CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS EN ESTRELLA Y EN DELTA

PROGRAMA DE TECNOLOGÍA ELECTRICA - UTP LABORATORIO DE CIRCUITOS - PRÁCTICA 12: CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS EN ESTRELLA Y EN DELTA. MEDIDA DE TENSIÓN, CORRIENTE Y POTENCIA 1. OBJETIVOS • •

Medir tensión, corriente y potencia en circuitos trifásicos en estrella y en delta balanceados. Determinar las relaciones que existen entre las tensiones de línea y las tensiones de fase, las corrientes de línea y las corrientes de fase.

2. PREINFORME 2.1. En el circuito de la Figura 1 se tienen los siguientes datos: R1 bombillo de 100 W a 120 V L1 = 300 mH (suponer una resistencia interna r = 15 Ω) F1: Interruptor termomagnético de protección trifásico (1.5 A – 2A) La tensión entre fase y neutro de la fuente es 120 V rms, 60 Hz Se pide: 2.1.1. Hallar las magnitudes y los ángulos de desfase de las tensiones de línea (VAB, VBC, VCA, Vab, Vbc, Vca) 2.1.2. Determinar las magnitudes y los ángulos de desfase de las tensiones de fase (Van, Vbn, Vcn) 2.1.3. Dibujar el diagrama vectorial para las tensiones halladas en los numerales anteriores. 2.1.4. Para los fasores de tensión encontrar las siguientes relaciones: Vab/Van, Vbc/Vbn, Vcb/Vcn 2.1.5. Calcular la diferencia de tensión entre el neutro de la fuente y el neutro de la carga (VNn) 2.1.6. Encontrar la magnitud y el ángulo de desfase de la corriente en cada rama de la carga. 2.1.7. Determinar las potencias P, Q y S en cada rama de la carga. 2.1.8. Calcular el factor de potencia total y la potencia total (PT, QT, ST) que toma la carga trifásica, dibujar el triángulo de potencia trifásica.

1/5

CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS EN ESTRELLA Y EN DELTA

2.2. Unir el neutro de la fuente (N) y el neutro de la carga (n) en el circuito de la Figura 1 y repetir el numeral 2.1. Calcular la corriente en el neutro.

Figura 1. Circuito Y balanceado

2.3. En el circuito de la Figura 2 se tienen los siguientes datos: R1 bombillo de 100 W a 220 V L1 = 300 mH (suponer una resistencia interna r = 15 Ω) F1: Interruptor termomagnético de protección trifásico (1.5 A – 2A) La tensión entre fase y neutro de la fuente es 120 V rms, 60 Hz Se pide: 2.3.1. Hallar las magnitudes y los ángulos de desfase de las tensiones de línea (VAB, VBC, VCA, Vab, Vbc, Vca) 2.3.2. Dibujar el diagrama vectorial para las tensiones halladas en los numerales anteriores. 2.3.3. Encontrar la magnitud y el ángulo de desfase de las corrientes de línea Ia, Ib, Ic y las corrientes de fase Iab, Ibc, Ica.

2/5

CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS EN ESTRELLA Y EN DELTA

2.3.4. Determinar las potencias P, Q y S en cada rama de la carga. 2.3.5. Calcular el factor de potencia total y la potencia total (PT, QT, ST) que toma la carga trifásica, dibujar el triángulo de potencia trifásica. Figura 2. Circuito delta balanceado

2.4. Comprobar mediante simulaciones los valores hallados en los numerales anteriores, utilizar el simulador Simulink de Matlab. 2.5. Con el método de los tres (3) vatímetros, ¿cómo se calcula la potencia en un circuito trifásico?, ¿cómo se realiza la conexión? 2.6. Con el método de los dos (2) vatímetros, ¿cómo se calcula la potencia en un circuito trifásico?, ¿cómo se realiza la conexión? 2.7. ¿Qué método para medir potencia se debe utilizar si la carga está conectada en: (a) delta y balanceada; (b) estrella, balanceada y con neutro aislado; (c) estrella, balanceada y retorno por neutro a la fuente; (d) delta y desbalanceada; (e) estrella, desbalanceada y con neutro aislado; (f) estrella, desbalanceada y retorno por neutro a la fuente?

