altas tensiones

Instituto Politécnico Nacional. Quiroz Maceda Josué Alexis. Practica 5: introducción introducción al ATP-DRAW

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Practica 5. Introducción al manejo del ATP-Draw Quiroz Maceda Josué Alexis. [email protected] [email protected] Instituto Politécnico Nacional

Resumen — A continuación se hablara de una forma mas fácil de explicar el cómo se llevara a cabo la utilización del simulador ATP-Draw, el cual será de suma importancia en la materia de Técnica de las Altas Tensiones, para poder simular los circuitos eléctricos de la materia y este punto los estables y transitorios. De inicio se hablara brevemente brevemente de lo que es es el software software ATP-Draw, sus funciones y de lo que consiste para poder usarlo. Después de esta pequeña introducción teoría se simularan unos circuitos eléctricos para empezar a poder relacionarlos con el funcionamiento y los elementos con los que cuenta el software, estos circuitos son un circuito RC, RL y un RLC, esto en sus dos estados el estable y el transitorio. Es importante recordar y tener presente el cómo se utilizó el programa y así para que en un futuro poner simular en este sin sin ningún problema y realizar la simulación de varios circuitos con las condiciones que se n os indiquen. ATP-Draw, Índice de Términos — ATP-Draw,

simulación, estado estable, estado transitorio, sistema trifásico, software, corriente directa, circuito RC-RL-RLC, corriente alterna.

I. OBJETIVOS 

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El alumno manejara el paquete computacional ATP-Draw para la solución de circuitos eléctricos en estado estable y transitorio. Interpretará los resultados obtenidos del paquete computacional ATP-Draw a circuitos eléctricos propuestos pos los alumnos.

controlar la ejecución de cualquier programa integrado en el paquete desde ATP Draw. Este procesador dispone de modelos para los principales componentes de una red de potencia, y permite que un usuario permita añadir sus propios modelos desarrollados a partir de varias opciones disponibles en el paquete, como Data Base Module o el lenguaje de programación MODELS. Las prestaciones de los distintos programas son regularmente actualizadas y corregidas, varias de las prestaciones recientemente implementadas permiten ampliar el campo de aplicaciones del paquete, que se convierte en una herramienta muy adecuada para estudios en los que hasta ahora no se había aplicado, por ejemplo la propagación de armónicos, análisis de sensibilidad, o ciertos análisis estadísticos. En la realización de este trabajo se ha diseñado un paquete formado por tres programas: ATP-Draw, TPBIG y TOP (The Output Out put Processor). El ATP (Alternative Transients Program) fue originalmente diseñado para el cálculo de procesos transitorios en sistemas eléctricos de potencia. Durante los últimos años se han desarrollado varios programas de apoyo en los que se puede diseñar un paquete de simulación muy flexible y potente, cuyas prestaciones son actualizadas regularmente. Una simulación con el ATP se realiza generalmente en tres pasos, para cada uno de los cuales existen en la actualidad varios programas o distintas versiones versiones de un mismo programa. ATP-Draw, para creación y edición de archivos de entrada. TPBIG para simular redes eléctricas en el dominio del tiempo y la frecuencia. PCPLOT, TPPLOT, GTPPLOT o PLOTXY, para procesar los resultados de una simulación. 

II.

INTRODUCCION

El ATP es un procesador interactivo en entorno Windows que actúa como núcleo central del paquete completo, ya que los usuarios pueden

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ATPDraw es un editor gráfico que funciona en Laboratorio de Técnicas de las Altas tensiones.

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entorno Windows y dispone de una lista muy para usarse, se nos indicó hacer con nuestro primer completa de los componentes necesarios para circuito eléctrico, el cual consistía de una fuente de representar un sistema eléctrico en código ATP. corriente continua, un inductor de 5mH, un resistor El usuario captura los iconos de los elementos de 632.5Ω, un capacitor de 1 mF y con un que conforman el sistema en estudio y especifica los interruptor después de nuestra fuente para poder parámetros de cada uno. La pantalla principal abrir y cerrar nuestro circuito y estos dos elementos presenta un aspecto similar al de la fig. 3.1. La barra en paralelo. dispone de ocho opciones principales: File Edit, View, ATP, Objects, Tools, Windows y Help, aunque inicialmente solo aparecerán seis, que las opciones Edit y ATP solo estarán disponibles después de escoger entre editar un circuito nuevo o abrir uno ya existente. Los menús se despliegan colocando el puntero del ratón sobre el nombre de la opción principal pulsando o dando clic con el botón izquierdo. Fig. 2 Circuito RLC

III.

