circuitos polifásicos act 19nov
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CIRCUITOS POLIFÁSICOS act 19NovTRANSCRIPT
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CIRCUITOS
POLIFSICOSING. BOLVAR GARRIDO MSC.
ESPE
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Generador Polifsico
Generador constituido por dos o ms bobinas
Sus devanados producen dos o ms circuitos separados que
entregan corriente a los terminales
Ventajas:
Generacin de energa ms eficiente que los sistemas monofsicos
Potencia transmitida al circuito es constante (No pulsante)
Los motores trifsicos operan mejor que los motores monofsicos
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Sistemas Trifsicos
Constan de tres componentes
Fuente trifsica
Tres fuentes senoidales conectadas en Y o
Carga trifsica
Tres elementos de carga conectados en Y o
Lnea de transmisin
Conecta la fuente a la carga
Consta de tres o cuatro cables
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Anlisis de circuitos trifsicos
Se analizar el circuito en estado estable
Se trabajar en el dominio de la frecuencia (Fasores)
Las fuentes de entrada son senoidales
La corriente y voltaje de salida ser tambin senoidal
La frecuencia de salida se mantiene igual que la frecuencia de
entrada
Se determinar la potencia que la fuente trifsica entregar a la
carga trifsica
Se considera que la lnea de transmisin es un corto circuito para el
anlisis
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Voltajes trifsicos
Un sistema trifsico emplea tres voltajes balanceados con un
desfasamiento de 120
El voltaje de los fasores depende de:
Velocidad con que giran las bobinas
Nmero de vueltas
Flujo en las bobinas
Los voltajes trifsicos se denotan en trminos RMS (Valor efectivo)
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Secuencia de Fase
La secuencia de fase depende del sentido de giro de las bobinas.
Normalmente se utiliza la convencin de nombrar abc a la secuencia positiva y acb a la secuencia negativa
Al tener los voltajes una misma amplitud y frecuencia se dice que
estn balanceados
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El circuito Y a Y con Neutro
En el anlisis del circuito se tiene que:
Las tres fuentes estn balanceadas
Si las tres cargas son iguales, es decir Z1 = Z2 = Z3, la carga est balanceada
El voltaje de lnea tiene un adelanto de 30 con respecto a los voltajes de fase
No hay paso de corriente en el cable que conecta los dos neutros
Circuito balanceado: La potencia promedio absorbida por cada una de las cargas es igual
Solo basta con calcular la potencia promedio de una de las cargas y multiplicar por 3
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Circuito Y a Y sin neutro
Existe un voltaje VNn entre los neutros de cada estrella.
Analizando el nodo n, se puede determinar este voltaje.
El circuito Y a Y balanceado son neutro, acta como un circuito
balanceado con neutro
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Ejercicio
Una fuente trifsica con secuencia positiva, de 208 V, est
dispuesta en el laboratorio. Encontrar los voltajes de lnea y de fase.
Dibujar el diagrama fasorial.
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Ejercicio
Determinar la potencia compleja entregada a la carga trifsica de
un circuito Y a Y con neutro. Los voltajes de fase son Va=110
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Ejercicio
Determinar la potencia compleja entregada a la carga trifsica de
un circuito Y a Y de tres cables. Los voltajes de fase de la fuente
conectada en Y son Va= 110
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Circuito
Esta conexin casi no se utiliza en la prctica
El nodo n (Neutro) de la conexin Y mantiene simtricos los voltajes de fase en las cargas.
En esta conexin, un ligero desbalance en magnitud o fase de los voltajes trifsicos causa una elevada corriente.
Una corriente elevada produce calentamiento en las bobinas y por lo tanto reduccin de eficiencia y vida til
Por lo tanto, se considerar la conexin en tringulo solo para la carga trifsica
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Circuito Y
Los voltajes Va, Vb y Vc son los voltajes de fase de la fuente (Igual que en el circuito Y Y)
A los voltajes VAB, VBC y VCA se les denomina voltajes de lnea a lnea.
Las corrientes IaA, IbB e IcC se les sigue denominando corrientes de lnea
A las corrientes IAB, IBC e ICA se les denomina corrientes de fase.
El objetivo del anlisis del circuito consiste en determinar las expresiones para cada una de las variables anteriores.
