circuitos balanceados.docx

Introduccin

La generacin, transmisin y distribucin de energa elctrica se efecta a travs de sistemas trifsicos de corriente alterna. Lo cual los circuitos con el este sistema tiene que estar balaceados los cuales demostraremos con las conexiones DELTA y ESTRELLA.

Lo cual estudiaremos el comportamiento de la corriente y el voltaje sobre una carga, y se compara con la los datos terico. En la prctica vamos a confirmar que en los circuitos utilizados estn balanceados, y similares a los datos tericos, es decir que las cargas van a estar repartidas de igual manera sobre cada transformador, y veremos cmo cambian tanto el voltaje y corrientes de fase y lnea dependiendo del tipo de conexin que conectaremos. Obteniendo estos datos obtendremos sus derivados como la potencias y verificar la similitud de lo terico y lo prctico de todas las medidas.

Datos Y Clculos Tomados

Del arreglo de lneas nicamente tomaremos los voltajes de fase y de lnea para comprobar la relacin de voltajes, tratando de comprobar que esta ser de aproximadamente 1.73.

1. Realice las mediciones indicadas en el diagrama y antelas.E1-N = 120V E2-N = 120V E3-N = 121V Promedio EFASE =

E1-2 = 208V E2-3 = 209V E3-1 = 208V

Promedio ELNEA =

2. Calcular la relacin de voltajes de lnea y de fase.

3. Encuentra usted que la relacin es aproximadamente igual a 1.73?R/= SI

Luego de realizar estas mediciones conectamos las fuentes variables y las ajustamos al 100% para realizar las siguientes mediciones.

4. Anote las mediciones medidos con estas nuevas lneas.

E4-N = 119V E5-N = 120V E6-N = 121VPromedio EFASE =

E4-5 = 207V E5-6 = 208V E6-4 = 207V

Promedio ELINEA =

5. Calcule la relacin de voltajes de lnea y fase.

6. Encuentra usted que la relacin es aproximadamente igual a 1.73?R/= SI

Al realizar todas estas mediciones realizaremos nuestro primer circuito, un circuito en conexin estrella.

7. Realice las mediciones indicadas en el diagrama del circuito.

ER1 = 119V ER2 = 119V ER3 = 121V

IR1 = 0.39A IR2 = 0.39A IR3= 0.39A

8. Compare los voltajes y corrientes individuales de la carga. Encuentra usted que son aproximadamente iguales y que eso muestra que la carga est balanceada?R/= SI

9. Calcule el voltaje promedio de fase, a partir de las mediciones en el inciso

.Promedio EFASE =

10. Encuentra usted que la relacin entre ELINEA y EFASE aproximadamente igual a 1.73?

R/= SI

11. Medir la corriente en el neutro, conectando I1 en lnea punteada en el diagrama.IN = 0.39A

12. La corriente del neutro, es igual a cero?R/= NO

13. Utilizando los resultados de la etapa 7, calcule la potencia activa consumida en cada fase del circuito y la potencia total consumida por la carga.

PR1 = ER1 X IR1 = 46.41WPR2 = ER2 X IR2 = 46.41WPR3 = ER3 X IR3 = 47.19WPT = PR1 + PR2 + PR3 = 140.01W

14. Determine la corriente de fase empleando los valores medidos en la etapa

IFASE = 0.39A

Calcule PT utilizando el voltaje y la corriente de fase y comprelo con el de la etapa 13. Son aproximadamente iguales?

PT = 3(EFASE X IFASE) = 140.01WR/= SI

Con el nuevo diagrama armado, que es ahora uno en conexin delta tomaremos las medidas y clculos de los siguientes incisos.

15. Realice las mediciones de voltaje y corrientes indicadas en el nuevo diagrama.ER1 = 205V ER2 = 206V ER3 = 206VIR1 = 0.68A IR2 = 0.68A IR3 = 0.67A

16. Compare los voltajes y las corrientes individuales de la carga. Encuentra usted que son aproximadamente iguales y que eso muestra que la carga esta balanceada?R/= SI

17. Calcule la corriente promedio de fase, a partir de las mediciones de la etapa

.Promedio IFASE =

Ahora cambiaremos las formas para medir la corriente en el mismo circuito, as como se muestra en el nuevo diagrama.

