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 caracteríscas de operación de la Conexión Estrella en un sistema trifásico Tres y Cuatro Hilos de cargas Resisvas, Inducvas, Capacivas e Impedancia Inducva.

1.1. 1. 1.2. 2. OBJE OBJETI TIVO VOSS ESPEC ESPECÍF ÍFIC ICOS OS Para al Para alcan canzar zar el objev objevo 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 prácca de laboratorio:         

Nociones Básicas de Campo Magnéco y Campo Eléctrico. Coeciente 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 caracteríscos. Principio de funcionamiento básico del motor trifásico de inducción. Medición de Potencia acva en redes monofásicas.

1.2.PUNTUALIZACIOES TEÓRICAS 1.2. 1. 2.1. 1. CONE CONEXI XIÓN ÓN ESTR ESTREL ELLA LA En cargas resisvas y capacivas, 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 inducvas, el tratamiento es disnto, 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 representavo y las ecuaciones caracterísc caracteríscas 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, respecvamente. 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 volos 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 volos 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     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, posiva. 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 negava, 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 respecvo, a connuación: VBC

w VBN

-VCN 3 0  0 °  ° 

 3 0 °      °      0     6

6      0      °     

-VAN

VAN

VCA



       °       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

 

suciente 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, posiva. 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 negava, 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 respecvo, a connuación:

´  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       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 Negava). (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 Resisva: 

Idenque el tablero de trabajo, dónde se encuentran las lámparas incandescentes.



Copie elmente los datos de placa del receptor.



Con el mulmetro, en la escala de connuidad 200 Ω, probar connuidad 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, verique verique 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 arcial arcial 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 respecvo cuidado, la línea de alimentación es de 380 V y se encuentra cerca al transformador principal principal de suministro suministro eléctrico al Laboratorio.

Carga Inducva: 

Idenque 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 mulmetro, en la parte del óhmetro, escala escala de 200 Ω, pruebe la connuidad de los tres devanados existentes en el motor, dibuje el circuito en su hoja de prueba.



Habrá idencado 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 anguos.



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 anguos.



Realizado el neutro, hacerlo accesible a la medición y conexión derivando de él, un chicollo.

 



Energizar a la carga, motor de inducción, con la tensión de alimentación de 380 V y en 4 hilos, observar el sendo de giro y la velocidad adquirida por el motor.



Proceda a levantar lecturas de parámetros eléctricos, caracteríscos.



Invierta el sendo del motor con sólo intercambiar dos fases, pueden ser cualquiera de ellas.



Verique 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.



Idenque el analizador de redes a ulizar 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 respecvos sensores de tensión y de corriente. Para ello consulte su manual de operación.

Figura 1

Carga Capaciva: 

Idenque 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 caracteríscas 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 acvo para conectar, ello con el respecvo cuidado, así preservará el terminal acvo 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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