tension, corriente y potencia.docx

LABORATORIO DE CIRCUITOS- PRACTICA 09

CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS EN ESTRELLA Y EN DELTA. MEDIDA DE TENSION, CORRIENTE Y POTENCIA

1. OBJETIVOS Medir tensión, corriente y potencia en circuitos trifásicos en estrella y en delta

balanceados. Determinar las relaciones que existen entre las tensiones de línea y las tensiones de

fase, las corrientes de línea y las corrientes de fase.2. PREINFORME

2.1. En el circuito de la Figura 1 se tienen los siguientes datos: 03 Resistencias de 180Ω, 1.6A03 Amperímetros03 Voltímetros

La tensión entre fase y neutro de la fuente es 120V rms, 60HzVARIAC 3фSe pide:

2.1.1. Hallar las magnitudes y los ángulos de desfase de las tensiones de línea (V AB, V BC V CA Vab, Vbc, Vca)

A 120V

Magnitud Ángulos de FaseV AB=120V V AB=120∠0VV BC=120V V BC=120∠+120V

V CA=120V V CA=120∠−120V

V ab=62.2V V ab=62.2∠−30VV bc=62.2V V bc=62.2∠+90VV ca=62.2V V ca=62.2∠−150V

A 60V

Magnitud Ángulos de FaseV AB=60V V AB=600∠0VV BC=60V V BC=60∠+120V

V CA=60V V CA=600∠−120V

V ab=60.4V V ab=60.4∠−30VV bc=60.4V V bc=60.4∠+90VV ca=60.4V V ca=60.4∠−150V

2.1.2. Determinar las magnitudes y los ángulos de desfase de las tensiones de fase (Van, Vbn, Vcn) TeóricamenteA 120V- V an=62.2∠−30V- V bn=62.2∠+90V- V cn=62.2∠−150V

A 60V- V an=60.4∠−30V- V bn=60.4∠+90V- V cn=60.4∠−150V

2.1.3. Dibujar el diagrama vectorial para las tensiones halladas en los numerales anteriores.

2.1.4. Para los fasores de tensión encontrar las siguientes relaciones: Vab/Van, Vbc/Vbn, Vcb/Vcn (Tensiones de fase)

V lineaV fase

V abV an

=60.4V60.4V

=1

V bcV bn

= 60.4V60.4V

=1

V cbV cn

=60.4V60.4V

=1

2.1.5. Calcular la diferencia de tensión entre el neutro de la fuente y el neutro de la carga(VNn)A 120V

V N−V n=62.2−62.2√3

=26.29V

A 60V

V N−V n=60.4−60.4√3

=25.53V

2.1.6. Encontrar la magnitud y el ángulo de desfase de la corriente en cada rama de la carga.A 120V

I A=VZ

=62.2∠0 °−30°100∠0 ° =0.62∠−30° A

IB=VZ

=62.2∠120 °−30 °100∠ 0° =0.62∠90 ° A

IC=VZ

=62.2∠−120°−30°100∠0 ° =0.62∠−150 ° A

2.1.7. Determinar las potencias P, Q y S en cada rama de la carga.

Pa=I a×Van=0.62 A×62.2V ×cos0=38.564WPb=I b×Vbn=0.62 A×62.2V × cos0=38,564WPc=I c×V cn=0.62 A×62.2V × cos0=38.564W

PT=pa+ pb+ pcPT=115.692W

2.1.8. Calcular el factor de potencia total y la potencia total (PT, QT, ST) que toma la carga trifásica, dibujar el triángulo de potencia trifásica.

PT=115.692WQT=3×38.44W=115.32ST=115.692Wfdp=0.98

2.2. Unir el neutro de la fuente (N) y el neutro de la carga (n) en el circuito de la Figura 1 y repetir el numeral 2.1. Calcular la corriente en el neutro.En un sistema trifásico equilibrado la corriente del neutro es nula:

IN=IR+ I S+ I T=0Figura 1. Circuito y balanceado

2.3 ¿En el circuito de la Figura 2 se tienen los siguientes datos: 03 Resistencias de 180Ω, 1.6A03 Amperímetros03 VoltímetrosVARIAC 3ф

La tensión entre fase y neutro de la fuente es 120V rms, 60HzSe pide:2.3.1. Hallar las magnitudes y los ángulos de desfase de las tensiones de línea (VAB, VBC, VCA, Vab, Vbc, Vca)

A 30V

Magnitud Ángulos de FaseV AB=30V V AB=30∠−120VV BC=30V V BC=30∠ 0VV CA=30V V CA=30∠+120V

V ab=30V V ab=30∠−90VV bc=30V V bc=30∠+30VV ca=30V V ca=30∠+150V

A 60V

Magnitud Ángulos de FaseV AB=60V V AB=60∠−120VV BC=60V V BC=60∠0VV CA=60V V CA=60∠+120V

V ab=60V V ab=60∠−90VV bc=60V V bc=60∠+30VV ca=60V V ca=60∠+150V

2.3.2. Dibujar el diagrama vectorial para las tensiones halladas en los numerales anteriores.

2.3.3. Encontrar la magnitud y el ángulo de desfase de las corrientes de línea Ia, Ib, Ic y las corrientes de fase Iab, Ibc, Ica.