18. Mida las nuevas corrientes que sera las de lnea.I1 = 1.15A I2 = 1.16A I3 = 1.16A Promedio ILINEA =

19. Calcule la relacin entre la corriente promedio de lnea y la corriente promedio de fase.

Resulta igual a 1.73?R/= SI

20. Utilizando los resultados de la etapa 15, calcule la potencia activa consumida en cada fase del circuito y la potencia total consumida por la carga.PR1 = ER1 X IR1 = 139.4WPR2 = ER2 X IR2 = 140.08WPR3 = ER3 X IR3 = 138.02WPT = PR1 + PR2 + PR3 = 417.5W

21. Determine el voltaje de fase empleando los valores medidos en la etapa 15.EFASE = 205.67V

22. Calcule PT utilizando el voltaje de fase y comprelo con el de la etapa 20, Son aproximadamente iguales?PT = 3(EFASE X IFASE) = 419.57WR/= SI

Preguntas De Revisin

1. En un circuito balanceado conectado en estrella,a. Los voltajes y corrientes de lnea son iguales a los de la carga.b. El voltaje de lnea es veces mayor que el voltaje de fase.c. El voltaje de lnea es veces menor que el voltaje de fase.d. La corriente de lnea es veces mayor que la corriente de fase.

2. En un circuito balanceado conectado en tringulo,a. Los voltajes y corrientes de lnea son iguales a los de la carga.b. La corriente de lnea es veces mayor que el voltaje de fase.c. El voltaje de lnea es veces menor que el voltaje de fase.d. La corriente de lnea es veces mayor que el voltaje de fase.

3. Cul es el voltaje de lnea a neutro (fase) en un circuito balanceado conectado en estrella, si el voltaje de lnea a lnea es 346V?a. 346Vb. 600Vc. 200Vd. 245V

4. Cul es la corriente de lnea en una carga resistiva balanceada conectada en tringulo, si la corriente de carga a travs de cada rama es 10A?a. 27.3Ab. 17.3Ac. 11.6Ad. 5.8A

5. La corriente de lnea de una carga resistiva trifsica balanceada conectada en estrella a 25A. Qu sucede si se desconecta el conductor neutro?a. Los circuitos de proteccin actuarn a causa del desequilibrio.b. Nada, porque no hay corriente en el neutro.c. Habr desequilibrio entre los voltajes de lnea.d. La corriente de fase crecer hasta alcanzar valores peligrosos.

Conclusiones

Se ha logrado ver que los circuitos balanceados representan configuraciones en delta o estrella en donde los voltajes o corrientes son iguales en todas las cargas involucradas en el circuito trifsico.

Se ha logrado determinar por las relaciones de voltaje y corriente las relaciones entre lnea y fase en ambas configuraciones, viendo que al dividirlos nos da el resultado de 1.73, que es aproximadamente .

Se confirmo que en las conexiones tambin existen relacin 1 a 1 entre voltajes y corrientes de lnea y fase.

Con los clculos de la potencia activa de los circuitos, se logra ver tambin el balance de en los diferentes circuito trifsicos, dando resultados similares con diferentes mtodos de clculo, usando los voltajes y corrientes en las resistencias o usando nicamente los promedios de los voltajes y corrientes de fase.

1UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALAFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE MECANICA ELECTRICACONVERSION DE ENERGA ELECTROMECANICA 1 GRUPO LABORATORIO DIA MARTES

INVESTIGACION 1

TIPOS MATERIALES MAGNETICOS Y FERROMAGNETICOS CARACTERISTICAS Y APLICACIONES

NOMBRECARN

Kevin Jossue De Len Arita2011-22814

Edgar Belians Marroqun2010-20218

Luis Ren Vidal Zenteno2011-23088

Renato Alejandro Daz Martnez2012-12554

Luis Enrique Fuentes Quiroa2012-13265

Gianni Aimme Rey Ponce2012-12957

Luis Enrique Aguirre Pineda2012-13242

Elas Gedeon Ixcaquic Caxaj2005-30846

INTRODUCCION

La utilizacin de los materiales magnticos es variada por ejemplo en los transformadores se utilizan para maximizar el acoplamiento entre los devanados y la construccin del ncleo, as como para disminuir la corriente de excitacin necesaria para la operacin del transformador. Los materiales magnticos ms utilizados son los materiales ferromagnticos, es decir compuestos de hierro y sus aleaciones con cobalto, tungsteno, nquel, aluminio y otros metales. Los materiales ferromagnticos estn compuestos por un gran nmero de dominios, es decir, regiones en las cuales los momentos magnticos de todos sus tomos son paralelos, dando lugar con ello a un momento magntico neto para cada dominio.

