practica redes 2 uba . pdf
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UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA DECANATO DE INGENIERÍA
ESC. DE INGENIERÍA ELÉCTRICA MARACAY- EDO ARAGUA
MANUAL DE PRACTICAS DE REDES ELÉCTRICAS II
RECOPILADO POR: ING. GUSTAVO GUEDEZ ING. FRANCO ALUNNO ING. JOSE ALEXYS RODRÍGUEZ ING CARLOS AGUIAR
MARACAY, MARZO 2014
2
ÍNDICE
Experiencia 1 y 2.Estudio del Régimen transitorio
Experiencia 3. Polaridad del Transformador
Experiencia 4. Regulación del transformador
Experiencia 5. El Autotransformador
Experiencia 6. Circuitos Trifásicos
Experiencia 7. Watts, Var y Voltamperes
Experiencia 8. Medición de la Potencia Trifásica
Experiencia 9 Sistema Trifásico
Experiencia 10. Conexiones de Transformadores Trifásicos
Experiencia 11. Filtros Pasa Bajo, Filtros Pasa Alto, Filtros Pasa Banda, Filtros Eliminador de Banda
Anexos
3
UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
LABORATORIO DE ELÉCTRICA
LABORATORIO DE REDES II
EXPERIENCIA 1
ANÁLISIS DE TRANSITORIO EN REDES
ELÉCTRICAS
1.a.- CIRCUITO SERIE R – L .
Arme en Circuit Maker el siguiente
circuito R-L.
Inicie la simulación y mida la constante de
tiempo utilizando la grafica. Compare
con los cálculos teóricos.
Grafique la forma de onda.
1.b- Realice el montaje en Circuit Maker del
circuito de conmutación la figura 1.b
En este circuito el conmutador S1 esta cerrado
durante un largo periodo de tiempo y se abre en t =
0
¿Determine el valor inicial de i .?
¿Calcule la energía inicial almacenada en
la bobina.?
¿ Cuál es la constante de tiempo?
¿ Cual es la ecuación de i(t) para t 0
¿Qué porcentaje de la energía inicial
almacenada se habrá disipado en la
resistencia de 2 , 5 ms después de abrir el
conmutador.
NOTA : Utilice el comando IC en el programa
circuit Maker para reprentar las condiciones
iniciales de este circuito para t = 0.
1.c.- El conmutador del circuito mostrado en la
figura 1c ha estado en la posición 1 durante un
largo periodo de tiempo. En t = 0 , el
conmutador se mueve a la posición 2. Calcule :
Vc (t) para t > 0
io(t) para t > 0
Hallar la ecuación de Vc(t) para t < 0.
¿Indique las condiciones iniciales del
circuito cuando el conmutador se mueve a
la posición 2.?
Determine la ecuación de Vc(t) para t >
0.?
Hallar la ecuación de io(t) para t > 0.
Nota : Utilice el comando IC para simular las
condiciones iniciales del circuito.
2.- La energía inicialmente almacenada en el
circuito de la figura 2 es cero. En t = 0, se aplica
una fuente de corriente constante
Vi(t)
L10mH
R500
500 Hz
V1-5/5V
+ V1120v
L18mh
S1
R42
R36
R230
R13
.IC
0V
S1
+
C10.25uF +
V275V+ V1
40V
R540k
R4160k
R38k
R260k
R120k
A
4
a) Asigne las condiciones iniciales ( IC ) para
la bobina y el capacitor. Abra el
conmutador S1
b) Calcule teóricamente los valores de R1
para obtener respuestas subamortiguado ,
sobreamortiguado y críticamente
amortiguado.
c) Asigne el valor de R1 para cada respuesta
y simule con circuit maker. ( ajuste la
escala de tiempo en rango de 0 a 500 s.
)
d) Utilice las graficas para calcular el tiempo
que iL necesita para alcanzar el 90 % de su
valor final.
e) ¿Que tipo de respuesta seleccionaría para
alcanzar el 90 % del valor final de la salida
en el tiempo más corto posible?
S1Is124mA
.IC
CMD20V
.IC
CMD10A
L125mH
+
C125nF
R1
5
UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA
VICERRECTORADO ACADEMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
LABORATORIO DE ELÉCTRICA
EXPERIENCIA 2. ESTUDIO DEL
TRANSITORIO EN REDES ELECTRICAS
PRELABORATORIO.
1. Defina los siguientes términos.
Régimen Transitorio.
Transitorio en redes de primer orden.
Transitorio en redes de segundo orden.
Constante de tiempo.
Excitación externa
Excitación interna
Régimen permanente.
2. Dibuje el plano complejo y ubique las posibles
raíces para un sistema de segundo orden. (RC)
3. Defina resistencia critica y las variaciones de
la respuesta de una red de segundo orden
(RLC) con una resistencia menor que la
resistencia critica o mayor que la resistencia
critica.
DESARROLLO
1. Monte el siguiente circuito en Circuit Maker y
al finalizar la simulación monte el circuito en
un protoboard.
Donde
Vc(t): Onda cuadrada de amplitud Ac y frecuencia
fc tomada del generador de funciones.
R: resistencia
C: Condensador
2. ajuste el generador de funciones para una
salida de y grafique la forma de onda
Ac = 3Vpp
.fc =600Hz
3. Ajuste los valores de R y C
R = 1.1k
C= 0,1 f
4. Arranque la simulación y mida la constante de
tiempo y los valores iniciales de tensión y
corriente
SIMULACIÓN MONTAJE EN EL
PROTOBOARD
=________
I (inicial)=_________
V(inicial)=_________
=________
I (inicial)=_________
V(inicial)=_________
5. Graficar la onda de salida del canal A y canal
B, para cada caso.
6. Detenga la simulación y aumente la amplitud
del generador, posteriormente inicie
nuevamente la simulación y mida de nuevo la
constante de tiempo.
7. SIMULACIÓN MONTAJE EL
PROTOBOARD
=________
=________
8. Graficar la onda de salida del canal A y canal
B, para cada caso
Canal B
Canal A
Vc(t)
B
A
C 0.1uF
R 1.1k
600 Hz
V1 0/3V
B
A
C
6
Conclusión =
9. Detenga la simulación y coloque nuevamente
la amplitud en su valor original y varie la
resistencia en los siguientes valores
R= 600 y 1.8k respectivamente, manteniendo
el valor de C = 0.1f
Para cada valor mida los valores iniciales y finales
de la corriente y mida la constante de tiempo.
Haga un grafico de i(t) para cada caso utilizando la
misma escala de tiempo. Concluya:
SIMULACIÓN MONTAJE EN
PROTOBOARD
R: 600
=________
I(inicial)=_________
I(final)=_________
R: 1,8k
=________
I(inicial)=_________
I(final)=_________
R: 600
=________
I(inicial)=_________
I(final)=_________
R: 1,8k
=________
I(inicial)=_________
I(final)=_________
Gráfico:
Conclusión
10. Detenga la simulación y coloque R en 1,1k
y varie la capacidad en los siguientes valores
C= 0,1uf y 0,5uf respectivamente, manteniendo el
valor de R= 1,1k
Para cada valor mida los valores iniciales y finales
tensión y mida la constante de tiempo. Haga un
grafico de V(t) para cada caso utilizando la misma
escala de tiempo. Grafique las curvas y concluya:
SIMULACIÓN MONTAJE EN
PROTOBOARD
C= 0,1uf
=________
V(inicial)=________
V(final)=_________
C=0,5uf
=________
V(inicial)=________
_
V(final)=_________
C= 0,1uf
=________
V(inicial)=________
V(final)=_________
C=0,5uf
=________
V(inicial)=________
V(final)=_________
grafique
Conclusión:
11. Repita los pasos anteriores realizando el
montaje del circuito en protoboard y anote los
valores en la tabla correspondiente. Compare y
concluya.
7
SEGUNDA PARTE
1. monte el siguiente circuito en el simulador de
Circuit maker y al finalizar la simulación
móntelo en el protoboard
2. Varíe R hasta obtener la condición de sobre
amortiguado.
3. Dibuje las formas de onda de corriente i(t) y la
tensión del condensador Vc(t). Utilice la
misma escala de tiempo para las dos ondas
Concusión:
4. Mida
0dt
di /;0i ; constante de tiempo y
compare con los valores teóricos:
Simulación=_____________
Protoboard =______________
Teorico=____________
5. Varíe R hasta obtener la condición critica
6. dibuje la forma de onda i(t), utilizando en
mismo espacio de tiempo que el caso sobre
amortiguado.
7. Anote el valor de R critica y compárelo con el
obtenido teóricamente:
SIMULACIÓN MONTAJE EN
PROTOBOARD
Rc= Rc=
Rc(teórico)=________________
Conclusión:___________________________
8. Varíe la amplitud de la onda cuadrada para
cada caso y observe si varia el valor de Rc.
Concluya.
9. Ajuste de nuevo Ac a su valor original y varíe
el valor de R hasta obtener la condición
subamortiguada.
10. Dibuje la forma de onda i(t), utilizando en
mismo espacio de tiempo que el caso sobre
amortiguado.
11. Determine los parámetros y y compárelos
con los valores teóricos.
SIMULACIÓN MONTAJE EN
PROTOBOARD
=_________
=__________
=_________
=__________
Conclusión:
com
Canal B
canal A
Vc(t)
B
A R1
250 Hz
-5/5V
L1 50 mH
C .1F
B
A
8
12. Varíe la frecuencia de la señal cuadrada
aplicada. ¿Qué sucede? Explique:
13. Justifique los resultados y concluya en relación
a todos los casos.
POST LABORATORIO
1. En el siguiente circuito dada la forma de onda
de i(t), determine R1C y la ecuación de
0)0(V).t(i C . K se cierra en t = 0
Figura 1.
2. En la red de la figura 2, explique que pasa en
cada caso con la constante de tiempo al ocurrir
las siguientes variaciones
a. “R” aumenta
b. “C” disminuye
c. La amplitud del generador de
funciones aumenta o disminuye.
V(t): onda cuadrada
Figura 2
3. que tipo de respuesta transitorio tiene la red
RLC del siguiente circuito
4. Si en la red de la pregunta anterior,
t1000sen 210)t(v , determine la
respuesta en régimen permanente de la tensión
en el condensador (indique la polaridad de la
red que usted seleccione)
5. En el siguiente circuito mostrado en la figura
consiste en una resistencia y un rele de
inductancia L. El relé está ajustado para
operar sus contactos cuando la corriente a
través de la bobina sea de 8mA. El interruptor
k se cierra en t = 0 y se observa que el relé
actúa cuando t= 0,1s. Hallar:
a. La inductancia L de la bobina.
b. La ecuación de i(t) con todos sus
coeficientes evaluados.
+V
100V
k
R11k
C0.1uF
+V
100V
V(t)C
R
+
-
V(t)
L 1mH
C 0.1f
R
+
-
10
Relex L
+ V
100V
k
R 10k
+ V
100V
9
6. El siguiente circuito corresponde al de un
simple integrador . para un voltaje repetitivo
de entrada e1 el voltaje de salida
correspondiente es e2.