A 30V

Magnitud Ángulos de FaseI AB=0.3 A I AB=0.3∠−120VIBC=0.3 A IBC=0.3∠0VICA=0.3 A ICA=0.3∠+120V

I ab=0.47V I ab=0.47∠−90VI bc=0.37V I bc=0.37∠+30VI ca=0.66V I ca=0.66∠+150V

A 60V

Magnitud Ángulos de FaseI AB=0.6 A I AB=0.6∠−120VIBC=0.6 A IBC=0.6∠0VICA=0.6 A ICA=0.6∠+120V

I ab=0.76 A I ab=0.76∠−90VV bc=0.76 A V bc=0.76∠+30VV ca=0.76 A V ca=0.76∠+150V

2.3.4. Determinar las potencias P, Q y S en cada rama de la carga.Pa=I a×Van=0.6 A×30V × cos1=17.997WPb=I b×Vbn=0.6 A×30V × cos1=17.997WPc=I c×V cn=0.6 A ×30V ×cos1=17.997W

PT=pa+ pb+ pcPT=53.991W

2.3.5. Calcular el factor de potencia total y la potencia total (PT, QT, ST) que toma la carga trifásica, dibujar el triángulo de potencia trifásica.PT=pa+ pb+ pcPT=53.991WQT=Qa+Qb+QcQT=3×36W=108ST=Sa+Sb+ScST=54W

Figura 2. Circuito delta balanceado

2.5. Con el método de los tres (3) vatímetros, ¿cómo se calcula la potencia en un circuito trifásico?, ¿cómo se realiza la conexión?

2.6. Con el método de los dos (2) vatímetros, ¿cómo se calcula la potencia en un circuito trifásico?, ¿cómo se realiza la conexión?

2.7. ¿Qué método para medir potencia se debe utilizar si la carga está conectada en: (a) delta y balanceada; (b) estrella, balanceada y con neutro aislado; (c) estrella, balanceada y retorno por neutro a la fuente; (d) delta y desbalanceada; (e) estrella, desbalanceada y con neutro aislado; (f) estrella, desbalanceada y retorno por neutro a la fuente?3. PROCEDIMIENTO

3.2. Implementar el circuito de la Figura 1 y medir:3.2.2. Las magnitudes de las siguientes tensiones: VAB, VBC, VCA, Vab, Vbc, Vca, Van, Vbn, Vcn, VNn

A 120V A 60V

- VAB: =120V- VBC: =120V- VCA: =120V- Vab: =62.2V- Vbc: =62.2V- Vca: =62.2V- Van: =62.2V- Vbn: =62.2V- Vcn: =62.2V

- VAB: =60V- VBC: =60V- VCA: =60V- Vab: =36.8V- Vbc: =36.8V- Vca: =36.8V- Van: =36.8V- Vbn: =36.8V- Vcn: =36.8V

3.2.3. Las magnitudes de las corrientes en cada carga.

A 120V A 60V

IA: =0.67AIB: =0.67AIC: =0.68A

IA: = 0.38 AIB: =0.38 AIC: =0.30 A

3.2.4. La potencia activa (P) en cada rama de la carga y la potencia total.

A 120V

PA=I ×V × cos (α )=0.67×120V ×cos (1 )=80.39Watts

PB=I ×V × cos (α )=0.67×120× cos (1 )=80.39Watts

PC=I ×V ×cos (α )=0.68×120×cos (1 )=81.6WattsPT=PA+PB+PC=80.39+80.39+81.6=242.38Watts

A de 60V

PA=I ×V × cos (α )=0.38×60× cos (1 )=22.8Watts


PC=I ×V ×cos (α )=0.30×60×cos (1 )=18WattsPT=PA+PB+PC=22.8+22.8+18=63.6Watts

3.3. Unir el neutro de la fuente (N) y el neutro de la carga (n) ene l circuito de la figura 1 y repetir el numeral 3.2. Medir la corriente que pasa por el neutro.La corriente que se da en el neutro es: 0A3.4. Montar el circuito de la figura 2 y medir:3.4.1. Las magnitudes de las siguientes tensiones: VAB, VBC, VCA, Vab, Vbc, Vca

