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• Rodrigo Zuñiga

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“UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA” FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECANICA, MECANICA-ELECTRICA Y MECATRONICA

MATERIA: MAQUINAS ELECTRICAS I PRACTICA N°2 INFORME: CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS

ALUMNO: MAMANI HUAHUACHAMPI; PAUL NELSON DOCENTE: ING. LUIS A. CHIRINOS AREQUIPA-PERU 2010 1

CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS 1. OBJETIVO:  Armar, analizar y verificar en forma experimental los diferentes parámetros de un circuito trifásico balanceado. Incluyendo los diagramas fasoriales de tensiones y corrientes. 2. MARCO TEÓRICO: Conceptos importantes: Para comprender como funcionan los circuitos trifásicos es necesarios primero conocer cómo se denominan las partes que lo componen así como todos los conceptos relacionados. Sin un claro entendimiento de todo esto se pueden ocasionar confusiones a la hora de resolver un problema con circuitos trifásicos. Voltajes trifásicos balanceados: Para que los tres voltajes de un sistema trifásico estén balanceados deberán tener amplitudes y frecuencias idénticas y estar fuera de fase entre sí exactamente 120°. Importante: En un sistema trifásico balanceado la suma de los voltajes es igual a cero: Va + Vb + Vc = 0 Circuito trifásico balanceado: Si las cargas se encuentran de manera que las corrientes producidas por los voltajes balanceados del circuito también están balanceadas entonces todo el circuito está balanceado. Voltajes de fase: Cada bobina del generador puede ser representada como una fuente de voltaje senoidal. Para identificar a cada voltaje se les da el nombre de voltaje de la fase a, de la fase b y de la fase c.

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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 la fase a. y el voltaje de fase c está atrasado 120° al de la fase a.

Neutro: Normalmente los generadores trifásicos están conectados en Y para así tener un punto neutro en común a los tres voltajes. Raramente se conectan en delta los voltajes del generador ya que en conexión en delta los voltajes no están perfectamente balanceados provocando un voltaje neto entre ellos y en consecuencia una corriente circulando en la delta.

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3. ELEMENTOS A UTILIZAR 

01 variador de tensión trifásico



03 voltímetros 0-600V



03 resistencias variables 0-180 ohmios 1.6A



03 amperímetros iguales de 0-5A



03 transformadores 110/220, 500VA



03 condensadores de 30pf-300V



03 condensadores de 50pf-300V



03 condensadores de 70pf-300V

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL a. Armar el circuito resistivo configurado en estrella, y alimentarlo desde los terminales del autotransformador trifásico, donde se regulará una tensión de alimentación de 120 V registrar datos. R VRN VSN VTN V R-S V S-T V T-R A1 A2 A3 100 68.1 67.7 68.6 119.1 120.1 120.2 0.68 0.67 0.65 b. En el circuito anterior, reemplazar las resistencias por los condensadores y registrar la misma información. C VRN VSN VTN V R-S 30 69.6 69 69.4 122.6 50 70.4 69.2 70 123.5 70 70.4 69.7 70.5 124.5

V S-T 122 123.2 123.8

V T-R 122.6 123.7 124.2

A1 0.85 1.4 1.95

A2 0.85 1.38 1.93

A3 0.85 1.4 1.95

c. Armar un circuito inductivo con los devanados de 110V (circuito R-L), configurado en estrella, manteniendo la misma tensión de alimentación registrar: R VRN VSN VTN V R-S V S-T V T-R A1 A2 A3 0.5 68.5 66.9 72.1 120.8 120.3 120.3 0.36 0.3 0.32

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d. Permutar los condensadores para obtener tres tipos de impedancias R-C y registrar los valores indicados en la tabla graficada. R 100 100 100

C 30 50 70

VRN 68 68.1 68.4

VSN 68.4 67.8 68

VTN 68.6 68.3 68.2

V R-S 120.4 119.8 119.6

V S-T 120.6 120.9 121.3

V T-R 120.3 119.4 121.7

A1 0.52 0.6 0.65

A2 0.52 0.6 0.64

A3 0.52 0.6 0.63

5. CUESTIONARIO I.

Con la tensión nominal utilizada en el autotransformador. Calcular la intensidad de corriente de cada uno de los circuitos ensamblados y comparar con los resultados experimentales, justificar las diferencias. Para hallar las distintas corrientes en cada fase recurrimos a los voltajes de fase y a la ley de ohm. _ _