Dibuje las formas de ondas exactas y los valores
significativos para i(t) y e1(t)
e2 C
10uf
+
-
.e1
R
10M
10
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MARACAY- EDO ARAGUA
REDES ELECTRICAS II
EXPERIENCIA 3
POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR
OBJETIVOS
1. Determinar la polaridad de los devanados del
transformador.
2. Aprender cómo se conectan los devanados del
transformador en serie aditiva.
3. Aprender cómo se conectan los devanados del
transformador en serie substractiva.
EXPOSICIÓN
Cuando se energiza el devanado de un
transformador por medio de una fuente de c-a, se
establece un flujo magnético alterno en el núcleo del
transformador. Este flujo alterno concatena las vueltas
de cada devanado del transformador induciendo así
voltajes de c-a en ellos. Estudie el circuito que se
ilustra en la figura 40-1.
por definición, un voltaje en c-a cambia
continuamente su valor y su polaridad, por lo tanto, el
voltaje aplicado al devanado primario (terminales 1 y
2) cambia constantemente la polaridad de la terminal 1
con respecto a la de la terminal 2. por consiguiente, el
flujo magnético alterno induce voltajes de c-a en cada
par de terminales. Las terminales de cada devanado
también cambian de polaridad la una en relación a la
otra.
Cuando se habla de la “polaridad” de los
devanados de un transformador, se trata de identificar
todas las terminales que tienen la misma polaridad
(positiva o negativa) en el mismo instante. Por lo
común se utilizan marcas de polaridad para identificar
estas terminales. Estas marcas pueden ser puntos
negros, cruces, números, letras o cualquier otro signo
que indique cuáles terminales tienen la misma
polaridad. Por ejemplo, en la figura 40-1 se utilizaron
puntos negros. Estos puntos negros, o “marcas de
polaridad” señalan que en un instante dado,
Cuando 1 es positivo con respecto a 2,
3 es positivo con respecto a 4,
6 es positivo con respecto a 5,
7 es positivo con respecto a 8,
y 10 es positivo con respecto a 9.
Conviene hacer notar que un a terminal no
puede ser positiva por sí sola, sólo puede serlo con
respecto a otra terminal. En consecuencia, en cualquier
momento dado, las terminales 1,3,6,7 y 10 son todas
positivas con respecto a las terminales 2,4,5,8 y 9.
Cuando las baterías (o celdas) se conectan en
serie para obtener un voltaje de salid, la terminal
positiva de una de las baterías se debe conectar con la
terminal negativa de la siguiente. Cuando se conectan
en esta forma, los voltajes individuales se suman. De
igual manera, si los devanados del transformador se
conectan en serie para que su voltajes individuales se
sumen o sean aditivos, la terminal con la “marca de
polaridad” de un devanado se debe conectar a la
terminal “no marcada” del otro devanado.
INSTRUMENTOS Y EQUIPO
Módulo de fuente de alimentación
(0-120V c-a, 0-120V c-d) EMS 8821
Módulo de Medición de c-a
(250/250/250V) EMS 8426
Módulo de medición de c-d (20/200V) EMS 8412
Módulo de transformador EMS 8341
Cables de Conexión EMS 8941
PROCEDIMIENTOS:
Advertencia: ¡ En este experimento de Laboratorio
se manejan altos voltajes! ¡ No haga ninguna
conexión cuando la fuente esté conectada! ¡ La
fuente debe desconectarse después de hacer cada
medición!
1. a) Conecte el medidor de 0-20V c-d a la salida
variable en c-d de la fuente de alimentación, terminales
7 y N.
b) Conecte la fuente de alimentación y
ajústatela lentamente a un voltaje de 10V c-d.
c) Sin tocar la perilla de control del voltaje,
desconecte la fuente de energía y desconecte el
medidor.
d) Conecte el circuito ilustrado en la figura
40-2 utilizando los Módulos EMS de transformador,
fuente de alimentación de c-d. Observe que el medidor
de 200V c-d se conecta a las terminales 3 y 4.
11
e) Observe la deflexión de la aguja del
voltímetro de c-d en el momento en que se cierra el
interruptor de la fuente de alimentación. Si la aguja del
voltímetro se desvía momentáneamente a la derecha,
las terminales 1 y 3 tienen la misma marca de
polaridad. (La terminal 1 se conecta al lado positivo de
la fuente de alimentación en c-d, y la terminal 3 al
polo positivo del voltímetro.)
f) ¿Cuáles terminales son positivas en los
devanados 1 a 2 y 3 a 4?________________
g) Desconecte el voltímetro de c-d del
devanado 3 a 4, y conéctelo al devanado 5 a 6. Repita
la operación (e).
h) ¿Cuáles terminales son positivas en los
devanados 1 a 2 y 5 a 6? ________________
i) Vuelva el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación.
2. En este procedimiento se conectarán en serie
dos devanados de un transformador; al observar los
efectos que esto produce, se apreciará la importancia de
la polaridad.
a) Conecte el circuito ilustrado en la Figura
40-3, utilizando el Módulo EMS de medición de c-a.
Observe que la terminal 1 se conecta con la 5.
Polaridad del Transformador
b) Conecte la fuente de alimentación y ajústela
exactamente a 104V c-a (la mitad del voltaje nominal
del devanado 3 a 4).
c) Mida y anote los voltajes en las terminales
siguientes:
E 1 a 2 = __________________ V c-a
E 5 a 6 = __________________ V c-a
E 2 a 6 = __________________ V c-a
d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación.
e) Quite la conexión entre terminales 1 y 5.
Conecte las terminales 1 y 6, y luego conecte el
voltímetro a las terminales 2 y 5, como se indica en la
figura 40-4.
f) Conecte la fuente de alimentación y
ajústela exactamente a 104V c-a.
g) Mida y anote los voltajes en las siguientes
terminales:
E 1 a 2 = __________________ V c-a
E 5 a 6= __________________ V c-a
E 2 a 5 = __________________ V c-a
h) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación.
i) Explique por qué el voltaje con dos
devanados en serie es aproximadamente cero en un
caso, y casi 120V c-a en el otro.
12
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________
j) ¿Cuáles terminales tienen la misma
polaridad?
3. a) Estudie el circuito que aparece en la figura
40-5 Observe que el devanado 3 a 4 está conectado a
una fuente de alimentación de 104V c-a ¡No conecte el
circuito todavía!
40-4
b) ¿Cuál es el voltaje inducido en el devanado 1 a
2? -------------------- V c-a
c) Si el devanado 1 a 2 se conecta el serie con el
devanado 3 a 4, ¿cuáles son los tres voltajes de salida
que se pueden obtener?_________ V c-a __________
V c-a ___________ y V c-a.
d) Conecte el circuito ilustrado en la figura 40-5
y conecte los devanados en serie, uniendo las
terminales 1 y 3.
e) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a
104V c-a. Mida y anote el voltaje entre las terminales 2
y 4.
E 2 a 4 = __________________ V c-a
f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación.
g) Quite la conexión entre las terminales 1 y 3 y
conecte las terminales 1 y 4.
h) Conecte la fuente de alimentación y ajústela
a 104V c-a. Mida y anote el voltaje entre las terminales
2 y 3 y 1a 2.
E 2 a 3 = __________________ V c-a
E 1 a 2 = __________________ V c-a
i) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación.
j) ¿Coinciden los resultados de (e) y (h) con lo
previsto en (c)? _________________ Amplíe
Respuesta.
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______________________________
k) ¿Cuáles terminales tienen la misma
polaridad?
____________________________________________
____________________________________
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
1. Suponga que tiene una fuente de alimentación
de 120V c-a y que todos los devanados del
modulo de transformador desarrollan su voltaje
nominal; a continuación, se dejaron espacios
para que usted indique como conectaría los
devanados para obtener los siguientes voltajes.
a) 240 volts:
13
b) 88 volts:
Polaridad del transformador
c) 180 volts:
d) 92 volts:
14
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MARACAY- EDO ARAGUA
REDES ELECTRICAS II
EXPERIMENTO DE LABORATORIO N° 4
REGULACION DEL TRANSFORMADOR
OBJETIVOS
1. Estudiar la regulación de voltaje del transformador
con cargas variables.
2. Estudiar la regulación del transformador con cargas
inductivas y capacitivas.
EXPOSICION
La carga de un transformador de potencia, en una
subestación, usualmente varía desde un valor muy
pequeño en las primeras horas de la mañana, hasta
valores muy elevados durante los períodos de mayor
actividad industrial y comercial. El voltaje secundario
del transformador variará un poco con la carga y,
puesto que los motores, las lámparas incandescentes y
los dispositivos de calefacción so muy sensibles a los
cambios en el voltaje, la regulación del transformador
tiene una importancia vital. El voltaje secundario
depende también de si el factor de potencia de la carga
es adelantado, atrasado o es la unidad. Por lo tanto se
debe conocer la forma e que el transformador se
comportará cuando se le somete una carga capacitiva,
inductiva o resistiva.
Si el transformador fuera perfecto (ideal), sus
devanados no tendrían ninguna resistencia. Es más, no
requeriría ninguna potencia reactiva (vars) para
establecer el campo magnético en su interior. Este
transformador tendría una regulación perfecta en todas
las condiciones de carga y el voltaje del secundario se
mantendría absolutamente constante. Sin embargo, los
transformadores reales tienen cierta resistencia de
devanado y requieren una potencia reactiva para
producir sus campos magnéticos. En consecuencia, los
devanados primarios y secundarios poseen una
resistencia general R y una resistencia general X. El
circuito equivalente de un transformador de potencia
que tiene una relación de vueltas 1 a 1, se puede
representar aproximadamente por medio del circuito
que aparece en la fig. 41-1. Las terminales reales del
transformador son P1 P2 en el lado del primario y S1
S2 en el secundario.
Se supone que el transformador mostrado entre
estas terminales, es un transformador perfecto (ideal)
en serie el cual tiene una impedancia R y otras
imperfecciones representadas por X. Es evidente que si
el voltaje del primario se mantiene constante, el voltaje
del secundario variará con la carga debido a R y X.
Cuando la carga es capacitiva, se presenta
una características interesantes, ya que se establece
una resonancia parcial entre la capacitancia y la
reactancia X, de modo que el voltaje secundario E2,
incluso tiende a aumentar conforme se incrementa el
valor de la carga capacitiva.
FIGURA 41-1
INSTRUMENTOS Y EQUIPOS
Módulo de transformador EMS 8341
Módulo de fuente de alimentación
(0-120V c-a) EMS 8821
Módulo de medición de c-a(250/250V)EMS8426
Módulo de medición de c-a (0.5/0.5A)EMS 8425
Módulo de resistencia EMS 8311
Módulo de inductancia EMS 8321
Módulo de capacitancia EMS 8331
Cables de conexión EMS 8941
PROCEDIMIENTOS
Advertencia: ¡En este experimento de laboratorio se
manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión
cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe
conectarse después de hacer cada medición!
