experimento.


Coloque el motor en una posicin, que le permita manipular con toda comodidad.

Desconecte los puentes de conexin del motor a experimentar, hgalo con mucho cuidado, no pierda de vista los tornillos, tuercas y puentes de la bornera del motor.


-9-

Con el multmetro, en la parte del hmetro, escala de 200 , pruebe la continuidad de los tres devanados existentes en el motor, dibuje el circuito en su hoja de prueba.

Habr identificado los terminales de los devanados del motor, cuya simbologa ser U1, V1 y W1 U2, V2 y W2 U, V y W x, y, z, el primero para los motores actuales y el segundo para motores antiguos.

Para realizar el Neutro, se pueden unir los terminales U1, V1, W1 o U2, V2, W2, en los motores actuales.

Para realizar el Neutro, se pueden unir los terminales U, V, W o x, y, z, en los motores antiguos.

Realizado el neutro, hacerlo accesible a la medicin y conexin derivando de l, un chicotillo.

Energizar a la carga, motor de induccin, con la tensin de alimentacin de 380 V y en 4 hilos, observar el sentido de giro y la velocidad adquirida por el motor.

Proceda a levantar lecturas de parmetros elctricos, caractersticos.

Invierta el sentido del motor con slo intercambiar dos fases, pueden ser cualquiera de ellas.

Verifique las lecturas obtenidas en el punto anterior, segn Lectura de Datos.

El desfase entre la tensin y corriente en la fase de la carga, denominado Factor de Potencia, se obtendr no de la placa del motor, sino ms bien, por medicin.

Identifique el Vatmetro a utilizar en esta medida, en lo que principalmente concierne a los terminales de lnea y de carga, en sus respectivas bobinas de tensin y de corriente. Para ello pruebe el instrumento con una carga resistiva, en forma monofsica.

Conecte dos vatmetros segn indica la figura 1 y proceda de la siguiente forma:

Con el vatmetro monofsico identificado, lnea y carga, conectar en base a la figura 1, registre la primera lectura, vatmetro 1.

Luego proceda a registrar la lectura del vatmetro 2, siempre en base a la figura 1.

Una de las lecturas registrar en forma negativa, ante ello, invierta la bobina de corriente, es decir, lo que es lnea a la carga y viceversa, esta lectura debe restar de la anterior lectura positiva, la potencia ser la diferencia de lecturas de los dos vatmetros.

MOTOR TRIFSICO

DE INDUCCIN

A

B

C

W1

W2

IA

IB

ICVCA

VAB

VBC

XLXL

U1

V1

W1

U2

V2

W2

XL

N'

Figura 1

La diferencia de lecturas nos dar la potencia activa real consumida por el motor y en base a l y las lecturas de corriente y voltaje de lnea se determinar, el factor de potencia con la siguiente frmula:


-10-

=

Dnde: P - Potencia total resultante de la diferencia de lecturas V - Voltaje de lnea medido con el voltmetro del multmetro I - Corriente de lnea medido con el ampermetro del multmetro.

Carga Capacitiva:

Identifique el capacitor monofsico con el que llevar adelante su experimento.


El capacitor slo tiene dos terminales no polarizados.

Use tres capacitores de iguales caractersticas tcnicas, para formar el neutro, una un terminal de cada fase entre s y obtendr un terminal comn denominado Neutro de la carga.

En las diferentes conexiones del capacitor, acte tomando siempre el terminal activo para conectar, ello con el respectivo cuidado, as preservar el terminal activo del capacitor.

Alimente a los tres restantes terminales accesible, una por fase, la alimentacin trifsica de la Red, vale decir, 380 V en 4 Hilos.

Para la realizacin de la medicin de corriente en lnea tenga cuidado con las corriente IRUSH, en cada conexin y desconexin.

Para el descargado del capacitor somtalo a una resistencia o una bobina y lograr descargar el capacitor sin causar dao al receptor.