DESARROLLO

Se empezó con una pequeña explicación de lo que se realizaría en el laboratorio, con el software ATPDraw, para poder iniciar con las simulaciones de los circuitos eléctricos que se nos solicitaban. Después de esto algo básico que debimos hacer y era para no tener ningún problema en el momento de llevar a cabo las simulaciones, era la de la configuración del software para poner utilizarlo correctamente y de la mejor manera. Ya teniendo las indicaciones básicas y la configuración del programa proseguimos a abrir un documento en blanco dentro del ATP-Draw para asi empezar con la simulación de nuestro primer circuito.

Ya con nuestro circuito armado, no se nos debía olvidar ponerle os valores que necesitan nuestros elementos. Porque de no ser así tendríamos errores en las mediciones que senos indicaban. Después de esto continuábamos a guardar el documento para poder llevarlo a funcionar, después de esto seleccionar la opción run ATP, para verificar que no tuviera ningún error y de ahí poder hacer la mediciones indicadas. Y en cada uno de nuestros elementos debíamos seleccionar que parámetro era el que queríamos medir para poder observarlo en la gráfica. De nuestro primer circuito ya sin errores, se nos indicaba medir y obtener la gráfica de Tensión en el capacitor y de la corriente de nuestro inductor, esto lo podíamos ver en la sección que dice ATP, posteriormente seleccionar su opción de PlotXY y ahí nos aparecía una tabla con las opciones que podíamos escoger y que anteriormente habíamos solicitado en nuestros elementos.

Fig. 1. Documento en blanco

Ya con nuestro documento en blanco abierto y listo Fig. 3 Graficas de Tensión del capacitor y Corriente del inductor

Laboratorio de Técnicas de las Altas tensiones.


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Ya con los resultados obtenidos de nuestro primer circuito, pasábamos a realizar el segundo circuito del cual era un circuito eléctrico RLC los cuales estaban en seria y en paralelo con una fuente de corriente y una de tensión y en el mismo circuito con dos interruptores uno normalmente abierto y el otro normalmente cerrado. Fig. 6 Circuito trifásico en estado estable.

Ya con el circuito armado no se nos debía olvidar ingresar los datos antes mencionados en cada uno de nuestros componentes de nuestro circuito. Con eso se debe de obtener las gráficas de las tres fases del circuito, primeramente la tensión de entrada y de salida de las fases y observar sus diferencias que tiene entre ellas y posteriormente con la ayuda de las grafica obtener la tensión máxima de una de las fases del circuito y por el ultimo con la ayuda del software obtener la potencia Fig. 4 Circuito RLC. de una de las fases del circuito esto se podía hacer De la misma forma como en el primer circuito posible multiplicando una de las tensiones de armado se le daba valor a cada uno de nuestros entrada de una fase con la corriente de la misma elementos y los cuales en este caso eran una fuente fase y así se obtenía los watts que se encontraba en de tensión de 10V, una fuente de corriente de esas fases. 15senwt, un resistor de 1.5811Ω, un capacitor de Se nos indicó que debíamos obtener a potencia manualmente y compararla manualmente con la 5mF y un inductor de 5mH. De este nuevamente debíamos obtener la gráfica de obtenida en la gráfica. la tensión y de corriente del circuito y ver cómo se Más adelante se dirá la forma en la como se obtuvo la potencia de una de las fases teóricamente y la comporta el mismo. Y se obtuvieron las siguientes dos graficas una de la compararemos con la obtenida y observaremos que no es una gran diferencia en sus valores, lo cual nos tensión y la otra de corriente del c ircuito. indica que están correctas.

Fig. 5 Grafica de Tensión y Corriente del circuito RLC

Ya con las gráficas obtenidas pasábamos a realizar nuestro tercer circuito el cual era un trifásico en estado permanente. El cual contaba con una fuente de corriente con valor de 440senwt, una inductancia de 0.5+j5 ohms y una carga trifásica en estrella de 5+j25 o hms.


Fig. 7 Grafica de tensión de las fases.


IV.

