Lab Elt2570 2 2020
October 1, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA E INGENIERIA ELECTRONICA
LABORATORIO Nº1 ELT-2570
CIRCUITOS ELÉCTRICOS II NOMBRE: JACAYA NOMBRE: JACAYA AUCA FRANKLIN
DOCENTE: ING. OSCAR W. ANAVE LEÓN
PARALELO: “A “A”
ORURO-BOLIVIA
CONEXIÓN ESTRELLA DE CARGAS EQUILIBRADAS
1.1.OBJETIVO DEL LABORATORIO 1. 1.1. 1.1. 1. OBJE OBJETI TIVO VO GENE GENERA RALL Conocer las caracteríscas de operación de la Conexión Estrella en un sistema trifásico Tres y Cuatro Hilos de cargas Resisvas, Inducvas, Capacivas e Impedancia Inducva.
1.1. 1. 1.2. 2. OBJE OBJETI TIVO VOSS ESPEC ESPECÍF ÍFIC ICOS OS Para al Para alcan canzar zar el objev objevo o genera general, l, los alumno alumnoss deberá deberán n maneja manejarr adecua adecuadam dament entee los sig siguie uiente ntess parámetros eléctricos involucrados en la prácca de laboratorio:
Nociones Básicas de Campo Magnéco y Campo Eléctrico. Coeciente de Autoinducción. Capacitancia de un condensador. Conexión Estrella de cargas trifásicas equilibradas. Tensiones y Corrientes de Línea y de Fase en esta conexión. Diagramas senoidales trifásicos. Diagramas fasoriales trifásicos caracteríscos. Principio de funcionamiento básico del motor trifásico de inducción. Medición de Potencia acva en redes monofásicas.
1.2.PUNTUALIZACIOES TEÓRICAS 1.2. 1. 2.1. 1. CONE CONEXI XIÓN ÓN ESTR ESTREL ELLA LA En cargas resisvas y capacivas, donde no es necesario tomar en cuenta la polaridad, la conexión estrella es la unión indiferente indiferente de principios y nales, para obtener el neutro. En ccambio, ambio, para el caso de cargas inducvas, el tratamiento es disnto, porque aquí sí es importante tomar en cuenta la polaridad de las bobinas, por lo que la conexión estrella se la debe realizar uniendo sólo principios ó sólo nales para obtener el neutro. En la Conexión Estrella, se debe entender como Tres Hilos, a las tres líneas (a veces denominadas fases), es decir, a las terminales simbolizadas por A, B y C ó R, S y T ó U, V y W ó H1, H2 y H3 ó L1, L2 y L3; etc. Y debe entenderse como Cuatro Hilos a las tres líneas, es decir: A, B y C ó R, S y T ó U, V y W ó H1, H2 y H3 ó L1, L2 y L3; y al Neutro, N. En forma general, el Neutro (Cuarto Hilo), puede instalarse como Neutro Físico ó Neutro Aterrado. El circuito representavo y las ecuaciones caracterísc caracteríscas as son:
FUENTE TRIFÁSICA
CARGA TRIFÁSICA IA
A
V AN 0°
V AB 30° Z
E AN 0°
°
IN
N
ECN 120°
EBN
N'
120°
Z
-
°
Z
°
C B
VBN -120°
IB
VCN 120°
IC
VCA 150°
VBC -90°
Del circuito, podemos puntualizar los siguientes criterios:
A , B , C− ¿Terminales de línea o terminales accesibles accesibles o fases del circuito. ' N ,N , N −¿Neutro de la fuente y neutro de la carga, respecvamente. Tanto N como N’ se encuentran al mismo potencial, por lo tanto son iguales en amplitud y fase.
