UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMOM
FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA
TITULO DEL INFORME Nº 1
CIR CUITO CUITO T R IFAS ICO FUE FUE NTE NTE E S T R E L LA L A C A R G A E S TR E L L A EQUILIBRADA
NOMBRE DEL ALUMNO: KEVIN ROJAS SERRUDO. MATERIA:LABORATORIO DE CIRCUITOS III. DOCENTE: ING. SERGIO MONTAÑO MEDINA. CARRERA: ING. ELECTROMECANICA. GRUPO: 06-Jueves. FECHA DE ENTREGA: 20/10/2016. HORA DE ENTREGA: 17:15. COCHABAMBA - BOLIVIA
CIRCUITO TR IFAS ICO FUENTE ES TR ELLA CA R GA ES TR ELLA EQUILIBRADA 1.- OBJETIVOS
Aprender a realizar una conexión estrella, mediciones de tensiones y corrientes en sistemas trifásicos estrella con carga equilibrada.
Verificar la relación entre tensión de fase y de línea, además de la corriente de fase y de línea en un sistema estrella.
Analizar las diferencias entre un sistema fuente estrella y carga estrella con neutro físico y sin neutro físico.
Verificar qué función cumple y cuál es la forma de conexión del conductor neutro y el conductor de protección en sistemas de fuente estrella y carga estrella.
2.- CONCEPTOS FUNDAMENTALES Tensión.- También llamado diferencia de potencial, es la diferencia de potencial eléctrico
que hay entre dos puntos, refiriéndonos a potencial eléctrico como el trabajo que se realiza para trasladar una carga positiva de un punto a otro. Corriente.- Es la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico
cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM). ELEMENTOS BASICOS DE UN CIRCUITO: Fuente de tensión.- Aparato capaz de convertir energía no eléctrica a eléctrica y
viceversa. Que genera una diferencia de potencial entre sus terminales. Fuente de corriente.- Aparato capaz de convertir energía no eléctrica a eléctrica y
viceversa. Aquella que proporciona una intensidad constante e independiente de la carga que alimenta. Resistencia.- Es la capacidad de los materiales para impedir el flujo de corriente o el flu jo
de carga eléctrica, otros aprovechan la capacidad de calentamiento de las resistencias. Inductancia o bobina.- Es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al
fenómeno de autoinducción almacena energía en forma de campo magnético.
Capacitancia.- Dispositivo que almacena energía, es un componente pasivo. LEYES DE KIRCHHOFF
Antes de enunciar las dos leyes de Kirchhoff se definirán algunos términos de suma importancia:
Nodo.- Se llama nodo al punto en el cual dos o más elementos tienen una
conexión común. R ama.- Es el recorrido que se presenta entre dos nodos, en este recorrido se presenta la presencia de elementos como fuentes o resistores. Trayectoria cerrada o lazo.- es un camino que encierra un conjunto de nodos, este circuito se inicia en un nodo y termina en el mismo nodo sin pasar dos veces por un mismo nodo.
La Ley de Corrientes de Kirchhoff (LCK) Esta ley sostiene que “La suma algebraica de todas la corrientes concurrentes a un nodo es cero para cualquier instante de tiempo”. En la figura a continuación se ilustra un
ejemplo aplicativo de esta ley.
∑
=
+ O bien,
+ + + Dónde:
n es el número de corriente de rama. N es el número de ramas concurrentes al nodo.
La Ley de Voltajes de Kirchhoff (LVK) Esta segunda ley sostiene que: “La suma algebraica de los voltajes o tensiones alrededor de una trayectoria cerrada en cualquier circuito es cero en cualquier instante de tiempo” a
continuación se presenta un ejemplo para un caso particular.
∑
=
+ O bien,
+ Dónde:
k es el número de voltaje de lazo. M es el número de voltajes totales del lazo.
3.- FUNDAMENTO TEORICO.La mayor parte de generación, transmisión, distribución y la utilización de la energía eléctrica se efectúa por medio de sistemas polifásicos, por razones económicas y operativas los sistemas trifásicos son los más difundidos. Una fuente trifásica de tensión está constituida por tres fuentes monofásicas de igual valor eficaz pero desfasadas 120º entre ellas. Analíticamente se puede expresar:
√ ∗ ∗ √ ∗∗( ) √ ∗∗( + )
DEFINICIONES:
Tensión de línea: Tensión entre dos líneas del sistema (U L1-L2, U L2-L3, UL1-L3).
Tensión de fase: Tensión de cada fuente del sistema o tensión sobre la
impedancia en cada rama.
Corriente de línea: Corriente por la línea que sale de la fuente o corriente
solicitada por la carga.
Corriente de fase: corriente por la fuente o por la impedancia de cada rama.
SISTEMA ESTRELLA: Cuando tres elementos de un circuito, se conectan de la siguiente
manera.
En sistemas de fuente conexión estrella y carga equilibrada conexión de las siguientes relaciones se cumplen:
√ ∗ Como se puede observar la corriente de línea y de fase son iguales, y las tensiones de línea y de fase no son iguales. ARMADO DE CIRCUITO TRIFASICO CARGA RESISTIVA (CASO 1), Y RESISTIVA INDUCTANCIA (CASO 2), EQUILIBRADOS.
4.- MATERIALES
1 una fuente de voltaje DC variable.
Multímetros digitales para la medición de corriente y de voltaje.
3 resistencias monofásicas de igual valor.
Tres inductancias monofásicas o una trifásica de valor constante.
Cables de conexión.
