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INFORME DE EXPERIMENTO DE LABORATORIO N°- 45 CIRCUITOS TRIFASICOS

Introducción Un sistema polifásico está formado por dos o más tensiones iguales con diferencias de fase constantes que suministran energía a las cargas conectadas a las líneas. En un sistema de dos fases, o bifásicos, la diferencia de fase entre las tensiones es de 90 grados, mientras que en los trifásicos dicha diferencia es de 120. Los sistemas de seis o más fases se utilizan a veces en rectificadores polifásicos para obtener una tensión rectificada poco ondulada, pero los sistemas trifásicos son comúnmente utilizados para la generación y transmisión de la energía eléctrica. Las tensiones inducidas en lastres bobinas igualmente espaciadas presentan una diferencia de fase de 120 grados, una vez que la bobina A alcance un máximo le sigue la B y después la C; en este caso se le denomina secuencia ABC, en esta secuencia los fasores giran en sentido contrario a las agujas del reloj, tomando como referencia un punto fijo. La rotación de los fasores en sentido contrario daría lugar a la secuencia CBA. Dependiendo de las conexiones de los extremos de los inductores estos darán origen a una conexión delta o estrella OBJETIVOS

1. Estudiar la relación existente entre el valor del voltaje y el de la corriente en circuitos trifásicos. 2. Aprender cómo se hace conexión en delta y estrella. 3. Calcular la potencia en circuitos trifásicos. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS Módulo de punto de alimentación (0 120/208V/3φ) EMS 8821 Módulo de medición de c-a (250/250/250V) 8426

EMS

Módulo de medición de c-a (0,5/0,5/0,5A) EMS 8425 Módulo de resistencia EMS 8311 Cables de conexión EMS 8941 PROCEDIMIENTOS Advertencia: ¡En este experimento de laboratorio se maneja altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada conexión! 1. a) Conecte el circuito que se ilustra en la figura 45-1, utilizando los módulos EMS de

fuente de alimentación medición de c-a.

E6 a N =115 V c−a

y

b) Conecte la fuente de alimentación y ajuste el voltaje de línea a neutro exactamente a 120V c-a (según lo indique el voltímetro de la fuente de alimentación).

d) Vuelva el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. e) Calcule el valor medio del voltaje de línea al neutro.

c) Mida y anote cada voltaje de línea a línea.

V mf =

E4 −5 =208 V c−a

( 121+ 120+115 ) 3

V mf =118.67[V ]

E5−6=208 V c−a E4 −6=208 V c−a d ¿ Reduzca

el

voltaje

a

3. a) Calcule la relación entre el valor medio del voltaje de línea a línea y el valor medio del voltaje de línea al neutro.

cero y desconecte la fuente de alimentación.

V ml 208 [ V ] = =1,75 V mf 118,67 [ V ]

e) Calcule el valor medio del voltaje de línea.

V ml=

( 208+ 208+208 ) 3

V ml=208 [ V ] 2. a) Vuelva a conectar los tres voltímetros con el fin de medir el voltaje de cada línea al neutro. b) Conecte la fuente de alimentación y ajuste el voltaje de línea a neutro exactamente a 120 V c-a. c) Mida y anote cada voltaje de línea a neutro.

E4 a N =121V c−a E5 a N =120 V c−a

b) Considere esta relación y diga si es aproximadamente igual a la raíz cuadrada de

√ 3 ( 1,73 ) .

Sí 4. a) Repita el procedimiento 1 2; pero en esta ocasión mida los voltajes desde las terminales de salida fija de la fuente de alimentación.

E1−2=215 V c−a E2−3=212 V c−a E1−3=204 V c−a E1 a N =125 V c−a

E2 a N =125 V c−a

I 1 =0,3 A c−a

E3 a N =114 V c−a

I 2 =0,29 A c−a I 3 =0,3 A c−a

b) ¿Son más o menos los voltajes fijos de línea a línea y de línea al neutro? Sí c) ¿Es monofásico o trifásico el voltaje entre dos terminales cualesquiera? Monofásico 5. a) Conecte el circuito en estrella como se ilustra en la figura, usando los módulos EMS de Resistencias y medición de c-a. Utilice secciones de resistencias sencillas para las cargas R1, R2, R3. No conecte el neutro del módulo de resistencia al neutro de la fuente de alimentación. b) Ajuste cada sección resistencia a 400 ohms.

de

e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. f) ¿Está, más o menos, bien balanceadas las corrientes y los voltajes? Sí g) Calcule el valor medio del voltaje de carga.

119 ( 121+121+ ) 3

Em =

Em =120.33[V ]

h) ¿Cuál es el valor medio del voltaje de línea a línea? (De acuerdo con el procedimiento 1.e):

c) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 208V ca.

d) Mida y anote los voltajes de las corrientes que pasa por las tres resistencias de cargas R1, R2, R3.

E1=121 V c−a E2=121 V c−a E3=119 V c−a

Elineaa linea =208 V c−a

i) Calcule la relación entre el valor medio del voltaje de línea a línea y el valor medio del voltaje de carga.

E lineaa linea 208 V = =1,729 Ec 120.33 j) ¿Es esta una relación aproximadamente igual a la

√3

(1,73)?

I 3 =0,3 A c−a

Sí k) Calcule la potencia disipada por cada resistencia de carga.

P1=36.3 W P2=35.09 W

f) ¿Esta más o menos bien balanceados los voltajes y las corrientes? Sí

P3=35.7 W l) Calcule la potencia trifásica total

Pt .

g) Calcule el valor medio de la corriente de carga.

