sistema de medida por unidad pu
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 Sistema de Medida Por Unidad Pu
1/7
Sistema de Medida por Unidad (pu)
El valor en por unidad de cualquier cantidad se defne como la razón entre la
cantidad y su base. Este método elimina la necesidad de hacer explícitas las
conversiones de nivel de voltaje en todos los transormadores del sistema. La
relación en por ciento es !! veces el valor en por unidad. "mbos métodos dec#lculo$ porcentual y en por unidad$ son m#s simples y m#s inormativos que
los volts$ los amperes y los ohm reales. El método en por unidad tiene una
ventaja sobre el porcentual% el producto de dos cantidades expresadas en por
unidad queda expresado también en por unidad$ mientras que el producto de
dos cantidades dadas en por ciento se debe dividir por !! para obtener el
resultado en por ciento.
&istema ori'inal( &istema trasormado
El método que m#s se emplea en la resolución de problemas en que
intervienen transormadores$ 'eneradores$ líneas$ etc.$ consiste en representar
estos elementos a través de sus circuitos equivalentes. Los par#metros de loscircuitos equivalentes y las variables asociadas$ pueden expresarse en
unidades convencionales )ohm$ volt$ *att$ etc.+ o bien en por unidad )pu+ o en
tanto por uno ),-+.
uando se emplean valores en por unidad$ se simplifca la resolución de
problemas$ entre otras cosas$ porque ello permite eliminar las razones de
transormación )cuando existen transormadores+ y eectuar comparaciones en
orma mucho m#s sencilla.
Las conversiones necesarias se realizan autom#ticamente por el método en sí$
sin que el usuario deba preocuparse por la transormación de las impedancias.
En el sistema base por unidad$ cualquier unidad puede expresarse mediante
Cantidad por unidad= Valor real
Valor base
En un sistema mono#sico las relaciones son%
-
8/18/2019 Sistema de Medida Por Unidad Pu
2/7
Pbase ,Qbase , Sbase=V base , I base
Z base=V base
I base
Y base= I base
V base
Z base=(V base)
2
sbase
onviene hacer presente que las cantidades base son escalares y por tanto
ocurre que%
/0 1 20 1 30
40 1 50 1 &0
Ventajas del sistema de medida por unidad
• El manejo de datos es relativamente sencillo$ permitiéndose unacomparación directa entre cantidades similares de un sistema.
• La impedancia equivalente en por unidad de un transormador es lamisma cuando se refere al lado primario o al lado secundario.
• La impedancia equivalente en por unidad de un transormador tri#sicoes la misma$ independientemente del tipo de conexión de susdevanados )estrella(estrella$ estrella(delta$ delta(estrella+.
• El método por unidad es independiente de los cambios de voltaje y eldesasamiento en el transormador$ donde los voltajes base en losdevanados son proporcionales al n6mero de vueltas en los devanados.
• Los abricantes usualmente especifcan la impedancia del equipo en porunidad o por ciento en base a los valores de potencia y voltaje de placa)nominales+. Entonces$ el valor de impedancia puede usarsedirectamente si las bases esco'idas son las mismas que los valores deplaca del equipo.
-
8/18/2019 Sistema de Medida Por Unidad Pu
3/7
Ejemplos
1. La potencia base queda fjada en la elección de bases$ variando las dem#svariables bases se'6n se refera al lado de mayor o menor tensión.
3 1 j7 impedancia equivalente reducida al lado de baja tensión.& 1 89"En 0aja tensión los par#metros base son 901 ! 9: &01 89".En "lta tensión los par#metros base son 901 !! 9: &01 89".
Lue'o la impedancia p.u. en el lado de baja ser# con par#metros base de bajatensión.
Z pu= Z
Z base
Z pu= j5
1002/103
Z pu
= j50 pu
La impedancia p.u. en el lado de alta ser# con par#metros base de alta tensión.
Z pu= Z
Z base
Z pu= j 500
1002/103
-
8/18/2019 Sistema de Medida Por Unidad Pu
4/7
Z pu= j50 pu
&in embar'o$ las impedancias por unidad respecto de los dos terminales deltransormador son i'uales.
