Post on 13-Aug-2015
Objetivos
1.- Estudiar la relación existente entre el valor del voltaje y el de la corriente en circuitos trifásicos.
2.- Aprender cómo se hacen conexiones en delta y estrella.
3.- Calcular la potencia en circuitos trifásicos.
Marco Teórico
Sistema Trifásico Balanceado
Es todo aquel sistema compuesto por tres corrientes de igual amplitud y de la misma frecuencia, las cuales están desfasadas
120 °( 3π2 ) entre sí.
El sistema trifásico se obtiene mediante tres bobinas colocadas unas con respecto a las otras un ángulo de 120º y que giran con
movimiento uniforme en torno a un eje común (x) y dentro de un campo magnético uniforme.
El sistema trifásico puede conectarse en estrella o bien en polígono (triángulo)
La conexión entre generadores y receptores es independiente del tipo de conexión de las bobinas, y se pueden conectar de
diferentes maneras:
Generador estrella – receptor estrella.
Conexión generador estrella – receptor triángulo
Conexión Generador Triángulo-Receptor Triángulo
imáx A
imáx C
emáx Aimáx B
emáx A
-e - i
t
Generador Receptor
Generador Receptor
emáx Ae i eA eB eC
Conexión Generador Triángulo- Receptor Estrella
Veamos a continuación qué magnitudes se presentan en un sistema trifásico, tanto en estrella como en triángulo, pero que es:
Magnitud Simple o de Fase._ Son todas aquellas magnitudes de tensión o de corriente que se refieren a cada una de las bobinas
de un generador o de un receptor independientemente de los demás.
Magnitud Compuesta o de línea._ Son todas aquellas magnitudes que se refieren a las tensiones y corrientes presentes en las
líneas y, por lo tanto, en las que intervienen todas las bobinas, tanto del generador como del receptor.
Para evitar confusiones designaremos los valores eficaces de las tensiones de fase como E f1, Ef2, Ef3 y los valores eficaces de las
tensiones compuestas como EL1-2, EL2- 3.EL3-1,
De la misma forma las intensidades simples mediante las denominaciones If1, If2, If3 y las intensidades compuestas por IL1, IL2, IL3.
CONEXIÓN EN ESTRELLA
Generador Receptor
Generador Receptor
V
V. simple
V. compuesto
A’
BB’
V
C’
C
N
I L=IF A B’
C’ B
A’ C
B
C
V L=V F
A A
IfA= ILA
IfB= ILB Están en fase
IfC= ILC
En lo que respecta a las tensiones, se tiene tres tensiones de fase en los extremos de las bobinas (E fA, EfB, EfC) y tres tensiones
compuestas (VLAB, VLBC, VLCA) cuyos valores son:
V⃗ ab=V⃗ a−V⃗ b
V⃗ bc=V⃗ b−V⃗ c
V⃗ ca=V⃗ c−V⃗ a
Vab
Vbc
Vca
Va
Vb
Vc
- Vb
_ Vc
-Va
30º
30º
30º
120º
120º
120º
En el diagrama vectorial las tensiones (VL) son las diferencias geométricas de las tensiones de fase (Vf), tanto para los valores
máximos como para los eficaces:
VfA
VfBVfC
IfA
IfCIfB
ILA
ILC
ILB
VAB
VBC
VCA
V L2
=V f cos (30 °)
y como:cos (30 ° )=√32
se tiene
V L2
=V f√32
es decir
V L=V f √3
Las tensiones compuestas o de líneas son por lo tanto 3 veces las tensiones de fase y están desfasadas π6
(30 ° ) con relación a
estas últimas.
En Módulos:
|V b|2=|V a|
2+|V ab|2−2|V a||V ab|cos30 °
|V ab|2=2|V a||V ab|cos30 °
|V ab|=2|V a|cos30 °
V L=2|V f|cos30 °
V L=2V f√32
V L=V f √3
CONEXIÓN EN TRIÁNGULO
En módulo
VL1 = Vf1
VL2= Vf2 Están en fase
VL3= Vf3
Las corrientes compuestas valdrán en este caso la diferencia geométrica de las corrientes de fase, es decir
I⃗ ab= I⃗ b− I⃗ a
I⃗ bc=I⃗ c− I⃗ b
I⃗ ca= I⃗ a− I⃗ c
Iab
Ibc
Ica
Ia
Ib
Ic
- ib _ Ic
-Ia
30º
30º
30º120º
120º
120º
En el diagrama vectorial de corrientes de un sistema triángulo se tiene:
I L2
=I f cos (30 ° )
es decir
I L=I f √3
Las corrientes de línea de un sistema trifásico en triángulo son por lo tanto 3 veces las corrientes de fase, y están desfasadas
π6
(30 ° ) con relación a éstas.
En la conexión estrella desbalanceada se utiliza un cuarto conductor que se toma del punto común O y recibe el nombre de
conductor neutro.
El conductor neutro está recorrido por una corriente
I0 = - If1 - If2 - If3
Las tensiones de fase reciben en este caso el nombre de tensiones entre fase y neutro
Tensiones de un sistema trifásico.
La elección de una tensión como referencia con un ángulo de fase nulo determina los ángulos de fase de todas las demás
tensiones del sistema.
Tomando como referenciaV B los triángulos de las figuras a y b representan todas las tensiones para las secuencias ABC Y CBA.
