Laboratorio Nº2 Estrella Equilibrada

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Carrera de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Laboratorio de Simulación

LABORATORIO Nº2 ELT-2570 CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

2.1. OBJETIVO  Conocer las características de operación de la Conexión Estrella en un sistema trifásico Tres y Cuatro Hilos de cargas Resistivas, Inductivas, y Capacitivas 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Para alcanzar los objetivos generales debemos manejar adecuadamente los siguientes parámetros eléctricos involucrados en la práctica de laboratorio de simulacion:       

Capacitancia de un condensador. Conexión Estrella de cargas trifásicas equilibradas. Tensiones y Corrientes de Línea y de Fase en esta conexión. Diagramas senoidales trifásicos Diagramas fasoriales trifásicos carácterísticos. Principio de funcionamiento básico del motor trifásico de inducción. Medición de Potencia activa en redes monofásicas.

2.3. PUNTUALIZACIOES TEÓRICAS. 2.3.1. CONEXIÓN ESTRELLA. En cargas resistivas y capacitivas, donde no es necesario tomar en cuenta la polaridad, la conexión estrella es la unión de principios ó principios y finales, para obtener el neutro. En cambio, para el caso de cargas inductivas, el tratamiento es distinto, porque aquí sí es importante tomar en cuenta la polaridad de las bobinas, por lo que la conexión estrella se la debe realizar uniendo sólo principios ó sólo finales para obtener el neutro. En la Conexión Estrella, se debe entender como Tres Hilos, a las tres líneas (a veces denominadas fases), es decir, a las terminales simbolizadas por A, B y C ó R, S y T ó U, V y W ó H1, H2 y H3 ó L1, L2 y L3; etc. Y debe entenderse como Cuatro Hilos a las tres líneas, es decir: A, B y C ó R, S y T ó U, V y W ó H1, H2 y H3 ó L1, L2 y L3; y al Neutro, N. En forma general, el Neutro (Cuarto Hilo), puede instalarse como Neutro Físico ó Neutro Aterrado. El circuito representativo y las ecuaciones características son:

Del circuito, podemos puntualizar los siguientes criterios:  A, B, C - Terminales de línea ó terminales accesibles ó fases del circuito.  N, N’ - Neutro de la fuente y neutro de la carga, respectivamente. Tanto N como N’ se encuentran al mismo potencial, por lo tanto son iguales en amplitud y fase.  EAN , EBN, ECN - Fasores correspondientes a las fuerzas electromotrices de fase del generador trifásico, expresados en voltios y desfasados entre sí 120º.  VAN , VBN, VCN - Fasores de Tensión de fase correspondientes a la carga trifásica, expresada en voltios y desfasados entre sí 120º.  VAB , VBC, VCA - Fasores de Tensión de línea, tanto en la fuente como en la carga, denominada también tensión compuesta, porque resulta de la composición de dos tensiones de fase, es decir:

En la figura es importante apuntar el desfase existente entre las tensiones de línea y las tensiones de fase, igual 30º, la tensión de línea se adelanta a la tensión de fase, en función a la secuencia a considerar, positiva. Fasorialmente: 𝑉̅ AB = √3 │VF│ │30º 𝑉̅ BC = √3 │VF│ │30º 𝑉̅ CA = √3 │VF│ │30º

(Voltios) (Voltios) (Voltios

En caso de tomar en cuenta la secuencia negativa, como giro de referencia de cada uno de los fasores, entonces en este caso, tendremos un retraso de la tensión de línea respecto a la tensión de fase, en un ángulo de 30º. Ver diagrama fasorial respectivo, a continuación:

𝑉̅ AB = √3 │VF│ │-30º 𝑉̅ BC = √3 │VF│ │-30º 𝑉̅ CA = √3 │VF│ │-30º

(Voltios) (Voltios) (Voltios

De los diagramas fasoriales es necesario generalizar lo siguiente: Las tensiones de fase y de línea son iguales en magnitud y desfasados 120º eléctricos, considerar esta condición es bastante aconsejable en el estudio de cualquier sistema eléctrico trifásico; por lo que, es suficiente encontrar uno de los fasores de tensión y en base a éste desfasar 120º, considerando la secuencia empleada, para encontrar a las dos restantes.

