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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
INFORME N°07: CIRCUITOS TRIFASICOS DESBALANCEADOS
CURSO:
Laboratorio de circuitos eléctricos II
ESTUDIANTES:- Campos Valenzuela, Julio- Carhuatanta Chilcon, Wolfran- Alvarez - Rafael Maynasa, Anthony Williams. 20130217D- Toledo Yana, Genaro Junior
PROFESOR: ING. TARAZONA BERMUDEZ BERNABE
UNI – 2015-II
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INTRODUCCION
En la parte anterior del curso se realizó el ensayo de circuitos trifásicos balanceados, a diferencia de ese
laboratorio las cargas utilizadas en eran iguales, sin embargo ahora se trabajaron con cargas diferentes,
dando un circuito trifásico desbalanceado, donde se la realizaron las medidas para poder determinar la
potencia, voltaje del circuito.
Este tema es importante ya que no siempre se trabajará con cargas iguales es por eso que es de gran
importancia tener conocimiento de este tipo de circuitos.
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OBJETIVOS
- Analizar y evaluar en forma experimental la medida de las magnitudes eléctricas existentes en
los circuitos trifásicos desbalanceados.
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FUNDAMENTO TEORICO
CIRCUITOS TRIFÁSICOS DESBALANCEADOS
El cálculo de un circuito trifásico desbalanceado se lleva a cabo mediante un análisis de
nodos o de mallas, porque la simetría espacial, que permite reemplazar un problema
trifásico equilibrado por otro monofásico representativo, ya no existe. También es
evidente que las ventajas del trifásico sobre el monofásico desaparecen si el circuito
está muy desequilibrado. También es posible calcular este tipo de circuitos usando el
método de las componentes trifásicas.
Conexión en delta (Δ) abierta: para estudiar la carga trifásica desequilibrada se
emplea la de la figura 10.1., la cual es una carga en conexión delta desbalanceada, ya
que la tercera impedancia que cierra el triángulo se omite. La tercera impedancia se
puede considerar como si fuera demasiado grande (infinita): se trata como un circuito
abierto.
Circuito desbalanceado en conexión Δ abierta
Las dos impedancias son iguales , pero falta la tercera, que si estuviera conectada entre A y B daría lugar a que la carga total fuese un triángulo equilibrado. Las tensiones de línea en los terminales de la carga se suponen equilibradas y de secuencia ABC, por tanto:
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El diagrama fasorial que representa el análisis anterior se muestra en la figura 10.2.
Diagrama fasorial del circuito desbalanceado en conexión abierta
Puesto que las tres corrientes de línea no son iguales, si esta carga se conectará a una
fuente por medio de conductores, la potencia perdida en el conductor C sería el triple de
la perdida en A o en B. Además las tensiones en las impedancias de los conductores
serian desiguales y desequilibrados.
Puesto que las tres corrientes de línea no son iguales, si esta carga se conectará a una
fuente por medio de conductores, la potencia perdida en el conductor C sería el triple de
la perdida en A o en B. Además las tensiones en las impedancias de los conductores
serian desiguales y desequilibrados.
Conexión en Y desequilibrada: en el estudio de la conexión en Y desequilibrada se
emplea el circuito de la figura 10.3.
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Circuito trifásico en conexión Y desequilibrado
Suponiendo conocidas las tensiones de la fuente, puede calcularse la corriente de línea
si se conocen también las tensiones de A, B y C con respecto al punto neutro de la
carga. La tensión (VNN’) se calcula empleando el método de los nodos. Puede obtenerse
un circuito equivalente con respecto a los terminales N y N’
Equivalente de fuentes de corriente, con respecto a N-N’
La aplicación de la ley de corrientes de Kirchhoff a la unión da:
Si los neutros N y N’ se unen por medio de una impedancia nula (admitancia infinita),
VNN’ será cero y la tensión en cada impedancia de fase no dependerá de las otras
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impedancias. Si, por el contrario ZNN’ es apreciable, la tensión en cada
impedancia de fase influirá en las otras.
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INSTRUMENTOS Y MATERIALES
Multímetro digital Pinza amperimétrica
3 Condensadores de 20µf Conductores para conexiones
Interruptor tripolar Motor trifásico
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Vatímetro analógico trifásico Secuencímetro
Panel de lámparas incandescentes ddddddddddddddd
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PROCEDIMIENTO1) Anotar las especificaciones técnicas que presentan el vatímetro, cosfimetro, medidor
de energía y secuencimetro, asimismo observar el diagrama de conexión que presentan los mismos..
2) Verificar la escala de los instrumentos para evitar posibles daños.
3) Con el sistema eléctrico trifásico desenergizado, implementar de circuito de la figura 01, la carga estará formada por :-Caso I: Lamparas incandescentes (conectadas en delta )
Figura 01:lámparas en delta desbalanceado
-Caso II: 1 bobina, 1 lampara y un condensador (conectados en estrella)
Figura02
-Caso III:Condensadores de diferente capacitancia (conectados en delta ).
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Figuira 03Caso IV:Todas las cargas anteriores + motor eléctrico trifásico
Figura 04
Caso V : Motor eléctrico trifásico.