FIGURA 41-2
15
1. Conecte el circuito ilustrado en la figura 41-2
utilizando los Módulos EMS de transformador, fuente
de alimentación, resistencia y medición de C.A
2. a) Abra todos los interruptores del Módulo de
Resistencia para tener una corriente de carga igual a
cero.
b) Conecte la fuente de alimentación y ajústela
exactamente a 120V c-a, tomando esta lectura en el
voltímetro E1.
c) Mida y anote en la tabla 4-1, la corriente de
salida I2 y el voltaje de salida E2.
d) Ajuste la resistencia de carga ZL a 1200
ohms. Cerciórese de que el voltaje de entrada se
mantiene exactamente a 120V c-a. Mida y anote I1, I2
y E2.
e) Repita el procedimiento (d) para cada valor
indicado en la tabla 41-1.
f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación.
ZL
(ohms)
I2
(mA c-a)
E2
(V c-a)
I1
(mA c-a)
1200
600
400
300
240
Tabla 4-1
3. a) Calcule la regulación del transformador
utilizando los voltajes de salida en vacío y a plena
carga anotados en la Tabla 4-1.
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
_________________ = ___________ %
b) ¿Son equivalentes el valor de VA del
devanado primario y el del devanado secundario para
cada valor de resistencia de carga indicado en la Tabla?
____________ Amplíe su respuesta.
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
__________________________________
4. a) Repita el procedimiento 2 utilizando
módulos EMS 8321 de inductancia en un lugar de la
carga de resistencia.
b) Anote las mediciones obtenidas en la Tabla
4-2.
ZL
(ohms)
I2
(mA c-a)
E2
(V c-a)
I1
(mA c-a)
1200
600
400
300
240
Tabla 4-2
5. a) Repita el procedimiento 2 utilizando el
Módulo EMS 8331, de capacitancia, en su lugar de la
carga de resistencia.
b) Anote sus mediciones en la Tabla 4-3
ZL
(ohms)
I2
(mA c-a)
E2
(V c-a)
I1
(mA c-a)
1200
600
400
300
240
Tabla 4-3
6. A continuación trazará la curva de regulación del
voltaje de salida E2 en función de la corriente de salida
I2 para cada tipo de carga del transformador.
a) dibuje la Grafica Voltaje de Carga Vs
Corriente de carga, marque los valores de E2 obtenidos
para cada valor de I2 en la Tabla 4-1.
b) Trace una curva continua que pase por los
puntos marcados. Identifique esta curva como “carga
resistiva”.
c) Repita el procedimiento (a) para las cargas
inductivas (Tabla 4-2) y la capacitiva (Tabla 4-3). En
esta curva deberá escribir “carga inductiva” y “carga
capacitiva”.
16
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
1. Explique por qué el voltaje de salida aumenta
cuando se utiliza una carga capacitiva.
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
________________________
2. Un transformador tiene una impedancia muy baja (R
y X pequeña):
a) ¿Qué efecto tiene esto en la regulación?
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
__________________________________
b) ¿Qué efecto tiene en la corriente de corto
circuito?
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
__________________________________
3. ¿Es aproximadamente igual el calentamiento de un
transformador cuando la carga es resistiva, inductiva o
capacitiva, para el mismo valor nominal de VA?
_________ ¿Por qué?
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
_______________________________
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MARACAY- EDO ARAGUA
REDES ELECTRICAS II
EXPERIMENTO DE LABORATORIO N° 5
EL AUTOTRANSFORMADOR
OBJETIVOS
1. Estudiar la relación de voltaje y corriente de un
autotransformador. 2. Aprender cómo se conecta un transformador
estándar para que trabaje como autotransformador.
EXPOSICION
Existe un tipo especial de transformador que solo
tiene un devanado. Sin embargo, desde el punto de vista funcional, dicho devanado sirve a la vez corno primario y secundario. Esta clase de transformador se denomina autotransformador. Cuando se utiliza un autotransformador para elevar el voltaje, una parte del devanado actúa como primario y el devanado completo sirve de secundario. Cuando se usa un autotrans-formador para reducir el voltaje, todo el devanado actúa corno primario, y parte del devanado funciona como secundario.
En las Figuras 42-1 (a) y 42-1 (b), se ilustran unos autotransformadores conectados para funcionar en tal forma que eleven o reduzcan el voltaje.
La acción del autotransformador es básicamente la misma que la del transformador normal de dos de-vanados. La potencia se transfiere del primario al se-cundario por medio del campo magnético variable y el secundario, a su vez, regula la corriente del primario para establecer la condición requerida de igualdad de potencia en el primario y el secundario. La magnitud de la reducción o la multiplicación de voltaje depende de la relación existente entre el número de vueltas del primario y del secundario, contando cada devanado por separado, sin importar que algunas vueltas son comunes tanto al primario como al secundario.
Los voltajes Y las corrientes de diversos
devanados se pueden determinar mediante dos reglas sencillas.
a) La potencia aparente del Primario (VA) es igual a la potencia aparente del Secundario(VA).
(1) (VA)p = (VA)s
(2) Ep Ip = Es Is b) El voltaje del primario (de fuente) y el del
secundario (carga) son directamente proporcionales al número de vueltas N.
Ep /Es =Np / Ns
Por lo tanto, en la Figura 42-1 (a)
Ep = NAab = NAab
Es NAab + Nbac NAac
y, en la Figura 42-1 (b):
Ep = NAab+ Nbac = NAac
Es NAab NAaB
Estas ecuaciones dependen de un hecho importante
que los voltajes EAab y EAac se suman en el mismo sentido no se oponen entre si. Se ha supuesto que los voltajes están en fase. Por supuesto la corriente de carga no puede sobrepasar la capacidad nominal de corriente del devanado. Una vez que se conoce este dato es relativamente fácil calcular la carga VA que puede proporcionar un determinado autotransformador. Una desventaja del autotransformador es que no tiene aislamiento entre los circuitos del primario y el secundario, ya que ambos utilizan algunas vueltas en
18
común. INSTRUMENTOS Y EQUIPO Módulo del transformador EMS 8341 Módulo de medición de ca (0.5/0.5A) EMS8425 Módulo de medición de ca (l00/250V) EMS8426 Módulo de resistencia EMS8311 Cables de conexión EMS8941 PROCEDIM IENTOS Advertencia: ¡En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición! 1.- Se usa el circuito que aparece en la Figura 42-1
utilizando los Módulos EMS de transformador.
fuente de alimentación, resistencia y medición de CA.
Observe que el devanado 5 a 6 se conecta como el
primario, a la fuente de alimentación de 120V c-a. La
derivación central del devanado, terminal 9, se conecta
a un lado de la carga, y la porción 6 a 9 del devanado
primario se conecta como devanado secundario. 2. a) Abra todos los interruptores del Módulo de Resistencia, para tener una corriente de carga igual a cero. b) Conecte la fuente de alimentación y ajústela exactamente a 120V c-a según lo indique el voltímetro E1 (Este es el voltaje nominal para el devanado 5 a 6.
El auto transformador
c) Ajuste la resistencia de carga RL a 120 d) Mida y anote las corrientes I1,I2 y el voltaje
de salida E2.
I1= _________ A c-a
I2 = __________ A c-a
E2=__________ V c-a
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de alimentación.
3. a) Calcule la potencia aparente en los circuitos primario y secundario. E1 __________xI1 __________= ________(VA)p
E2 __________xI2 __________=_________(VA)s
b) ¿Son aproximadamente iguales estas dos potencias
aparentes? ____________ - Amplíe su respuesta.
e)¿Se trata de un auto transformador elevador
reductor?
4-. a) Conecte el circuito que se ilustra en la Figura 42-3. Observe que el devanado 6 a 9 ahora esta conectado como devanado primario, a la fuente de 60V c-a mientras que el devanado 5 a 6 esta conectado como secundario.
19
5. a) Cerciórese de que todos los interruptores del Modulo de Resistencia estén abiertos de modo que se obtenga una corriente de carga igual a cero. b) Conecte la fuente de alimentación ajústela exactamente a 60V c-a, según lo indique el voltímetro E1 (Este es el voltaje nominal del devanado 6 a 9 )
e) Ajuste la resistencia de carga R1 a 600ohms
d) Mida y anote las corrientes I1, I2y el voltaje de
salida E2
I1 = _________ A c-a
I2 = __________ A c-a
E2 =__________ V c-a
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. 6. a) Calcule la potencia aparente en los circuitos primario y secundario. E1 ______ x11______ = ______(VA)p
E2 _______ x12______ = _______(VA)s
b) ¿Son aproximadamente iguales las dos potencias
aparentes? ________ Amplíe su respuesta.
c) ¿Se trata de un autotransformador elevador
o reductor?
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
1. Un transformador estándar tiene un valor no-
minal de 60kVA. Los voltajes del primario y del secundario tienen un valor nominal de 600 volts y 120 volts respectivamente.
b) ¿Si el devanado primario se conecta a 600V que
carga en KVA se puede conectar el devanado secundario?
2.- Si el transformador de la Pregunta 1 se conecta como autotransformador a 600V c-a:
a) ¿Cuáles serán los voltajes de salida que pueden obtenerse utilizando diferentes conexiones?
b) Calcule la carga en kVA que el transforma-dor puede proporcionar para cada uno de los voltajes de salidas indicados.
20
c) Calcule las corrientes de los devanados para cada voltaje de salida e indique si exceden los valores nominales
3. Si usa el Módulo EMS de transformador y
la fuente fija de 120V c-a. Cual devanado
usaría como primario y cuál como secundario,
para obtener un voltaje de salida de:
a) 148V c-a
b) 328V c-a
c) 224V c-a
d) 300V c-a
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REDES ELECTRICAS II
EXPERIMENTO DE LABORATORIO Nº 6
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 las tres 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 entre el valor del voltaje y el
de la corriente en circuitos trifásicos.
2.- Aprender cómo se hacen las conexiones en delta
y estrella.
3.- Calcular la potencia en circuitos trifásicos.
MATERIAL A UTILZAR DURANTE EL
DESARROLLO DE LAS PRACTICAS:
Módulo de punto de alimentación
( 120v/208v/3f ) EMS - 821
Módulo de medición de ca
(250v/250v/250v) EMS - 8426
Módulo de medición de c-a
(0.5/0.5/0.5A) EMS - 8425
Módulo de Resistencia EMS – 8311
Cables de Conexión EMS - 8941
Advertencia: Durante el desarrollo de este
experimento se manejan altas tensiones!, Evite
realizar conexiones cuando la fuente este conectada,
la misma debe desconectarse después de hacer cada
medición.
Procedimientos:
1.- a) Conecte el circuito que se ilustra en la Fig. 45-1,
utilizando los módulos EMS de fuente de alimentación
y medición de c-a.
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 a línea.
E = _____________ V c-a
E = ______________ V c-a
E = ______________ V c-a
d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación.
