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• Isaac Justin

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UNIVERSIDAD TECNÓLOGICA DE PANAMÁ

FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA

LICENCIATURA EN INGENIERIA ELECTROMÉCANICA

ASIGNATURA: CIRCUITOS 3

PROFESOR: PEREZ, RAUL

JAHDAI JUSTIN

8-930-2386

YARITZA LOPEZ

20-36-3248

RODERICK JAEN 8-928-1982

GRUPO 1IE-132

29 DE MAYO DEL 2018

Introducción Hasta el momento habíamos visto circuitos únicamente monofásicos, sin embargo, este tipo de tensiones no son las más adecuadas para las aplicaciones en la industria, donde se necesita mucha potencia (tal como aprendimos en la gira) y para ello se emplea las tensiones trifásicas que vimos en este laboratorio, los cuales se utilizan para la generación y producción de energía eléctrica Estos circuitos trifásicos presentan bobinas igualmente espaciadas las cuales tienen una diferencia de fase de 120 grados, una vez que la bobina A alcance un máximo le sigue la B y después la C, a lo que 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.- Aprenderá a hacer conexiones en delta y estrella. 3.- Calcular la potencia en circuitos trifásicos. Exposición En la mayoría de los casos, los circuitos trifásicos son simétricos. Se componen de tres ramas idénticas, cada una de las cuales tiene la misma impedancia. Cada una de estas ramas se puede tratar exactamente como si fuera un circuito monofásico. En consecuencia, los circuitos trifásicos no son necesariamente los circuitos más difíciles de manejar que los circuitos monofásicos. Los circuitos trifásicos no balanceados constituyen un caso especial. El análisis de estos circuitos es más difícil y no se estudiará en este manual. Los sistemas trifásicos se conectan por lo general en una configuración delta o estrella. Cada una de estas conexiones tiene características bien definidas y las designaciones delta y estrella se derivan del método de conexión que sigue. Instrumentos y Equipo Módulo de fuente de alimentación (0-120/208V a-c) Módulo de medición de c-a (250/250/250V) Módulo de medición de c-a (0.5/0.5/0.5A) Módulo de resistencia Cables de conexión

EMS 8821 EMS 8426 EMS 8425 EMS 8311 EMS 8941

Procedimiento Advertencia: ¡En este experimento de laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe estar desconectada después de hacer cada medición! 1. a) Conecte el circuito de la figura 45-1, utilizando los módulos EMS de fuente de alimentación y medición c-a. b) Conecte la fuente de alimentación y ajuste el voltaje de línea neutro exactamente a 120V c-a (según lo que indique el voltímetro de la fuente de alimentación).

c) Mida y anote cada voltaje de línea a línea. E 4-5 = 210.4 V c-a E 5-6 =

210.5

V c-a

E 4-6 =

207.7

V c-a

d) Reduzca el voltaje a cero y desconecta la fuente de alimentación e) Calcule el valor medio del voltaje de línea a línea. 2010.4 + 210.5 + 207.8 ) 3 = 209. 56 𝑉

𝑉𝑚𝑙 = ( 𝑉𝑚𝑙

2. a) Vuelva a conectar los 3 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 120V c-a (según lo indique el voltímetro de la fuente de alimentación).

c) Mida y anote cada voltaje de línea al neutro. E4aN= 120.2 V c-a E5aN=

122.4

V c-a

E6aN=

121.3

V c-a

d) Vuelva el voltaje a cero y desconecte la fuente alimentación. e) Calcule el valor medio del voltaje del line a neutro. 120.2 + 122.4 + 121.3 𝑉𝑚𝑓 = ( ) 3 𝑉𝑚𝑓 = 121.3 𝑉

3. a) Calcule la relación entre el valor medio del voltaje de línea a línea y el valor medio del voltaje de línea a neutro. 𝑉𝑚𝑙 209.56 𝑉 = = 1.7276 𝑉 𝑉𝑚𝑓 121.3 𝑉

b) Considere esta relación y diga si es aproximadamente igual a la raíz cuadrada de √3 (1.73) Si

.

4. a) Repita los procedimientos 1 y 2; pero en esta ocasión mida el voltaje de las terminales de salida fija de la fuente de alimentación. E1 a 2 =

210.8 V c-a

E1 a N =

120

V c-a

E2 a 3 =

211.2 V c-a

E2 a N =

122.1

V c-a

E1 a 3 =

208.5 V c-a

E3 a N =

121.2

V c-a

b) ¿Son más o menos iguales los voltajes fijos de línea a línea y al neutro? Sí, son más o menos iguales

.

c) ¿Es monofásico o trifásico el voltaje entre dos terminales cualesquiera? Trifásica .

