PRACTICA Nº 1 CIRCUITOS TRIFÁSICOS: SECUENCIA DE FASES 1. OBJETIVO: Utilizar diseños de secuencímetros para la detección de la secuencia de fases en fuentes trifásicas simétricas. 2. SUSTENTACIÓN TEÓRICA: VOLTAJE DE FASE: Es el voltaje que se mide entre una fase del generador y el neutro del mismo, es decir si el generador es trifásico habrá tres voltajes de fase: ̅̅̅̅, ̅̅̅̅, ̅̅̅̅, o ̅̅̅̅, ̅̅̅̅, ̅̅̅ . VOLTAJE DE LINEA: Es el voltaje que se mide entre las fases de la fuente, se debe tener en cuenta la fase que hace de referencia y su secuencia. Configuración Y: el voltaje de línea es la suma vectorial de los voltajes de fase respectivos, lo que da un retraso de 30° respecto a los voltajes de fase. Se cumple la siguiente relación: |̅̅̅̅|=√ |̅̅̅̅ | Configuración : El voltaje de la línea es igual al voltaje de la fase.
SECUENCIA DE FASE POSITIVA Por convención se toma siempre como voltaje de referencia al voltaje de fase a. Cuando el voltaje de fase b está retrasado del voltaje de fase a 120° y el voltaje de fase c está adelantado al de fase a por 120° se dice que la secuencia de fase es positiva. En esta secuencia de fase los voltajes alcanzan su valor pico en la secuencia a-b-c. Los voltajes de a, b y c representados con fasores son los siguientes:
en donde Vm es la magnitud del voltaje de la fase a. SECUENCIA DE FASE NEGATIVA: En la secuencia de fase negativa el voltaje de fase b está adelantado 120° al de fase a, y el voltaje de fase c está atrasado 120° al de fase a.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN SECUENCÍMETRO ROTATIVO: Los elementos rotativos, como el secuencímetro se basa en el principio de funcionamiento de un motor de inducción. Donde sus bobinas se inducen girando en sentido horario si la secuencia es positiva, caso contrario si la secuencia es negativa induce a las bobinas en sentido contrario y estas giran en sentido antihorario.
3. LISTADO DE EQUIPO: 3.1 Equipo de Medida: o o o o
Osciloscopio digital. Voltímetro. Amperímetro Secuencímetro
3.2 Elementos de Maniobra: o o o o o 4
Interruptor con protección. Juego de cables parar conexión. Lámparas 3 Resistores 3 Diodos 1N4007
PROCEDIMIENTO PRACTICO: NOTA: Antes de proceder con la práctica, el instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en el manejo de los elementos y equipos de medida.
1) Diseño de secuencímetro con diodos: Armar el circuito trifásico de la figura 1 y proceder a dibujar la gráfica de las señales del osciloscopio, en las dos secuencias. Identificar en la gráfica, la señal correspondiente a cada fase (variando el valor de la resistencia correspondiente a cada fase).
Donde: R1= ¾(710), R2=2/3(600), R3=3/4(360), R=1/2(175) 2) Diseño de secuencímetro con señalización: Armar el circuito trifásico de la figura 2 y proceder a tomar datos de voltajes y corrientes, en cada una de las secuencias (observar y anotar el nivel de intensidad del foco de la fase A respecto a la del foco de la fase C en cada secuencia).
5. CUESTIONARIO QUE DEBE INCLUIRSE EN EL INFORME 1) ¿Qué es la secuencia de fases en un circuito trifásico? El orden en que las tensiones o corrientes adquieren sus valores máximos se denomina secuencia de fases. Así la secuencia ABC significa que la tensión Va presenta su máximo antes que la tensión Vb y a su vez esta lo hace antes que la tensión Vc. Esto es valido para cualquier otra secuencia y para las corrientes. La siguiente figura ilustra la secuencia ABC
De acuerdo a la secuencia de fases se definen:
Secuencia Positiva: cuando respecto a un punto fijo los tres vectores de tensión girando en sentido antihorario pasan por el punto fijo en el siguiente orden: A, B, C (o 1, 2, 3).
Secuencia Negativa: cuando respecto a un punto fijo los tres vectores de tensión girando en sentido antihorario pasan por el punto fijo en el siguiente orden: C, B, A (o 3, 2,1).
2) ¿Por qué se obtienen las formas gráficas del circuito de la figura 1? Desarrollar una explicación concreta de cada una de las secuencias. SECUENCIA POSITIVA: Ver anexo 1
Al observar el gráfico de las señales del circuito de la figura 1 se puede observar que la señal de la fase B presenta el pico más alto, a continuación le sigue la señal de la fase C, y finalmente la señal de la fase A presenta el pico más pequeño. Se realiza el siguiente análisis: Siendo: A=1 B=2 C=3
2,3,1,2,3,1,2,3……. Se observa que al hacer rotar en sentido antihorario los fasores, se obtiene una secuencia ascendente, es decir positiva. Se ha colocado los fasores en ese orden debido a las intensidades que presenta su respectiva señal en el osciloscopio, desde la mayor hasta la menor, y se puede comprobar que efectivamente la secuencia es positiva. SECUENCIA NEGATIVA: Ver anexo 1 Se ha cambiado un par de líneas para conseguir la secuencia negativa. Una vez realizado este cambio, se observa el gráfico de las señales del circuito de la figura 1, y se puede observar que la señal de la fase A presenta el pico más alto, a continuación le sigue la señal de la fase C, y finalmente la señal de la fase B presenta el pico más pequeño. Se realiza el siguiente análisis: Siendo: A=1 B=2 C=3
1,3,2,1,3,2,1,….. Se observa que al hacer rotar en sentido horario los fasores, se obtiene una secuencia descendente, es decir negativa. Se ha colocado los fasores en ese orden debido a las
intensidades que presenta su respectiva señal en el osciloscopio, desde la mayor hasta la menor, y se puede comprobar que efectivamente la secuencia es negativa. 3) ¿En qué secuencia se cumple la relación | |
. Presentar el desarrollo teórico
justificativo.