1.5. CIRCUITOS DE ANLISIS

Carga Resistiva

IA

B

IB

IC

IN

A

A

C

N

A

N'

A

A

V

VAB

VBC

VAN

VBN

VCN

V V V V V

200 W/FASE

200 W/FASE200 W/FASE

FU

EN

TE

DE

ALIM

EN

TA

CI

N

CARGA RESISTIVA

VCA


-11-

Carga Inductiva

IA

B

IB

IC

IN

A

A

C

N

A

A

A

V

VAB

VBC

VAN

VBN

VCA

V V V V V

CARGA INDUCTIVA

FU

EN

TE

DE

ALIM

EN

TA

CI

N

MOTOR TRIFSICO

DE INDUCCINXLXL

U1

V1

W1

U2

V2

W2

XL

N'

VCN

Carga Capacitiva

IA

B

IB

IC

IN

A

A

C

N

A

N'

A

A

V

VAB

VBC

VAN

VCA

VCN

V V V V V

XC

FU

EN

TE

DE

ALIM

EN

TA

CI

N

CARGA CAPACITIVA

XCXC

VBN

1.6. LECTURA DE DATOS 1.6.1. DATOS LECTURADOS

CARGA Corriente de Lnea

(A)

Voltaje de Lnea (V)

Voltaje de Fase (V)

Potencia Activa por Fase (W)

Potencia Reactiva por Fase

(VAR)

Potencia Aparente por Fase

(VA)

Resistiva

IA=1.84 VAB=367.00 VAN=208.00 382.72 0.00 382.72 1.00

IB=1.79 VBC=373.00 VBN=212.00 379.48 0.00 379.48 1.00

IC=1.82 VCA=363.00 VCN=210.00 382.20 0.00 382.20 1.00

Inductiva

IA=2.10 VAB=377.00 VAN=214.00 70.00 445.61 451.07 0.13

IB=2.90 VBC=383.00 VBN=218.00 70.00 626.76 630.66 0.13

IC=2.50 VCA=374.00 VCN=216.00 70.00 535.44 540.00 0.13


-12-

Capacitiva

IA=1.50 VAB=368.00 VAN=208.00 0.00 312.00 312.00 0.00

IB=1.62 VBC=374.00 VBN=214.00 0.00 346.68 346.68 0.00

IC=1.61 VCA=365.00 VCN=212.00 0.00 341.32 341.32 0.00

LECTURA DE NEUTROS

CARGA Corriente del Neutro (A) Voltaje del Neutro (V)

Resistiva IN=0.13 VN=5.7 Inductiva IN=0.55 VN=7.1

Capacitiva IN=0.55 VN=7.9

PROMEDIOS DE LAS LECTURAS

Corriente de Lnea (A) Voltaje de Lnea (V) Voltaje de Fase (V)

Resistiva IL=1.82 VL=367.67 VF=210

Inductiva IL=2.5 VL=378 VF=216

Capacitiva IL=1.58 VL=369 VF=211.33

CLCULOS DE POTENCIAS ACTIVAS, REACTIVAS Y APARENTES Carga Resistiva Potencia Activa P1 = VFIF cos = 208 1.84 cos 0 = 382.72 (W)

P2 = VFIF cos = 212 1.79 cos 0 = 379.48 (W)

P3 = VFIF cos = 210 1.82 cos 0 = 382.20 (W)

P3 = P1 + P2 + P3 = 382.72 + 379.48 + 382.20 = 1144.40 (W)

Potencia Reactiva

Q1 = VFIF sen = 208 1.84 sen 0 = 0 (VAR)

Q2 = VFIF sen = 212 1.79 sen 0 = 0 (VAR)

Q3 = VFIF sen = 210 1.82 sen 0 = 0 (VAR)

Q3 = Q1 + Q2 + Q3 = 0 (VAR)

Potencia Aparente

S1 = P12+Q1

2 = 382.722+02 = 382.72 (VA)

S2 = P22+Q2

2 = 379.48 2+02 = 379.48(VA)

S3 = P32+Q3

2 = 382.202+02 = 382.20 (VA)


-13-

S3 = P32+Q3

2 = 1144.402 + 02 = 1144.40 (VA)

Carga Inductiva Lectura de potencias registradas del Vatmetro Lectura positiva: W1= 23*30=690 [W] Lectura negativa: W2=16*30=480 [W]

Potencia Activa P1 = W1 W2

P1 =690 480

3

P1 = 70 [W]

P3 = P1 + P2 + P3 = 210 (W)