Tipos de materiales magnticos y ferromagnticos

Existen diversos tipos de comportamiento de los materiales magnticos, siendo los principales el ferromagnetismo, el diamagnetismo y el paramagnetismo.En los materiales diamagnticos, la disposicin de los electrones de cada tomo es tal, que se produce una anulacin global de los efectos magnticos. Sin embargo, si el material se introduce en un campo inducido, la sustancia adquiere una imantacin dbil y en el sentido opuesto al campo inductor.Si se sita una barra de material diamagntico en el interior de un campo magntico uniforme e intenso, esta se dispone transversalmente respecto de aquel.Los materiales paramagnticos no presentan la anulacin global de efectos magnticos, por lo que cada tomo que los constituye acta como un pequeo imn. Sin embargo, la orientacin de dichos imanes es, en general, arbitraria, y el efecto global se anula.Asimismo, si el material paramagntico se somete a la accin de un campo magntico inductor, el campo magntico inducido en dicha sustancia se orienta en el sentido del campo magntico inductor.Esto hace que una barra de material paramagntico suspendida libremente en el seno de un campo inductor se alinee con este.El magnetismo inducido, aunque dbil, es suficiente intenso como para imponer al efecto magntico. Para comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la razn entre el campo magntico inducido y el inductor.

Electromagnetos: Unelectroimnes un imn hecho de alambre elctrico bobinado en torno a un material magntico como el hierro. Este tipo de imn es til en los casos en que un imn debe estar encendido o apagado, por ejemplo, las grandes gras para levantar chatarra de automviles.Para el caso decorriente elctricase desplazan a travs de un cable, el campo resultante se dirige de acuerdo con laregla de la mano derecha. Si la mano derecha se utiliza como un modelo, y el pulgar de la mano derecha a lo largo del cable de positivo hacia el lado negativo ("convencional actual", a la inversa de la direccin del movimiento real de los electrones), entonces el campo magntico hace una recapitulacin de todo el cable en la direccin indicada por los dedos de la mano derecha. Como puede observarse geomtricamente, en caso de un bucle ohlicede cable, est formado de tal manera que el actual es viajar en uncrculo, a continuacin, todas las lneas de campo en el centro del bucle se dirigen a la misma direccin, lo que arroja un'magnticadipolo'cuya fuerza depende de la actual en todo el bucle, o el actual en la hlice multiplicado por el nmero de vueltas de alambre. En el caso de ese bucle, si los dedos de la mano derecha se dirigen en la direccin del flujo de corriente convencional (es decir, el positivo y el negativo, la direccin opuesta al flujo real de los electrones), el pulgar apuntar en la direccin correspondiente al polo norte del dipolo.

Magnetos temporales y permanentes: Un imn permanente conserva su magnetismo sin uncampo magnticoexterior, mientras que un imn temporal slo es magntico, siempre que est situado en otro campo magntico. Inducir el magnetismo del acero en los resultados en un imn de hierro, pierde su magnetismo cuando la induccin de campo se retira. Un imn temporal como el hierro es un material adecuado para los electroimanes. Los imanes son hechos por acariciar con otro imn, la grabacin, mientras que fija en un campo magntico opuesto dentro de unsolenoidebobina, se suministra con una corriente directa. Un imn permanente puede perder su magnetismo al ser sometido al calor, a fuertes golpes, o colocarlo dentro de un solenoide se suministra con una reduccin de corriente alterna.

Materiales magnticos metlicos: son los ferromagnticos ya mencionados que se pueden clasificar en blandos y duros. Los materiales magnticosblandosson aquellos que tienen una baja remanencia magntica, es decir se pueden desmagnetizar con ms facilidad y se suelen emplear en electroimanes, para poder variar en ellos el flujo magntico y controlar as la corriente inducida en bobinas, ncleos de transformadores, generadores, etc; los ms comunes son aleaciones de hierro con un 3-4 % de silicio y aleaciones Fe-Ni con nombres comerciales como Permalloy y Supermalloy. Los materiales magnticosdurosson, como puedes imaginar, aquellos que tienen un campo magntico remanente grande, es decir, conservan inicialmente un gran campo magntico n aptos para imanes permanentes. Se usan, por ejemplo, para separar ganga no magntica de mena magntica en la extraccin de minerales; se suelen utilizar aleaciones de Fe, Al, Ni, Co; y aleaciones Fe, Cr, Co entre otras.

