UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INGENIERACARRERA DE INGENIERA EN ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONESCIRCUITOS ELCTRICOS Y LABORATORIO IINFORME:1.-DATOS INFORMATIVOS:

INTEGRANTES: Washington Naranjo Jonathan Montenegro Fabricio Toaza Nelson Tacuri Willian Caar Juan Carlos Gonzales

2.-TEMA: Circuitos Trifsicos

SEMESTRE: Tercero A

FECHA DE ENTREGA: 15 de enero de 2015

2014 - 20153.-OBJETIVOS:

3.1. GENERALES: Aprender cmo realizar conexiones en delta y en estrella (y). Calcular la potencia en circuitos trifsicos.3.2. ESPECIFICOS: Estudiar las relaciones entre voltaje y corriente en circuitos trifsicos.4.- DISCUSIN:Los estudiantes tienden a aproximarse a circuitos trifsicos con cierta prevencin la cual no es del todo justificada. Los circuitos trifsicos, en la mayora de los casos, son simtricos. Ellos consisten de tres ramas idnticas, cada una de las cuales tiene la misma impedancia. Cada una de esas ramas puede ser tratada exactamente como un circuito monofsico. En consecuencia, los circuitos trifsicos no son necesariamente ms duros de resolver que los circuitos monofsicos.Los circuitos trifsicos desbalanceados representan una condicin no natural. El anlisis de los circuitos viene a ser ms difcil y no ser tratado en este manual.Los sistemas trifsicos son generalmente conectados ya sea en configuracin delta o en y. cada conexin de ellas tiene unas caractersticas elctricas definidas y la designacin delta y Y derivan del mtodo de conexin.4.- MARCO TERICO:HISTORIA DE LOS CIRCUITOS TRIFSICOS

Nikola Tesla, un inventor Serbio-Americano fue quien descubri el principio del campo magntico rotatorio en 1882, el cual es la base de la maquinaria de corriente alterna.l invent el sistema de motores y generadores de corriente alterna polifsica que da energa al planeta. Sin sus inventos el da de hoy no sera posible la electrificacin que impulsa al crecimiento de la industria y al desarrollo de las comunidades.El descubrimiento del campo magntico rotatorio producido por las interacciones de corrientes de dos y tres fases en un motor fue uno de sus ms grandes logros y fue la base para la creacin de su motor de induccin y el sistema polifsico de generacin y distribucin de electricidad. Gracias a esto, grandes cantidades de energa elctrica pueden ser generadas y distribuidas eficientemente a lo largo de grandes distancias, desde las plantas generadoras hasta las poblaciones que alimentan. An en estos das se contina utilizando la forma trifsica del sistema polifsico de Tesla para la transmisin de la electricidad, adems la conversin de electricidad en energa mecnica es posible debido a versiones mejoradas de los motores trifsicos de Tesla.En Mayo de 1885, George Westinghouse, cabeza de la compaa de electricidad Westinghouse compr las patentes del sistema polifsico de generadores, transformadores y motores de corriente alterna de Tesla.En octubre de 1893 la comisin de las cataratas del Niagara otorg a Westinghouse un contrato para construir la planta generadora en las cataratas, la cual sera alimentada por los primeros dos de diez generadores que Tesla dise. Dichos dinamos de 5000 caballos de fuerza fueron los ms grandes construidos hasta el momento. General Electric registr algunas de las patentes de Tesla y recibi un contrato para construir 22 millas de lneas de transmisin hasta Buffalo. Para este proyecto se utiliz el sistema polifsico de Tesla. Los primeros tres generadores de corriente alterna en el Niagara fueron puestos en marcha el 16 de noviembre de 1896.

POR QU SE USAN LOS CIRCUITOS TRIFSICOS?La principal aplicacin para los circuitos trifsicos se encuentra en la distribucin de la energa elctrica por parte de la compaa de luz a la poblacin. Nikola Tesla prob que la mejor manera de producir, transmitir y consumir energa elctrica era usando circuitos trifsicos.Algunas de las razones por las que la energa trifsica es superior a la monofsica son: La potencia en KVA (Kilo Volts Ampere) de un motor trifsico es aproximadamente 150% mayor que la de un motor monofsico. En un sistema trifsico balanceado los conductores necesitan ser el 75% del tamao que necesitaran para un sistema monofsico con la misma potencia en VA por lo que esto ayuda a disminuir los costos y por lo tanto a justificar el tercer cable requerido. La potencia proporcionada por un sistema monofsico cae tres veces por ciclo. La potencia proporcionada por un sistema trifsico nunca cae a cero por lo que la potencia enviada a la carga es siempre la misma.