Factor de Potencia

cos =P

VI

cos =70

2.5 216

cos = 0.13 = cos1 0.13 = 82.55 Potencia Reactiva Q1 = VFIF sen = 214 2.1 sen 82.55 = 445.61 (VAR)

Q2 = VFIF sen = 218 2.9 sen 82.55 = 626.76 (VAR)

Q3 = VFIF sen = 216 2.5 sen 82.55 = 535.44 (VAR)

Q3 = Q1 + Q2 + Q3 = 445.61 + 626.76 + 535.44 = 1607.81 (VAR)

Potencia Aparente

S1 = P12+Q1

2 = 702+445.612 = 451.07 (VA)

S2 = P22+Q2

2 = 70 2+626.762 = 630.66 (VA)

S3 = P32+Q3

2 = 702+535.442 = 540.00 (VA)

S3 = P32+Q3

2 = 2102 + 1607.81 2 = 1621.47 (VA)


-14-

Potencia Compleja

S3 = 210 + j1607.81 = 1621.4782.55(VA)

Carga Capacitiva Potencia Activa

P1 = VFIF cos = 208 1.50 cos 90 = 0 (W)

P2 = VFIF cos = 214 1.62 cos 90 = 0 (W)

P3 = VFIF cos = 212 1.61 cos 90 = 0 (W)

P3 = P1 + P2 + P3 = 0 (W)

Potencia Reactiva

Q1 = VFIF sen = 208 1.50 sen 90 = 312.00 (VAR)

Q2 = VFIF sen = 214 1.62 sen 90 = 346.68 (VAR)

Q3 = VFIF sen = 212 1.61 sen 90 = 341.32 (VAR)

Q3 = Q1 + Q2 + Q3 = 312 + 346.68 + 341.32 = 1000 (VAR)

Potencia Aparente

S1 = P12+Q1

2 = 02+312.002 = 312.00 (VA)

S2 = P22+Q2

2 = 0 2+346.682 = 346.68 (VA)

S3 = P32+Q3

2 = 02+341.322 = 341.32 (VA)

S3 = P32+Q3

2 = 02 + 1000 2 = 1000 (VA)

1.6.2. TRINGULOS DE POTENCIA Y CLCULO DE ERRORES

Carga Resistiva

Potencia Activa Total

P3 = 3VLILcos

P3 = 3 367.67 1.82 cos (0)

P3 = 1159.02 (W)

Error relativo

e% = |emedido ecalculado

emedido| 100%


-15-

e% = |1144.40 1159.02

1144.40| 100%

e% = 1.28% Potencia Reactiva Total

Q3 = 3VLILsen

Q3 = 3 367.67 1.82 sin (0)

Q3 = 0 (VAR)

Error relativo


emedido| 100%

e% = |0 0

0| 100%

e% = 0% Potencia Compleja Total

S = P + jQ = 3VLIL

S = 1159.02 + j0 = 3 367.67 1.820

S3 = 1159.02 (VA)

Error relativo


emedido| 100%

e% = |1144.40 1159.02

1144.40| 100%

e% = 1.28% Tringulo de Potencias

P = 1159.02 W

Carga Inductiva:

Potencia Activa Total

P3 = 3VLILcos

P3 = 3 378 2.5 cos (82.55)

P3 = 212.23 (W)

Error relativo


emedido| 100%

e% = |210 212.23

210| 100%

e% = 1.06%

Potencia Reactiva Total

Q3 = 3VLILsen


-16-

Q3 = 3 378 2.5 sin (82.55)

Q3 = 1622.97 (VAR)

Error relativo


emedido| 100%

e% = |1607.81 1622.97

1607.81| 100%

e% = 0.94% Potencia Compleja Total

S = P + jQ = 3VLIL S = 212.23 + j1622.97 = 1636.7982.55

S3 = 1636.79 (VA)

Error relativo


emedido| 100%

e% = |1621.73 1636.79

1621.73| 100%

e% = 0.93% Tringulo de Potencias

S =

1636.7

9 V

A

P = 212.23 W

Q =

1622.9

7 V

AR

82.5

5


-17-

Carga Capacitiva Potencia Activa Total

P3 = 3VLILcos

P3 = 3 369 1.58 cos (90)

P3 = 0 [W]

