Labo 2.2 - Circuitos Trifasicos Balanceados

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

Laboratorio de Circuitos Elctricos II - ML125CIRCUITOS TRIFSICOS BALANCEADOS Integrantes Cdigo CARHUAMACA VILLENA, Jean Carlos20110225A CHIARA SINCHE, Gustavo Enrique20110101K GALLARDO ESTEVES, Juan Carlos20114032C MOSCOSO FLORES, Gerardo Daniel20112059A MALCA QUISPE, Joseph Roy20110175D

Docente:Ing. Tarazona Valverde Alberto BernabCiclo:2013-II

INTRODUCCIONEl presente informe tiene como objetivo explicar el fundamento de circuitos trifsicos, conceptos como voltaje de lnea, corriente de lnea, factor de potencia son mencionados en el siguiente.En un primer lugar se va a estudiar como actu un circuito trifsico en conexin con un conjunto de lmparas, la cual lograremos demostrar porque en una instalacin los focos brillan ms que en otra, y por tanto se consume mayor potencia.En segundo lugar haremos la misma prueba pero esta ves con capacitancias, luego con inductancias y para terminar con un motor y veremos en que influye poner condensadores a un motor en paraleloPara poder entender los siguientes conceptos se necesitara conocimientos previos de circuitos 2, los cuales son muy indispensables en nuestra carrera.

FUNDAMENTO TEORICO

1. SISTEMA TRIFASICOEningeniera elctricaunsistema trifsicoes un sistema de produccin, distribucin y consumo deenerga elctricaformado por tres corrientes alternasmonofsicas de igualfrecuenciayamplitud(y por consiguiente,valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120, y estn dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofsicas que forman el sistema se designa con el nombre defase.Un sistema trifsico de tensiones se dice que esequilibradocuando sus corrientes son iguales y estn desfasados simtricamente.Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple (tensiones diferentes o distintos desfases entre ellas), el sistema de tensiones es un desequilibrado o ms comnmente llamado unsistema desbalanceado. Recibe el nombre de sistema de cargas desequilibradas el conjunto deimpedanciasdistintas que dan lugar a que por el receptor circulen corrientes de amplitudes diferentes o con diferencias de fase entre ellas distintas a 120, aunque las tensiones del sistema o de la lnea sean equilibradas o balanceadas.El sistema trifsico presenta una serie de ventajas como son la economa de sus lneas de transporte de energa (hilos ms finos que en una lnea monofsica equivalente) y de lostransformadoresutilizados, as como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la lnea trifsica alimenta conpotenciaconstante y no pulsada, como en el caso de la lnea monofsica.Losgeneradoresutilizados en centrales elctricas son trifsicos, dado que la conexin a la red elctrica debe ser trifsica (salvo para centrales de poca potencia). La trifsica se usa mucho en industrias, donde las mquinas funcionan conmotorespara esta tensin.Existen dos tipos de conexin; entringuloy enestrella. En estrella, elneutroes el punto de unin de las fases. 2. CONEXIN EN TRIANGULOSi se conectan entre s a las fases de un alternador, uniendo el principio de una de las fases con el final de otra, se obtendr la configuracin tringulo.Conectando un conductor de lnea a cada uno de los vrtices del tringulo se obtiene la distribucin que lleva ese nombre en la cual existe un solo valor de tensin al resultar Ul = Uf. Mientras que para las intensidades, un anlisis similar al realizado para las tensiones en la conexin estrella, lleva a la siguiente conclusin.

3. DISPOSICION DE LA BORNERA O PLACA DE CONEXIONESPara permitir una rpida y segura conexin a la red de las mquinas trifsica de C.A. los extremos de sus arrollamientos convergen a una bornera o placa de conexin ubicada sobre la carcaza exterior de dicha mquina. Lo bornes de dicha placa llevan la marca correspondiente a los principios U-V-W y y finales X-Y-Z de los arrollamientos de la bornera pudindose pasar fcilmente de una conexin a otra con slo modificarse la posicin de los puentes de conexin de los bornes. La razn por la cual se ha adoptado internacionalmente la disposicin indicada en la bornera es que ambas conexiones se logran sin cruce de los puentes de conexin. As entonces para la conexin estrella se unen con puentes horizontales los tres bornes superiores o los tres inferiores (Indistintamente) mientras que para la conexin tringulo los puentes de conexin se ubican verticalmente.Para facilitar el cambio de una conexin a otra, es usual contar en las borneras con la misma distancia entre bornes verticales y horizontales, lo que permite utilizar puentes de la misma longitud para una u otra conexin.

MATERIALES A UTILIZAR

Analizador de corriente alterna

Multmetro

Pinza amperimtrica

Tablero de reactores Tablero de Focos

Tablero de condensadores

Motor Trifsico

Potencia: 3HPFrecuencia: 60 HzFDP: 0.83RPM: 1708Eficiencia(n): 73.7

PROCEDIMIENTOCIRCUITO A UTILIZAR:Conexin de las cargas:

Se armaron dichas conexiones, tanto como para los focos (R), los condensadores (C) y los reactores (L), y con la ayuda del analizador pudimos tomar nota de las corrientes de lnea y de los voltajes de lnea.