POR SE GENERA ENERGA TRIFSICA?Si rotamos un campo magntico a travs de una bobina entonces se produce un voltaje monofsico como se ve a continuacin:

En cambio, si colocamos tres bobinas separadas por ngulos de 120 se estarn produciendo tres voltajes con una diferencia de fase de 120 cada uno.

CONCEPTOS BSICOS DE CIRCUITOS TRIFSICOS?Para comprender como funcionan los circuitos trifsicos es necesarios primero conocer cmo se denominan las partes que lo componen as como todos los conceptos relacionados.Sin un claro entendimiento de todo esto se pueden ocasionar confusiones a la hora de resolver un problema con circuitos trifsicos.Voltajes trifsicos balanceadosPara que los tres voltajes de un sistema trifsico estn balanceados debern tener amplitudes y frecuencias idnticas y estar fuera de fase entre s exactamente 120.Importante:En un sistema trifsico balanceado la suma de los voltajes es igual a cero:Va + Vb + Vc = 0

Circuito trifsico balanceadoSi las cargas se encuentran de manera que las corrientes producidas por los voltajes balanceados del circuito tambin estn balanceadas entonces todo el circuito est balanceado.Voltajes de faseCada bobina del generador puede ser representada como una fuente de voltaje sinodal.Para identificar a cada voltaje se les da el nombre de voltaje de la fase a, de la fase b y de la fase c.

Secuencia de fase positivaPor convencin se toma siempre como voltaje de referencia al voltaje de fase a.Cuando el voltaje de fase b est retrasado del voltaje de fase a 120 y el voltaje de fase c est adelantado al de fase a por 120 se dice que la secuencia de fase es positiva. En esta secuencia de fase los voltajes alcanzan su valor pico en la secuencia a-b-c.Los voltajes de a, b y c representados con Fasores son los siguientes:

En donde Vm es la magnitud del voltaje de la fase a.Secuencia de fase negativaEn la secuencia de fase negativa el voltaje de fase b est adelantado 120 al de la fase a. y el voltaje de fase c est atrasado 120 al de la fase a.

NeutroNormalmente los generadores trifsicos estn conectados en Y para as tener un punto neutro en comn a los tres voltajes. Raramente se conectan en delta los voltajes del generador ya que en conexin en delta los voltajes no estn perfectamente balanceados provocando un voltaje neto entre ellos y en consecuencia una corriente circulando en la delta.

5.-EQUIPOS Y MATERIALES:5.1.- EQUIPOS: Mdulo fuente de alimentacin (0-120/208v/3) EMS 8821 Mdulo de medicin de CA(250/250/250 v) EMS 8426 Mdulo de medicin de CA(0.5/0.5/0.5 A) EMS 8425 Mdulo de resistencia EMS 83115.2.-MATERIALES: Cables de conexin EMS 89416.-PROCEDIMIENTO:Precaucin: Voltajes altos se presentan en este experimento de laboratorio. No haga ninguna conexin con la fuente conectada! La fuente debe ser desconectada despus de terminar cada medicin individual!1. a) Usando sus MDULOS EMS DE FUENTE DE ALIMENTACION Y DE CA conecte el circuito mostrado en la fig.21-1.b) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste el voltaje lnea a neutro (indicado en el voltmetro de la fuente) exactamente en 120 Vca.c) Mida y registre cada uno de los siguientes voltajes lnea a lnea.

d) Regrese el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin.e) Calcule el valor promedio del voltaje lnea a lnea.

2. a) Reconoce sus tres voltmetros para medir los voltajes lnea-neutro.b) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste el voltaje lnea a neutro (indicado en el voltmetro de la fuente exactamente en 120 Vca).c) Mida y registre cada uno de los siguientes voltajes lnea a neutro.

d) Regrese el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin.e) Calcule el valor promedio del voltaje de lnea a neutro.