22
e) Calcule el valor medio del voltaje de línea a
línea
____________________________________________
_________________________________________
________________________________________ E
línea a línea = _______ V c-a
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 102v
c-a (según lo indique el voltímetro de la fuente
de alimentación).
c) Mida y anote cada voltaje de línea al neutro.
E 4 a N ___________________ V c-a
E 5 a N ___________________ V c-a
E 6 a N ___________________ V c-a
d) Vuelva el voltaje a cero y desconecte la fuente
de alimentación.
e) Calcule el valor medio del voltaje de línea al
neutro.
____________________________________________
____________________________________________
___________________________________ E línea a
neutro = ____________ V c-a
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.
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
________
E línea a línea / E línea al neutro = __________
b) Considere esta relación y diga y diga y es
aproximadamente igual a la raíz cuadrada de
tres (1.73).
4.- a) Repita los procedimientos 1 y 2; pero en esta
ocasión mida los voltajes desde las terminales de salida
fija de la fuente de alimentación.
E 1 a 2= ______ V c-a E 1 a N = _____ V c-a
E 2 a 3 = _____V c-a E 2 a N = ______ V c-a
E 1 a 3 = _____V c-a E 3 a N = _____ V c-a
b) Son más o menos iguales los voltajes fijos de
línea a línea y de línea a neutro?
_______________________.
c) Es monofásico o trifásico el voltaje entre los
terminales cualesquiera?
_______________________________________
5.- a) Conecte el circuito en Estrella como se ilustra
en la Fig. 45-2, usando los módulos EMS de resistencia
y Medición de c-a. Utilice secciones de resistencia
sencillas para las cargas R1, R2, R3. No conecte el
neutro del módulo de resistencias al neutro de la fuente
de alimentación.
b) Ajuste cada sección de resistencia a 400
ohms.
23
c) Conecte la fuente de alimentación y ajústela
a 208 V c-a.
d) Mida y anote los voltajes y las corrientes que
pasan por las tres resistencias de carga R1,
R2 y R3.
E1 = ______ V c-a I1 = _____ A c-a
E2 = ______ V c-a I2 = _____ A c-a
E3 = ______ V c-a I3 = _____ 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? _____________.
g) Calcule el valor medio del voltaje de carga.
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
__________
_____________ Ecarga = ___________ V c-a.
h) Cuál es el valor medio del voltaje de línea a
línea? ( De acuerdo con el procedimiento 1
“e””.
E línea a línea/ Ecarga = ____________ 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 línea a línea / E carga = ____________ V c-a
j) Es ésta una relación aproximadamente igual
a la raíz cuadrada de tres (1,73).
k) Calcule la potencia disipada por cada
resistencia de carga.
P1 = ________________ W
P2 = ________________ W
P3 = ________________ W
l) Calcule la potencia trifásica total Pt .
Pt = _______________ W
6.- a) Conecte el circuito en Delta, ilustrado en la
figura anterior Fig.45-3.
b) Ajuste cada sección de resistencias a 400
ohms.
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 carga R1, R2 y R3.
E1 = ______ V c-a I1 = _____ A c-a
E2 = ______ V c-a I2 = _____ A c-a
E3 = ______ V c-a 3 = _____ A c-a
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación.
f) Están más o menos bien balanceados los
voltajes y las corrientes? _________.
g) Calcule el valor medio de la corriente de
carga:
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______________________________________ I línea
= __________ A c-a
24
m) Calcule la relación que hay entre el valor
medio de la corriente de línea y el valor de la
corriente de carga.
I línea/ I carga = _________________
n) Es ésta una relación aproximadamente igual
a la raíz de tres (1.73)
o) Calcule la potencia que disipa cada
resistencia de carga.
P1 = ______________ W
P2 = ______________ W
P3 = ______________ W
p) Calcule la potencia trifásica total Pt
Pt = ___________ W.
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS:
1.- En un circuito conectado en estrella, si el voltaje
de línea a línea es de 346 v, Cuál es el voltaje de línea a
neutro?.
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
___________
2.- En un circuito conectado en delta, la corriente es
de 20 Amper en cada resistencia de carga. Cuál es la
corriente de línea?.
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
__________
3.- En un circuito conectado en estrella, la corriente
es de 10 amp en cada resistencia de carga, Cuál es la
corriente de línea?.
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
_________
4.- Tres cargas con una resistencia de 10 ohms cada
una, se conectan en estrella. La potencia trifásica total
es de 3000 watts, Cuál es el voltaje de línea a línea de
la fuente de alimentación?.
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______
5.- Se conectan tres resistencias de 11 ohms en delta
a una línea trifásica de 440 v.
a) Cuál es la corriente de línea? b)
Cuál es la potencia trifásica total?
____________________________________________
____________________________________________
___________________________________.
25
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REDES ELECTRICAS II
EXPERIMENTO DE LABORATORIO Nº 7
WATTS, VARS Y VOLTAMPERES TRIFASICOS
OBJETIVOS
1. Determinar la potencia aparente, real y reactiva de
los circuitos trifásicos.
2. Aprender a calcular el factor de potencia en circuitos
trifásicos
EXPOSICION
En el Experimento de laboratorio Nº 45, se
calculó la potencia real de un circuito trifásico. A
continuación se vera que la potencia reactiva (ya sea
capacitiva o inductiva) también se puede calcular en
forma análoga. Por consiguiente, la potencia aparente y
el factor de potencia también se pueden calcular en el
caso de circuitos trifásicos balanceados.
INSTRUMENTO Y EQUIPO
Módulo de fuente de alimentación
(0-120/208V/3ø) EMS 8821
Módulo de medición de c-a
(250/250/250V) EMS 8426
Módulo de medición de c-a
(0.5/0.5/0.5V) EMS 8425
Módulo de resistencia EMS 8311
Módulo de inductancia EMS 8321
Cables de conexión EMS 8941
PROCEDIMIENTOS
Advertencia: ¡En este experimento de laboratorio se
manejan altos voltajes! ¡No hagan ninguna conexión
cuando la fuente este conectada! ¡La fuente debe
desconectarse después de hacer cada medición!
1. a) Use módulos EMS de inductancia,
fuente de alimentación y medición de c-a, para
conectar el circuito ESTRELLA que se ilustra en la
figura 46-1. Use una sección sencilla de inductancia
para cada una de las cargas L1, L2 y L3. No conecte el
neutro del modulo de inductancia al neutro de la fuente
de alimentación
b) Ajuste cada sección de inductancia a una
reactancia a 300 ohms.
c) Conecte la fuente de alimentación y
ajústela a 208V c-d.
d) Mida y anote los voltajes y las corrientes de las
tres cargas inductivas L1, L2 y L3.
E1= _______ V c-d I1= ________A c-d
E2= ________ V c-d I2= ________ A c-d
E3= ________ V c-d I3= _________ A c-d
Figura 46-1
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación.
f) ¿Están más o menos bien balaceados los
voltajes y las corrientes? _____________________
g) ¿Cuál es el valor medio de la corriente de
línea?
__________________________________________
________________Ilinea= ________________A c-d
h) ¿Cuál es el valor del voltaje de línea a
línea?
Elinea a linea=__________________ V c-d
i) Calcule la potencia reactiva de cada una de
las cargas inductivas.
E1 x I1 = _________________________var (L1 )
E2 x I2 =___________________________var (L2)
E3 x I3 = __________________________var (L3 )
26
j) Calcule la potencia reactiva total trifásica,
usando la suna de (i).
varL1 + varL2 + varL3 = ____________________var
k) Calcule la potencia reactiva total trifásica,
utilizándolos valores de línea tomados de (g) y (h).
Elinea a llnea x Ilinea x 1.73 = ___________ var
l) ¿Coincide la potencia reactiva total
encontrada en (j) con la potencia total encontrada en
(k) ?
2. a) Use las secciones individuales del
Módulo EMS de Resistencia para agregar una
resistencia en serie con cada una de las cargas
inductivas, como se indica en la figura 46-2. No
conecte el neutro del Módulo de resistencia con el
neutro de la fuente de alimentación.
b) ajuste la sección de resistencia a 400 ohms,
cuidando que cada sección de inductancia se mantenga
a una reactancia de 300 ohms.
c) conecte la fuente de alimentación y ajústela
a 208V c-d.
d) mida y anote las corrientes de línea y los
voltajes aplicados a cada una de las cargas inductivas,
L1.L2, L3.
Figura 46-2
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación. Vuelva a conectar cada uno de
los voltímetros, como se indica en la Figura 46-3.
Figura 46-3
f) Conecte la fuente de alimentación y ajústela
a 208V c-d.
g) Mida y anote el voltaje aplicado a cada
carga resistiva R1, R2 y R3.
E4= ___________ V c-d
E5 = ___________ V c-d
E6 = ___________ V c-d
h) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación.
i) Calcule la potencia real total disipada en las
tres resistencias, utilizando los resultados de (d) y (g).
E4_________x I1_________ = _______________W
E5_________x I2 _________ = ______________W
E6 _________ x I3 ________ = _______________W
Total de potencia trifásica real = ____________ W
j) Calcule la potencia reactiva total en los tres
inductores, utilizando los resultados de (d).
E1_________x I1________ = _______________ var
E2 _________x I2________= _______________ var
E3 _________x I3________ = ______________ var
27
Total de potencia reactiva trifásica: ________ var
k) calcule el total de la potencia aparente
trifásica utilizando los resultados de (i) y (j).
(W_______)2 + (var______)
2 = ___________ (VA)
2
Total de potencia aparente trifásica 3ø = ______VA
l) Calcule la potencia aparente trifásica total,
mediante la formula:
Elinea a linea x Ilinea x 1.73 = _____________ VA
m) ¿Concuerdan bastante bien el valor de la
potencia aparente total encontrado en (k), con el total
determinado en (l) ? ____________________
n) Calcule el factor de potencia utilizando las
potencias totales real y aparente trifásica:
W__________/ VA ______________ = _________
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
1. Un motor trifásico toma una corriente de 10
amperes en una línea de 440 volts, siendo su factor de
potencia del 80 por ciento.
a) Calcule la potencia aparente:
__________________________________________
__________________________________________
__________________=____________________VA
b) Calcule la potencia real.
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
______________=________________________W
c) Calcule la potencia reactiva.
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
_________________=_____________________var
2. Un transformador trifásico entrega 120kVA
el voltaje de línea a línea.
a) calcule la potencia por línea:
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
_______=_____________________A
28
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REDES ELECTRICAS II
EXPERIMENTO DE LABORATORIO Nº 8
MEDICIÓN DE LA POTENCIA TRIFÁSICA
OBJETIVOS
1. Medir potencia de un circuito trifásico,
utilizando el método de los dos vatímetros.
2. 2. Determinar la potencia activa o reactiva, así
como el factor de potencia de un sistema
trifásico.