La tensión en las tres líneas será resultado de la ley de tensiones de Kirchhoff, en las tres mallas: (Secuencia Negativa) ̅ AB = √𝟑 │VF│ │-30º 𝑽 (Voltios) ̅ BC = √𝟑 │VF│ │90º 𝑽 (Voltios) ̅ CA = √𝟑 │VF│ │-150º 𝑽 (Voltios) CARGA

CARGA RESISTIVA

CARGA INDUCTIVA

CARGA CAPACITIVA

CARACTERÍSTICAS

Lámparas Incandescentes:  Potencia: 200 W  Tensión: 220 V  6 Unidades ( 2/fase)

Motor de Inducción:  Potencia : 3 KW  Tensión: 380/220 V  Corriente:  Frecuencia: 50 Hz

Capacitor Monofásico:  Capacidad: 24 μF  Tensión: 380 V  Potencia: 1220 – 1100 VA  Frecuencia: 50-60 Hz

Carga Resistiva:

        

Ingrese al simulador tina. Configure las fuentes del generador al mismo tiempo la señal senoidal, secuencia positiva. Instalar las lámparas o Bulb configurando los voltajes de 220V, 200W Conectar las corrientes en cada linea Deben estar desfasados 120° entre si los voltaje de fase En secuencia positiva la VLN atrasa 30° a su VLL Conectar los voltajes en los puntos, instalar los voltímetros VAB, VBC y VAC Configurar en el tina en la opción analysis el diagrama fasorial en su forma polar Configurar en el tina en la opción analysis AC transfer las señales senoidales

 Carga Inductiva:



Carga Capacitiva:

LECTURA DE DATOS

CARGA

Corriente (A)

𝑰𝑨 = 𝑰𝑩 = 𝑰𝑪 = 𝑰𝑨 = INDUCTIVA 𝑰𝑩 = 𝑰𝑪 = 𝑰𝑨 = CAPACITIVA 𝑰𝑩 = 𝑰𝑪 = RESISTIVA

1.1. CUESTIONARIO.

Voltaje Línea (V) 𝑽𝑨𝑩 = 𝑽𝑩𝑪 = 𝑽𝑪𝑨 = 𝑽𝑨𝑩 = 𝑽𝑩𝑪 = 𝑽𝑪𝑨 = 𝑽𝑨𝑩 = 𝑽𝑩𝑪 = 𝑽𝑪𝑨 =

Voltaje Fase (V) 𝑽𝑨𝑵 𝑽𝑨𝑵 𝑽𝑨𝑵 𝑽𝑨𝑵 𝑽𝑨𝑵 𝑽𝑨𝑵 𝑽𝑨𝑵 𝑽𝑨𝑵 𝑽𝑨𝑵

= = = = = = = = =

Potencia (W)

Potencia (VA)

Cos 𝝋

1.

Realice un diagrama Fasorial, a escala, de los parámetros lecturados de Tensión de Línea y de Fase, Corriente, para cada una de las cargas analizadas.

2. Realice un diagrama Senoidal, a escala, de los parámetros lecturados de Tensión de Línea y de Fase, Corriente y Factor de Potencia, para cada una de las cargas analizadas. 3. En la carga resistiva, se lecturó una corriente de línea o de fase, indicar el significado eléctrico en operación de una planta industrial, referido a la remuneración 4. En la carga inductiva, se lecturó la corriente de vacío de un motor, compare y comente sobre la relación de corriente lecturada y la corriente nominal de placa del motor experimentado. 5. En la carga inductiva, se lecturó la potencia de vacío de un motor, compare y comente sobre la relación de potencia lecturada y la potencia nominal de placa del motor experimentado. 6. En la carga inductiva, se lecturó una corriente de línea o de fase, indicar el significado eléctrico en operación de una planta industrial, referido a la penalización. 7. En la carga capacitiva, se lecturó una corriente de línea o de fase, indicar el significado eléctrico en operación de una planta industrial, referido a la bonificación. 1.2. CONCLUSIONES. 1.3. BIBLIOGRAFÍA.

Ing. Marcelo Cayo Pillco Laboratorio de Simulación