I

V _

Z

PARTE a) COMPONENTE MAGNITUD ANGULO VRN 68.1 120 VSN 67.7 0 VTN 68.6 -120 Z 100 0 A1 A2 A3

0.681 0.677 0.686

120 0 -120

Z=(R – j 0) TEORICO Y EXPERIMENTAL DE LA CORRIENTE EN CADA LINEA A1 A2 A3 A1 A2 A3 0.68 0.68 0.68 ≈ 0.68 0.67 0.65 En esta primera parte se observa valores prácticamente iguales entonces deducimos que pudo haber algún error al obtener los datos del amperímetro en la experiencia.

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PARTE b) C=30 uf C=50 uf C=70 Uf COMPONENTE MAGNITUD ANGULO MAGNITUD ANGULO MAGNITUD ANGULO VRN 69.6 120 70.4 120 70.4 120 VSN 69 0 69.2 0 69.7 0 VTN 69.4 -120 70 -120 70.5 -120 Z 88.42 -90 53.05 -90 37.89 -90 A1 A2 A3

0.79 0.78 0.78

210 -90 -30

1.33 1.30 1.32

210 -90 -30

1.86 1.84 1.86

210 -90 -30

Z=(R – j XC) ≈ Z=(0 – j XC) TEORICO Y EXPERIMENTAL DE LA CORRIENTE EN CADA LINEA A1 A2 A3 A1 A2 A3 0.79 0.78 0.78 ≈ 0.85 0.85 0.85 1.33 1.30 1.32 ≈ 1.40 1.38 1.40 1.86 1.84 1.86 ≈ 1.95 1.93 1.95 La variación significante de esta parte de las corrientes se debe a que las mediciones que realizamos al armar estos circuitos fueron un poco lentas y lo que se notó es que los voltajes aumentaban y se piensa que los valores tanto de corriente y voltaje son inestables con el transcurso del tiempo. PARTE c) R=0.5 Ω COMPONENTE MAGNITUD ANGULO VRN 68.5 120.00 VSN 66.9 0 VTN 72.1 -120.00 Zr 190.27 89.84 L=505 mh Zs 223.00 89.87 L=592 mh Zt 225.31 89.87 L=598 mh A1

0.36

30.16 6

A2 A3

0.30 0.32

-89.87 -209.87

Z=(R+ j XL) L=XL/2*PI*F Angulo de z hallado mediante arco-coseno de (r/magnitud) Magnitud de z hallada por (v/a) TEORICO Y EXPERIMENTAL DE LA CORRIENTE EN CADA LINEA A1 A2 A3 A1 A2 A3 0.36 0.30 0.32 ≈ 0.36 0.30 0.32 En esta parte las corrientes son las mismas por que usamos las corrientes experimentales para poder hallar la impedancia teórica y así volvimos a usar esas impedancias con los voltajes para hallar las corrientes ya que no existe otra manera. PARTE d) C=30 uf C=50 uf C=70 Uf R=100 Ω R=100 Ω R=100 Ω COMPONENTE MAGNITUD ANGULO MAGNITUD ANGULO MAGNITUD ANGULO VRN 69.60 120.00 70.40 120.00 70.40 120.00 VSN 69.00 0 69.20 0 69.70 0 VTN 69.40 -120.00 70.00 -120.00 70.50 -120.00 Z 133.48 -41.48 113.20 -27.95 106.94 -20.75 A1 A2 A3

0.52 0.52 0.52

161.48 41.48 -78.52

0.62 0.61 0.62

147.95 27.95 -92.05

0.66 0.65 0.66

140.75 20.75 -99.25

Z=(R – j XC) TEORICO Y EXPERIMENTAL DE LA CORRIENTE EN CADA LINEA A1 A2 A3 A1 A2 A3 0.52 0.52 0.52 ≈ 0.52 0.52 0.52 0.62 0.61 0.62 ≈ 0.60 0.60 0.60 0.66 0.65 0.66 ≈ 0.65 0.64 0.63

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Los valores de las corrientes en esta parte no difiere casi nada entonces obtuvimos datos sin errores al momentos de realizar las mediciones y fueron lo más rápido posible. II.

Construir los diagramas vectoriales de tensiones y corrientes de los diferentes circuitos ensamblados.

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III.