5. a) Conecte el circuito en estrella como se ilustra en la figura 45-2, usando los módulos EMS de Resistencia y Medición de c-a. Utilice secciones resistencia sencilla para las cargas R1, R2 y R3. No conecte el neutro del Módulo de Resistencia al neutro de la fuente de alimentación.

b) Ajuste cada sección de resistencia a 400Ω. c) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 208V c-a. d) Mida y anote los voltajes y las corrientes que pasan por las 3 resistencias de carga R1, R2 y R3. E1 = E2 = E3 =

119.7 V c-a 119.6 V c-a 121.2 V c-a

I1 = 0.289 A c-a. I2 = 0.295 A c-a. I3 = 0.285 A c-a.

e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. f) ¿Están más o menos, bien balanceadas las corrientes y los voltajes? Si .

g) Calcule el valor medio del voltaje de carga. 119.7 + 119.6 + 121.2 𝐸𝑚 = ( ) 3 𝐸𝑚 = 120.167 𝑉

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

209.56 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 𝐸𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑎 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 209.56 𝑉 = = 1.7439 𝐸𝑐 120.167

j) ¿Es esta relación aproximadamente igual a la raíz cuadrada de √3(1.73)? Sí . k) Calcule la potencia disipada en cada resistencia de carga. P1 = 34.59 W P2 = 35.28 W P3 = 34.51 W i) PT =

Calcule la potencia trifásica total PT. 104.35 W

6. a) Conecte el circuito en delta, ilustrado en la figura 45-3. b) Ajuste cada sección de resistencia a 400Ω. c) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 120V c-a., línea a línea.

d) Mida y anote los voltajes y las corrientes de las 3 resistencias de carga R1, R2 y R3. E1 = 208.5 V c-a

I1 = 0.503 A c-a

E2 = 206.4 V c-a

I2 = 0.509 A c-a

E3 = 208.8 V c-a

I3 = 0.503 A c-a

e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. f) ¿Están más o menos balanceados los voltajes y las corrientes? Si

.

g) Calcule el valor medio de la corriente de carga. 0,503 + 0,509 + 0.503 )𝐴 3 = 0,505 𝐴

𝐼𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = ( 𝐼𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

h) Desconecte los 3 medidores de corriente y conéctelos en serie con las terminales de la fuente de alimentación 4, 5 y 6. Reemplace los medidores de corriente que acaba de quitar con cables de conexión, como se indica la figura 45.4. i) Conecte la fuente de alimentación y ajústela 120V c-a. j) Mida y anote las 3 corrientes de línea. I4 = I5 = I6 =

.874 .870 .869

A c-a A c-a A c-a

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

0,874 + 0,870 + 0,869 𝐼𝑚 = ( )𝐴 3 𝐼𝑚 = 0,871 𝐴

m) Calcule la relación que hay entre el valor medio de la corriente y el valor máximo de la corriente de carga. 𝐼𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎/ 𝐼𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 =

0,871 𝐴 = 1.7247 0,505 𝐴

n) ¿Es esta una relación aproximadamente igual a la √3 (1.73)? Si es aproximadamente igual. o) Calcule la potencia que disipa cada resistencia de carga. P1 = 104.87 W P2 = 103.81 W P3 = 105.03 W p) Calcule la potencia trifásica total PT. PT =

313.71

W

Prueba de conocimiento 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? 𝑉𝐿 = √3𝑉𝐹 𝑉𝐹 =

346 𝑉

√3 𝑉𝐹 = 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? 𝐼𝐿 = √3𝐼𝐹 𝐼𝐿 = 20√3 𝐴 𝐼𝐿 = 34,64 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? En un circuito conectado en estrella la 𝐼𝐿 = 𝐼𝐹 , 𝐼𝐹 = 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? 𝑃=

𝑉2 𝑅

𝑉 = √𝑃 ∗ 𝑅 𝑉 = √(3000𝑊) ∗ (10𝑜ℎ𝑚) 𝑉 = 173.21 𝑉 𝑉𝐿 = √3𝑉𝐹 𝑉𝐿 = 316,228√3 𝑉 𝑉𝐿 = 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? 𝐼=

𝑉 440 𝑉 = = 40 𝐴 𝑅 11 𝑜ℎ𝑚𝑠

𝐼𝐿 = √3𝐼𝐹 𝐼𝐿 = 40√3 𝐴 = 69,28 𝐴

¿Cuál es la potencia trifásica total? 𝑃𝑇 = √3 𝐼𝐿 ∗ 𝑉𝐿 ∗ cos 𝜃 𝑃𝑇 = (69,28𝐴) ∗ (440√3𝑉) ∗ cos 0 𝑃𝑇 = 52796,9024𝑊 𝑃𝑇 = 52,8𝐾𝑊

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 VF = 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.

Anexos