3.a) Calcule la relacin de voltaje promedio lnea. Lnea al voltaje promedio lnea-neutro.Relacin de voltaje PromedioV lnea -lnea = 207 voltios V lnea - neutro =118 voltios R= = 1.75 E Lnea-Lnea / E Lnea-Neutro=1.75b.) Esta relacin es aproximadamente a ? S.4.a) Repita los pasos 1 y 2 del Procedimiento, pero esta vez mida los voltajes de los terminales de la salida fija de su fuente de alimentacin.E 1a2= 215 Vca E 1aN= 125 VcaE 2a3= 210 Vca E 2aN= 120 VcaE 13= 195 Vca E 3aN= 109 Vcab) Los voltajes de lnea lnea son razonablemente iguales; Lo son tambin los voltajes lnea neutro?Si los voltajes son considerablemente iguales con alguna desigualdad pero est en el rango de error considerable.c) Es el voltaje entre cualquier par de terminales un voltaje monofsico o trifsico?Voltaje Monofsico. 5.a) Usando sus Mdulos EMS de Resistencias y el de Medicin de CA conecte el circuito en Y que se muestra en la fig. 21-2. Use una seccin separada de resistencias para cada una de las cargas R1, R2, R3. No conecte el neutro del mdulo de resistencias al neutro de la fuente de alimentacin.

b) Ajuste cada seccin de resistencias a 400c) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste en 308 Vca.d) Mida y registre los voltajes u las corrientes atreves de las tres resistencias de carga R1y R3.E1= 125 Vca I1= 0.34 AcaE2= 118 Vca I2= 0.35 AcaE3= 118 Vca I3= 0.36 Acae) Regrese el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin.f) Estn las corrientes y los voltajes razonablemente balanceados? Sig) Calcule el valor promedio del voltaje en la carga.Vp= Vp= = 117.6E. Carga = 117.6 Vcah) Cual es el valor promedio del voltaje Lnea-Lnea (del paso 1(e)):E. Lnea-Lnea = 207.3 Vcai) Calcule la relacin del voltaje promedio lnea lnea al voltaje promedio en la carga.= j) Esta relacin es aproximadamente igual a o ? Si k) Calcule la potencia disipada por cada resistencia de carga.P1= 125*0.34 W = 42.5 WP2= 118*0.35 W = 41.3 W P3= 118*0.36 W = 39.6 Wl) Calcule la potencia total trifsica.PT= P1+P2+P3 WPT=42.5+41.3+39.6W PT= 123.4 W

6a) Conecte el circuito DELTA mostrado en la fig. 21 3.b) Ajuste cada seccin de resistencia a 400_.c) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste para 120v Vca lnea-lnea.d) Mida y Registre Los voltajes y las corrientes a travs de las tres resistencias de carga R1, R2, R3.E1= 120 Vca I1= 0.32 AcaE2= 118 Vca I2= 0.34 AcaE3= 109 Vca I3= 0.35 Acae) Regrese el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin.f) Estn las corrientes y los voltajes razonablemente balanceadosSi considerablemente estn todos balanceados entre sig) Calcule el valor promedio de la corriente en la cargaI1+I2+I3=?0.32+0.34+0.35=?I.carga= 0.336 Acah) desconecte los tres medidores de corriente e insrtelos en serie con los terminales de la fuente 4,5 y 6. Reemplace los medidores removidos con cables de conexin como se muestra en la Fig. 21 -4.i) Conecte la fuente de Alimentacin y ajuste en 120 Vca.j) Mida y registre las tres corrientes de lnea.I4= 0.6 AcaI5= 0.6 AcaI6= 0.6 Acak) Regrese el voltaje a cero y desconecte la Fuente de alimentacin.