A 60V A 30V

VAB: =60.4VVBC: =60.4VVCA: =60.4VVab: =60.4VVbc: =60.4VVca: =60.4V

VAB: =30VVBC: =30VVCA: =30VVab: =30VVbc: =30VVca: =30V

3.4.2. Las magnitudes de las corrientes de línea Ia, Ib, Ic y las corrientes de fase Iab, Ibc, Ica.

3.4.3. La potencia activa (P) en cada rama de la carga y la potencia total.

A 60V

PA=I ×V × cos (α )=1.34×60.4×cos (1 )=80.92Watts

PB=I ×V × cos (α )=1.33×60.4× cos (1 )=80.32Watts

PC=I ×V ×cos (α )=1.33×60.4×cos (1 )=80.32WattsPT=PA+PB+PC=80.92+80.32+80.32=241.56Watts

A 30V

PA=I ×V × cos (α )=1.12×30×cos (1 )=38.99Watts



4. INFORME4.1. Definir y establecer claramente las diferentes partes de la gráfica (objetivos, procedimiento, resultados, análisis, conclusiones, materiales y equipos utilizados) según las normas de presentación de trabajos escritos.4.2. Para cada medición realizada en la práctica, se deben anotar los resultados en una tabla y hallar el porcentaje de error entre los valores teóricos y los experimentales.

Para circuito: Estrella, 120V

Valor Teórico Valor Experimental Error (%)VAB: =120VVBC: =120VVCA: =120VVab: =60VVbc: =60VVca: =60V

VAB: =120VVBC: =120VVCA: =120VVab: =62.2VVbc: =62.2VVca: =62.2V

0.01%0.01%0.01%3.66%3.66%3.66%

Para circuitoDelta, 30V

Valor Teórico Valor Experimental Error (%)IAB: =0.3AIBC: =0.3AICA: =0.3AIab: =0.48AIbc: =0.37AIca: =0.76A

VAB: =0.3AVBC: =0.3AVCA: =0.3AVab: =0.47AVbc: =0.37AVca: =0.66A

0.01%0.01%0.01%2.08%0.01%5.15%

4.3. Analizar los resultados que se obtuvieron en los numerales 3.2.1, 3.2.2, 3.3.1 y 3.3.2, con estos ángulos dibujar el diagrama vectorial para estas tensiones. ¿Cuál debería ser el ángulo de fase entre las tensiones de línea- línea? ¿Cuál debería ser el ángulo de fase entre las tensiones de línea – neutro? Explicar las posibles diferencias que pueden existir.

El ángulo de fase entre línea y línea por ser equilibrado será 120° de separación entre sí, sea estrella o delta, pero el ángulo de fase tiene que restarse en 30°, (adelanto 30° sobre el voltaje).

4.4. Hallar la relación entre las tensiones Vab/Van de los datos registrados en los numerales 3.2.2 y 3.3.2, explicar este resultado, en teoría, ¿Cuál es el valor de esta relación?

En la práctica hemos demostrado que si se cumple lo que dice la teoría y esto es porque:4.5. Explicar los resultados obtenidos para VNn en los numerales 3.2.2 y 3.3.3.

Los voltajes obtenidos en esta parte del informe son semejantes a los cálculos previos de estos mismos y hacen cumplir con lo que decimos en la teoría.

4.6. Explicar los datos registrados para la corriente que pasa por el neutro en el procedimiento 3.3.La corriente que pasa por el circuito es 0A.

4.7. Para los datos registrados en los numerales 3.2 y 3.3, calcular la potencia total que está tomando la carga trifásica, dibujar el triángulo de potencia trifásica, determinar el factor de potencia de la carga, y comparar este valor con el factor de potencia de la carga del preinforme.

A 120V

PA=I ×V × cos (α )=0.67×120V ×cos (1 )=80.39Watts



A de 60V

PA=I ×V × cos (α )=0.38×60× cos (1 )=22.8Watts


PC=I ×V ×cos (α )=0.30×60×cos (1 )=18WattsPT=PA+PB+PC=22.8+22.8+18=63.6Watts

4.8. Hallar la relación entre las corrientes de línea y las corrientes de fase (Ia/Iab, Ib/Ibc, Ic/Ica) del numeral 3.4.2, explicar estos resultados, en teoría, ¿Cuál es el valor de esta relación?

A 60V A 30V

I AI ab

=1.340.76

=1.76 I AI ab

=1.120.47

=2.38

I BI bc

=1.330.76

=1.75 I BI bc

=0.940.37

=2.54

I CI ca

=1.330.76

=1.75 I CI ca

=0.630.66

=0.95

En teoría nosotros sabemos que en un sistema equilibrado de 60V la relación es la siguiente:5. BIBLIOGRAFIA

6. CONCLUSIONES

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