UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
Laboratorio N°3 CIRCUITO TRIFASICO FUENTE ESTRELLA Y CARGA DELTA EQUILIBRADO Día: Miércoles: 9:45-12:00 Integrante: Alborta Integrante: Alborta Caballero Carlos Docente: Ing. Docente: Ing. Joaquín Araoz Jaldin. Asignatura: Laboratorio de Circuitos Eléctricos 3 Carrera: Ing. Electrónica Fecha de entrega: 25/10/2017
Cochabamba – Cochabamba –Bolivia Bolivia
CIRCUITO TRIFASICO FUENTE ESTRELLA Y CARGA DELTA EQUILIBRADO OBJETIVOS
Aprender a realizar conexión fuente estrella y carga delta equilibrada, y mediciones de tensiones y corrientes en sistemas trifásicos fuente estrella y carga delta equilibrada. Saber verificar las tensiones de fuente y analizar si la tensión nominal de la carga soporte. Verificar la relación entre tensión de fase y de línea, además de la corriente de línea y de fase en sistemas trifásicos en la fuente como en la carga. Aprender a identificar un circuito trifásico delta en carga, y saber la función del conductor de protección (PE), y diferenciar de la conexión estrella. En estos casos estrella delta, cual es el tratamiento del conductor neutro.
FUNDAMENTO TEÓRICO Una configuración alternativa es tener una fuente conexión estrella, y la carga conectada en delta. Este tipo de configuración es muy común y no posee una conexión neutra, un sistema trifásico de tres hilos. Un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente valor eficaz), que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120° eléctricos, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase.
Voltaje de las fases de un sistema trifásico equilibrado. Entre cada una de las fases hay un desfase de 120°. Un sistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes son iguales y están desfasados simétricamente. Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple (corrientes diferentes o distintos desfases entre ellas), el sistema de tensiones está desequilibrado o más comúnmente llamado un sistema desbalanceado . Recibe el nombre de sistema de cargas desequilibradas, el conjunto de impedancias distintas que dan lugar a que por el receptor circulen corrientes de amplitudes diferentes o con diferencias de fase entre ellas distintas a 120°, aunque las tensiones del sistema o de la línea sean equilibradas o balanceadas. El sistema trifásico presenta una serie de ventajas, como son la economía de sus líneas de transporte de energía (hilos de menor sección que en una línea monofásica equivalente) y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante. Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos, dado que la conexión a la red eléctrica debe ser trifásica (salvo para centrales de poca potencia). La trifásica se usa masivamente en industrias, donde las máquinas funcionan con motores trifásicos. Existen dos tipos principales de conexión; en triángulo y en estrella. En estrella, el neutro es el punto de unión de las fases. Conexión en estrella (del generador o de la carga) En un generador en configuración estrella, las intensidades de fase coinciden con las correspondientes de línea, por lo que se cumple (en caso de equilibrio) IF = IL.
Las tensiones de fase y de línea en configuración estrella (en caso de equilibrio) se relacionan por √3U F = UL, relación obtenida al aplicar la segunda ley de Kirchhoff a los fasores Uan, Ubn y Uab de modo que resulta (transformando los fasores en vectores (x,y) para facilitar el cálculo): U an Ubn = Uab = √3Uan *(1(30º)) siendo U an = UF y Uab = UL. Esta relación es visualizable dibujando el diagrama de estos fasores de tensión. Conexión en triángulo (del generador o de la carga] Si se conectan entre sí las fases del generador o de la carga, conectando el principio de cada fase con el final de la siguiente, se obtiene la configuración triángulo. En configuración triángulo, la intensidad de fase y la intensidad de línea se relacionan por √3IF = IL, relación obtenida al aplicar la primera ley de Kirchhoff a los fasores de intensidad de cualquiera de los tres nudos de modo que resulta Iba - Iac = Ia = √3Iba *(1(-30º)) siendo I a = IL. Esta relación es visualizable dibujando el diagrama de estos fasores de intensidad. Las tensiones de fase y de línea en configuración triángulo coinciden U F = UL, lo que es evidente porque cada rama de fase conecta dos líneas entre sí. ARMADO DE CIRCUITO TRIFASICO CARGA CONEXIÓN DELTA RESISTIVAS CASO 1, Y RESISTIVA INDCUTIVA CASO 2, EQUILIBRADOS EQUIPOS Y/O ELEMENTOS A UTILIZAR: 1.- 1 Fuente de tensión trifásico 380 V línea. 2.- Amperímetros. 3.- Voltímetros. 4.- Resistencias monofásicas o una trifásica (constante). 5.- Inductancias monofásicas o una trifásica de valor constante. 6.- Conectores requeridos. PROCEDIMIENTO
1.- Tomar datos técnicos de los equipos a utilizar en la práctica, además de los valores con los que trabajara, resistencias, inductancias, y otros (en el informe se debe adjuntar estos datos). 2.- Armar los siguientes circuitos trifásicos caso 1, y caso 2
Caso 1 con resistores
Caso 2 con resistores e inductores 3.- Verificar las tensiones de línea en bornes de la fuente de tensión, además de verificar las placas de resistencias e inductancias si va a soportar la tensión a aplicar y la corriente que va a circular (en pre-informe simular el circuito para ambos casos).
4.- Tomar datos de voltajes y corrientes de línea y de fase con voltímetros y amperímetros en las tres fases, en bornes de la carga. TABLA DE VALORES MEDIDOS EN EL LABORATORIO
Resistencias = 250[Ω].