EXPOSICIÓN
El vatímetro, usado para medir potencia, es un
instrumento cuyo diseño se parece al del electro
dinamómetro. Este medidor tiene casi siempre dos
bobinas, una fija y la otra que puede girar dentro del
campo magnético de la primera. El devanado fijo se
conecta en serie con la línea de tal manera que lleve
corriente con la línea . La bobina móvil que tiene una
resistencia alta, se conecta a través de la carga (esa
porción del circuito en la que la potencia se debe
medir). Por lo tanto, la pequeña corriente de la bobina
es proporcional al voltaje entre estas dos terminales.
Esta bobina al girar vence la acción de un soporte
helicoidal, y, puesto que el par es proporcional al
producto de los valores de las corrientes delas dos
bobinas, también es proporcional al producto de la
corriente I y el voltaje E. En consecuencia, la escala se
puede grabar directamente en watts.
Estudie la figura 47-1. La bobina móvil de voltaje
V se conecta a través de la carga. La defección
resultante es directamente proporcional a la potencia
real entregada de la carga.
Si se desea medir la potencia suministrada por un
sistema trifásico de cuatro hilos, simplemente se usa
tres vatímetros monofásicos conectados en la forma
que se encuentra en la figura 47-2, y se suman las tres
lecturas No obstante, cuando el sistema es trifásico
y de tres hilos o conductores, solo se utilizan dos
vatímetros monofásicos para medir la potencia vea
figura 47-3 Las dos bobinas de voltaje se conectan
a la línea restante. Obsérvese que no se hace
ninguna conexión al hilo neutro. La potencia
trifásica total es igual a la suma algebraica de la
lectura de loa dos vatímetros.
Para cargas balanceadas a un factor de potencia
igual a I, las indicaciones de los dos vatímetros serán
idénticas. Cuando el factor de potencia de la carga es
50 por ciento, un indicador indicara cero y el otro
indicara la potencia trifásica total. Para factores de
potencia intermedios entre 50 y 100 por ciento, un
indicador indicara una potencia mayor que la del otro.
Para factores de potencia inferiores al 5 por ciento, la
indicación de uno de los medidores será negativa y el
total de la potencia trifásica será la que indique un
medidor menos la potencia negativa que indica el otro.
A un factor de potencia igual a cero, los vatímetros
indicaran valores idénticos pero de signos contrarios,
dando en total de potencia cero. Por consiguiente,
existe una relación específica entre las indicaciones de
los medidores para cada valor del factor de potencia del
circuito.
El Modulo EMS de vatímetro trifásico 8441, se
compone de dos vatímetros y tiene una conexión tal
que solo se requiere conectar las líneas trifásicas los
terminales de entrada 1, 2 y 3. La carga se conecta a los
terminales de salida 4, 5 y 6. Los interruptores con
marcas de polaridad indican si las facturas dadas por el
medidor son positivas o negativas.
29
INSTRUMENTOS Y EQUIPOS
Modulo de fuente de alimentación
(0-120 / 208 V) EMS 8821
Modulo de vatímetro trifásico EMS 8441
Modulo de medición de c.a
(250 /250 /250 V) EMS 8426
Modulo de medición de c.a
(0.5 /0.5 /0.5 A) EMS 8425
Modulo de resistencia EMS 8311
Modulo d inductancia EMS 8321
Modulo de capacitan cía EMS 8331
Cables de conexión EMS 8941
PROCEDIMIENTOS
Advertencia: ¡ En Este experimento de laboratorio se
manejan altos valores! ¡ No haga ninguna conexión
cuando la fuente esta conectada! ¡La fuente debe
desconectarse depuse de hacer cada conexión!
1.- Conecte el circuito ilustrado en la figura 47-4
utilizando los Módulos EMS de vatímetro trifásico,
fuente de alimentación, resistencia y medición de c,a
2.- a) Ajuste la resistencia de cada sección de 300
ohms.
b) Conecte la fuente de alimentación y ajuste el
voltaje de la línea a 208V c.a, según lo indique el
voltímetro V.
c) Mida y anote la corriente de línea I1 y la
potencia indicada por W1 y W2.
I1= ____________ A c.a,
P1= ____________W
P2=____________W
d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de
alimentación.
3.- De acuerdo con los resultados obtenidos en (c)
calcule lo valores trifásicos de:
Potencia aparente ( E1 x I1 x 1.73) ________
______________________= _________VA
Potencia real__________________________
______________________= ___________W
Factor de potencia______________________
______________________= _____________
b) ¿Es cercano a la unidad el valor del factor de
potencia?_____________________
Amplié su respuesta
____________________________________________
____________________________________________
_____________________________________
4.- a) Sustituya el modulo de resistencia con el de
capacitan cía.
b) Ajuste la reactancia de cada sección a 300 ohms.
c) Repita el procedimiento 2.
I1= ___________ A c.a.
P1= ___________ W
P2= ___________ W
P1 + P2= ___________ W
d) De acuerdo con los resultados de ( c ) calcule
los siguientes valores trifásicos:
Potencia aparente:
____________________________________________
_______________= _______________VA
.
Potencia real
____________________________________________
____________________________________________
_________________= ________________W
Factor de potencia ____________________________=
___________
30
Potencia aparente
____________________________________________
____________________________________________
__________________= _____________var.
5.- a) Reemplace el modelo de capacitan cía con el de
la industria.
b) Ajuste la reactancia de cada sección a 300 ohms.
c) Repita el procedimiento 2.
I1= ___________ A c.a.
P1= ___________ W
P2= ___________ W
P1 + P2= ___________ W
d) De acuerdo con los resultados obtenidos en (c),
calcule los siguientes valores trifásicos.
______________________________________
____________________= _____________VA
Potencia real ___________________________
______________________________________
____________________= ______________W
Factor de potencia ______________________
______________________________________
____________________= ________________
Potencia reactiva ________________________
______________________________________
____________________= _____________var
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
1.- Si se usan dos vatímetros para medir la potencia
total en un sistema trifásico de tres conductores, ¿ mide
una potencia monofásica cada medidor ?
Explíquelo
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
___________________________________________
2.- ¿Qué significa la indicación negativa de un
vatímetro ?
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
___________________
3.- ¿Bastaría con un solo vatímetro para medir la
potencia trifásica total en un sistema trifásico
balanceado de cuatro hilos?
_____________________________________
Explique por qué:
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
_
4.- ¿ Es necesario utilizar do wattimetros para medir la
potencia trifásica total en un sistema balanceado de tres
conductores ? __________
Explique porqué:
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
_
5.- ¿Puede indicar cero un vatímetro que tiene una
corriente que pasa por su bobina de corriente y un
potencial en su bobina de voltaje ?
_____________________________
Amplié su respuesta:
____________________________________________
____________________________________________
__________________________________________
31
REPUBLICA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA MARACAY- EDO ARAGUA
REDES ELECTRICAS II EXPERIMENTO DE LABORATORIO Nº 48
CONEXIONES DE TRANSFORMADORES
TRIFÁSICOS
OBJETIVOS
1. Conectar transformadores en delta y estrella.
2. Estudiar las relaciones de corriente y voltaje.
EXPOSICIÓN
El transformador trifásico puede ser un solo
transformador o bien, tres transformadores
monofásicos in-dependientes conectados en delta o en
estrella. En algunas ocasiones sólo se usan dos
transformadores.
El voltaje trifásico de las líneas de potencia,
generalmente, es de 208 volts, y los valores normales
de
voltaje monofásico (120V) se pueden obtener, en la
forma que se indica en la Figura 48-1.
Los devanados a, b y c, representan los tres
secundarios del transformador conectados en estrella.
Las líneas trifásicas se identifican con las letras A, B y
C,y las conexiones monofásicas van de A, B o C al
neutro (tierra). Los transformadores trifásicos deben
conectarse correctamente a las líneas, para que
funcionen de modo adecuado. Los cuatro tipos de
conexión más usados son los siguientes: (véase la
Figura 48-2).
a) Devanados primarios en delta, devanados
secundarios en delta, o bien, delta-delta (Δ-Δ).
b) Devanados primarios en estrella, devanados
secundarios en estrella, o bien, estrella-estrella (Y-Y)
e) Devanados primarios en estrella, devanados
secundarios en delta, o bien, estrella-delta (Y- Δ)
FIGURA 48-1
32
FIGURA 48-2
d) Devanados primarios en delta, devanados
secundarios en estrella, o bien, delta-estrella (Δ -Y)
De estas cuatro combinaciones, la que se utiliza con
mayor frecuencia es la última, la delta-estrella.
Sea cual fuere el método de conexión utilizado, los
devanados deben conectarse en tal forma que tengan
las debidas relaciones de fase. Para determinarlas en
un secundario conectado en estrella, el voltaje se mide
a través de dos devanados, como se indica en la Figura
48-3 (a). El voltaje A á B debe ser igual a √3 veces el
voltaje que haya a través de cualquiera de los
devanados. Si el voltaje A a B es igual al de cualquiera
de los devanados, uno de estos devanados debe
invertirse. El tercer devanado, C, se conecta entonces
como se señala en la Figura 48-3 (b), y el voltaje C a
A ó B, también debe ser igual a √3 veces el voltaje de
cualquiera de los devanados. Si no es
así, habrá que invertir el devanado c.
FIGURA 48 - 3
Para determinar las relaciones de fase apropiadas en
un secundario conectado en delta, el voltaje se mide en
los dos devanados, como se ilustra en la Figura 48-4
(a). El voltaje A a C de cualquiera de los devanados.
Si no es así, uno de los devanados se debe invertir.
Entonces el devanado c se conecta como se indica en la
Figura 48-4 (b), y el voltaje a través de los tres
devanados C1 a C, debe ser igual a cero. De no ser así,
el devanado c se debe invertir. Las terminales abiertas
(Cl y C) se conectan entonces y el transformador tiene
las relaciones de fase adecuadas para una conexión en
delta, como se indica en la Figura 48-4 (c).
Advertencia: La delta nunca debe cerrarse antes de
comprobar que el voltaje dentro de ella es cero. Si no
es así, y la delta se cierra, la corriente resultante tendrá
la magnitud de un corto circuito y dañara el
transformador.
FIGURA 48-4
Con una conexión estrella-estrella la relación de
vueltas entre el devanado primario y el secundario es la
misma que la que se tiene en un transformador
monofásico independiente. El voltaje de salida de la
conexión delta-delta depende también de la relación de
vueltas entre los devanados primario y secundario. La
conexión delta-estrella tiene una relación más elevada
de voltaje trifásico que cualquiera de las otras
conexiones, la delta-delta o la estrella-estrella. Esto se
debe a que el voltaje entre dos devanados cualquiera
del secundario en estrella, es igual a √3 veces el voltaje
de línea a neutro en ellos. La conexión estrella-delta es
la opuesta a la conexión delta-estrella.
33
INSTRUMENTOS Y EQUIPO
Módulo de fuente de alimentación
(0-120/208V 3Ø) EMS 8821
Módulo de medición de c-a
(250/250/250V) EMS 8426
Módulos de transformador (3)
EMS8341
Cables de conexión EMS 8941
PROCEDIMIENTOS
Advertencia: ¡En este Experimento de Laboratorio se
manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión
cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe
desconectarse después de hacer cada medición!