Secuencia ABC (+)
b
a
c
n
Fig. (a)
V bc=V L∠0 °
V ab=V L∠120 °
V ca=V L∠ 240
V an=V L
√3∠90 °
V bn=V L
√3∠−30 °
V cn=V L
√3∠−150 °
Secuencia CBA (-)
b
a
c
n
Fig. (b)
V bc=V L∠0 °
V ab=V L∠240 °
V ca=V L∠120 °
V an=V L
√3∠−90 °
V bn=V L
√3∠30 °
V cn=V L
√3∠150°
La tensión del sistema es la tensión compuesta entre cualquiera par de líneas A y B, B y C, o C y A.
En el sistema de cuatro conductores el valor de la tensión de fase, de línea a neutro en 1
√3 veces la tensión compuesta entre
líneas.
Instrumentos y Equipo
Modulo de punto de alimentación
(0-120 / 208V/ 3ø) EMS 8821Modulo de medición de c-a (250/250/250V) EMS 8426Modulo de medición de c-a (0.5 / 0.5 / 0.5 A ) EMS 8325
Modulo de resistencia EMS 8311Cables de conexión EMS 8941
Procedimientos
1. a) Conecte el circuito que se ilustra en la figura 45- 1, utilizando los Módulos EMS de fuente de alimentación y medición de c-a.
b) Conecte la fuente de alimentación y ajuste el voltaje de línea a neutro exactamente a 120V c-a (según lo indique el voltímetro de la fuente de alimentación).
c) Mida y anote cada voltaje de línea a línea.
E4a5=210V c−aE5a6=210V c−aE4a6=210V c−a
d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.
e) Calcule el valor medio del voltaje de línea a línea.
Em=E4a5+E5a6+E4a6
3
Em=6303
Elinea a linea=210V c−a
2. a) Vuelva a conectar los tres voltímetros con el fin de medir el voltaje de cada línea al neutro.
b) Conecte la fuente de alimentación y ajuste el voltaje de línea a neutro exactamente a 120 V c-d (según lo indique el voltímetro de la fuente de alimentación).
c) Mida y anote cada voltaje de línea al neutro.
E4aN=120V c−a
E5a N=120V c−a
E6a N=120V c−a
d) Vuelva el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.
e) Calcule el valor medido del voltaje de línea al neutro.
Em=E4a N+E5a N+E6 aN
3
Em=3603
Elinea aneutro=120V c−a
3. a) Calcule la relación entre el valor medio del voltaje de línea a línea y valor medio del voltaje de línea al neutro.
E lineaa lineaElineaaneutro
=210V c−a120V c−a
¿1.75
E lineaa lineaElineaaneutro
=1.75
b) Considere esta relación y diga si es aproximadamente igual a la raíz cuadrada de √3(1.73). El resultado obtenido (1.75) si es aproximado a la √3.
4. a) Repita los procedimientos 1 y2 ; pero en esta ocasión mida los voltajes desde las terminales de salida fija de la fuente de alimentación.
E1a2=210V c−aE2a3=210V c−a
E1a3=210V c−a
E1a N=120V c−aE2a N=120V c−aE3a N=120V c−a
b) ¿Son más o menos iguales los voltajes fijos de línea y de línea neutro? Si
c) ¿Es monofásico o trifásico el voltaje entre dos terminales cuales quiera?
5. a) Conecte el circuito en ESTRELLA como se ilustra en la figura 45-2, usando los Módulos EMS de resistencia sencilla para las cargas R1 ,R2 , y R3. No conecte el neutro del Módulo de resistencia al neutro de la fuente de alimentación.
b) Ajuste cada sección de resistencia a 400 ohms.
c) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 208V c-a.
d) Mida y anote los voltajes y las corrientes que pasan por las tres resistencias de carga R1 ,R2 , y R3.
E1=120V c−a I 1=0,3 A c−a
E2=120V c−a I 2=0,3 Ac−a
E3=120V c−a I 3=0,3 Ac−a
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.
f) ¿Están, más o menos, bien balanceadas las corrientes y los voltajes? Si
g) Calcule el valor medio del voltaje de carga.
Em=E1+E2+E3
3
Em=3603
Ecarga=120V c−a
h) ¿Cuál es el valor medio del voltaje de línea a línea? (De acuerdo con el Procedimiento 1 (e)):
Elinea a linea=120V c−a
i) Calcule la relación entre el valor medio del voltaje de línea a línea y el valor medio del voltaje de carga.
Elineaa lineaEcarga
=210V c−a120V c−a
Elineaa lineaEcarga
=1.75
j) ¿Es esta una relación aproximadamente igual a la √3(1.73). El resultado obtenido (1.75) si es aproximado a la √3.k) Calcule la potencia disipada por cada resistencia de carga.
P1=E1∗I1P1=120V∗0.3 AP1=36W
P2=E2∗I 2P2=120V∗0.3 AP2=36W
P3=E3∗I 3P3=120V∗0.3 AP3=36W
l) Calcule la potencia trifásica total PT .
PT=P1+P2+P3
PT=108W
6. a) Conecte el circuito en DELTA, ilustrada en la figura 45-3.
b) Ajuste cada sección de resistencia a 400 ohms.
c) Conecte la fuente de alimentación y ajústala a 120V c-a, línea a línea.
d) Mida y anote los voltajes y las corrientes las tres resistencias de carga R1 ,R2 , y R3.
E1=210V c−a I 1=0,55 Ac−a
E2=210V c−a I 2=0,55 Ac−a
E3=210V c−a I 3=0,55 Ac−a
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.
f) ¿Están más o menos bien balanceados los voltajes y las corrientes? Si
g) Calcule el valor medio de la corriente de carga.
ℑ=I1+ I 2+ I 33
ℑ=1.653
I carga=0.55 Ac−a