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ANALISIS DE RESULTADOS

De los resultados que obtuvimos los podemos observar en el desarrollo en lo cual son las gráficas que se nos solicitaron en las cuales se muestran las curvas de los elementos del circuito indicado. En el primer caso vemos la gráfica la tensión que obtenemos en nuestro capacitor y la corriente obtenida en el inductor y por las condiciones del circuito vemos que su oscilación decrece conforme va avanzando el tiempo. Fig. 8 Grafica de la Tensión de una fase. En el segundo caso que hicimos observamos el comportamiento que tiene la tensión en el capacitor y la corriente en el inductor, vemos que su comportamiento varia de forma drástica, esto provocado por los cambios que ocasionan los dos interruptores con los que cuenta el circuito y como es que esto tan sencillo que se vea, influye de fuerte manera en los elementos del circuito. Por último se vio el comportamiento de la tensión en cada una de nuestras fases del circuito trifásico en este caso observamos las de entrada y las de salida y las de las corriente como es que se Fig. 9 Grafica de la Potencia de una fase. comportan y por último el cómo obtener la potencia en cada una de las fases del circuito y el cómo se Como podemos observar en nuestra primera gráfica, comporta. vemos como si hay una variación en nuestras tensiones de entrada con las de salida. En la segunda grafica vemos la tensión de una fase Primer circuito de estado estable y con su ayuda obtenemos su valor máximo que tiene el circuito el cual es de 41.8 V aproximadamente. Es un circuito RC en corriente alterna y se obtiene En la tercer grafica obtenida observamos como es la tensión del capacitor. posible obtener la potencia de una de las fases del circuito y de la cual obtenemos aproximadamente 1248.2 W y la cual la comparamos con nuestra potencia obtenida manualmente la cual es de 2110.0542 y a la obtenida de la gráfica debemos multiplicarla por la tensión del circuito y lo cual nos da una potencia de 2109.82 y notamos que su diferencia no es de un valor grande.

Así es como se obtuvo nuestra potencia de forma teórica.


Fig.,. 10 Circuito RC teórico.


Tensión en el simulador del capacitor

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Tensión en el simulador del inductor

Fig. 11 Graficas de los elementos. Fig. 13 Grafica de los elementos.

Fig. 12 Tensión del capacitor Fig. 14 Tensión del inductor.

Primer circuito de estado transitorio Segundo circuito de estado estable

Es un circuito RC mixto y es alimentado con dos fuentes de tensión en corriente directa.

Es un circuito RL en corriente alterna y se obtiene la tensión del inductor.

Fig 12 Circuito RL teórico. Fig. 15 Grafica del circuito



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Tensión en el simulador del capacitor. Tensión en el simulador del inductor.

Fig. 19 Grafica del circuito:

Fig. 16 Grafica del Circuito.

Fig. 20 Tensión del inductor.

V.

CUESTIONARIO

Fig. 17 Tensión del capacitor.

Respuesta:

Segundo circuito de estado transitorio

La integración numérica consiste en encontrar una buena aproximación al área bajo la curva que representa una función f(x), que ha sido El segundo circuito transitorio que se simuló en el determinada a partir de datos experimentales o a programa ATP-Draw fue RL, presentaba una partir de una expresión matemática. conexión mixta y tenía como elementos: una fuente Las fórmulas de cuadratura de Newton-Cotes son de tensión en corriente directa, 4 resistencias y un los procedimientos más comunes de integración inductor. numérica, se basan en la estrategia de reemplazar una función complicada o datos tabulados con una función aproximada que sea fácil de integrar, estas son: - La regla de integración Trapezoidal. - La regla de Simpson.

Fig. 18 Circuito RL.


A continuación se describe la regla trapezoidal para la “integración cerrada” es decir, para cuando los valores de la función en los extremos de los límites de integración son conocidos Con el método de Integración Trapezoidal se obtiene una aproximación del área bajo la curva de


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una función dividiéndola en n fajas de ancho Δx y aproximando el área de cada faja mediante un trapecio, como se indica en la siguiente figura:

Fig. 22 Resultado.

Fig.. 21 Regla trapezoidal

EJEMPLO: De la siguiente ecuaciones, resuelva a trves del metro trapezoidal.

A=1 B= 2 N= 1

F(a)= f(1)= 0.5 F(b)= f(2)= 3.313 Remplazando los datos en la formula. I=1/2 [0.5+3.313]= 1.906

VI.

CONCLUSION

Se logró conocer de la mejor manera el funcionamiento y el control del programa ATPDraw, para realizar las simulaciones del laboratorio de Tenicas de las Altas Tensiones y así poder utilizarlo correctamente y saber explotarlo al máximo esplendor. También se logró la construcción y simulación de los circuitos estables y transitorios y observamos el cómo se comportan en su forma de onda y más que nada en, los circuitos transitorios como es diferente su comportamiento. REFERENCIAS

[1] G. O. Young, “Synthetic structure of industrial plastics (Book style with paper title and editor),” in Plastics, 2nd ed. vol. 3, J. Peters, Ed. New York: [2] Sadiku, Matthew. Circuitos eléctricos, 3 era ed. Ciudad de México,Ed Mc Graw Hill, 2004.


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