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Circuito Y
Cuando la carga est balanceada, las corrientes de fase en la cargatienen la misma magnitud con un desfase de 120
Se demuestra que el mdulo de la corriente de lnea es 3 veces elvalor del mdulo de la corriente de fase sea cual fuera la secuenciadel sistema si la carga es balanceada
Si la secuencia del sistema es negativa, las corrientes de lneaadelantan 30 a las respectivas corrientes de fase (Sumo 30) si lacarga est balanceada
Si la secuencia es positiva, las corrientes de lnea atrasan 30 a lasrespectivas corrientes de fase (Resto 30) si la carga est balanceada
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Conversiones Y--Y
Convierten las cargas conectadas en a cargas equivalentes conectadas en Y y viceversa.
En la prctica, cualquier circuito trifsico conectado en puede convertirse a su equivalente conectado en Y con el fin de facilitar
su anlisis.
Si el circuito est balanceado se cumplen las relaciones entre
corrientes de lnea y fase en los circuitos con carga , as como las relaciones de voltajes de lnea y de fase para los circuitos con
carga Y.
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Conversiones Y--Y
Para un circuito conectado en Y, las corrientes de fase de la carga son iguales a las corrientes de lnea.
Para un circuito conectado en , los voltajes de fase de la carga son iguales a los voltajes de lnea a lnea.
Para circuitos balanceados las relaciones son:
Si Z1 = Z2 = Z3 = Z entonces ZA = ZB = ZC = Z/3
Si ZA = ZB = ZC = ZY entonces Z1= Z2 = Z3 = 3ZY
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Aplicaciones
En un circuito trifsico Y , secuencia directa, los voltajes de faseson Va = 110 0 Vrms, Vb = 110 -120 Vrms y Vc = 110 120 Vrms. Lasimpedancias de lnea son iguales con un valor Zlinea = 10+j5 mientras que las impedancias de carga estn balanceadas y
tienen un valor de Z = 75+j225 . Determinar las corrientes de faseen la carga conectada en y los voltajes de lnea a lnea.
Claves: Al tener una impedancia de lnea, se facilita el circuito si se
transforma la carga a Y, de modo que las impedancias de carga
quedan en paralelo con las impedancias de lnea.
Una vez obtenido el circuito en Y, se puede analizar el circuito equivalente
monofsico.
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Potencia en una carga trifsica
balanceada
Una ventaja de la potencia trifsica es el flujo uniforme de la
energa que llega a la carga.
Ej: La potencia instantnea se define como p(t)= v2(t)/R. Demostrar
que la potencia instantnea entregada a una carga trifsica es
constante.
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Potencia Promedio y Factor de
Potencia trifsica
La potencia promedio en general se define como:
P = VrmsIrms*cos (v i)
La potencia promedio total entregada a la carga trifsica es igual a la suma de la potencia promedio entregada a cada una de las carga
La potencia promedio se conoce tambin como potencia activa, siendo la parte real de la potencia compleja S
El trmino cos (v i), se conoce como factor de potencia fp
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Potencia Promedio y Factor de
Potencia trifsica
Ej: Un motor trifsico puede considerarse como una carga en Y
balanceada. Este motor consume 5.6 kW cuando el voltaje de lnea
es de 220 V y la corriente de lnea es de 18.2 A. Determine el factor de potencia del motor.
Para los valores de fp:
Si fp es positivo, se dice que el factor de potencia est en retraso
Si fp es negativo, se dice que el factor de potencia est en adelanto
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Correccin del factor de potencia
trifsico
El objetivo es reducir la potencia que se pierde en la lnea de
transmisin.
En la prctica, es difcil cambiar los valores de las impedancias de
lnea. Adems la carga necesita valores determinados de V y P por
lo que tampoco se puede modificar.
As, se ver que es posible ajustar el factor de potencia agregando
una impedancia de compensacin a la carga.
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Correccin del factor de potencia
trifsico Lo ideal es que la impedancia de compensacin no absorba
potencia, por lo que se debe considerar una impedancia de compensacin reactiva Z = jX
Se demuestra que para reducir la potencia absorbida de la lnea de transmisin, el fp debe ser cercano a 1 (que es su mximo valor)
Generalmente se encuentra que la carga es inductiva, por lo que se considera una impedancia capacitiva como compensacin
Z = -j/wC
Mediante el tringulo de potencia se puede analizar las ecuaciones para encontrar el valor de C.