A partir de los datos experimentales, calcular el ángulo de desplazamiento entre la tensión y la corriente de cada fase de los circuitos ensamblados. Tomando como referencia a VSN PARTE a)

VRN VSN VTN V R-S V S-T V T-R A1 A2 A3 MAGNITUD 68.1 67.7 68.6 119.1 120.1 120.2 0.68 0.67 0.65 ANGULO 120.00 0.00 -120.00 90.00 -30.00 -150.00 120.00 0.00 -120.00 PARTE b) VRN MAGNITUD 69.6 ANGULO 120.00 MAGNITUD 70.4 ANGULO 120.00 MAGNITUD 70.4 ANGULO 120.00

VSN VTN V R-S V S-T V T-R 69 69.4 122.6 122 122.6 0.00 -120.00 90.00 -30.00 -150.00 69.2 70 123.5 123.2 123.7 0.00 -120.00 90.00 -30.00 -150.00 69.7 70.5 124.5 123.8 124.2 0.00 -120.00 90.00 -30.00 -150.00

A1 0.85 210 1.4 -90 1.95 -30

A2 0.85 210 1.38 -90 1.93 -30

A3 0.85 210 1.4 -90 1.95 -30

PARTE c) VRN VSN VTN V R-S V S-T V T-R A1 A2 A3 MAGNITUD 68.5 66.9 72.1 120.8 120.3 120.3 0.36 0.3 0.32 ANGULO 120.00 0.00 -120.00 90.00 -30.00 -150.00 30.16 -89.87 -209.87 PARTE d) VRN VSN VTN MAGNITUD 68 68.4 68.6 ANGULO 120.00 0.00 -120.00 MAGNITUD 68.1 67.8 68.3 ANGULO 120.00 0.00 -120.00

V R-S 120.4 90.00 119.8 90.00

V S-T 120.6 -30.00 120.9 -30.00

V T-R A1 A2 A3 120.3 0.52 0.52 0.52 -150.00 161.48 41.48 -78.52 119.4 0.6 0.6 0.6 -150.00 147.95 27.95 -92.05 12

MAGNITUD 68.4 68 68.2 119.6 121.3 121.7 0.65 0.64 0.63 ANGULO 120.00 0.00 -120.00 90.00 -30.00 -150.00 140.75 20.75 -99.25 6. OBSERVACIONES Y CONCLUCIONES 

Algo que se observó en la experiencia cuando estaba conectado las cargas

capacitivas los voltajes aumentaban esto puede ser a que los capacitores se cargaban y descargaban constantemente y los voltímetros marcaban valores encima de los 120 voltios de estimación teórica. 

Al armar el circuito inductivo uno podría pensar erróneamente que solo

deben tener cargas inductivas pero es falso ya que este circuito tiene un devanado de alambre de distintos materiales y al ser grandes cantidades de alambre estos tienen una resistencia del material con el que se trabaja. 

Los valores obtenidos teóricamente con los valores experimentales son

iguales en la gran mayoría y los valores que difieren son diferencias insignificantes que se los podría pasar como parecidos esto debido a que la obtención de datos fueron lo más precisos posibles. 

Las diferencias insignificantes que hubo también puede ser debido a que los

instrumentos analógicos utilizados estén descalibrados y a que todos los instrumentos de medición siempre tienen una resistencia interna que varía los datos un poco. 

En la experiencia se pudo comprobar los aportes del marco teorico como la

de los voltajes de línea y voltajes de fase y la relación que existe entre estos. 

El tema de la práctica era circuitos trifásicos balanceados pero en la

realidad es muy difícil que las cargas utilizadas para este tipo de circuitos sean iguales ya que siempre existe una diferencia pequeñísima entre estos y por eso la diferencia entre las corrientes de fase.

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7. BIBLIOGRAFIA 

http://www.mailxmail.com/curso-conocer-energia-trifasica/analisis-

circuitos- trifasicos 

http://www.trifasicos.com/analisis.php



http://www.fing.edu.uy/iie/ense/asign/electrotec/e1/CircuitosElectricosTrif

asicos.pdf 

http://www.trifasicos.com/conceptos.php



http://dctrl.fi-b.unam.mx/practicas/circuitos/pspice_p3.pdf



http://www.monografias.com/trabajos16/circuitos-trifasicos/circuitos-

trifasicos.shtml 

http://www.slideshare.net/Estefa_Arias/circuitos-trifasicos-presentation

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