Figura 05Caso VI:motor eléctrico + condensadores conectados en delta y estrella)
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Figura 06:4) Para cada caso:carrar el interruptor trifásico “S” y alimkentar el circuito de la figura
“1” a 220 voltios. Medir los valores de “V” y “A” en cada una de las fases(tensiones de línea y de fase, asi como las corrientes correspondientes),utilizando el multímetro
digital y la pinza amperimetrica respectivamente.Tomar la lectura vatímetro y el cosfimetro(utilizarlo solo en el caso de corrección del factor de potencia),asimismo, observar lo indicado en el secuenciometro y anotar el N° de veces que se enciende
la luz indicadora(impulsos) del medidor de energía en un tiempo de 60 segundo
5) Para cada caso desenergizar la alimentación,cambie la secunecia de fases (intercambiando 2bornes cualesquiera) y reoita el paso 4).
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CUESTIONARIO1. Tabular los valores de las magnitudes medidas para cada caso, compara la potencia leí-
da por el vatímetro con la potencia:
Caso 1VALORES DE FASE VALORES DE LINEA POTENCIA ERROR
C (uF) X (ohms) I (A) V (V) I (A) P (Watts) %RS 20.3 130.666005 1.713 R 230.5 3.015 CALCULADA 0.00 100ST 9.62 275.729719 0.81 S 231.1 2.243 MEDIDOR 122.00 75.4098361TR 20.3 130.666005 1.72 T 232.4 2.254 VATIMETRO 30.00 -
CASO 2
VALORES DE FASE VALORES DE LINEA POTENCIA ERROR R (ohms) I (A) V (V) I (A) P (Watts) %RS 20 1.273 R 228.8 2.219 CALCULADA 865.14 21.8507606ST 50 0.421 S 230.9 1.548 MEDIDOR 727.00 2.33837689TR 20 1.267 T 234.6 1.538 VATIMETRO 710.00 -
CASO 3VALORES DE LINEA POTENCIA ERROR
V (V) I (A) R (ohms) X (ohms) cosϕ P (Watts) %R 230.5 0.4 50 0 1 CALCULADA 472.03 96.8531106S 231.1 1.85 0 130.67 0 MEDIDOR 417.00 64.028777T 232.4 2.22 9.72 8.93 0.736214 VATIMETRO 150.00 -
CASO 4
VALORES DE LINEA POTENCIA ERROR V (V) I (A) P (Watts) %R 234.2 2.78 CALCULADA - -S 232.4 3.89 MEDIDOR 741.00 29.8245614T 235.6 1.83 VATIMETRO 520.00 -
CASO 5
VALORES DE LINEA POTENCIA ERROR V (V) I (A) P (Watts) %R 230 2.679 CALCULADA - -S 230.8 0.396 MEDIDOR 425.00 3.52941176T 233.2 2.873 VATIMETRO 410.00 -
CASO 6
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VALORES DE LINEA POTENCIA ERROR V (V) I (A) P (Watts) %R 230 1.753 CALCULADA - -S 230.8 1.074 MEDIDOR 460.00 8.69565217T 233.2 2.605 VATIMETRO 420.00 -
CASO 7
VALORES DE LINEA POTENCIA ERROR V (V) I (A) P (Watts) %R 230 0.684 CALCULADA - -S 230.8 3.401 MEDIDOR 474.00 7.17299578T 233.2 3.129 VATIMETRO 440.00 -
2. Muestra para cada caso un diagrama fasorial, indicando las tensiones de línea, de fase y las corrientes, a partir de los cálculos.
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OBSERVACIONES:
- El valor de la resistencia se halló por ley de Ohm, ya que dicho valor varía con la
temperatura, por eso tomamos datos del valor del voltaje con la corriente y lo
determinamos.
- Utilizando como base las resistencias halladas se realizaron los demás cálculos, sin
tomar en cuenta alguna variación nueva en la resistencia.
- El secuencímetro indicaba una secuencia negativa, por lo que tomamos la secuencia
RTS, sin varias ningún borne de entrada.
- Para la utilización del software los valores de voltajes fueron los voltajes de fase
considerando el sistema balanceado, se divieron los voltajes de línea entre raíz de
tres, para facilitar los cálculos.
- Para el caso del condensador no se midió la resistencia interna, por lo que su
potencia activa se consideró despreciable, pero al momento de conectar el vatímetro
este marcaba un valor, que podría ser el valor de la potencia consumida por los
conectores, pérdidas y por la resistencia interna del capacitor.
- Se consideró el fdp nominal del motor, siendo este su valor de 0.7
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CONCLUSIONES
- Se determinaron los valores de las medidas de las
corrientes de fase y línea, así como de los voltajes.
- Se determinó gracias al vatímetro trifásico las potencias consumidas por los circuitos.
- Determinando analíticamente y gracias al software de
WEB Aulamoisan se determinaron las potencias teóricas,
activas y reactivas de los circuitos, dándonos un error máximo
de 5.18 %.
- Los valores de las corrientes, al ser un circuito trifásico
desbalanceado son diferentes en magnitud y en ángulo
respecto a los valores de un trifásico balanceado, esto hace
que las potencias activas y reactivas también sean diferentes.
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III. BIBLIOGRAFÍA
Fundamentos de circuitos eléctricos. Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku. Tercera edición. Mc Graw Hill
Circuitos Eléctricos (Dorf-Svoboda) 6º Edición
Física Universitaria (Sears-Zemansky) Undécima Edición Vol.2.