CIRCUITOS TRIFASICOS EQUILIBRADOS 1. OBJETIVO:
Para la conexión en estrella la tensión de línea es √ 3 mayor a la tensión de fase. Para conexión delta, la corriente de línea es mayor m ayor √ 3 que la corriente de fase. En estas condiciones se verificara que la corriente por el conductor neutro es cero y que el circuito trifásico puede ser representado por un circuito equivalente monofásico cuya tensión es igual a la tensión t ensión de fase.
2. MARCO TEORICO: Un circuito trifásico está conformado por tres vectores que giran a una velocidad w, de tensión de igual magnitud desfasados uno de otro 120º , figura Nº 1.
Donde V AB = V L ∟120º
V AO = V f ∟90º
V BC = V L∟240º BC =
V BO BO = V f ∟-30º
V CA CA = V L∟0º
V CO CO = V f ∟-150º
V L es la tensión de línea, usualmente en nuestro medio: 220 (V), 380 (V)
V f es la tensión de fase cuya relación con la tensión de línea es:
(1).......................... V f
V L 3
Tomemos nota que estas tensiones tienen un desfase de 30º como se puede determinar en el diagrama vectorial anterior.
2.1.CONEXIÓN DE IMPEDANCIAS: Las conexiones en un circuito trifásico pueden ser conectados conformados la:
Conexión en Estrella. Conexión en Delta.
Dependiendo de la magnitud de la impedancia, estos pueden ser equilibrados si todas las impedancias tienen la misma magnitud o desequilibradas si por lo menos una de las impedancias tiene un valor distinto. También puede ser estrella 3 hilos o 4 hilos, este último conectado al centro de la estrella de impedancias y conectado al conductor neutro o centro de la estrella de la fuente de generación. 2.1.1. CONEXIÓN ESTRELLA EQUILIBRADO 3 Y 4 CONDUCTORES: Ahora lo importante es observar que pasa con la diferencia de potencial y la corriente en la conexión de impedancias, figura Nº 2.
En principio para que el sistema sea equilibrado se debe cumplir que: (2)............................
Z C Z B Z A Z
Que sean de la misma magnitud Z y el mismo argumento φ.
Las corrientes de líneas serán: (3)................................................. I A
(4)............................................... I B
(5)............................................... I C
V AO
V f
Z A V BO
Z B V CO Z C
Z
V f Z V f Z
90
30
150
Como se podrá observar todas las corrientes tienen la misma magnitud, todas separadas 120º, es decir también forman una estrella de corrientes equilibrados. El desfase entre la tensión y la corriente corresponde al argumento de la impedancia φ, figura Nº 2. la diferencia de potencial corresponde a la tensión de fase. Asimismo podemos determinar, siguiendo el curso de la corriente de líneas que esta es la misma para la corriente de fase, es decir corriente de línea igual a corriente de fase. (6)…………………………………………I A = I fA (7)…………………………………………IB = I fB (8)…………………………………………IC = I fC
Todas las ecuaciones anteriores son similares y el comportamiento es el mismo si solamente utilizamos tres conductores. En consecuencia si conectamos el cuarto conductor denominado neutro al punto “O”
o centro de la estrella de impedancias, la corriente a través del conductor neutro es nulo, o que no circula ninguna corriente. (9)…………………………IN = I A + IB + IC = 0
2.1.2. CONEXION DELTA EQUILIBRADO: A diferencia de la conexión en estrella, en la conexión delta las impedancias tiene una diferencia de potencial igual a la tensión de línea, figura Nº 3. Es decir que la tensión de fase es igual a la tensión de línea en este tipo de conexión de impedancias.
(10)..................................... V f = V L Pero como se podrá observar en el diagrama vectorial de la figura Nº 3, existe un desfase de 30º entre la corriente de fase y corriente de línea y la relación entre las dos corrientes es la siguiente: (11)............................. I L
3I f
3. DATOS: IMPEDANCIA DEL CIRCUITO TRIFASICO Ohmetro
40
Ω
Bobina
Condensador:
Numero de espiras 600 Esp. Ω Ohmetro 3.5 Voltimetro 25 V Amperimetro 1.52 A Reactancia Inductiva 16.07 Ω Conexión ESTRELLA:
Capacitancia
Voltaje de Linea Vab Voltaje de Linea VBC Voltaje de Linea VCA Voltaje de fase VAN Voltaje de fase VBN Voltaje de fase VCN Corriente de Linea IA Corriente de Linea IB Corriente de Linea IC
222 222 225 128 126 129 1.44 1.42 1.44
V V V V V V A A A
40
µF
Conexión DELTA: Voltaje de Linea Vab Voltaje de Linea VBC Voltaje de Linea VCA Corriente de Linea IA Corriente de Linea IB Corriente de Linea IC Corriente de fase IAB Corriente de fase IBC Corriente de fase ICA
224 222 223 4.83 4.76 4.80 2.66 2.64 2.60
V V V V V V A A A
4. a. b. c. d. e.
CALCULOS: Para verificar los resultados obtenidos a partir de las medidas realizadas en el laboratorio. Resolver los circuitos indicados anteriormente y calcular el Factor de Potencia. Verificar los resultados con aquellos obtenidos por la lectura de los instrumentos. Encontrar el error con relación al valor teórico verdadero. Dibujar los diagramas vectoriales correspondientes, tomando en cuenta los resultados experimentales.