Materiales magnticos cermicos: son los denominados materialesferromagnticos. Aunque su origen es cermico, presentan algunas particularidades en su estructura atmica, de tal forma que tienen un emparejamiento particular de los spines de los electrones, por lo que se pueden magnetizar. Algunos de estos materiales son las denominadasespinelas, que son aleaciones de Mn, Ni, Zn, Mg y Co; se suelen utilizar como elementos pasivos para suprimir interferencias en circuitos electrnicos, como transpondedor en circuitos de radiofrecuencia, que pueden usarse para identificar animales, llaves de automvil, etc.

Clasificacin de los Materiales Magnticos

Tipo de MaterialCaractersticas

No magnticoNo facilita o permite el paso de las lneas de Campo magntico. Ejemplo: el Vaco.

DiamagnticoMaterial dbilmente magntico. Si se sita una barra magntica cerca de l, esta lo repele. Ejemplo: Bismuto (Bi), Plata (Ag), Plomo (Pb), Agua.

ParamagnticoPresenta un magnetismo significativo. Atrado por la barra magntica. Ejemplo: Aire, Aluminio (Al), Paladio (Pd), Magneto Molecular.

FerromagnticoMagntico por excelencia o fuertemente magntico. Atrado por la barra magntica. Paramagntico por encima de la temperatura de Curie(La temperatura de Curie del hierro metlico es aproximadamente unos 770 C). Ejemplo: Hierro (Fe), Cobalto (Co), Nquel (Ni), Acero suave.

AntiferromagnticoNo magntico aun bajo accin de un campo magntico inducido.Ejemplo: xido de Manganeso (MnO2).

FerrimagnticoMenor grado magntico que los materiales ferromagnticos.Ejemplo: Ferrita de Hierro.

SuperparamagnticoMateriales ferromagnticos suspendidos en una matriz dielctrica.Ejemplo: Materiales utilizados en cintas de audio y video.

FerritasFerrimagntico de baja conductividad elctrica. Ejemplo: Utilizado como ncleo inductores para aplicaciones de corriente alterna.

Tipos de materiales usados en la fabricacion de nucleos

Materiales ferromagneticos: Los materiales ferromagnticos, compuestos de hierro y sus aleaciones con cobalto, tungsteno, nquel, aluminio y otros metales, son los materiales magnticos ms comunes y se utilizan para el diseo y constitucin de ncleos de los transformadores y maquinas elctricas. En un transformador se usan para maximizar el acoplamiento entre los devanados, as como para disminuir la corriente de excitacin necesaria para la operacin del transformador. En las maquinas elctricas se usan los materiales ferromagnticos para dar forma a los campos, de modo que se logren hacer mximas las caractersticas de produccin de par.Estos materiales han evolucionado mucho con el paso del tiempo lo que implica mas eficiencia, reduccin de volmenes y costo, en el diseo de transformadores y maquinas elctricas.Los materiales ferromagnticos poseen las siguientes propiedades y caractersticas que se detallan a continuacin.

Propiedades de los materiales ferromagneticos: Aparece una gran induccin magntica al aplicarle un campo magntico. Permiten concentrar con facilidad lneas de campo magntico, acumulando densidad de flujo magntico elevado. Se utilizan estos materiales para delimitar y dirigir a los campos magnticos en trayectorias bien definidas. Permite que las maquinas elctricas tengan volmenes razonables y costos menos excesivos.

Caractersticas de los materiales ferromgneticos: Los materiales ferromgneticos se caracterizan por uno o varios de los siguientes atributos: Pueden imanarse mucho ms fcilmente que los dems materiales. Esta caracterstica viene indicada por una gran permeabilidad relativa m /m r. Tienen una induccin magntica intrnseca mxima Bmax muy elevada. Se imanan con una facilidad muy diferente segn sea el valor del campo magntico. Este atributo lleva una relacin no lineal entre los mdulos de induccin magntica(B) y campo magntico. Un aumento del campo magntico les origina una variacin de flujo diferente de la variacin que originaria una disminucin igual de campo magntico. Este atributo indica que las relaciones que expresan la induccin magntica y la permeabilidad (m ) como funciones del campo magntico, no son lineales ni uniformes. Conservan la imanacin cuando se suprime el campo. Tienden a oponerse a la inversin del sentido de la imanacin una vez imanados.