Error relativo


emedido| 100%

e% = |0 0

0| 100%

e% = 0% Potencia Reactiva Total

Q3 = 3VLILsen

Q3 = 3 369 1.58 sin (90)

Q3 = 1009.82 (VAR)

Error relativo


emedido| 100%

e% = |1000 1009.82

1000| 100%

e% = 0.98%

Potencia Compleja Total

S = P + jQ = 3VLIL

S = 0 j1009.82 = 3 369 1.5890

S3 = 1009.82 (VA)

Error relativo


emedido| 100%

e% = |1000 1009.82

1000| 100%

e% = 0.98%


-18-

Tringulo de Potencias

Q =

1009.8

2 V

AR

1.7. CUESTIONARIO

1. Realice un diagrama Fasorial, a escala, de los parmetros lecturados de Tensin de Lnea y de Fase, Corriente y Factor de Potencia, para cada una de las cargas analizadas.

Carga Resistiva

30

30

30

120

120

120

0

270

90

180

300

200

100

0

-100

-200

-300

6

DIAGRAMA SENOIDAL DE TENSIONES Y CORRIENTES

4003002001000-100-200-300-400

86420-2-4-6-8

-400

4

2

0

-2

-4

-8

-6

Corriente (A) Parte Real

Corr

iente

(A

) -

Part

e Im

agin

aria

Tensin (V) - Parte Real

Tensi

n (

V)

- P

art

e Im

agin

aria

w

VBC=367.67 -90 (V)

VAB=367.67 30 (V)VCA=367.67 150 (V)

VAN=210 0 (V)

IA=1.82 0 (A)

VBN=210 -120 (V)

VCN=210 120 (V)

IB=1.82 -120 (A)

IC=1.82 120 (A)


-19-

Carga Inductiva

300

200

100

0

-100

-200

-300

6

4003002001000-100-200-300-400

86420-2-4-6-8

-400

4

2

0

-2

-4

-8

-6


Corr

iente

(A

) -

Part

e Im

agin

aria


Tensi

n (

V)

- P

art

e Im

agin

aria


180 0

90

270

30.00

30.0

0

30.0

0

120.00

120.0

0

82.5

582.5

5

82.55

VAB=378 30 (V)

VAN=216 0 (V)

IA=2.5 -82.55 (A)

VBN=216 -120 (V)

VCN=216 120 (V)

w

VBC=378 -90 (V)

VCA=378 150 (V)

IB=2.5 -202.55 (A)

IC=2.5 37.45 (A)


-20-

Carga Capacitiva

120

0

90

180

30

30

30

120

90

90

90

300

200

100

0

-100

-200

-300

6


4003002001000-100-200-300-400

86420-2-4-6-8

-400

4

2

0

-2

-4

-8

-6


Corr

iente

(A

) -

Part

e Im

agin

aria


Tensi

n (

V)

- P

art

e Im

agin

aria

270

IA=1.58 90 (A)

IB=1.58 -30 (A)

IC=1.58 210 (A)

w

VBC=369 -90 (V)

VAB=369 30 (V)VCA=369 150 (V)

VAN=211.33 0 (V)

VBN=211.33 -120 (V)

VCN=211.33 120 (V)

2. Realice un diagrama Senoidal, a escala, de los parmetros lecturados de Tensin de Lnea y de Fase, Corriente y Factor de Potencia, para cada una de las cargas analizadas.

Carga Resistiva Ecuaciones:

vab(t) = 2 367.67 sin (t + 30)

vbc(t) = 2 367.67 sin (t 90)

vca(t) = 2 367.67 sin (t + 150)

van(t) = 2 210 sin (t)

vbn(t) = 2 210 sin (t 120)

vcn(t) = 2 210 sin (t + 120)


-21-

ia(t) = 2 1.82 sin (t)

ib(t) = 2 1.82 sin (t 120)

ic(t) = 2 1.82 sin (t + 120)

Carga Inductiva Ecuaciones:

vab(t) = 2 378 sin (t + 30)

vbc(t) = 2 378 sin (t 90)

vca(t) = 2 378 sin (t + 150)

van(t) = 2 216 sin (t)

vbn(t) = 2 216 sin (t 120)

vcn(t) = 2 216 sin (t + 120)

ia(t) = 2 2.5 sin (t 82.55)

ib(t) = 2 2.5 sin (t 202.55)

ic(t) = 2 2.5 sin (t + 37.45)