Inductancias = 1[H]. Línea(l) CASO 1 CARGA RESISTIVO UL1-L2 386 V UL2-L3 385 V UL1-L3 389 V IL1 2.61 A IL2 2.61 A IL3 2.60 A CASO 2 CARGA RESISTIVO INDUCTIVO UL1-L2 391 V UL2-L3 389 V UL1-L3 390 V IL1 1.58 A IL2 1.56 A IL3 1.59 A
Fase(f) UL1-L2 UL2-L3 UL1-L3 IL1-L2 IL2-L3 IL1-L3
386 V 385 V 389 V 1.52 A 1.52 A 1.54 A
UL1-L2 UL2-L3 UL1-L3 IL1-L2 IL2-L3 IL1-L3
391 V 389 V 390 V 0.89 A 0.91 A 0.91 A
CUESTIONARIO
1.- Con los datos de laboratorio qué relación existe entre la corriente de línea y de fase, además de la tensión de línea y de fase, que valor debería ser según teoría, explique las variaciones del valor de la relación en caso de existir. La relación entre voltaje de línea y de fase es la misma es decir ambos son iguales = y para las corrientes de línea y de fase la relación es de = √ 3 ∗ . No existe variación alguna entre la teoría y la parte práctica quizá sí pero esta es muy pequeña y es debido a que nada en este mundo es ideal y por tanto siempre hay resistencias del cable o del amperímetro y voltímetro entre otros.
2.- Explique el procedimiento para verificar si un elemento de un circuito soporta una determinada tensión conociendo el consumo de potencia. Como conocemos la potencia consumida por el elemento del circuito sabemos que potencia es igual al voltaje de ese elemento por la corriente que circula a través de este, solo nos faltaría determinar la corriente con la que trabajaremos esto se puede hacer mediante un amperímetro y ver si el elemento soportara la determinada tensión. 3.- En el sistema experimentado estrella delta, podría existir un cuarto conductor neutro, en la carga donde es la referencia de potencial cero. No podría existir ese cuarto conductor ya que estamos trabajando con cargas en delta a menos que llevemos esas cargas a su equivalente en estrella y conectáramos el neutro entre la unión de todas las cargas en un solo punto. 4.- Podrá existir sistemas delta estrella, en caso de existir cual es el tratamiento del neutro, habrá un cuarto conductor neutro. INSTALACIONES DE DELTA ESTRELLA INDUSTRIALES Hay seis puntas que salen de los devanados de armadura de un generador trifásico y el voltaje de salida está conectado a la carga externa por medio de estas seis puntas. En la práctica, esto no sucede así. En lugar de ello, se conectan los devanados entre sí y sólo salen tres puntas que se conectan a la carga. Existen dos maneras en que pueden conectarse los devanados de armadura. El que se emplee uno u otro es cosa que determina las características de la salida del generador. En una de las conexiones, los tres devanados están conectados en serie y forman un circuito cerrado. La carga está conectada a los tres puntos donde se unen dos devanados. A esto se le llama conexión delta, ya que su representación esquemática es parecida a la letra griega delta (A), En la otra conexión, una de las puntas de cada uno de los devanados se junta con una de los otros dos, lo que deja tres puntas libres que salen para la conexión a la carga. A éste se le llama conexión Y, ya que esquemáticamente representa la letra Y.
En ambos casos, los devanados están espaciados 120 grados, de manera que cada devanado producirá un voltaje desfasado 120 grados con respecto a los voltajes de los demás devanados. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LAS CONEXIONES DELTA Y ESTRELLA
Como todos los devanados de una conexión delta están conectados en serie y forman un circuito cerrado, podría parecer que hay una elevada corriente continuamente en los devanados, aun en ausencia de carga conectada. En realidad, debido a la diferencia de fase que hay entre los tres voltajes generados, pasa una corriente despreciable o nula en los devanados en condiciones de vacío (sin carga). Las tres puntas que salen de la conexión delta se usan para conectar la salida del generador a la carga. El voltaje existente entre dos cualesquiera de las puntas, llamada voltaje de la línea, es igual al voltaje generado en un devanado, que recibe el nombre de voltaje de fase. Así pues, como se puede apreciar en la figura, tanto los tres voltajes de fase como los tres voltajes de línea son iguales, y todos tienen el mismo valor. Sin embargo, la corriente en cualquier línea es "3 o sea, aproximadamente 1.73 veces la corriente en cualquier fase del devanado. Por lo tanto, nótese que una conexión delta suministra un aumento de corriente pero no hay aumento en el voltaje. 5.- Verifique la tensión entre el conductor de protección y las fases explique los valores, que valores debería ser. CONCLUSIONES Y RESULTADOS
En el sistema fuente estrella y carga equilibrada delta, cual es la relación de las tensiones y corrientes de fase y de línea de la fuente con las tensiones y corrientes de fase y de línea de la carga. -220 a 380 para las tensiones, para las corrientes de línea son iguales es decir 1.52 en corrientes de línea y de fase seria 1.52 a 2.61. Explique cuando la corriente está retrasada con respecto a la tensión y cuando esta adelantada. - Si la corriente se adelanta o atrasa respecto de la tensión depende de si la carga es inductiva o capacitiva. (Ejemplo; un motor eléctrico es carga inductiva y la corriente se encuentra adelantada, un condensador es carga capacitiva y atrasa la corriente.-