E AN , E BN , ECN −¿ Fas Fasore oress corres correspon pondie diente ntess a las fuerz fuerzas as electr electromo omotri trices ces generador trifásico, expresados en volos y desfasados entre sí 120º.
de fase fase del
V AN , V BN , V CN −¿ Fasores de Tensión de fase correspondientes a la carga trifásica, expresada en volos y desfasados entre sí 120º. V AB , V BC ,V CA − ¿ Faso Fasore ress de Tens Tensió ión n de líne línea, a, ta tant nto o en la fuen fuente te co como mo en la ca carg rga, a, denominada también tensión compuesta, porque resulta de la composición de dos tensiones de fase, es decir:
SECUENCIA ABC POSITIVA VCN
VCA
-VBN
60°
° 0 3
VAB
3 0 °
° 0 3
3 0 °
VAN
-VAN
0°
° 0 6
6 0 °
3 0 0° °
VBN
3 0 °
VBC
-VCN
w
En la gura es importante apuntar el desfase existente existente entre las tensiones de línea y las tensiones de fase, igual 30º, la tensión de línea se adelanta a la tensión de fase, en función a la secuencia a considerar, posiva. Fasorialmente:
´ V AB
=
3 V
∠ 30 °
(Voltios )
F
√ | | ´ BC =√ 3|V F |∠ 30 ° (Voltios ) V ´ CA =√ 3|V F V F |∠ 30 ° ( Voltios ) En caso de tomar en cuenta la secuencia negava, como giro de referencia de cada uno de los fasores, entonces en este caso, tendremos un retraso de la tensión de línea respecto a la tensión de fase, en un ángulo de 30º. Ver diagrama fasorial respecvo, a connuación: VBC
w VBN
-VCN 3 0 0 ° °
3 0 ° ° 0 6
6 0 °
-VAN
VAN
VCA
0°
° 0 3
3 0 °
3 0 °
° 0 3
VCN
-VBN
VAB
60°
SECUENCIA ACB NEGATIVA
´ AB V AB = √ 3|V F F |∠ −30 ° ( Voltios )
´ BC =√ 3|V F V F |∠ −30 ° ( Voltios)
´ CA =√ 3|V F |∠− 30 ° ( Voltios ) V
De los diagramas fasoriales es necesario generalizar lo siguiente: Las tensiones de fase y de línea son iguales en magnitud y desfasados 120º eléctricos, considerar esta condición es bastante aconsejable en el estudio de cualquier sistema eléctrico trifásico; por lo que, es
suciente encontrar uno de los fasores de tensión y en base a éste desfasar 120º, considerando la secuencia empleada, para encontrar a las dos restantes. En la gura es importante apuntar el desfase desfase existente entre las ten tensiones siones de línea y las tensiones tensiones de fase, igual 30º, la tensión de línea se adelanta a la tensión de fase, en función a la secuencia a considerar, posiva. Fasorialmente:
´ AB= √ 3|V F |∠ 30 ° (Voltios) V ´ BC =√ 3|V F |∠ 30 ° (Voltios ) V
´ CA =√ 3|V F V F |∠ 30 ° ( Voltios)
En caso de tomar en cuenta la secuencia negava, como giro de referencia de cada uno de los fasores, entonces en este caso, tendremos un retraso de la tensión de línea respecto a la tensión de fase, en un ángulo de 30º. Ver diagrama fasorial respecvo, a connuación:
´ AB = √ 3|V F |∠−30 ° (Voltios ) V
´ BC =√ 3|V F V F |∠ −30 ° ( Voltios) ´ CA =√ 3|V F |∠− 30 ° ( Voltios ) V VBC
w -VCN
