SECRETARIA DE EDUCACION PÚBLICA DIRECCIÓN GENERAL GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR SUPERIOR TECNOLÓGICA INSTITUTO TECNOLÒGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ
REPORTE DE PRÁCTICA DE LABORATORIO 4:
VOLTAJE DE UNA LINEA DE TRANSMISION SIMPLE
INGENIERÍA ELÉCTRICA MODELADO DE SISTEMAS DE POTENCIA
PRESENTA:
DÍAZ GONZÁLEZ ROBERTO GÓMEZ DÍAZ EDGAR OSVALDO RAMIREZ REYNOSO EUVINIO SANCHEZ MAZA KAREN CECIA
CATEDRATICO:
ING. FIDEL TOVILLA HERNANDEZ
Tuxtla Gutiérrez Chiapas, México, 3 de noviembre de 2013
INTRODUCCION En este reporte de práctica se presenta los modelos equivalentes de las líneas de transmisión trifásica, ya que estos presentan ciertas características y por ello se hacen analogías con los dispositivos pasivos existentes y por tanto se hace un análisis de estos durante el desarrollo de la práctica de laboratorio. En el marco teórico se presenta información acerca de las características de las líneas de transmisión trifásicas, estas se clasifican en tres tipos en la de bajo voltaje y longitudes cortos, voltajes altos y dimensiones medianas y las de voltajes altos y longitudes largos. Las analogías del comportamiento son diferentes en cada uno de los casos ya que algunas de las características son insignificantes a comparación de las demás características. En el desarrollo y resultados de la práctica se tiene algunas características generadas por medio de estos componentes (impedancia, inductancia y capacitancia) en las líneas de transmisión y también se observa el efecto de estos componentes respecto a la potencia suministrada por la fuente y la potencia que absorbe la carga.
OBJETIVOS -
Observar el flujo de potencia real y reactiva en una línea de transmisión trifásica, con cargas pasivas y conocidas. Observar la regulación de voltaje en el extremo receptor, como una función del tipo de carga.
MARCO TEORICO Una línea de transmisión que lleva potencia eléctrica disipa calor, debido a la resistencia de sus conductores. Por lo tanto, actúa como una resistencia que, en algunos casos, tiene muchos kilómetros de largo. La línea de transmisión también funciona como una inductancia, debido a que cada conductor está rodeado por un campo magnético, el cual también alarga la longitud total de la línea. Por último, la línea de transmisión se comporta como un capacitor, actuando sus conductores como sus placas, más o menos separadas. La resistencia, inductancia y capacitancia distribuidas uniformemente a lo largo de una línea de transmisión extendiendo el campo magnético alrededor de los conductores, lado a lado, con el campo eléctrico creado por la diferencia de potencial entre ellos. Imagine una línea de transmisión como está constituida con miles de resistores, inductores y capacitores elementales, como se muestra en la figura siguiente.
En el trabajo de alta frecuencia, este es precisamente el circuito que tiene que usarse para explicar el funcionamiento de una línea de transmisión. A afortunadamente a las frecuencias bajas de 50 Hz o 60 Hz, la mayoría de las líneas se pueden simplificar de modo que abarque una inductancia, una resistencia y un capacitor (a veces dos) por cada fase. En la siguiente figura se muestra un arreglo de este tipo.
En la figura anterior la inductancia L es igual a la suma de las inductancias de la figura de muchos inductores y lo mismo se cumple con la resistencia R. la capacitancia C es igual a la suma parcial de los capacitores que se ve en la figura de muchos capacitores. La inductancia L y la capacitancia C, pueden reemplazarse por sus reactancias equivalentes XL y XC, como se muestra en la figura siguiente.
Los valores relativos de R, XL y XC dependen del tipo de línea de transmisión. Las líneas cortas, de bajo voltaje, como las de la instalación de una casa, son principalmente resistivas, las reactancias inductivas pueden ser insignificantes.
Las líneas de voltaje y longitud medios que operan a 100 kV aproximadamente y de varios kilómetros de longitud tendrá una resistencia y una reactancia capacitiva insignificantes comparado con la reactancia inductiva. Las líneas de este tipo se representan por medio de una sola reactancia XL, como se muestra en la siguiente figura.
Finalmente, las líneas de voltaje muy alto que recorren muchos kilómetros, tienen una reactancia inductiva y capacitiva apreciable y pueden designarse mediante un circuito similar a la siguiente.
La mayoría de las líneas de transmisión se representan en la figura a o c y se logra un conocimiento amplio de su funcionamiento por medio de la inductancia sencilla de la figura b. Como algo interesante, las líneas típicas de 60 Hz tienen una reactancia en serie de aproximadamente 0.8 ohm por milla por fase. La reactancia capacitiva en derivación es alrededor de 200 000 ohms por milla (1.609 Km).
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. Instrumentos y componentes. -
1 módulo de suministro de potencia (120/208 V 3φ, 0 -120/208V 3 φ) EMS8821 1 Modulo de resistencias EMS8311 1 Modulo de inductancia EMS8321 1 Modulo de la línea de transmisión trifásica EMS8329 1 Modulo de capacitancia EMS8331 1 Modulo de medición de CA (250V/250V) EMS8426 1 módulo de watt-varimetro trifásico (300W/300var) EMS8446 20 conductores EMS9128 1 módulo de motor de inducción de jaula de ardilla EMS8221
Procedimiento de la práctica 1.- conectamos el watt-varimetro en serie con la fuente trifásica de potencia de 208 V y aplicamos una carga inductiva trifásica de 300 ohms conectada en estrella, como se muestra en la figura siguiente. Tuvimos un cuidado especial al hacer las conexiones de manera que se aplique al watt-varimetro la secuencia de fases adecuada. Observamos y anotamos la lectura del wattvarimetro.