( 0,29+ 0,28+0,3 )A 3

PT =P 1+ P2 + P3

I m=

PT =( 36.3+35.09+3.7 ) W

I m=0,29 A

PT =107,09W 6. a) Conecte el circuito en delta, ilustrado en la figura. b) Ajuste cada sección resistencia a 400 ohms.

e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.

de

c) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 120 V c-a, línea a línea. d) Mida y anote los voltajes y las corrientes de las tres resistencias de cada R1, R2, R3.

h) Desconecte los tres medidores de corriente y conéctelos en serie con las terminales de la fuente de alimentación 4, 5 y 6. Remplace los medidores de corriente que acaba de quitar con cables de conexión, como se indica en la figura. i) Conecte la fuente de alimentación a ajústela a 120 V c-a.

E1=121 V c−a

j) Mida y anote corrientes de línea.

E2=119 V c−a

I 4=0,5 A c−a

E3=115 V c−a

I 5 =0,5 A c−a

I 1 =0,29 A c−a

I 6 =0,5 A c−a

I 2 =0,28 A c−a

las

tres

k) reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. l) Calcule el valor medio de la corriente de línea.

( 0,5+ 0,5+0,5 )A 3

I m=

PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1. En un circuito conectado en estrella, si el voltaje de línea a línea es 346 volts, ¿Cuál es el voltaje de línea al neutro?

V L =√ 3 V F V F=

I m=0,5 A

m) Calcule la relación que hay entre el valor medio de la corriente de línea y el valor medio de la corriente de carga.

linea/ ¿ I carga =

0,5 A =1.72 0,29 A

346 V √3

V F =199,76 V

2. En un circuito conectado en delta, la corriente es 20 amperes en cada resistencia de carga. ¿Cuál es la corriente de línea?

I L =√ 3 I F

I¿ n) ¿Es esta una relación aproximadamente igual a la

√ 3(1.73)

?

Si o) Calcule la potencia que disipa cada resistencia de carga.

I L =34,64 A

I L =20 √3 A

3. En un cuito conectado en estrella, la corriente es de 10 amperes en cada resistencia de carga. ¿Cuál es la corriente de línea?

P1=35.09 W

En un circuito conectado en

P2=33.32 W

estrella

P3=34.5 W p) Calcule la potencia trifásico total

PT

PT =102.91W

la

I L =I F ,

I F =10 A

4. Tres cargas con una resistencia de 10 ohms cada una, se conecta en estrella. La potencia trifásica total es de 3000 watts. ¿Cuál es el voltaje de línea a línea de la fuente de alimentación?

2

P=

V R

RECOMENDACIONES: 

V = √ P∗R V = √( 3000 W )∗(10 ohm ) V =173.21 V



V L =√ 3 V F V L =316,228 √ 3V V L =547,723 V  5. Se conecta tres resistencias de 11 ohms en delta, a una línea trifásica de 440 volts. ¿Cuál es la corriente de linea?

V 440 V I= = =40 A R 11 ohms I L =√ 3 I F I L =40 √ 3 A=69,28 A

¿Cuál es la potencia trifásica total?

PT =√ 3 I L∗V L∗cos θ

PT =( 69,28 A )∗( 440 √ 3 V )∗cos 0 PT =52796,9024 W

PT =52,8 KW

Se debe tener cuidado durante la conexión de los cables en los instrumentos ya que un descuido puede provocar que estos se quemen. Para este experimento se manejan altos voltajes, por lo cual no se debe hacer ninguna conexión cuando la fuente de alimentación este conectada. Tomar en cuenta que la perilla de ajuste de voltaje de la fuente no responde adecuadamente que para cambiar de voltaje se debe hacer presión ella, se sugiere que está dañada por lo que se recomienda una revisión por parte de los responsables de los instrumentos.

Practica 2

ANALISIS DE RESULTADOS

Valores de voltaje y corriente: Medidos Valores de voltajes: Medidos y calculados Voltaje (208v) Corriente (A) 215 125 Voltaje de línea a línea medido Voltaje 212 de línea a 125neutro 204 119 medido 215 125 Los voltajes de 212 125Conclusión 204 119 linea a linea y a neutro no Valor medio del voltaje calculado 118.67 son estables. Practica 1.

Relación entre valor medio de línea a línea y el valor de línea a neutro (calculado) Observación

P1=36.3 P2=35.09 Potencia P3=35.7 disipada (Watts) Potencia 107.09. trifásica total (Watts)

Voltaje de la Intensidad de R= carga la carga R=1.745 121 0.3 121 0.29 119 0.3 Cumple con la relación de Observación Los voltajes y corrientes se valor calculado encuentran balanceados

CONCLUSIONES: 

En los circuitos en forma de estrella al medir los voltajes los tres miden exactamente igual, los voltajes de línea a línea es de 208 V mientras que el Voltaje de fase es de 120 al aplicar V F = VL/

√3

, despejando VL / VF cumplimos con la relación de

√3

. Esto nos

demuestra que el circuito mostrado en la figura estaba realizado de forma correcta y se pudo comprobar la teoría en la práctica.



En el circuito en forma de triángulo utilizamos un voltaje de línea a línea de 120 V, por lo tanto al medir los voltajes de fase son exactamente los mismos, por lo tanto se determinó que el VF = VL, cave recalcar que la intensidad que pasa por las cargas es la misma quedando de esta forma demostrada la siguiente relación IF = IL/

√3

.



En el diagrama del tercer circuito cuya conexión se encontraba en triángulo, se apreciaba una cierta complejidad pero con menor dificultad ya que se eliminaba la utilización de los voltímetros, se determinó que las I1, I2, I3 aumentaron en relación con el anterior circuito, en un porcentaje mínimo.