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

0 90 180 270 360 450 540

Co

rrie

nte

(A

)

Ten

si

n (

V)

Diagrama Senoidal de Tensiones y Corrientes

Vab

Vbc

Vca

Van

Vbn

Vcn

Ia

Ib

Ic


-22-

Carga Capacitiva

Ecuaciones:

vab(t) = 2 369 sin (t + 30)

vbc(t) = 2 369 sin (t 90)

vca(t) = 2 369 sin (t + 150)

van(t) = 2 211.33 sin (t)

vbn(t) = 2 211.33 sin (t 120)

vcn(t) = 2 211.33 sin (t + 120)

ia(t) = 2 1.58 sin (t + 90)

ib(t) = 2 1.58 sin (t 30)

ic(t) = 2 1.58 sin (t + 210)

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

0 90 180 270 360 450 540

Co

rrie

nte

(A

)

Ten

si

n (

V)


Vab

Vbc

Vca

Van

Vbn

Vcn

Ia

Ib

Ic


-23-

3. En la carga resistiva, se lectur una corriente de lnea o de fase, indicar el significado elctrico en operacin de una planta industrial, referido a la remuneracin

Al ser una carga del tipo resistivo que produce calor (por efecto joule) y no as movimiento. La corriente de lnea o corriente de fase es la que se lectura y nos permite calcular la potencia activa siendo esta la nica en una carga resistiva por lo tanto el consumo neto de la misma, es decir es aquella potencia que se encarga de transformar energa elctrica en otro tipo de energa. En una planta industrial, la potencia activa de las maquinarias y procesos industriales de energa elctrica provoca un consumo de energa, entonces la remuneracin consiste en el pago monetario del consumo total utilizado de la energa elctrica de la planta industrial a la distribuidora. En una industria las cargas resistivas son por ejemplo: alumbrado incandescente, hornos elctricos, calefactores y todo lo que gaste energa elctrica mediante la luz o calor. Las cuales producen un consumo directo de potencia (activa) que se ve reflejado en la remuneracin de la industria hacia la planta distribuidora. 4. En la carga inductiva, se lectur la corriente de vaco de un motor, compare y comente sobre la relacin de

corriente lecturada y la corriente nominal de placa del motor experimentado. En el motor de induccin se lectur la corriente de lnea de 2.5 (A); comparndola con la corriente nominal de placa tenemos que:

CORRIENTE LECTURADA EN VACIO (A) CORRIENTE NOMINAL DE PLACA (A)

2.5 10.8/6.27

Tabla N3 La corriente nominal de placa es mucho mayor que la corriente lecturada; porque la corriente nominal de placa es la corriente limite, es decir que la temperatura que genera la corriente nominal es la es la temperatura mxima de calentamiento aceptable en los embobinados del motor, adems que esta corriente se mide a plena carga esto

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

0 90 180 270 360 450 540

Co

rrie

nte

(A

)

Ten

si

n (

V)


Vab

Vbc

Vca

Van

Vbn

Vcn

Ia

Ib

Ic


-24-

quiere decir cuando el motor acciona un elemento mecnico; mientras que la corriente en vaco es la corriente de magnetizacin.

5. En la carga inductiva, se lectur la potencia de vaco de un motor, compare y comente sobre la relacin de

potencia lecturada y la potencia nominal de placa del motor experimentado. En el motor de induccin se lectur una potencia de 210 (W); comparndola con la potencia nominal de placa tenemos que:

POTENCIA LECTURADA EN VACIO (W) POTENCIA NOMINAL DE PLACA (KW)