Aqu con las imgenes se aprecia lo que se hizo

CUESTIONARIO Y RESULTADOS

RESISTENCIAS ()

R1164,479

R2169,533

R2169,507

Datos del Analizador

P736,0

Q557,0

S923,0

cos()0,8

Conexin Tringulo

Voltajes de Lnea (V)Voltajes de Fase (V)Corrientes de Lnea (A)Corrientes de Fase (A)

V12224,3224,3I12,3621,364

V23226,2226,2I22,3111,334

V31229,2229,2I32,3421,352

1. Tabular los valores de las magnitudes medidas para cada caso, comparar la potencia leda por el vatmetro con la potencia:

VF (V)IF(A) Pot (W)

224,31,364244,703

226,21,334241,447

229,21,352247,931

POTENCIA TOTAL(W)734,081

POTENCIA DEL ANALIZADOR(W)736

% DE ERROR (potencia total como base)0,26%

2. Considerando las tensiones de lnea balanceadas y las impedancias calculadas en lo tems 1, 2, 3, halle analticamente las corrientes (de fase y de lnea), las potencias (activa y reactiva) y el factor de potencia.

Z12164.479

Z23169.533

Z31169.507

Impedancias:=164.4790=169.5330=169.5070

Tensiones de lnea:VRS =2200VST =220-120VTR =220120

Hallando corrientes de fase:

Hallando las corrientes de lnea aplicando la 1era Ley de Kirchoff en los siguientes nodos:Nodo R:

NodoS:

Nodo T:

Hallando Potencias (Activa y Reactiva)P= Q= Hallando el f.d.p.

3. Muestra para caso y cada secuencia de fases un diagrama fasorial, indicar las tensiones de lnea, de fase y de corriente.

4. Dar las divergencias de los valores tericos y experimentales de la magnitud potencia activa dando los errores absoluto y relativo porcentuales, en forma adecuada.Conexin Tringulo % ERROR

Potencia Terica (W)756,75

Potencia Experimental (W)734,0812,995

Potencia del Analizador (W)7362,742

Conexin Estrella


P360,0

Q174,0

S400,0

cos()0,9

Voltajes de Linea (V)Voltajes de Fase (V)Corrientes de Linea (A)Corrientes de Fase (A)

V12225,5130,192I11,0311,031

V23226,5130,770I21,0261,026

V31229,2132,329I30,9920,992


VF (V)IF(A)Pot (W)

130,1921,031120,806

130,7701,026120,753

132,3290,992118,143


POTENCIA DEL ANALIZADOR (W)360


2. Considerando las tensiones de lnea balanceadas y las impedancias calculadas en lo tems 1, 2, 3, halle analticamente las corrientes (de fase y de lnea), las potencias (activa y reactiva) y el factor de potencia.Impedancias:=164.4790=169.5330=169.5070Tensiones de lnea:

VRS =2200VST =220-120VTR =220120=127.017-30 =127.017-150 =127.01790

Hallando corrientes de fase:

Hallando Potencias (Activa y Reactiva)P= Q= Hallando el f.d.p.

3. Muestra para caso y cada secuencia de fases un diagrama fasorial, indicar las tensiones de lnea, de fase y de corriente.

4. Dar las divergencias de los valores tericos y experimentales de la magnitud potencia activa dando los errores absoluto y relativo porcentuales, en forma adecuada.Conexin Estrella% ERROR

Potencia Teorica (W)254,826


Potencia del Analizador (W)36041,27286855

CONDENSADORES (F)FASORES(Z(-j))

C119,3137,436

C219,7134,646

C319,9133,292


P106

Q1187

S1191

cos()0,09

Conexin Tringulo

Voltajes de Lnea (V)Voltajes de Fase (V)Corrientes de Lnea (A)Corrientes de Fase (A)

V12226,8226,8I13,0541,763

V23225,6225,6I22,9531,705

V31231,9231,9I33,0141,74


VF (V)IF(A) Pot(W)

226,81,763035,986

225,61,705034,618

231,91,740036,316


POTENCIA DEL VATMETRO(W)106


2. Considerando las tensiones de lnea balanceadas y las impedancias calculadas en lo tems 1, 2, 3, halle analticamente las corrientes (de fase y de lnea), las potencias (activa y reactiva) y el factor de potencia.Impedancias:=137.436-90=134.646-90=133.292-90Tensiones de lnea:VRS =2200VST =220-120VTR =220120