Secuencia () VAB V0 VBC V120 1 3 VBC V j V 2 2 Aplicando mallas tenemos : VAB R I1 jXc I1 jXc I 2 V R I1 jXc I1 jXc I 2 1 3 VBC jXc I1 jXc I 2 R I 2 V j V jXc I1 jXc I 2 R I 2 2 2 Resolviendo el sistema de mallas para este caso tenemos : I1
I2
RV
3 1 VXc j VXc 2 2 R 2 j2RXc
3 1 3 1 RV VXc j RV VXc 2 2 2 2 R 2 j2RXc
I C I2 I1 3 3 RV j RV 2 IC 2 2 R j2RXc IA IC IA IC
R 2 3RXc Xc 2 R 2 j2RXc R 2 3RXc Xc 2 R 2 j2RXc R 2 3RXc Xc 2 R 2 3RXc Xc 2
1
Como se observa para este caso el valor encontrado va a ser > 1, esto quiere decir que por la línea A correrá más corriente que por la C, provocando que siendo estas impedancias idénticas el foco por donde circula más corriente, o sea el de la línea A se encienda más que el de la línea C, teniendo así la situación invertida de la secuencia positiva. 4) Explicar el efecto de la secuencia de fases en elementos rotativos. Los elementos rotativos, como el secuencímetro se basa en el principio de funcionamiento de un motor de inducción. Donde sus bobinas se inducen girando en sentido horario si la secuencia es positiva, caso contrario si la secuencia es negativa induce a las bobinas en sentido contrario y estas giran en sentido antihorario. CONCLUSIONES: MARÍA JIMA: 1. Al realizar un gráfico fasorial de un circuito trifásico, el elemento que presente la mayor intensidad o el mayor voltaje, es el que iniciará el diagrama fasorial, dando la pauta para determinar la secuencia del circuito trifásico. 2. Para cambiar la secuencia de un circuito se debe realizar el cambio de un solo par de líneas, al realizar dos cambios, el circuito continuaría con su secuencia inicial. 3. Se puede determinar la secuencia de un circuito trifásico, al observar en el osciloscopio la intensidad de sus valores de voltaje, la fase que presente el pico más alto, será la que iniciará el diagrama fasorial, y así se irán ubicando los siguientes fasores, logrando determinar de esta manera la secuencia del circuito trifásico. GABRIEL GUERRA: 1. Realizando el análisis matemático se demostró que no era lo que a simple vista parecía, que ambas corrientes en los focos serían iguales en magnitud, sino que de acuerdo a la secuencia la una es mayor que la otra. 2. Nos dimos cuenta que en la pantalla del ORC los picos de las ondas aparecían según la secuencia que usábamos. RECOMENDACIONES: MARIA JIMA: 1. Conocer previamente el funcionamiento de un secuencímetro para poder determinar correctamente la secuencia de cada uno de los circuitos analizados en el laboratorio. 2. Manejar cuidadosamente el interruptor trifásico, puesto que un mal manejo de este podría ocasionar daños en los estudiantes o en el material utilizado en el laboratorio. GABRIEL GUERRA: 1. Podríamos recomendar chequear bien las conexiones antes de electrificar el circuito ya que como se está trabajando con el alto voltaje de la red pública de la E.E.Q. los corto circuitos pueden ser peligrosos.
APLICACIONES: MARIA JIMA: 1. Se utiliza los secuencímetros en la determinación de la secuencia de un circuito trifásico, en un nivel más industrial, principalmente para la determinación de la secuencia de las redes eléctricas, y cómo esta secuencia llega a diferentes lugares a los cuales es distribuida la energía eléctrica. GABRIEL GUERRA: Son varios los casos en los que será necesario conocer la secuencia de fases: 1. A la hora de conectar un motor trifásico si queremos que nos gire en un determinado sentido, necesitaremos conocer la secuencia de fases previamente. Es muy fácil cambiar el sentido de giro del mismo, intercambiando dos de sus fases de alimentación. Pero a veces nos encontraremos con máquinas que no nos permitirán la prueba del sentido de giro, pudiendo estropearse si giran en sentido contrario al diseñado, por poco tiempo que giren, como ocurre con los equipos frigoríficos, el compresor trifásico podría dañarse. Averiguaremos la secuencia y conectaremos la máquina siguiendo la misma. En los motores rebobinados tendremos en cuenta que quizás el bobinador no ha respetado la secuencia de fases original, y la numeración de las fases no se corresponda con la nueva distribución. 2. Si en una nave tenemos instaladas varias tomas trifásicas para equipos portátiles, unas tendrán una secuencia y otras la contraria. A la hora de la puesta en marcha podremos conectarlas con la misma secuencia, para que los equipos portátiles puedan funcionar correctamente en cualquiera de ellas.
BIBLIOGRAFÍA:
http://www.ueitest.com/images/Product%20Sheets/Spanish/L630-PSMR1-SP-PS.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo http://www.elprisma.com/apuntes/curso.asp?id=12734 http://ficus.pntic.mec.es/~fblr0000/sfases/secuenciadefases.html http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/electrotec/e1/CircuitosElectricosTrifasicos.pdf