VBN 3 0 0° °
3 0 ° ° 0 6
6 0 °
-VAN
VAN
3 0 °
VCA
0°
° 0 3
3 0 °
° 0 3
VCN
-VBN
VAB
60°
SECUENCIA ACB NEGATIVA
La tensión tensión en las tres líneas líneas será resultado resultado de la ley de tensiones tensiones de Kirchho, Kirchho, en las tres mallas: mallas: (Secuenciaa Negava). (Secuenci
Malla AB:
´ AB= ´V AN − ´V BN =|V AN |∠ 0 °−|V BN |∠ 120 ° V |V AN |=|V BN |=|V CN |=|V F |
´ AB = ´V AN − ´V BN =|V F |(∠ 0 ° −∠ 120 ° ) V ´ AB= ´V AN − ´V BN =|V F |(1+ V
1 2
− j 0.866 )
(−
´ AB= ´V AN − ´V BN =|V F | V
3 2
j 0.866
´ AB= √ 3|V F |∠ −30 ° (Voltios) V
)=√ |
3 V F |∠ −30 °
Malla BC:
´ BC = ´V BN − ´V CN =|V BN |∠120 ° −|V CN |∠−120 ° V |V AN |=|V BN |=|V CN |=|V F | ´ BC = ´V BN − ´V CN =|V F |(∠ 120 ° −∠−120 ° ) V
´ BC = ´V BN − ´V CN =|V F |( V
−1 2
1
+ j 0.866 + + j 0.866 ) 2
´ BC = ´V BN − ´V CN =|V F |( 2∗ j 0.866 )=√ 3|V F |∠ 90 ° V ´ BC =√ 3|V F |∠ 90 ° (Voltios ) V Malla CA: V AN = V N AN ∠ 0 ° ´ CA = ´V CN − ´V AN | N |∠−120° −|V AN | V = V = V = V | AN | | BN | | CN | | F |
´ CA = ´V CN − ´V AN V AN =|V F F |( ∠− 120 ° −∠ 0 ° )
´ CA = ´V CN − ´V AN =|V F |( V
(
´ CA = ´V CN − ´V AN =|V F | V
−1 2 −3 2
− j 0.866 −1 )
)
− j 0.866 =√ 3|V F |∠ 30 °
´ BC =√ 3|V F |∠−150 ° (Voltios ) V
1.3.MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR MATERIAL Y EQUIPO
Carga Resistiva
ESPECIFICACIONES
Lámparas incandescentes Potencia: 200 [W] Tensión: 220 [V] 6 Unidades ( 2 por fase)
IMAGEN
Motor de inducción Potencia : 3 [KW] Tensión: 380/220 [V] Corrie Cor rient nte: e: 10. 10.8/6 8/6.27 .27 [A]
Carga Inductiva
Frecuencia: cosφ =0.8750 [Hz]
Capacitor monofásico Capacidad: 24 [μF] Tensión: 380 [V] Carga capacitiva Potencia:1220–1100 [VA] Frecuencia: 50-60 [Hz] 3 Unidades (1 por fase)
Transformador trifásico
Reductor: 380/220[V] Potencia: 3 [KVA] Arrollamiento Primario: 6 terminales Arrollamiento Secundario: 6 terminales
Fuente de Alimentación
Tens ensión ón:: 380 [V] [V], 4 hilos (3 Fases + Neutro)
Multímetro electrónico
KAMASA Modelo: DT382B Voltímetro: DC: 200 200m/2 m/2/20 /20/20 /200/1 0/1000 000 ± 0,5% (V) AC: 200/600 200/600 ±0,8% (V) Amperímetro: DC: 2m/20m/200m/10 ± 0.8% (A) AC: 10 ± 1.0 % (A) Óhmetro: 200/2k/20k/200k/20M ± 0.8% (Ω)
Pinza Amperimétrica
UNI-T Modelo: UT201 Voltímetro: DC:: 20 DC 200m 0m /2 /2/2 /20/ 0/20 200/ 0/60 6000 ± 0,8% (V) AC: 2/20/200/600 ± 1,2% (V) Amperímetro: AC: 2/20/200/400 ± 1,8 % (A) Óhmetro: 200/2k/20k/200k/2M/20MΩ ± 1,2% (Ω)
CIRCUTOR
Analizador de redes
Calculadora Científica
Modelo AR6
Pinzas de 5/2 V
Marca: HPModelo: 50g
Tipo:
Chicotillos
Alicates
Destornilladores
Tenaza Banana Mixto con derivación
y
sin
De fuerza De punta De corte
Marca: Finder Estrella Plano
Pelacables
1.4.MONTAJE DEL CIRCUITO Carga Resisva:
Idenque el tablero de trabajo, dónde se encuentran las lámparas incandescentes.
