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Ejemplo de calculo de caídas de tensión:
Linea de transporte trifásica a 50 Hz de 20km, con conductores de cobre de
50mm2 y diámetro efectivo 9,2mm colocados en triángulo equilátero de 1m.
Suministra 5000kw con fdp 0.8 inductivo a 20kV. Calcular el porcentaje de caída de tensión y el rendimiento de la línea. VL ≔ 20
long ≔ 20
d ≔ 9.2
P ≔ 5000
fdp ≔ 0.8
ρCu ≔ 0.017
s ≔ 50
2
D≔1
2
⋅ ――
f ≔ 50
ϕ ≔ acos ((fdp)) = 36.87 ρCu r ≔ ―― = 0.34 ―― s
R ≔ r ⋅ long = 6.8
⎛D⎞ l ≔ ―― + ―― ⋅ ln ⎜―⎟ = 0.001 ―― L ≔ l ⋅ long = 0.023 8⋅ 2⋅ d⎟ ⎜― ⎝⎜ 2 ⎠⎟ P I ≔ ――――― = 180.422 ‾‾ 3 ⋅ VL ⋅ cos ((ϕ)) ΔU ≔ ‾‾ 3 ⋅ ((R ⋅ I ⋅ cos ((ϕ)) + X ⋅ I ⋅ sin ((ϕ)))) = ⎛⎝3.027 ⋅ 10 3 ⎞⎠
X ≔ 2 ⋅ ⋅ f ⋅ L = 7.077
ΔU ⋅ 100 = 15.135 ―― VL
P η ≔ ――――――――⋅ 100 = 86.855 ⎛ ⎞ 3 ⋅ I ⋅ ΔU ⋅ cos ((ϕ))⎠ ⎝P + ‾‾ P Q ≔ ――― ⋅ sin ((ϕ)) = ⎛⎝3.75 ⋅ 10 6 ⎞⎠ cos ((ϕ))
⋅
1 ΔU ≔ ―― ⋅ ((R ⋅ P + X ⋅ Q)) = ⎛⎝3.027 ⋅ 10 3 ⎞⎠ VL P η ≔ ――――――――⋅ 100 = 86.855 ⎛ ⎞ 3 ⋅ I ⋅ ΔU ⋅ cos ((ϕ))⎠ ⎝P + ‾‾
ΔU ⋅ 100 = 15.135 ―― VL
Ejemplo de calculo de caídas de tensión:
Linea subterranea de distribución trifásica a 50 Hz, con cables unipolares de Al de 70mm2.
Suministra 4000kw con fdp 0.8 inductivo a 20kV. Calcular la máxima longitud de línea para que el porcentaje de caída de tensión sea del 1%.
VL ≔ 20
f ≔ 50
ϕ ≔ acos ((fdp)) = 36.87
P ≔ 4000 r ≔ 0.57 ――
fdp ≔ 0.8
s ≔ 70
2
x ≔ 0.13 ――
P I ≔ ――――― = 144.338 ‾‾ 3 ⋅ VL ⋅ cos ((ϕ)) VL ΔUkm ≔ ‾‾ 3 ⋅ ((r ⋅ I ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ I ⋅ sin ((ϕ)))) = 133.5 ―― l ≔ 0.01 ⋅ ―― = 1.498 ΔUkm
P Q ≔ ――― ⋅ sin ((ϕ)) = ⎛⎝3 ⋅ 10 6 ⎞⎠ ⋅ cos ((ϕ)) 1 ΔUkm ≔ ―― ⋅ ((r ⋅ P + x ⋅ Q)) = 133.5 ―― VL
VL l ≔ 0.01 ⋅ ―― = 1.498 ΔUkm
Se considera una línea con las derivaciones y cargas correspondientes:
VL ≔ 10
fdp ≔ 0.8 r ≔ 1.96 ―― x ≔ 0.391 ――
ia ≔ 10
ib ≔ 5
lAe ≔ 2
lec ≔ 3
ic ≔ 15
id ≔ 5
lcd ≔ 2
ie ≔ 15 ldb ≔ 2
Calculamos la caida de tensión entre A y a por tramos: IAe ≔ ie + ic + id + ib + ia = 50 ΔUAe ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAe ⋅ ⎛⎝r ⋅ IAe ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ IAe ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 312.219 Iec ≔ ic + id + ib + ia = 35 ΔUec ≔ ‾‾ 3 ⋅ lec ⋅ ⎛⎝r ⋅ Iec ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ Iec ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 327.83 Ica ≔ ia = 10 ΔUca ≔ ‾‾ 3 ⋅ lca ⋅ ⎛⎝r ⋅ Ica ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ Ica ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 187.332 ΔUAa ≔ ΔUAe + ΔUec + ΔUca = 827.382
ϕ ≔ acos ((fdp)) = 36.87
lca ≔ 6
Calculamos la caida de tensión entre A y a por nodos: ΔUe ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAe ⋅ ⎛⎝r ⋅ ie ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ ie ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 93.666 lAe = 2 lAc ≔ lAe + lec = 5
ΔUc ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAc ⋅ ⎛⎝r ⋅ ic ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ ic ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 234.165
lAc ≔ lAe + lec = 5
ΔUd ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAc ⋅ ⎛⎝r ⋅ id ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ id ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 78.055