Materiales ferromagnticos para transformadores: La aleacin ferromagntica ms utilizada para el diseo de ncleos de transformadores es la aleacin hierro-silicio, esta aleacin es la producida en mayor cantidad y esta compuesta por hierro esencialmente puro con 1-6% de silicio, dependiendo este porcentaje del fin a que se destine el material. Dando a esta aleacin un tratamiento trmico adecuado, se obtiene un material que comparado con el hierro, tiene mejores propiedades magnticas para campos magnticos dbiles, una resistividad mayor y sufren perdidas totales menores en el ncleo. Esta aleacin se lamina en chapas y flejes, principalmente de espesores comprendidos entre 0,35 y 0,635 mm recocidos; en el lenguaje corriente se le conoce con el nombre de acero al silicio o Chapa magntica.Las chapas de mejor calidad presentan mayor contenido en silicio, entre el 4 y el 5. El silicio eleva la dureza del material, por lo que su porcentaje se determina segn el empleo al que se designa la chapa. Para maquinas rotatorias el limite superior es aproximadamente del 4%, teniendo en cuenta el peligro de la fragilidad. Tambin se prefieren chapas de menor contenido de silicio cuando las densidades de funcionamiento son elevadas o cuando se desea una elevada conductividad calorfica. Las perdidas en el ncleo y el coeficiente de envejecimiento aumentan al disminuir el contenido de silicio.

Curva de magnetizacin

Se denomina curva de magnetizacin de un material, o caracterstica magntica, a la representacin cartesiana de los valores de la induccin magntica B (en ordenadas) y de la excitacin magntica H (en abscisas), como se muestra en la Figura 1. En ocasiones se representa la imanacin M en lugar de la induccin B.

Supngase un ncleo ferromagntico de un transformador, si se le aplica una excitacin magntica H, surgir una induccin B. Si aumentamos la excitacin magntica progresivamente desde cero (aumentando la intensidad) y se representa la curva de magnetizacin, se observa que la induccin es proporcional a H y que el tramo oa (Figura) es prcticamente recto. Esto se debe a que la permeabilidad es constante y alta (cuanto ms alta es la permeabilidad ms vertical ser la grfica en este tramo). Llegados al punto a la grafica deja de ser lineal, o lo que es lo mismo, la permeabilidad deja de ser constante. A este tramo ab se le denomina codo de saturacin. Alcanzado el punto b la grafica vuelve a ser lineal. En el tramo bc el material est completamente saturado. Esta saturacin supone que para grandes aumentos de la excitacin no se detectan cambios significativos de la induccin B. En esta zona el material tiene baja permeabilidad (se comporta prcticamente como el aire). A nivel molecular, lo que sucede en los materiales ferromagnticos es que al aplicarles un campo los momentos magnticos de los dominios se orientan con l a medida que este aumenta (tramo ab). Una vez alineados con el campo se alcanza la saturacin del material (a partir de b) lo que supone que no existen ms dominios que puedan contribuir a la induccin o magnetizacin del material. Por esta razn, una vez saturado el material, el valor de la induccin prcticamente no vara. Para un mejor aprovechamiento del material (mnima seccin) los ncleos de las maquinas se disean para que, con sus valores nominales de funcionamiento, trabajen cerca del comienzo del punto a (codo de saturacin).

Ciclo de histresis: En un material ferromagntico se vi que al retirarle el campo aplicado no vuelve a su estado original ya que conserva un magnetismo remanente. Por lo tanto, si partiendo del punto del punto c de la Figura 1, se disminuye el valor de la excitacin hasta anularla se observa que la nueva grafica no coincide con la inicial (Figura 2). Puede observarse que en ausencia de excitacin (H=0) el valor de la induccin no toma un valor nulo si no que viene dado por el valor del tramo OD en ordenadas. Este valor se conoce como magnetismo remanente.

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

http://patricioconcha.ubb.cl/transformadores/materiales_ferromagneticos.htm

http://webs.uvigo.es/quintans/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_perdidasmagneticas.htm


REPORTE # 1

CIRCUITOS BALANCEADOS EN SISTEMA TRIFASICO

NOMBRECARN










TAREA # 1

DEMOSTRACION DE LA RELACION DEL VOLTAJE Y CORRIENTE EN CONEXIONES DELTA Y ESTRELLA.

NOMBRECARN









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