Copie elmente los datos de placa del receptor.
Con el mulmetro, en la escala de connuidad 200 Ω, probar connuidad de las lámparas seleccionadas seleccionad as para la conexión, recuerde que son dos por fase.
Proceda a conectar Proceda conectar las cargas, cargas, para ello, verique verique que cada lámpara ene dos terminales terminales accesibles, principio y nal, conecte en paralelo dos de ellas y obtendrá cuatro terminales accesibles donde dos de ellas se encuentran al mismo potencial, consecuenci consecuenciaa de la conexión en paralelo y listos para realizar el arreglo estrella.
Repita lo mismo con las otras dos fases restantes. Ver Circuito de Análisis.
Realice el neutro arcial arcial uniendo un terminal terminal de cada fase, las que se se encuentran al mismo potencial, no interesa la polaridad de la carga, con lo que habrá unido las tres fases en un solo punto, denominado neutro.
Ahora ene dos terminales accesible, con el mismo potencial, por fase, más el neutro que acaba de realizar.
Conecte a la fuente un terminal común, mismo potencial, a cada fase de la alimentación ‘A, B, C, N’.
Cierre el interruptor principal de la línea energizando su carga, deberán iluminar las lámparas con el ujo luminoso nominal, si existe diferencia de iluminación, jese las fases se encuentran desequilibradas desequilibrad as y el neutro se encuentra abierto.
Si todo resulta normal proceda a levantar las lecturas de los diferentes parámetros eléctricos indicados en la parte de Circuito de Análisis.
Realice su trabajo con el respecvo cuidado, la línea de alimentación es de 380 V y se encuentra cerca al transformador principal principal de suministro suministro eléctrico al Laboratorio.
Carga Inducva:
Idenque el motor trifásico con el que llevará adelante adelante su experimento.
Copie elmente los datos de placa del receptor.
Coloque el motor en una posición, que le permita manipular manipular con toda comodidad.
Desconecte los puentes puentes de conexión del motor a experimentar, hágalo con muc mucho ho cuidado, no pierda de vista los tornillos, tornillos, tuercas y puentes de la bornera del motor.
Con el mulmetro, en la parte del óhmetro, escala escala de 200 Ω, pruebe la connuidad de los tres devanados existentes en el motor, dibuje el circuito en su hoja de prueba.
Habrá idencado los terminales de los devanados del motor, cuya simbología será U1, V1 y W1 – U2, V2 y W2 ó U, V y W – x, y, z, el primero para los motores actuales y el segundo para motores anguos.
Para realizar el Neutro, se pueden unir los terminales U1, V1, W1 o U2, V2, W2, en los motores actuales.
Para realizar el Neutro, se pueden pueden unir los terminal terminales es U, V, W o x, y, z, en los motores anguos.
Realizado el neutro, hacerlo accesible a la medición y conexión derivando de él, un chicollo.
Energizar a la carga, motor de inducción, con la tensión de alimentación de 380 V y en 4 hilos, observar el sendo de giro y la velocidad adquirida por el motor.
Proceda a levantar lecturas de parámetros eléctricos, caracteríscos.
Invierta el sendo del motor con sólo intercambiar dos fases, pueden ser cualquiera de ellas.
Verique las lecturas obtenidas en el punto anterior, según Lectura de Datos.
El desfase entre la tensión y corriente en la fase de la carga, denominado Factor de Potencia, se obtendrá no de la placa del motor, sino más bien, por medición.
Idenque el analizador de redes a ulizar en esta medida, en lo que principalmente concierne a los terminales de tensión tres o cuatro hilos y sensores de corriente de fase y de neutro, en sus respecvos sensores de tensión y de corriente. Para ello consulte su manual de operación.
Figura 1
Carga Capaciva:
Idenque el capacitor capacitor monofásico con el que llevará adel adelante ante su experimento.
Copie elmente los datos de placa del receptor.
El capacitor sólo ene dos terminales no polarizados.
Use tres capacitores de iguales caracteríscas técnicas, para formar el neutro, una un terminal de cada fase entre sí y obtendrá un terminal común denominado Neutro de la la carga.