3. Ahora mostraremos las Corrientes y los voltajes en un diagrama fasorial:

4. divergencias de los valores tericos y experimentalesConexin Tringulo % ERROR

Potencia Teorica (VAR)-1.056

Potencia Experimental (VAR)-1183,18011,99165272

Potencia del Analizador (VAR)-118712,35319923

Conexin EstrellaDatos del Analizador

P41

Q399

S401

cos()0,1

Voltajes de Linea (V)Voltajes de Fase (V)Corrientes de Linea (A)Corrientes de Fase (A)

V12225,3130,077I11,0351,035

V23224,4129,557I21,0021,002

V31230,2132,906I31,0261,026


VF (V)IF(A) Pot(W)

130,0771,03513,4630

129,5571,00212,9817

132,9061,02613,6362




2. Considerando las tensiones de lnea balanceadas y las impedancias calculadas en lo tems 1, 2, 3, halle analticamente las corrientes (de fase y de lnea), las potencias (activa y reactiva) y el factor de potencia.

=137.436-90=134.646-90=133.292-90

Tensiones de lnea:

VRS =2200VST =220-120VTR =220120=127.017-30 =127.017-150 =127.01790


4. Divergencias de los valores tericos y experimentales

Conexin Estrella% ERROR

Potencia Teorica (VAR)-352,1632

Potencia Experimental (VAR)-398,798613,2425

Potencia del Analizador (VAR)-399,000013,2997

REACTORES

Conexin Estrella

Voltajes de Linea (V)Voltajes de Fase (V)Corrientes de Linea (A)Corrientes de Fase(A)

V12226,8131,8I10,3500,350

V23224,5132,2I20,3590,359

V31230,9130I30,3430,343


P23,000

Q134,000

S137,000

cos()0,170


VF (V)IF(A) Pot(W)

131,80,3507,842

132,20,3598,068

1300,3437,580


POTENCIA DEL VATMETRO(W)23,000


2. Considerando las tensiones de lnea balanceadas y las impedancias calculadas en lo tems 1, 2, 3, halle analticamente las corrientes (de fase y de lnea), las potencias (activa y reactiva) y el factor de potenciaNOTA: No se puede hallara esto debido a que no tenemos dato del inductor, esto debido a falta de tiempo en el laboratorio

MOTOR 3Conexin Estrella


V12226,1130,539I17,2337,233

V23224,5129,615I26,6946,694

V31229,9132,733I36,5956,595


P259

Q2670

S2683

cos()0,09

POTENCIAcos()retraso

3 hp0,83

2,2368 kw


VF (V)IF(A) Pot(W)

130,5397,23384,9769

129,6156,69478,0879

132,7336,59578,7836




2. Resultados tericos

Impedancia de la carga. Usando el factor de potencia del motor se tiene.

Voltaje de lnea.

Voltaje de fase.

Las corrientes de lnea tomando como referencia el VRS son:

El motor sta conectado en estrella, la corriente de lnea es igual a la corriente de fase.

La potencia activa.

La potencia reactiva.


4. Divergencias de los valores tericos y experimentales

MOTOR 3% ERROR

Potencia Teorica (W)2236,8


MOTOR 3 + Condensador


V12226,1130,539I14,3614,361

V23220,3127,190I23,7403,740

V31230132,791I33,7603,760


P270

Q1549

S1525

cos()0,17


VF (V)IF(A) Pot(W)

130,5394,36196,7776

127,1903,7480,8676

132,7913,7684,8797




CONCLUCIONES

Cuando la carga trifsica balanceada lo colocamos en delta la iluminacin (en este caso se trabaja con VL) de los focos es mayor en comparacin que cuando colocamos la carga trifsica en estrella (en este caso se trabaja con VF), debido a que VL > VF. El voltaje producido por la fuente de voltaje no es exactamente 220; por lo que en el circuito existe un ligero error debido a que este se aproxima a un circuito de voltaje balanceado. El motor trifsico no solo contiene impedancia compleja, sino tambin, una pequea cantidad de resistencia. Los circuitos trifsicos son ms eficientes en el sentido de que permiten transmitir una gran potencia con una mnima cantidad de conductores, en comparacin con los circuitos monofsicos.

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

La potencia hallada con los datos experimentales tiene un menor porcentaje de error que la potencia hallada por el vatmetro.

Para conectar o desconectar el circuito es importante ver que el interruptor trifsico se encuentre en off, ya que de otra manera pasar corriente si es que se toca alguna de las conexiones.

Conectar de forma adecuada el Vatmetro y Cosfmetro utilizando como gua los mapas que se encuentra en la cara inferior de los mismos.

BIBLIOGRAFIA

Circuitos elctricos II, F. Lpez A, edicin Octubre del 2011, Editorial Ciencias.

Circuitos elctricos, James W. Nilson, edicin Madrid 2005, Editorial Pearson Educacin S.A, pp. 1048.

http://www.uco.es/electrotecnia-etsiam/pdf/TEMA_9._POTENCIA_EN_SISTEMAS_TRIFASICOS.pdf

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Labo 2.2 - Circuitos Trifasicos Balanceados