Con toda la información de os datos obtenidos, determinar: a) Teniendo como datos: V L
=
220 V
220 [] = √ 3 √ 3
V f
127.02 V
Calculamos el voltaje de línea : Considerando al
VL = 220 V AB
V L 120º V AB
220120º
V BC V L 240º V BC 220240º V CA V L 0º V CA 2200º
el voltaje de fase: Considerando al
VL = 220 entonces
=
220 [] = √ 3 √ 3
V AN
V BN
V L 3
V L 3
V f
127.02 V
90º V AN 127.0290º
30º V BN 127.02 30º
V CN
V L 3
150º V AN 127.02 150º
Sabemos que la impedancia es Z A Z B Z C 86.510º
Por la ley de Ohm V=Z*I→I=V/Z
Para la determinación de la resistencia:
la corriente de fase = √
I 1.5 A V
Z
Z B
88 V AN
I A
I B
I C
Z
V BN Z
V CN Z
2
132.8 1.5
I Z
88.53
3.5 j16.1 R
2
90º I A
30º I B
150º I C
(16.1)
127.02 86.51
127.02 86.51 127.02 86.51
2
R 86.51
90º I A 1.4790º A
30º I B 1.47 30º A
150º I C 1.47 150º A
Verificando la corriente neutral: I N
I A I B
I C
0
I A 1.4790º A i1.47
I B 1.47 30º A 1.27 i0.73
I C 1.47 150º A 1.27 i0.73
Conexión DELTA:
Condición: V f
V L
y
I L
3I f
Teniendo como datos: V f
V L
230 V
Considerando al
VL = 230 V AB V L 120º V AB 230120º V BC V L 240º V BC 230240º
V CA V L 0º V CA 2300º V AN 23090º V AN 23090º
V BN 230 30º V BN 230 30º V CN 230 150º V AN 230 150º
Sabemos que la impedancia es: Z A I AB
I BC
V AB Z V BC Z
I AC
Z B Z C 40
120º I AB
240º I BC
V CN Z
0º I CA
Para las corrientes tenemos que: I L
230 89.067 230 89.067 230 89.067
j 79.58 89.06763.31º
120º 63.31 I AB 2.58156.69º A
240º 63.31 I BC 2.58176.69º A
0º 63.31 I CA 2.89 63.31º A
3I f
I A I AB I AC 2.58156.69º 2.89 63.31 I A 5207.48º
I B I BA I BC 2.58156.69º 2.58156.69º I B 5207.48º IC I CA I CB 2.89 63.31º 2.58176.69º I B 5207.48º
CONEXIÓN ESTRELLA
SECUENCIA ABC V AB
V AN
I A
V BC
I C V CN
I B
V BN
V CA
CONEXIÓN DELTA
SECUENCIA ABC
V AB
I A I AB
I AC
I CB
V BC I C
I BC I CA I BA
V CA
I B
5. TEMA DE INVESTIGACION:
Explique la conexión de estrella y delta en los motores eléctricos (alternador)
ALTERNADORES TRIFÁSICOS: Los alternadores denominados trifásicos, en los que la corriente inducida sale del alternador por seis cables o hilos que, al tratarse de corriente alterna, se hacen innecesarias las seis salidas, reduciéndose éstas a tres fases, ya que en este tipo de máquinas las polaridades se alternan al haber mayor número de polos y tratarse de este tipo de energía. CÓMO FUNCIONA UN MOTOR GENERADOR DE CORRIENTE: LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: Partimos de la base de que si un conductor eléctrico corta las líneas de fuerza de un campo magnético, se origina en dicho conductor una corriente eléctrica. La generación de corriente trifásica tiene lugar en los alternadores, en relación con un movimiento giratorio. Según este principio, existen tres arrollamientos iguales independientes entre sí, dispuestos de modo que se encuentran desplazados entre sí 120°. Según el principio, de la inducción, al dar vueltas el motor (imanes polares con devanado de excitación en la parte giratoria) se generan en los arrollamientos tensiones alternas senoidales y respectivamente corrientes alternas, desfasadas también 120° entre sí, por lo cual quedan desfasadas igualmente en cuanto a tiempo. De esa forma tiene lugar un ciclo que se repite constantemente, produciendo la corriente alterna trifásica. Todos los motores generadores trifásicos utilizan un campo magnético giratorio. En el dibujo hemos instalado tres electroimanes alrededor de un círculo. Cada uno de los tres imanes está conectado a su propia fase en la red eléctrica trifásica. Como puede ver, cada electroimán produce alternativamente un polo norte y un polo sur hacia el centro. 7. CONCLUSIONES: Se demuestra mediante diagramas vectoriales la veracidad de los principios expuestos en el marco teórico para la conexión estrella. Se demuestra mediante diagramas vectoriales la veracidad de los principios expuestos en el marco teórico para la conexión delta. Los resultados obtenidos teóricamente con los obtenidos en el laboratorio no se diferencia en mucho, así que podemos confiar en los valores.
8. BIBLIOGRAFIA: Guía de Laboratorio Circuitos de Corriente Alterna
Ing. Jorge Gutiérrez Tejerina
ESTADO PLURINACIONAL DE BOLIVIA UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERÍA
CIRCUITOS ELECTRICOS II
MATERIA: GRUPO:
GESTION ACADEMICA:
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II “A”
I/2017
Nº DE EXPERIMENTO:
EXPERIMENTO Nº 6
TITULO:
CIRCUITO TRIFASICO EQUILIBRADO
DOCENTE:
Ing. JORGE GUTIERREZ TEJERINA
ESTUDIANTE:
Univ. CONDORI REYES MAURICIO EDSON
CARRERA:
INGENIERÍA ELECTRICA
ENTREGA:
16/05/2017
La Paz - Bolivia