2. Las tres partes de un sistema eléctrico mono#sico$ desi'nadas por "$ 0$
est#n interconectadas por medio de transormadores en la ormarepresentada por la f'ura. Los transormadores tienen las característicassi'uientes%
"(0% ! ;9":
Z pu= Z
Z base
Z pu=300
476
Z pu=0.63 pu
-
8/18/2019 Sistema de Medida Por Unidad Pu
5/7
omo la selección de base es las diversas partes del circuito se determinan por la relación
devueltas de los transormadores$ la impedancia por unidad de la car'a$ reerida a
cualquier parte del sistema$ ser# la misma.
ircuito " Z base=19Ω ircuito 0 Z base=190Ω
ircuito Z base=476Ω
Preguntas
1. ¿El concepto de relación de vueltas de un transformador es igual
al concepto relación de voltajes a travs del transformador!
&i$ ya que la relación entre el voltaje aplicado al lado primario y el voltaje
existente en el lado secundario es i'ual a la relación entre el n6mero de
vueltas del lado primario y el n6mero de vueltas del lado secundario.
Vp
Vs=
Np
Ns
". ¿Por #u la curva de magneti$ación impone un l%mite superior al
voltaje aplicado a un n&cleo de un transformador!
4orque mientras m#s alto sea el proceso de saturación del n6cleo$ mayores
son los componentes armónicos$ adem#s para aumentar el Cujo pico se
requieres un 'ran aumento en la corriente de ma'netización.
'. ¿u componentes conforman la corriente de ecitación de un
transformador! ¿*ómo se simulan en el circuito e#uivalente del
transformador!
La corriente total de vacío en el n6cleo se llama corriente de excitación y es la
suma de la corriente de ma'netización y la corriente de pérdidas del n6cleo.
La corriente de ma'netización se modela como una reactancia 2 ; conectada através de la uente de voltaje primario. La corriente de pérdidas se simula
conectada como una resistencia /c conectada a través de la uente de voltaje
primario.
+. ¿u es el ,ujo disperso en un transformador! ¿Por #u es
simulado como un inductor en el circuito e#uivalente del
transformador!
-
8/18/2019 Sistema de Medida Por Unidad Pu
6/7
Es la porción de Cujo que atraviesa una de las bobinas del transormador$ pero
no la otra. &e modela como una inductancia porque mucho de su recorrido es a
través del aire y el aire posee una reluctancia constante mucho mayor que la
del n6cleo.
-. aga una lista / descri0a los tipos de prdidas #ue se presentan
en un transformador
• 4érdidas en el cobre% se dan por el calentamiento resistivo en los
devanado primario y secundario del transormador• 4érdidas por corrientes par#sitas% se dan por el calentamiento resistivo
en el n6cleo del transormador• Dlujo disperso% son Cujos que escapan del n6cleo y pasan 6nicamente a
través de uno de los devanados del transormador. Esta u'a produce
autoinductancia en las bobinas primaria y secundaria
. ¿Por #u el factor de potencia de la carga afecta a la regulación
de voltaje del transformador!
La car'a 'enera un desasamiento entre el voltaje y la corriente$ en el caso de
la car'a en adelanto se obtiene una re'ulación de voltaje ne'ativo$ en el caso
de atraso la re'ulación de voltaje es mayor a cero.
2. ¿Por #u la prue0a de cortocircuito muestra 03sicamente las
prdidas i"4 / no las prdidas en la ecitación del
transformador!
4orque el voltaje de entrada es tan pequeo durante la prueba$ que la corriente
que Cuye por la rama de excitación es despreciable. &i la corriente de
excitación se i'nora$ toda la caída de voltaje en el transormador puede ser
atribuida a los elementos del circuito en serie.
5. ¿Por #u la prue0a del circuito a0ierto muestra 03sicamente las
prdidas de la ecitación / no las prdidas i"4!
4orque las componentes en serie /p y 2p son tan pequeas$ comparadas con
/c y 2; para ocasionar una caída si'nifcativa de voltaje.
6. ¿*ómo elimina el sistema por unidad el pro0lema de los
diferentes niveles de voltaje en un sistema de potencia!
El voltaje cambia cuando atraviesa el transormador$ y por tanto el valor de
9base cambia de acuerdo a su relación de vueltas. Febido a que las cantidades
de base cambian al pasar a través de un transormador$ el proceso de reerir
-
8/18/2019 Sistema de Medida Por Unidad Pu
7/7
cantidades a un nivel de voltaje nG com6n se tiene en cuenta durante la
conversión a por unidad.
17. ¿Por #u los autotransformadores pueden manejar m3s
potencia #ue los transformadores convencionales del mismo
tama8o!
4orque no toda la potencia que pasa del bobinado primario al secundario en un
autotransormador pasa a través de los devanados$ pudiendo manejar mucha
m#s potencia que la nominal defnida ori'inalmente.