2.- cuando usamos la fuente de voltaje variable CA, conectamos el circuito que se muestra en la figura siguiente y ajustamos la impedancia de la línea de transmisión a 120 ohms. Conectamos una carga inductiva a 300 ohms, en estrella y aplicamos la potencia. El medidor dio una lectura positiva, si la llave de polaridad está en la posición (+).
3.- con la línea en circuito abierto, ajustamos el voltaje de la fuente, de modo que el voltaje línea a línea E1 sea de 150 volts (mantuvimos ese voltaje constante durante el resto del experimento). Medimos E1, W1, var1 y E2 y anotamos los valores en una tabla. 4.- conectamos una carga inductiva trifásica de 300 ohms por fase, tomamos las lecturas y anotamos los valores en la tabla. 5.- aplicamos una carga resistiva trifásica de 300 ohms por fase, tomamos las lecturas y anotamos los valores en la tabla. 6.- aplicamos una carga capacitiva trifásica de 300 ohms por fase, tomamos las lecturas y anotamos los valores en la tabla. 7.- conectamos un motor de inducción trifásica al extremo receptor de la línea, tomamos las lecturas y anotamos los valores en la tabla. 8.- pusimos en corto circuito el extremo de la carga de la línea de transmisión, tomamos las lecturas y anotamos los valores en la tabla. 9.- calculamos la potencia real y reactiva que absorbe la línea de transmisión, en los experimentos 4, 5 y 6 y anotamos los valores en la tabla. Calculamos la regulación de voltaje de la línea de transmisión a partir de la fórmula:
()
En el cual E0 es el voltaje de circuito abierto y EL es el voltaje bajo carga, ambos en el extremo de la carga. Anotamos los resultados en la tabla.
RESULTADOS De la parte 1: W 1 = +2 2 w a t t s Var1=+1 50 vars
De la parte 3-9 (tabla de resultados) EXPERIMENTO No 3 4 5 6 7 8
Carga Circuito abierto Inductiva Resistiva Capacitiva Motor Corto Circuito
E1 (V)
W1 (W)
Var1 (vars)
E2 (V)
WATTS DE LINEA
Vars DE LINEA
REGULACION (%)
150
+5
0
150
5
0
0
150
+6
+46
108
4
12
28
150
+67
+23
130
12
23
13.3
150
+22
-110
242
20
75
-61.3
150
+20
+65
92
5
27
38.7
150
+16
+185
0
16
85
100
PREGUNTAS Y PROBLEMAS 1- Se conecta una línea de transmisión trifásica que tiene una reactancia de 120 ohms por fase, a una carga conectada en estrella, cuya resistencia es de 160 ohms por fase. Si el voltaje de la fuente es de 70 kV línea a línea, calcular a) El voltaje línea a neutro por fase
b) La corriente de línea por fase
√
( ) ( )
c) La potencia real y reactiva suministrada a carga
()
d) La potencia real y reactiva que absorbe la línea
()
e) El voltaje línea a línea en la carga
()√ f) La caída de voltaje por fase en la línea
g) La potencia total aparente suministrada por la fuente
√ √ h) La potencia total, real y reactiva, suministrada por la fuente.
2- Una línea de transmisión que tiene 500 kilómetros de longitud, tiene una reactancia de 240 ohms por fase y una capacitancia línea a neutro de 600 ohms por fase. Su circuito equivalente por fase puede ser aproximado mediante el circuito que se muestra en la figura siguiente. Si el voltaje línea a línea en el extremo transmisor T es de 330 kV.
¿Cuál es el voltaje línea a línea en el extremo receptor R, cuando esta desconectada la carga?
√
√ Calcular la potencia reactiva de la fuente en kvar ¿esta potencia es suministrada o absorbida por la fuente?
( )
CONCLUSIONES. Las líneas de transmisión presentan ciertas características parecidas a los fenómenos de los dispositivos pasivos. A causa de esto afecta la estabilidad del sistema. Como pudimos observar en la práctica que cuando una fuente potencia se le suministra una carga inductiva o una carga capacitiva se obtiene que hay un efecto directo en la potencia entregada a la carga. El conocimiento del funcionamiento de las líneas de transmisión ayuda a comprender los fenómenos eléctricos en que en esta ocurre y de esta manera es posible prevenir posibles fallos en el sistema tales como sobre voltaje o como desfasamientos en las líneas debido a las diferentes cargas que esté presente. Al observar la tabla se tiene que cuando hay una carga inductiva en la línea el voltaje disminuye considerablemente, mientras tanto una carga capacitiva el voltaje aumenta, en cambio en la aplicación de una carga resistiva se tiene una caída de voltaje, en los casos de inductancia y capacitancia producen estos una desestabilización del sistema.
BIBLIOGRAFIA http://materias.fi.uba.ar/6209/download/6-Lineas1.pdf http://www.fime.uanl.mx/~omeza/pro/LTD/LTD.pdf https://www.grupoice.com/wps/wcm/connect/af06268047cded72919ff9f079241a ce/Lineas_transmision.pdf?MOD=AJPERES http://ramaucsa.files.wordpress.com/2010/12/resumen-lc3adneas-detransmisic3b3n-elc3a9ctric1.pdf http://www.fime.uanl.mx/~omeza/pro/LTD/LTD.pdf
ANEXOS