210 3

La potencia nominal de placa es mucho mayor que la potencia lecturada; porque la potencia nominal de placa es la potencia lmite establecida por medio de la combinacin de los valores nominales del voltaje y de la corriente, con el factor de potencia y eficiencia de la maquina; mientras que la potencia en vaco ser mucho menor porque la corriente es menor a la nominal adems que la potencia medida en vaco es la potencia de las perdidas rotacionales del motor (perdidas mecnicas) 6. En la carga inductiva, se lectur una corriente de lnea o de fase, indicar el significado elctrico en operacin de

una planta industrial, referido a la penalizacin. Dado que la mayora de las cargas industriales (como los motores de induccin) y las cargas domesticas (como lavadoras, aparatos de aire acondicionado y refrigeradores) son inductivas, y operan con un factor de potencia bajo y atrasado. Esto conlleva a la deduccin de que la corriente de lnea o de fase (en el caso nuestro, de una conexin estrella) es muy grande en magnitud, y est muy retrasada respecto a la tensin, es as tambin que el ngulo de fase entre la tensin suministrada y la corriente suministrada es mayor, por consecuencia el factor de potencia (fp) es muy bajo. Tal como se muestra en el siguiente ejemplo monofsico:

Es por tal situacin que las compaas suministradoras de energa elctrica cobran ms por corrientes mayores, medida conocida como PENALIZACIN, a causa de que estas provocan mayores prdidas de potencia por efecto

Joule (por un factor cuadrtico, ya que = 12 ).


-25-

7. En la carga capacitiva, se lectur una corriente de lnea o de fase, indicar el significado elctrico en operacin de una planta industrial, referido a la bonificacin.

En la industria la mayora de las cargas son de origen inductivo lo cual conlleva an bajo factor de potencia y consecuentemente a una penalizacin, es as que para poder ser mejorado dicho factor de potencia es necesario distribuir las unidades capacitivas, dependiendo de su utilizacin, en el lado del usuario. Este mtodo de la inclusin de capacitores, o tambin motores sincrnicos, que al final trabajan como capacitores, influye en el factor de potencia debido a que en un capacitor la corriente suministrada se encuentra adelantada respecto a la tensin suministrada, estando as su factor de potencia en adelanto y por consecuencia su fasor de potencia reactiva es positivo, para ejemplificar la ventaja de instalacin de capacitores y su consecuente efecto en la corriente, se tiene el siguiente ejemplo monofsico:

Es mediante esta aplicacin que se mejora el factor de potencia y se reduce en buen porcentaje la cantidad de corriente suministrada a la carga, y como consecuencia se tienen los siguientes beneficios energticos y econmicos:

Eliminacin del cargo por factor de potencia.

BONIFICACION por parte de la compaa suministradora.


-26-

Disminucin de las prdidas en el transporte.

1.7. CONCLUSIONES

De la presente prctica podemos llegar a las siguientes conclusiones:

Se concluye que la conexin estrella en redes equilibradas llega a ser la ms bsica y a la vez la ms importante entre las conexiones ya que cualquier sistema trifsico puede reducirse a este, siendo as su anlisis de vital importancia. Es as que los conceptos de una red en trifsica en equilibrio son aplicables, es

decir, siendo esta una conexin estrella la relacin entre voltaje de fase y voltaje de lnea VF/VL=3 y la corriente de lnea y fase son las mismas |IF|=|IL|.

Se debe tomar en cuenta las ventajas tcnico-econmicas de inyectar, a un sistema, potencia reactiva a

travs del banco de condensadores, esto no quiere decir que instalar bancos es del todo econmico en una instalacin, sino ms bien saber cundo instalar un determinado tamao de banco.

Los motores de corriente alterna tienen resistencias por fase, que medidas con el hmetro nos da un valor

determinado y medidas de corriente continua nos da un valor cercano al anterior sin embargo s calculamos en vaco con ayuda del vatmetro no nos da el mismo valor; esta diferencia se debe al registro activo del circuito magntico y a las prdidas que tienen el motor cuando se encuentra en movimiento.

En los clculos efectuados que se realizaron por fase, podan haberse hecho en una sola fase, esto es

indiferente, lo importante es que las diferencias no sobrepasen el rango permisible. 1.8. BIBLIOGRAFA

Oscar W. Anave Len, Redes Trifsicas y sus aplicaciones, 2009

Stephen J. Chapman, Mquinas Elctricas, 1988

Matthew N. O. Sadiku - Charles K. Alexander, Fundamentos de Circuitos Elctricos, 2006

SCHAUM (3 EDICION), Circuitos Elctricos.

http://www.Electrotecnia.com

1 conexión estrella de cargas equilibradas

Documents