lAc ≔ lAe + lec = 5
ΔUb ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAc ⋅ ⎛⎝r ⋅ ib ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ ib ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 78.055
lAa ≔ lAe + lec + lca = 11
ΔUa ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAa ⋅ ⎛⎝r ⋅ ia ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ ia ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 343.441
ΔUAa ≔ ΔUe + ΔUc + ΔUd + ΔUb + ΔUa = 827.382 Calculamos la caida de tensión entre A y b por tramos: IAe ≔ ie + ic + id + ib + ia = 50
ΔUAe ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAe ⋅ ⎛⎝r ⋅ IAe ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ IAe ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 312.219
Iec ≔ ic + id + ib + ia = 35
ΔUec ≔ ‾‾ 3 ⋅ lec ⋅ ⎛⎝r ⋅ Iec ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ Iec ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 327.83
Icd ≔ id + ib = 10
ΔUcd ≔ ‾‾ 3 ⋅ lcd ⋅ ⎛⎝r ⋅ Icd ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ Icd ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 62.444
Idb ≔ ib = 5
ΔUdb ≔ ‾‾ 3 ⋅ ldb ⋅ ⎛⎝r ⋅ Idb ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ Idb ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 31.222
ΔUAa ≔ ΔUAe + ΔUec + ΔUcd + ΔUdb = 733.716 Calculamos la caida de tensión entre A y b por nodos: lAe = 2
ΔUe ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAe ⋅ ⎛⎝r ⋅ ie ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ ie ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 93.666
lAc ≔ lAe + lec = 5
ΔUc ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAc ⋅ ⎛⎝r ⋅ ic ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ ic ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 234.165
lAd ≔ lAe + lec + lcd = 7
ΔUd ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAd ⋅ ⎛⎝r ⋅ id ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ id ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 109.277
lAb ≔ lAe + lec + lcd + ldb = 9
ΔUb ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAb ⋅ ⎛⎝r ⋅ ib ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ ib ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 140.499
lAc ≔ lAe + lec = 5
ΔUa ≔ ‾‾ 3 ⋅ lAc ⋅ ⎛⎝r ⋅ ia ⋅ cos ((ϕ)) + x ⋅ ia ⋅ sin ((ϕ))⎞⎠ = 156.11
ΔUAa ≔ ΔUe + ΔUc + ΔUd + ΔUb + ΔUa = 733.716
Se considera una línea con las derivaciones y cargas correspondientes:
Calcular la caída de tensión de la línea. En primer lugar, no sabemos cuál es el punto de menor tensión por lo que tendremos que calcular la caída de tensión a todos los extremos: Empezamos por el extremo que coincide con el punto de consumo 4. Calcularemos la caída de tensión que provoca cada consumo y luego aplicaremos el principio de superposición. lA1 ≔ 50 lA2 ≔ 100 lA3 ≔ 150 lA4 ≔ 200
El extremo del punto de consumo 1 lo podemos descartar, ya que en ningún caso podrá caer más tensión en el tramo de 150m desde A hasta el punto de consumo 1 que en los 200m que hay desde A hasta el punto de consumo 4 debido a la mayor distancia y a la mayor potencia del punto 4. Podemos también calcular la caída de tensión por tramos. Lo hacemos para el tramo A-4y comprobamos que el resultado es el mismo: lA1 ≔ 50