5.- PROCEDIMIENTO 1. Armar los siguientes circuitos trifásicos caso 1, y caso 2 (el armado de circuitos se
debe realizar con fuente des energizado).
2. Verificar los valores de tensiones de línea en bornes de la fuente de tensión, además de verificar la placa de las resistencias e inductancias, si va a soportar la tensión a aplicar y la corriente que va a circular, con el uso de amperímetros y voltímetros (fijarse el uso adecuado de los instrumentos de medida, parámetro y el rango de medición este en la posición adecuada). Una vez armado el circuito necesariamente debe ser revisado por el docente y posteriormente energizado (los valores técnicos de los elementos utilizados como el valor de la resistencia y otros debe contener la práctica). 3. Tomar datos de tensión y corriente de línea y de fase con el voltímetro y amperímetro en las tres fases en bornes de la carga como se ilustra en el siguiente cuadro.
SN: Sin neutro Línea (l)
CN: Con neutro físico Fase (f)
CASO 1 CARGA RESISTIVO SN
− − −
[] − [] − [] − .[] .[] .[] []
CN
[] [] [] .[] .[] .[] .[]
SN: Sin neutro Línea (l)
CN: Con neutro físico Fase (f)
CASO 2 CARGA RESISTIVO INDUCTIVO SN
CN
− [] − − [] − − [] − .[] .[] .[] []
[] [] [] .[] .[] .[] .[]
6.- ARMADO DEL CIRCUITO EN EL LABORATORIO
CIRCUITO TRIFASICO SIN NEUTRO
CIRCUITO TRIFASICO CON NEUTRO
7.- CUESTIONARIO 1. Con los datos de laboratorio ¿ Qué relación exi s te entre la tens ión y cor riente de línea y de fas e? S i es te factor cumple con la relación es tableci da en teoría, esplique las variaciones en ambos casos s i las hubiera. o
La corriente de fase y de línea son prácticamente las mismas, como se esperaba, estos valores difieren porque existe una pequeña resistencia en cables conectores. En cuanto a las tensiones de fase y de línea, se cumple la relación establecida en la teoría, con pequeñas variaciones debidas a la resistencia interna de la fuente y a la de los conectores.
2. E n s is temas de conexión es trella ¿ De dónde nace el conductor llamado neutro y qué función cumple? o
Nace de la unión de las fuentes o de la unión de las cargas. Este conductor es un compensador de corrientes.
3. ¿ E xis te diferencia de potencial entre el conductor Neutro y el c onductor de protección? o
No puesto que los dos se conectan a tierra.
4. Inves tig ue qué función cumple el conductor de protección y como debe s er conectado en un circuito es trella – es trella o
Cumple la función de protegernos conectando a tierra las carcasas de los elementos como resistencias a tierra con el fin de evitar una descarga accidental de corriente en el operario. Se conecta del punto de unión entre las cargas y a tierra.
5. Determine la corr iente que circ ula por el conductor neutro en cas o de s is temas Y -Y s eg ún el anális is teórico y práctico. o
En teoría no debería circular ninguna corriente pues estas se deberían anular el los puntos neutros de las conexiones de estrella pero en la práctica se puede observar una pequeña circulación de corriente, resultado de la compensación de las corrientes no eliminadas en las conexiones de estrella.
6. Con los datos obtenidos, verificar las leyes de K irchhoff. o
Con las corrientes de fase, en el punto neutro en las cargas, se puede observar que la sumatoria de corrientes se hace cero (en la simulación) y
muy cercana a este valor en la práctica. Luego se puede demostrar a partir de la relación de voltajes de fase y de línea, la ley de voltajes de Kirchhoff. 7. E n un s is tema trifásico estrella - es trella s e puede con un si s tema de bornes L1, L2, L3 y PE en caso de una res puesta positiva ¿ Cómo está conectado el conector de protección PE ? o
Si se puede contar con esa configuración de bornes, el conductor deberá estar conectado del punto neutro a tierra.
8.- CONCLUCION Se pudieron verificar las relaciones entre el voltaje de línea y de fase, la corriente de línea y de fase propuestas en los objetivos de la práctica. También se pudo ver la función que cumple el neutro a la hora de compensar las corrientes que no se eliminan entre sí.
5.- PROCEDIMIENTO 1. Tomar datos técnicos de los equipos a utilizar en la práctica, además de los valores con los que trabajara, de resistencias, inductancias y otros. 2. Armar el siguiente circuito trifásico.
3. Verificar los valores de tensiones de línea en bornes de la fuente de tensión, además de verificar la placa de resistencias e inductancias, si va a soportar la tensión a aplicar y la corriente que va circular, con el uso de amperímetros y voltímetros (fijarse el uso adecuado de los instrumentos de medida, parámetro y el rango de medición este en la posición adecuada). Una vez armado el circuito necesariamente debe ser revisado por el docente y posteriormente energizado. 4. Tomar datos de tensión y corriente de línea y de fase con voltímetro y amperímetro en las tres fases en bornes de la carga como se ilustra en el siguiente cuadro.
CASO 1 CARGA RESISTIVO
− − −
222[] 224[] 222[] 1.57[] 1.57[]
− − −
222[] 224[] 222[] 0.88[] 0.88[]
1.58[] 0.88[] CASO 2 CARGA RESISTIVO INDUCTIVO
− − −
220[] 223[] 221[] 0.91[] 0.92[] 0.93[]
− − −
220[] 223[] 221[] 0.52[] 0.52[] 0.53[]
6.- ARMADO DEL CIRCUITO EN EL LABORATORIO
7.- CUESTIONARIO
8.- CONCLUCION