3. PROCEDIMIENTO 3.1. Utilizando la metodología de la práctica número 7 (Manejo del Osciloscopio), determinar los parámetros de cada una de las bobinas solicitadas en el almacén: L, r. 3.2. Implementar el circuito de la Figura 1 y medir:

3/5

CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS EN ESTRELLA Y EN DELTA

3.2.1. El ángulo de desfase entre las tensiones: Vab y Vbc, Van y Vbn, Vab y Van. 3.2.2. Las magnitudes de las siguientes tensiones: VAB, VBC, VCA, Vab, Vbc, Vca, Van, Vbn, Vcn, VNn 3.2.3. Las magnitudes de las corrientes en cada rama de la carga. 3.2.4. La potencia activa (P) en cada rama de la carga y la potencia total. 3.3. Unir el neutro de la fuente (N) y el neutro de la carga (n) en el circuito de la Figura 1 y repetir el numeral 3.2. Medir la corriente que pasa por el neutro. 3.4. Montar el circuito de la Figura 2 y medir: 3.4.1. Las magnitudes de las siguientes tensiones: VAB, VBC, VCA, Vab, Vbc, Vca 3.4.2. Las magnitudes de las corrientes de línea Ia, Ib, Ic y las corrientes de fase Iab, Ibc, Ica. 3.4.3. La potencia activa (P) en cada rama de la carga y la potencia total. 4. INFORME 4.1 Definir y establecer claramente las diferentes partes de la práctica (Objetivos, procedimiento, resultados, análisis, conclusiones, materiales y equipos utilizados) según las normas de presentación de trabajos escritos, ICONTEC NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 1486. 4.2. Para cada medición realizada en la práctica, se deben anotar los resultados en una tabla y hallar el porcentaje de error entre los valores teóricos y los experimentales. Valor Teórico

Valor Simulado

Error =

Valor Experimental

Error (%)

ValorTeorico − ValorExperimental × 100% ValorTeorico

4.3. Analizar los resultados que se obtuvieron en los numerales 3.2.1, 3.2.2, 3.3.1 y 3.3.2, con estos ángulos dibujar el diagrama vectorial para estas tensiones. ¿Cual debería ser el ángulo de fase entre las tensiones de línea – línea? ¿Cuál debería ser el ángulo de fase entre las tensiones de línea – neutro? Explicar las posibles diferencias que pueden existir. 4.4. Hallar la relación entre las tensiones Vab/Van de los datos registrados en los numerales 3.2.2 y 3.3.2, explicar este resultado, en teoría, ¿cuál es el valor de esta relación? 4.5. Explicar los resultados obtenidos para VNn en los numerales 3.2.2 y 3.3.3. 4.6. Explicar los datos registrados para la corriente que pasa por el neutro en el procedimiento 3.3.

4/5

CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS EN ESTRELLA Y EN DELTA

4.7. Para los datos registrados en los numerales 3.2 y 3.3, calcular la potencia total que está tomando la carga trifásica, dibujar el triángulo de potencia trifásica, determinar el factor de potencia de la carga, y comparar este valor con el factor de potencia de la carga del preinforme. 4.8. Hallar la relación entre las corrientes de línea y las corrientes de fase (Ia/Iab, Ib/Ibc, Ic/Ica) del numeral 3.4.2, explicar estos resultados, en teoría, ¿cuál es el valor de esta relación? 4.9. Para los datos registrados en el numeral 3.4, calcular la potencia total que toma la carga trifásica, dibujar el triángulo de potencia trifásica, determinar el factor de potencia de la carga, comparar este valor con el factor de potencia de la carga del preinforme.

5. BIBLIOGRAFÍA [1] DORF, Richard C, Circuitos Eléctricos [2] EDMINISTER, Joseph; NAHVI, Mahmood, Circuitos Eléctricos [3] HAYT, William y KEMMERLY, Jack E. Análisis de circuitos en Ingeniería [4] IRWIN, J David, Análisis básico de circuitos en Ingeniería [5] JOHNSON, David E, et al. Análisis básico de Circuitos Eléctricos

5/5