En las diferentes conexiones del capacitor, actúe tomando siempre el terminal acvo para conectar, ello con el respecvo cuidado, así preservará el terminal acvo del capacitor.
Alimente a los tres restantes terminales accesible, una por fase, la alimentación trifásica de la Red, vale decir, 380 V en 4 Hilos.
Para la realización de la medición de corriente en línea tenga cuidado con las corriente IRUSH, en cada conexión y desconexión.
Para el descargado del capacitor capacitor sométalo a una resistencia o una bobina y logrará descargar el capacitor sin causar daño al receptor.
1.5.CIRCUITOS DE ANÁLISIS
Carga Resistiva
Carga Inductiva
Carga Capacitiva
1.1.LECTURA DE DATOS. Tabla de datos desplegados Diagrama Fasorial representativo Diagrama senoidal representativo Diagrama de Barras
-
LECTURAS LECTURAS TOMADAS TOMADAS C CON ON ANALIZADOR ANALIZADOR DE REDES REDES (POWER (POWERVISION VISION PLUS - POWERVIS POWERVISION).ION).-
CARGA RESISTIVA.-
TENSIONES DE FASE Y LINEA, CORRIENTES DE LINEA Y POTENCIAS EN UNA TABLA CON UN PERIODO DE 0.1 SEGUNDOS (POWER VISION v1.8c).-
CARGA INDUCTIVA.-
TENSIONES DE FASE Y LINEA, CORRIENTES DE LINEA Y POTENCIAS EN UNA TABLA CON UN PERIODO DE 0.1 SEGUNDOS (POWER VISION v1.8c).-
CARGA CAPACITIVA.-
TENSIONES DE FASE Y LINEA, CORRIENTES DE LINEA Y POTENCIAS EN UNA TABLA CON UN PERIODO DE 0.1 SEGUNDOS (POWER VISION v1.8c).-
1.6.LECTURA DE DATOS 1.6. 1.6.1. 1. DA DATO TOS S LE LECT CTUR URAD ADOS OS
CARGA
Corrient e de Línea (A)
Voltaje de Línea (V)
IA=3.724 IB=3.741 IC=3.704 IA=2.917 IB=3.024 IC=3.187 IA=2.871 IB=2.877 IC=2.896
VAB=399.29 VBC=402.83 VCA=400.54 VAB=400.71 VBC=404.24 VCA=401.51 VAB=403.09 VBC=406.59 VCA=404.15
Resistiva
Inductiva
Capacitiva
Voltaje de Fase (V)
Potencia Activa por Fase (W)
Potencia Reactiva por Fase (VAR)
Potencia Aparente por Fase (VA)
VAN=230.48 VBN=232.09 VCN=232.05 VAN=221.11 VBN=2232.92 VCN=232.80 VAN=232.56 VBN=234.31 VCN=234.21
858.00 867.00 859.00 106.00 148.00 112 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 665.00 688.00 732.00 661.00 668.00 672.00
858.00 867.00 859.00 674,00 704.00 741.00 312.00 346.68 341.32
PROMEDIOS DE LAS LECTURAS Corriente de Línea (A) Resistiva Inductiva Capacitiv a
Voltaje de Línea (V)
Voltaje de Fase (V)
IL=3.723 IL=3.042
VL=400.88 VL=402.15
VF=231.54 VF=232.27
IL=2.881
VL=404,60
VF=233.69
CÁLCULOS DE POTENCIAS ACTIVAS, REACTIVAS Y APARENTES