1. a) El circuito que aparece en la Figura 48-5 tiene
tres transformadores conectados en una configuración
______________________________.
b) Calcule los voltajes esperados y anote los valores
en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5 =____V, E6_______V
E7= _____V, E8 =_____V, E9_______V
E10=_____V, E11=_____V, E12______V
e) Conecte el circuito tal y como se indica.
d) Conecte la fuente de alimentación y aumente la
salida a un voltaje de línea a línea de 120V c-a.
e) Mida los voltajes indicados y anote los valores en
los espacios correspondientes.
VALORES MEDIDOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5 =____V, E6_______V
E7= _____V, E8 =_____V, E9_______V
E10=_____V, E11=_____V, E12______V
f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de alimentación. Repita los procedimientos (d), (e) y
(f), hasta que haya medido todos los voltajes indicados.
FIGURA 48-5
2. a) El circuito que aparece en la Figura 48-6 tiene
tres transformadores conectados en una configuración
______________________________.
b) Calcule los valores de voltaje esperados y
anótelos en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5 =____V, E6_______V
34
E7= _____V, E8 =_____V, E9_______V
E10=_____V, E11=_____V, E12______V
c) Conecte el circuito tal y como se ilustra.
d) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente la salida hasta un voltaje de línea a línea de
90V c-a.
e) Mida los voltajes señalados y anote los valores
en los espacios correspondientes.
VALORES MEDIDOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5 =____V, E6_______V
E7= _____V, E8 =_____V, E9_______V
E10=_____V, E11=_____V, E12______V
f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de alimentación. Repita los procedimientos (d), (e) y
(f), hasta que haya medido todos los voltajes indicados.
FIGURA 48-6
3. a) El circuito que se ilustra en la Figura
48-7 tiene tres transformadores conectados en la
configuración _______________________________
b) Calcule los voltajes esperados y anote los valores
en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5 =____V, E6_______V
E7= _____V, E8 =_____V, E9_______V
E10=_____V, E11=_____V, E12______V
35
FIGURA 48 -7
c) Conecte el circuito tal y como se indica. Abra el
secundario conectado en delta en el punto "A" y
conecte un voltímetro al circuito abierto.
d) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente el voltaje de salida. El voltímetro conectado
a la delta abierta, en el punto "A" no debe indicar
ningún voltaje apreciable si las conexiones en la fase
debida. Se tendrá un pequeño voltaje ya que,
normalmente, no todos los voltajes trifásicos de una
fuente trifásica son idénticos y, también, habrá
pequeñas diferencias en los tres transformadores.
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de alimentación.
f) Desconecte el voltímetro y cierre el circuito en
delta en el punto "A".
g) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente la salida hasta alcanzar un voltaje de línea a
línea de 120V c-a.
h) Mida los voltajes indicados y anote los valores
en el espacio correspondiente.
VALORES MEDIDOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4=______V, E5=_____V, E6_______V
E7=_____V, E8=______V, E9_______V
i) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de
alimentación. Repita los procedimientos (g),(h) e (i),
hasta que se hayan medido los voltajes indicados.
4. a) El circuito que aparece en la Figura 48-8
tiene tres transformadores conectados en una
configuración
b) Calcule los voltajes esperados y anote los
valores en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1=_____V, E2=_____V, E3_______V
E4= ____V, E5=_____V, E6_______V
c) Conecte el circuito como se indica. Abra el
secundario conectando en delta en el punto "A" y
conecte el voltímetro a través de la delta abierta.
d) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente el voltaje de salida. El voltímetro conectado
a la delta abierta, en el punto "A", no indicará ningún
voltaje apreciable si las conexiones en delta tienen la
fase debida.
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de alimentación.
f) Desconecte el voltímetro y cierre el circuito de la
delta en el punto "A".
36
g) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente la salida hasta obtener un voltaje de línea a
línea de 20V c-a.
h) Mida los voltajes indicados y anote los valores
en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1=_____V, E2=_____V, E3_______V
E4= ____V, E5=_____V, E6_______V
i) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de .alimentación. Repita los procedimientos (g),(h) e
(i), hasta que haya medido todos los voltajes señalados.
FIGURA 48 – 8
5. a) El circuito de la Figura 48-9 tiene
dos transformadores conectados en una configuración
delta abierta.
b ) Calcule los Voltajes y anote los valores
en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1= ____V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5=____V, E6_______V
c) Conecte el circuito tal y como se indica.
d) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente hasta tener un voltaje de línea a línea de
120V c-a.
e) Mida los voltajes indicados y anote
los valores en los espacios correspondientes.
VALORES MEDIDOS
E1= ____V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5=____V, E6_______V
f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación. Repita los procedimientos
(d),(e) y (f), hasta que se hayan medido todos los
voltajes indicados.
37
FIGURA 48 – 9
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
1. Compare los resultados de los Procedimientos
4 y 5.
a) ¿ hay una diferencia de voltaje entre la
figuración delta – delta y la configuración delta abierta.
b) ¿se tiene el mismo valor nominal de VA en la
configuración delta – delta y en la configuración delta
abierta? _________ ¿Por qué?________________
____________________________________________
____________________________________________
______________
c) Si se aumentaran los valores de corriente nominal
de cada devanado, ¿podrían obtenerse tan buenos
resultados con la configuración de delta abierta, como
se tienen con la configuración de delta –delta?
_______________________
Explique ¿Por qué? ________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________
2. Si cada transformador tiene una capacidad de
60kVA. ¿Cuál es el total de la potencia trifásica que se
puede obtener en cada una de las cinco
configuraciones?
A) estrella – estrella: ______________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______ =________________kVA
B) estrella-delta : _________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______ =________________kVA
C) Delta – estrella: _______________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______ =________________kVA
D) delta- delta : __________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______ =________________kVA
E) delta abierta:__________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______ =________________kVA
3. Si una de las polaridades del devanado secundario
se invirtiera, en el Procedimiento 1:
A) ¿Se tendría un cortocircuito
directo?___________________________
38
B) ¿ Se calentaría el transformador?
__________________________________
C) ¿Se desbalancearían los voltajes del primario?
_______________________
D) ¿ Se desbalancearían los voltajes secundarios?
_______________________
4. Si se invirtiera una de las polaridades del devanado
secundario del procedimiento 4:
A) ¿Se produciría un cortocircuito directo?
___________________________
B) ¿ Se calentaría el transformador?
__________________________________
C) ¿Se desbalancearían los voltajes del primario?
_______________________
E) ¿ Se desbalancearían los voltajes secundarios?
_______________________
39
UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA
LABORATORIO DE REDES II
EXPERIENCIA #10
SISTEMAS TRIFÁSICOS
SISTEMA TRIFASICO –CONEXIÓN ESTRELLA ( CARGAS EQUILIBRADAS CAPACITIVAS )
1.- Arme el circuito de la figura 1 en Circuit Maker( carga equilibrada capacitiva )
2.- Asigne a la fuente V1 un retardo ( Start Delay ) de 0 ms ; V2 ....... 5.555 ms equivalente a 120 de fase
y a V3 .............11.111 ms equivalente a 240 de fase.
3.- Simule el circuito y obtenga la grafica de voltajes de fase V1 , V2 , y V3 y verifique si están desfasados
en 120.
0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms
125.0 V
75.00 V
25.00 V
-25.00 V
-75.00 V
-125.0 V
A: v1_1 B: v2_1 C: v3_1
4.-A continuación seleccione con el mouse la ventana ‘ Wave ’ y seleccione la operación ‘ Math ‘ . Realice
la operación resta V1 – V2 y presione aceptar. De esta manera obtendrá la tensión de línea
R40.001
C3
265.258uF
C2
265.258uF
C1265.258uF
60 Hz
V3-120/120V
60 Hz
V2-120/120V
60 Hz
V1-120/120V
R317.32 R2
17.32
R117.32
R40.001
40
0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms
250.0
150.0
50.00
-50.00
-150.0
-250.0
A: v1_1 B: v2_1 C: v3_1 v1_1-v2_1
El valor de voltaje de línea es V1 – V2 =
5.- Realice teóricamente el diagrama fasorial de voltajes de fase y voltaje de línea
6.- Calcule teóricamente el valor de las corrientes de fase y haga el diagrama fasorial. Obtenga el grafico en
Circuit Maker de corrientes de fase y compare con sus cálculos teóricos.
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
7.500 A
2.500 A
-2.500 A
-7.500 A
A: r1[i] B: r3[i] C: r2[i]
7.- A continuación calcule teóricamente la Potencia Activa y Potencia Reactiva en la carga. Obtenga el
grafico de potencia con Circuit maker.¿ Compare los resultados?
41
GRAFICO DE POTENCIA ACTIVA
0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms
800.0 W
600.0 W
400.0 W
200.0 W
0.000 W
A: r1[p] B: r3[p] C: r2[p]
GRAFICO DE POTENCIA REACTIVA
0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms
250.0 W
150.0 W
50.00 W
-50.00 W
-150.0 W
-250.0 W
A: c1[p] B: c2[p] C: c3[p]
8.- Arme el circuito de la figura 2 ( carga equilibrada inductiva ) y repita todos los pasos anteriores.
9.- Calcule la corriente en el neutro . Verifique si cumple con la Ley de Nodos
10.- Arme el circuito de la figura 3 ( carga equilibrada conexión en triangulo)
L2
9.378mH
60 Hz
V3-120/120V
60 Hz
V2-120/120V
60 Hz
V1-120/120V
L39.378mH
L19.378mH
R40.001
R13.5355
R33.5355 R2
3.5355
L19.378mH
42
11.- Seleccione los ángulos de desfasaje de 120 en cada generador de señales V1 = 120V 0 ; V2 = 120
V 120 ; V3 = 120V 240 empleando el mismo procedimiento de los casos anteriores.
12.- Grafique las tensiones de fase y de línea y anote los resultados :
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
125.0 V
75.00 V
25.00 V
-25.00 V
-75.00 V
-125.0 V
A: v1_1 B: v2_1 C: v3_1
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms v1_1-v2_1 250.0
-250.0 v2_1-v3_1 250.0
-250.0 v3_1-v1_1 250.0
-250.0
60 Hz
V3-120/120V
60 Hz
V2-120/120V
60 Hz
V1-120/120V
C31uFC2
1uF
C11uF
R60.001
R50.001
R40.001
R31k
R21k
R11k
43
13.- Grafique las corrientes de fase y de línea :
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
75.00mA
25.00mA
-25.00mA
-75.00mA
A: r1[i] B: r3[i] C: r2[i]
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
150.0mA
50.00mA
-50.00mA
-150.0mA
A: r4[i] B: r5[i] C: r6[i]
14.- Haga el diagrama fasorial de tensión y de corriente
15.- Calcule teóricamente las corrientes de fase y de línea . Compare los resultados con la gráfica en Circuit
Maker.