i) Calcule el valor promedio de la corriente de lnea.I1+I2+I3=?0.6+0.6+0.6=?I.carga= 0.6 Acam) Calcule la relacin de la corriente promedio de lnea a la corriente promedio en la carga.L lnea/ L carga= (0.6)/(0.336)L lnea/ L carga = 1.81n) Esta relacin es aproximadamente igual a (3) ^1/2 o (1.73)?Si pertenece a este rango con un pequeo margen de erroro) Calcule la potencia disipada por cada resistencia de carga?P1= 0.32*120=38.4 WP2= 0.31*118=36.58 WP3= 0.35*109=34.34 Wp) Calcule la potencia total trifsica PT.PT= 116.32 W7.-OBSERVACIONES: Se pudo comprobar que la corriente que pasa por la fase de una carga ser la misma que la corriente que atraviesa los puntos o conductores de lnea. Al usar las herramientas facilitadas en el laboratorio de mquinas para analizar y observar el respectivo funcionamiento del sistema trifsico, se logran mejorar nuestras habilidades para identificar las caractersticas de las conexiones trifsicas, las cuales son la conexin delta y la conexin estrella. En este caso se pudo apreciar las variaciones de la corriente y la tensin cuando se tena el sistema en equilibrio. Se ampliaron los conocimientos previamente obtenidos en la teora acerca de las diferencias y las caractersticas existentes en un circuito delta respecto del circuito estrella. Los errores que se encontraron en la experiencia se deben a las mediciones realizadas con el multmetro, las cuales no son exactamente iguales a las calculadas tericamente debido a las condiciones del medio y la manipulacin del aparato. De acuerdo a la prctica, las configuraciones delta-estrella no son totalmente equivalentes debido a que varan con cierto porcentaje de error, pero en la teora si se puede verificar completamente que estas configuraciones son totalmente equivalentes. 8.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:8.1.-CONCLUSIONES: Se pudo verificar que la tensin de lnea en un circuito trifsico corresponde al valor de la tensin entre fases multiplicado por un factor , tal como la teora la menciona. Los circuitos trifsicos conformados por diferentes mallas y que sean balanceados, se los puede resolver utilizando modelos monofsicos, lo que facilita el trabajo del analizador de circuitos que realiza menos clculos. En un circuito estrella la intensidad de lnea se conserva en la intensidad de fase mientras en el circuito delta cambia tanto la intensidad como el voltaje de lnea a fase. En la actualidad utilizamos los circuitos trifsicos, el cual est formado por tres transformadores que se encuentran sobre un solo ncleo, los cuales se pueden conectar en estrella o delta, por lo cual es necesario saber los tipos de conexiones que existen como de triangulo a estrella y viceversa los cuales hemos analizado; por ejemplo en triangulo a estrella los voltajes de lnea y de fase son iguales en el primario y en el secundario; y que en estrella a triangulo las tensiones secundarias de lnea y fase son iguales. En un circuito trifsico ya sea que se necesite conectar en delta o estrella sus conexiones pueden ser diferentes depende del circuito que necesitemos pero siempre tenemos como resultado que el valor de sus impedancias ser siempre idnticos debido que sus valores son simtricos es as como se diferencia a los circuitos trifsicos Los errores de voltajes e intensidades que se encontraron en la prctica se deben a las mediciones realizadas con el multmetro, las cuales son exactamente iguales a las calculadas tericamente esto es debido a las condiciones del medio y la manipulacin de los instrumentos.8.2.-RECOMENDACIONES: No hacer ninguna conexin con la fuente conectada, igualmente desconectar la fuente despus de terminar la medicin; porque se est trabajando con voltajes altos. No conectar el neutro del mdulo de resistencias al neutro de la fuente de alimentacin.9.-PRUEBA DE CONOCIMIENTOS:1. En un circuito conectado en Y, si el voltaje lnea lnea es 346 voltios cual es el voltaje lnea-neutro.

2. En un circuito conectado en delta la corriente es 20 amperios en cada resistencia de carga. Cul es la corriente de lnea.

La corriente de lnea es 1

3. En un circuito conectado en Y, la corriente es 10 amperios en cada resistencia de carga cual es la corriente de lnea.

La intensidad de lnea es la misma 4. Tres cargas cada una tiene una resistencia de 10 ohmios, son conectados en Y. La potencia total trifsica es 3000 vatios. Cul es el voltaje lnea-lnea de la fuente de alimentacin?

5. Tres resistencias cada una de 11 ohmios se conecta en delta y son alimentadas de una lnea 3-, 440 voltios

a) Cul es la corriente de lnea?

b) Cul es la potencia total trifsica?

10.-BIBIOGRAFA: http://www.trifasicos.com/ 11.-ANEXOS:

Ing. Milton del Hierrro Circuitos Elctricos y Lab. IPgina 15