Carga Resistiva
Potencia Activa
cosφ
1.00 1.00 1.00 0.16 0.21 0.15 0.00 0.00 0.00
P1=V F F I F cos φ=230.48 ∗3.724∗cos0 ° = 858.31( W ) P2=V F I F cos φ=232.09∗3.741∗co coss 0 ° =868.25 ( W ) P3=V F F I F cos φ=232.05 ∗3.704∗cos0 ° = 859.51 ( W ) P3 φ = P1 + P2+ P 3=358.31 + 868.25 + 859.51= 2586.07 ( W )
Potencia Reactiva Q1=V F I F senφ= 230.48∗3.724∗sen 0 ° =0 ( VAR ) Q2=V F F I F F senφ = 232.09∗3.741∗sen 0 ° = 0 ( VAR ) Q3=V F F I F F senφ =232.05∗3.704∗ sen 0 ° =0 ( VAR ) Q3 φ =Q1 + Q2+ Q 3=0 ( VAR )
Potencia Aparente S1= √ P1
2
2 2 + Q12= √ 858.31 858.31 + 0 = 858.31( VA ) 2
2
2
2
S2= P22 + Q 22=√ 868.252 + 0 2=868.25 ( VA ) √ P3 + Q3 =√ 859.51 859.51 + 0 =859.51 ( VA ) S3= √ S3 φ =√ P P3 φ
2
2 2 1144.40 + 0 =2586.07 ( VA ) + Q3 φ2 =√ 1144.40
Carga Inductiva Factor de Potencia
cosφ =0.16 −1 φ =cos 0.16 φ =80.793 Potencia Reactiva
Q1=V F I F senφ= 221.11∗2.917∗ sen 80.793 ° =636,66 ( VAR ) Q2=V F F I F F senφ = 223.92∗3.024∗ sen 80.793 ° =668.41 ( VAR ) Q3=V F F I F F senφ =232.80∗3.187∗ sen 80,793 ° =732.37 ( VAR ) Q3 φ =Q1 + Q2+ Q 3=636,66 + 668.41 + 732.37 =2037.44 ( VAR ) Potencia Aparente 2
2
2
2
S1= √ P1
106 + 636,66 =645.42 ( VA ) + Q1 = √ 106 2 2 2 2 148 + 668.41 =684.60 ( VA ) S2= √ P2 + Q 2 =√ 148 2 2 2 2 112 + 732.37 =740.88 ( VA ) S3= √ P3 + Q 3 =√ 112
S3 φ =√ P P3 φ
2
2 2 210 + 2037.44 =2070.05 ( VA ) + Q3 φ2 =√ 210
Potencia Compleja
S ´ 3 φ =366 + j 2037.44 =2070.05 ∠ 79.816 ° (VA )
Carga Capacitiva
Potencia Activa
P1=V F I F cos φ=232.56∗2.871∗cos90 ° =0 ( W ) P2=V F F I F cos φ=234.31 ∗2.877∗ cos90 ° =0 ( W ) P3=V F I F cos φ=234.21∗2.896∗cos90 ° =0 ( W ) P3 φ = P1 + P2+ P 3=0 ( W ) Potencia Reactiva
Q1=V F F I F F senφ= 232.56∗2.871∗sen 90 ° =667.68 ( VAR ) Q2=V F F I F F senφ = 234.31∗2.877∗sen 90 ° =674.11 ( VAR ) Q3=V F I F senφ =234.21∗2.896∗sen 90 ° =678.27 (VAR ) Q3 φ =Q1 + Q2+ Q 3=667.68 + 674.11+ 678.27= 2020.06 ( VAR )
Potencia Aparente
S1= √ P1
+ Q12= √ 0 2 + 667.682= 667.68 (VA ) 2 2 2 2 S2= √ P2 + Q 2 =√ 0 + 674.11 =674.11 ( VA ) 2 2 2 2 S3= √ P3 + Q 3 =√ 0 + 678.27 =678.27 ( VA ) 2 2 2 P3 φ + Q 3 φ =√ 0 + 2020.06 =2020.06 ( VA ) S3 φ =√ P 1.6 1.6.2. .2.
2
TRIÁNG TRIÁNGULO ULOS S DE DE POTEN POTENCIA CIA Y CÁLC CÁLCULO ULO DE ERRORE ERRORES S
Carga Resistiva Potencia Activa Total
P3 φ =√ 3 V LL I LL cosφ P3 φ =√ 3∗399.29∗3.729∗cos ( 0 ° )
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