16.- Grafique la Potencia Activa y Reactiva en la carga:
0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms
6.000 W
4.000 W
2.000 W
0.000 W
A: r1[p] B: r3[p] C: r2[p]
44
0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms
7.500 W
2.500 W
-2.500 W
-7.500 W
A: c1[p] B: c2[p] C: c3[p]
17.-Calcule las Potencias teóricamente y compare resultados
SISTEMA TRIFÁSICO – CONEXIÓN ESTRELLA -- ( CARGAS EQUILIBRADAS INDUCTIVAS) .
60 Hz
V3-120/120V
60 Hz
V2-120/120V
60 Hz
V1-120/120V
L39.378mH
L2
9.378mH
L13.678mH
R33.5355 R2
3.5355
R1
3.5355
45
VOLTAJE DE FASE A NEUTRO
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
125.0 V
75.00 V
25.00 V
-25.00 V
-75.00 V
-125.0 V
A: v1_1 B: v2_1 C: v3_1
VOLTAJE DE LINEA A LINEA
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
250.0
150.0
50.00
-50.00
-150.0
-250.0
A: v1_1 B: v2_1 v1_1-v2_1
60 Hz
V3-120/120V
60 Hz
V2-120/120V
60 Hz
V1-120/120V
L39.378mH
L2
9.378mH
L19.378mH
R40.001
R33.5355 R2
3.5355
R1
3.5355
46
CORRIENTE DE LINEA
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
30.00 A
20.00 A
10.00 A
0.000 A
-10.00 A
-20.00 A
-30.00 A
A: r1[i] B: r3[i] C: r2[i]
POTENCIA ACTIVA
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
2.500kW
2.000kW
1.500kW
1.000kW
0.500kW
0.000kW
A: r1[p]
POTENCIA REACTIVA
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
1.250kW
0.750kW
0.250kW
-0.250kW
-0.750kW
-1.250kW
A: l2[p]
47
CIRCUITO TRIFÁSICO – CARGAS DESEQUILIBRADAS
1.- Arme en circuit maker el circuito de la figura 3 :
2.- Grafique con circuit maker la forma de onda de la corriente de fase y el neutro. Anote los valores
correspondientes :
IA = IB = IC = IN =
3.- Elabore el diagrama fasorial de este circuito y calcule teóricamente los valores de la corriente de fase y el
neutro
GRAFICA DE LAS CORRIENTES DE FASE Y NEUTRO :
R40.001
L2
9.378mH
60 Hz
V3-120/120V
60 Hz
V2-120/120V
60 Hz
V1-120/120V
L39.378mH
L130mH
R13.5355
R33.5355 R2
20
R40.001
L2
9.378mH
60 Hz
V3-120/120V
60 Hz
V2-120/120V
60 Hz
V1-120/120V
L39.378mH
L130mH
R40.001
R13.5355
R33.5355 R2
20
A
BC
D
48
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
30.00 A
10.00 A
-10.00 A
-30.00 A
A: r1[i] B: r3[i] C: r2[i] D: r4[i]
4.- Calcule el Angulo de desfasaje entre las corrientes de línea ¿ Están desfasadas 120 ?
GRAFICA DE POTENCIA ACTIVA .
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
A: r1[p] 2.500kW
0.000kW B: r3[p] 2.500kW
0.000kW C: r2[p] 600.0 W
0.000 W
L2
9.378mH
60 Hz
V3-120/120V
60 Hz
V2-120/120V
60 Hz
V1-120/120V
L39.378mH
L130mH
R40.001
R13.5355
R33.5355 R2
20
A
B C
49
GRAFICA DE POTENCIA REACTIVA :
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms
A: l2[p] 1.250kW
-1.250kW B: l3[p] 1.250kW
-1.250kW C: l1[p] 200.0 W
-200.0 W
L2
9.378mH
60 Hz
V3-120/120V
60 Hz
V2-120/120V
60 Hz
V1-120/120V
L39.378mH
L130mH
R40.001
R13.5355
R33.5355 R2
20
A
BC
50
SISTEMA TRIFÁSICO ABC DE TRES CONDUCTORES 120 V EN TRIANGULO.
CARGAS EQUILIBRADAS
DIAGRAMA DE TENSIÓN DE LINEA VS CORRIENTE DE LINEA
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms v1_1-v2_1 250.0
-250.0 A: r4[i] 150.0mA
-150.0mA
Measurement Cursors 1 v1_1-v2_1 X: 36.108m Y: 207.46 2 r4[i] X: 34.209m Y: 127.01m Cursor 2 - Cursor 1 X: -1.8994m Y: -207.34
GRAFICA DE LAS CORRIENTES DE LINEA
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms A: r4[i] 150.0mA
-150.0mA B: r5[i] 150.0mA
-150.0mA C: r6[i] 150.0mA
-150.0mA
Measurement Cursors 1 r4[i] X: 67.571m Y: 127.13m 2 r6[i] X: 61.964m Y: 126.89m Cursor 2 - Cursor 1 X: -5.6071m Y: -245.28u
60 Hz
V3-120/120V
60 Hz
V2-120/120V
60 Hz
V1-120/120V
C31uFC2
1uF
C11uF
R60.001
R50.001
R40.001
R31k
R21k
R11k
A
51
GRAFICAS DE POTENCIA. ( POTENCIA ACTIVA )
POTENCIA REACTIVA :
0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms
7.500 W
2.500 W
-2.500 W
-7.500 W
A: c1[p]
Measurement Cursors 1 c1[p] X: 21.112m Y: 7.0845
GRAFICA DE VOLTAJES DE LINEA Y DE FASE
0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms
250.0
150.0
50.00
-50.00
-150.0
-250.0
A: v1_1 B: v2_1 C: v3_1 v1_1-v2_1 v2_1-v3_1 v3_1-v1_1
GRAFICAS DE CORRIENTE DE LINEA
0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms A: r4[i] 150.0mA
-150.0mA B: r5[i] 150.0mA
-150.0mA C: r6[i] 150.0mA
-150.0mA
Measurement Cursors 1 r4[i] X: 17.670m Y: 126.90m 2 r6[i] X: 23.143m Y: 126.92m Cursor 2 - Cursor 1 X: 5.4732m Y: 22.329u
52
REPUBLICA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA MARACAY- EDO ARAGUA
REDES ELECTRICAS II EXPERIMENTO DE LABORATORIO Nº 10
CONEXIONES DE TRANSFORMADORES
TRIFÁSICOS
OBJETIVOS
1. Conectar transformadores en delta y estrella.
2. Estudiar las relaciones de corriente y voltaje.
EXPOSICIÓN
El transformador trifásico puede ser un solo
transformador o bien, tres transformadores
monofásicos in-dependientes conectados en delta o en
estrella. En algunas ocasiones sólo se usan dos
transformadores.
El voltaje trifásico de las líneas de potencia,
generalmente, es de 208 volts, y los valores normales
de
voltaje monofásico (120V) se pueden obtener, en la
forma que se indica en la Figura 48-1.
Los devanados a, b y c, representan los tres
secundarios del transformador conectados en estrella.
Las líneas trifásicas se identifican con las letras A, B y
C,y las conexiones monofásicas van de A, B o C al
neutro (tierra). Los transformadores trifásicos deben
conectarse correctamente a las líneas, para que
funcionen de modo adecuado. Los cuatro tipos de
conexión más usados son los siguientes: (véase la
Figura 48-2).
a) Devanados primarios en delta, devanados
secundarios en delta, o bien, delta-delta (Δ-Δ).
b) Devanados primarios en estrella, devanados
secundarios en estrella, o bien, estrella-estrella (Y-Y)
e) Devanados primarios en estrella, devanados
secundarios en delta, o bien, estrella-delta (Y- Δ)
FIGURA 48-1
FIGURA 48-2
d) Devanados primarios en delta, devanados
secundarios en estrella, o bien, delta-estrella (Δ -Y)
53
De estas cuatro combinaciones, la que se utiliza con
mayor frecuencia es la última, la delta-estrella.
Sea cual fuere el método de conexión utilizado, los
devanados deben conectarse en tal forma que tengan
las debidas relaciones de fase. Para determinarlas en
un secundario conectado en estrella, el voltaje se mide
a través de dos devanados, como se indica en la Figura
48-3 (a). El voltaje A á B debe ser igual a √3 veces el
voltaje que haya a través de cualquiera de los
devanados. Si el voltaje A a B es igual al de cualquiera
de los devanados, uno de estos devanados debe
invertirse. El tercer devanado, C, se conecta entonces
como se señala en la Figura 48-3 (b), y el voltaje C a
A ó B, también debe ser igual a √3 veces el voltaje de
cualquiera de los devanados. Si no es
así, habrá que invertir el devanado c.
FIGURA 48 - 3
Para determinar las relaciones de fase apropiadas en
un secundario conectado en delta, el voltaje se mide en
los dos devanados, como se ilustra en la Figura 48-4
(a). El voltaje A a C de cualquiera de los devanados.
Si no es así, uno de los devanados se debe invertir.
Entonces el devanado c se conecta como se indica en la
Figura 48-4 (b), y el voltaje a través de los tres
devanados C1 a C, debe ser igual a cero. De no ser así,
el devanado c se debe invertir. Las terminales abiertas
(Cl y C) se conectan entonces y el transformador tiene
las relaciones de fase adecuadas para una conexión en
delta, como se indica en la Figura 48-4 (c).
Advertencia: La delta nunca debe cerrarse antes de
comprobar que el voltaje dentro de ella es cero. Si no
es así, y la delta se cierra, la corriente resultante tendrá
la magnitud de un corto circuito y dañara el
transformador.
FIGURA 48-4
Con una conexión estrella-estrella la relación de
vueltas entre el devanado primario y el secundario es la
misma que la que se tiene en un transformador
monofásico independiente. El voltaje de salida de la
conexión delta-delta depende también de la relación de
vueltas entre los devanados primario y secundario. La
conexión delta-estrella tiene una relación más elevada
de voltaje trifásico que cualquiera de las otras
conexiones, la delta-delta o la estrella-estrella. Esto se
debe a que el voltaje entre dos devanados cualquiera
del secundario en estrella, es igual a √3 veces el voltaje
de línea a neutro en ellos. La conexión estrella-delta es
la opuesta a la conexión delta-estrella.
INSTRUMENTOS Y EQUIPO
Módulo de fuente de alimentación
(0-120/208V 3Ø) EMS 8821
Módulo de medición de c-a
(250/250/250V) EMS 8426
Módulos de transformador (3)
EMS8341
Cables de conexión EMS 8941
PROCEDIMIENTOS
Advertencia: ¡En este Experimento de Laboratorio se
manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión
cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe
desconectarse después de hacer cada medición!
54
1. a) El circuito que aparece en la Figura 48-5 tiene
tres transformadores conectados en una configuración
______________________________.
b) Calcule los voltajes esperados y anote los valores
en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5 =____V, E6_______V
E7= _____V, E8 =_____V, E9_______V
E10=_____V, E11=_____V, E12______V
e) Conecte el circuito tal y como se indica.
d) Conecte la fuente de alimentación y aumente la
salida a un voltaje de línea a línea de 120V c-a.
e) Mida los voltajes indicados y anote los valores en
los espacios correspondientes.
VALORES MEDIDOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5 =____V, E6_______V
E7= _____V, E8 =_____V, E9_______V
E10=_____V, E11=_____V, E12______V
f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de alimentación. Repita los procedimientos (d), (e) y
(f), hasta que haya medido todos los voltajes indicados.
FIGURA 48-5
2. a) El circuito que aparece en la Figura 48-6 tiene
tres transformadores conectados en una configuración
______________________________.
b) Calcule los valores de voltaje esperados y
anótelos en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5 =____V, E6_______V
E7= _____V, E8 =_____V, E9_______V
E10=_____V, E11=_____V, E12______V
c) Conecte el circuito tal y como se ilustra.
55
d) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente la salida hasta un voltaje de línea a línea de
90V c-a.
e) Mida los voltajes señalados y anote los valores
en los espacios correspondientes.
VALORES MEDIDOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5 =____V, E6_______V
E7= _____V, E8 =_____V, E9_______V
E10=_____V, E11=_____V, E12______V
f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de alimentación. Repita los procedimientos (d), (e) y
(f), hasta que haya medido todos los voltajes indicados.
FIGURA 48-6
3. a) El circuito que se ilustra en la Figura
48-7 tiene tres transformadores conectados en la
configuración _______________________________
b) Calcule los voltajes esperados y anote los valores
en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5 =____V, E6_______V
E7= _____V, E8 =_____V, E9_______V
E10=_____V, E11=_____V, E12______V
56
FIGURA 48 -7
c) Conecte el circuito tal y como se indica. Abra el
secundario conectado en delta en el punto "A" y
conecte un voltímetro al circuito abierto.
d) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente el voltaje de salida. El voltímetro conectado
a la delta abierta, en el punto "A" no debe indicar
ningún voltaje apreciable si las conexiones en la fase
debida. Se tendrá un pequeño voltaje ya que,
normalmente, no todos los voltajes trifásicos de una
fuente trifásica son idénticos y, también, habrá
pequeñas diferencias en los tres transformadores.
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de alimentación.
f) Desconecte el voltímetro y cierre el circuito en
delta en el punto "A".
g) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente la salida hasta alcanzar un voltaje de línea a
línea de 120V c-a.
h) Mida los voltajes indicados y anote los valores
en el espacio correspondiente.
VALORES MEDIDOS
E1=______V, E2=_____V, E3_______V
E4=______V, E5=_____V, E6_______V
E7=_____V, E8=______V, E9_______V
i) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de
alimentación. Repita los procedimientos (g),(h) e (i),
hasta que se hayan medido los voltajes indicados.
4. a) El circuito que aparece en la Figura 48-8
tiene tres transformadores conectados en una
configuración
b) Calcule los voltajes esperados y anote los
valores en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1=_____V, E2=_____V, E3_______V
E4= ____V, E5=_____V, E6_______V
c) Conecte el circuito como se indica. Abra el
secundario conectando en delta en el punto "A" y
conecte el voltímetro a través de la delta abierta.
d) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente el voltaje de salida. El voltímetro conectado
a la delta abierta, en el punto "A", no indicará ningún
voltaje apreciable si las conexiones en delta tienen la
fase debida.
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de alimentación.
f) Desconecte el voltímetro y cierre el circuito de la
delta en el punto "A".
57
g) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente la salida hasta obtener un voltaje de línea a
línea de 20V c-a.
h) Mida los voltajes indicados y anote los valores
en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1=_____V, E2=_____V, E3_______V
E4= ____V, E5=_____V, E6_______V
i) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente
de .alimentación. Repita los procedimientos (g),(h) e
(i), hasta que haya medido todos los voltajes señalados.
FIGURA 48 – 8
5. a) El circuito de la Figura 48-9 tiene
dos transformadores conectados en una configuración
delta abierta.
b ) Calcule los Voltajes y anote los valores
en los espacios correspondientes.
VALORES CALCULADOS
E1= ____V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5=____V, E6_______V
c) Conecte el circuito tal y como se indica.
d) Conecte la fuente de alimentación y aumente
lentamente hasta tener un voltaje de línea a línea de
120V c-a.
e) Mida los voltajes indicados y anote
los valores en los espacios correspondientes.
VALORES MEDIDOS
E1= ____V, E2=_____V, E3_______V
E4= _____V, E5=____V, E6_______V
f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la
fuente de alimentación. Repita los procedimientos
(d),(e) y (f), hasta que se hayan medido todos los
voltajes indicados.
58
FIGURA 48 – 9
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
2. Compare los resultados de los Procedimientos
4 y 5.
a) ¿ hay una diferencia de voltaje entre la
figuración delta – delta y la configuración delta abierta.
b) ¿se tiene el mismo valor nominal de VA en la
configuración delta – delta y en la configuración delta
abierta? _________ ¿Por qué?________________
____________________________________________
____________________________________________
______________
c) Si se aumentaran los valores de corriente nominal
de cada devanado, ¿podrían obtenerse tan buenos
resultados con la configuración de delta abierta, como
se tienen con la configuración de delta –delta?
_______________________
Explique ¿Por qué? ________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________
2. Si cada transformador tiene una capacidad de
60kVA. ¿Cuál es el total de la potencia trifásica que se
puede obtener en cada una de las cinco
configuraciones?
A) estrella – estrella: ______________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______ =________________kVA
B) estrella-delta : _________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______ =________________kVA
C) Delta – estrella: _______________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______ =________________kVA
D) delta- delta : __________________
59
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______ =________________kVA
E) delta abierta:__________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
______ =________________kVA
3. Si una de las polaridades del devanado secundario
se invirtiera, en el Procedimiento 1:
F) ¿Se tendría un cortocircuito
directo?___________________________
G) ¿ Se calentaría el transformador?
__________________________________
H) ¿Se desbalancearían los voltajes del primario?
_______________________
I) ¿ Se desbalancearían los voltajes secundarios?
_______________________
4. Si se invirtiera una de las polaridades del devanado
secundario del procedimiento 4:
D) ¿Se produciría un cortocircuito directo?
___________________________
E) ¿ Se calentaría el transformador?
__________________________________
F) ¿Se desbalancearían los voltajes del primario?
_______________________
J) ¿ Se desbalancearían los voltajes secundarios?
_______________________
60
REPUBLICA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA MARACAY- EDO ARAGUA
REDES ELECTRICAS II
EXPERIENCIA 11. Filtros Pasa Bajo, Filtros
Pasa Alto, Filtros Pasa Banda, Filtros
Eliminador de Banda.
1. Objetivo de la Unidad
a. Determinar las frecuencias de Corte en
Circuitos RL y RC de 1er
orden en filtros
pasa bajo y pasa alto.
b. Analizar la operación de los filtros pasa
banda
2. procedimiento de la practica:
2.1 Filtros pasa bajo de 1er
orden RC
- Monte en circuit Maker el siguiente circuito
Ajuste el generador de señales para obtener una
onda senoidal de 10 Vpp a 100Hz.
Varíe la frecuencia entre 100Hz y 50 KHz
Haga la grafica del filtro (atenuación Vs
Frecuencia utilizando Circuit Maker
Determine la frecuencia de Corte
Fc= ______________Hz
Elabore la gráfica de atenuación del filtro y la
grafica de fase empleando papel semilog.
Determine el ángulo de fase para la frecuencia
de corte.
c= ___________
Nota: elabore una tabla y mida Vo, Vi, para
diferentes valores de frecuencia.
Compare los valores obtenidos con los valores
teóricos.
2.2 Filtro Pasa Bajo de primer orden RL
Monte el siguiente circuito en circuit maker
Ajuste el generador de señales para obtener una
onda senoidal de 10 Vpp a 1kHz.
Varíe la frecuencia entre 1kHz y 50 KHz.
Calcule teóricamente la frecuencia de corte
Haga la grafica del filtro (atenuación Vs
Frecuencia) utilizando Circuit Maker
Determine la frecuencia de Corte
Fc= ______________Hz
Elabore la grafica de atenuación del filtro y la
grafica de fase empleando papel semilog.
Determine el ángulo de fase para la frecuencia
de corte.
c= ___________
Nota: elabore una tabla y mida Vo, Vi, para
diferentes valores de frecuencia.
Compare los valores obtenidos con los valores
teóricos.
2.3 filtro Pasa Bajo de segundo Orden
Vo
C1
0.01uF
R11.5k
100 Hz
Gen
C1
0.01uF
R11.5k
L110mH Vo
100 Hz
Gen
R11.5k
C1
0.1uF
L10.225H Vo
100 Hz
Gen
R11.5k
L10.225H
61
Ajuste el generador de señales para obtener una
onda senoidal de 10 Vpp a 100Hz.
Varíe la frecuencia entre 100Hz y 50 KHz
Haga la grafica del filtro (atenuación vs.
Frecuencia utilizando Circuit Maker
Determine la frecuencia de corte y el ángulo de
fase a esa frecuencia
Fc= ______________Hz
c= ___________
Determine la pendiente de la curva de este
filtro de Segundo orden.
Realice la gráfica del filtro en papel semilog
2.4 Filtro Pasa Banda
Ajuste el generador de onda senoidal 10Vpp,
5KHz.
Conecte el circuito con el programa Circuit
Maker y anote Vo
Vo=___________
Ajuste el generador con una frecuencia F1 < Fo
hasta obtener una atenuación de
–3db
F1=____________Hz
Ajuste el generador con una frecuencia F2 > Fo
hasta obtener una atenuación de –3db
F2=____________Hz
Calcular el ancho de banda B
B = ____________
Obtenga la curva de atenuación del filtro pasa
banda con el circuit Maker.
Calcular teóricamente la frecuencia de
resonancia del circuito y compare con el
resultado experimental.
Elaborar el diagrama de atenuación del filtro
en papel semilog.
2.5 Filtro Supresor de Banda.
Ajuste la frecuencia del generador hasta
obtener la frecuencia de resonancia del
circuito.
Fo=______________Hz
Obtenga los valores de la frecuencia de corte
correspondiente a una atenuación de
–3db
F1=___________Hz,
F2=____________Hz.
Hallar el ancho de banda del filtro.
B = ______________
Obtenga la curva de atenuación del filtro con el
simulador Circuit Maker y calcule los
parámetros del circuito, F0, F1, F2, B.
Dibuje la curva de atenuación del filtro en
papel semilog.
Aumente el valor del condensador en el
circuito y calcule los parámetros del filtro en
esas condiciones.
Vo
C10.01uF
L110mH
1kHz
Gen
R11.5k
Vo
C10.01uF
L110mH
1kHz
Gen
R11.5k
62
RESISTENCIAS
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