LAB 1_Seguridad y Circuitos Electricos1

ELECTROTECNIA INDUSTRIALNro. DD-106Página 1 de 14

Tema :SEGURIDAD ELECTRICA Y CIRCUITOS TRIFASICOS

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Semestre: IVGrupo :

I. OBJETIVOS

Observar el comportamiento de los circuitos trifásicos en conexión estrella y triangulo. Realizar el cálculo de la potencia trifásica en conexión estrella y triangulo. Medir parámetros eléctricos de línea y de fase.

II. EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR

Módulo de entrenamiento IS-A. Un multímetro digital. Conectores.

Ilustración 1 Multímetro Ilustración 2 Amperímetro

Ilustración 3 Módulo de entrenamiento IS-A



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III. INTRODUCCIÓN TEÓRICA

La red de corriente alterna trifásica puede ser cargada en conexiones estrella (Y) y triángulo (). Las cargas trifásicas pueden ser simétricas o asimétricas. Una carga simétrica es cuando las cargas son del mismo tipo y también del mismo valor.

Carga simétrica conectada en estrella (Y)

En la carga simétrica conexión estrella, no circula corriente por el conductor neutro.Aquí se observa que:

Carga Simétrica conectada en triángulo ( )

En la conexión triángulo, el final de una carga individual está conectado en el inicio de la otra carga individual. Aquí se observa que:

La potencia total del circuito ya sea en conexión estrella o triángulo se puede calcular con las siguientes formulas:

También se cumple que:

U linea=√3U fase

I linea=I fase

I linea=√3 I faseU linea=U fase



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IV. PROCEDIMIENTO

CIRCUITO EN CONEXIÓN SIMETRICA EN ESTRELLA CON CARGA RESISTIVA

1. Armar el circuito de la siguiente figura:

2. Alimentar el circuito con una fuente trifásica con un valor de tensión entre líneas de 38 V.

3. Realice las mediciones y anótelas en la siguiente tabla.

Tensión de Línea Tensión de FaseUL1-2 = 38.12 VV

I1= 22 mA UUN= 22.92 V U L1-2 / U UN = 1.66UL2-3= 41.70 V I2= 21 mA UVN= 22.67 V U L2-3 / U VN = 1.84UL3-1= 42.15 V I3= 23 mA UWN= 24.81 V U L3-1 / U WN = 1.70UL promedio= 40.66 V Ipromedio= 22 mA Uf.promedio= 23.46 V UL prom. / Uf prom. = 1.73

IN= mA

R = 1 K

Ilustración 4 CIRCUITO EN CONEXIÓN SIMETRICA EN ESTRELLA CON CARGA RESISTIVA



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4. Responda a la siguientes preguntas:

a. ¿Cuál es la relación que existe entre la tensión de linea y la de fases? ¿Esta relación se cumple de manera experimental?

La relación es de 1.73 la que equivale a √3 , la cual fue comprobada experimentalmente con los resultados obtenidos en la tabla anterior.

b. Cuando la carga es simétrica en un circuito estrella, la corriente que circula por el conductor neutro es idealmente nula.

c. Según el valor medido de corriente en el conductor neutro. Explique por qué tiene ese valor._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

d. El circuito armado ¿Qué tipo de potencia consume? Fundamente su respuesta.

El circuito armado (CIRCUITO EN CONEXIÓN SIMETRICA EN ESTRELLA) consume Potencia Activa, pues que trabajamos con un circuitos netamente resistivo, es por este motivo que no existe ningún tipo de potencia reactiva (condensador e inductor).

5. Calcule el valor de la potencia trifásica activa, reactiva y aparente.

Potencia Activa:

P3∅=√3×U linea× Ilinea× cos∅P3∅=√3×40.66×22 x10−3× cos (0)P3∅=1.54W

Potencia Reactiva:

Q3∅=√3×U linea× Ilinea×sen∅Q3∅=√3×40.66×22 x10−3×sen (0)Q3∅=0VAR

Potencia Aparente:

S3∅=√3×U linea×I linea



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S3∅=√3×40.66×22 x10−3

S3∅=1.54 VA

6. Dibuje el triángulo de potencias.

CIRCUITO EN CONEXIÓN SIMETRICA EN DELTA CON CARGA RESISTIVA



R = 1 K

∅

Como el circuito desarrollado es netamente resistivo y no existe potencia reactiva el ∅=0, por lo tanto la Potencia Activa es igual a la Potencia Aparente.

Ilustración 5 CIRCUITO EN CONEXIÓN SIMETRICA EN DELTA CON CARGA RESISTIVA



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Tensión de Línea Tensión de FaseUL1-2 = 38.05 V I1= 70 mA IUV= 39 m A I1 / I UV = 1.79UL2-3= 41.35 V I2= 69 mA IVW= 42 A I2 / I VW = 1.64UL3-1= 41.85 V I3= 75 mA IWU= 42 A I3 / I WU = 1.77UL promedio= 40.42 V Ipromedio= 71.67 mA If.promedio= 41.38 A IL prom. / If prom. = 1.734

4. Responder a las siguientes preguntas.a. ¿Cuál es la relación teórica que existe entre la corriente de linea y la corriente de fase? ¿Esta

relación se cumple de manera experimental?

La relación que existe entre corriente de línea y corriente de fase es de 1.734 la que equivale a √3 y está comprobado de manera experimental como muestran los resultados obtenidos en la tabla anterior.

b. ¿El valor de las corrientes de línea son iguales?

Los valores de la corriente de línea no son iguales como nótanos en la tabla:

Esto se debe a que existe un desbalance en la carga que proviene de la fuente de alimentación hacia las líneas.

Teóricamente estas corrientes deberían ser iguales.

5. Calcule el valor de la potencia trifásica activa, reactiva y aparente.

Potencia Activa:

P3∅=√3×U linea× Ilinea× cos∅P3∅=√3×40.42×71.67 x10−3× cos (0)P3∅=5.018W



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Potencia Reactiva:

Q3∅=√3×U linea× Ilinea×sen∅Q3∅=√3×40.42×71.67 x10−3×sen (0)Q3∅=0VAR

Potencia Aparente:

S3∅=√3×U linea×I lineaS3∅=√3×4.66×22 x10−3

S3∅=5.018VA


7. Compare el valor de la potencia trifásica activa de la conexión en estrella y delta. ¿Se cumple la siguiente relación?

Tenemos:

P∆=5.018WPY=1.54W

Ahora para verificar que los resultados obtenidos son los correctos, aremos una comprobación de error.

E%=(1.67−1.541.67 )x 100%

∅

Como el circuito desarrollado es netamente resistivo y no existe potencia reactiva el ∅=0, por lo tanto la Potencia Activa es igual a la Potencia Aparente.

P∆=3 xPY

PY=5.0183

PY=1.67



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E%=7.78%

Ahora podemos confirmar que si se cumple la relación de P∆=3 xPY , con un marguen de error de 7.78% este valor es aceptable, y es debido a desbalance de cargas.

CIRCUITO EN CONEXIÓN SIMETRICA EN ESTRELLA CON CARGA RESISTIVA – CAPACITIVA

1. Armar el circuito de la siguiente figura.


R = 1 K

C = 3.3 μF

Ilustración 6 CIRCUITO EN CONEXIÓN SIMETRICA EN ESTRELLA CON CARGA RESISTIVA – CAPACITIVA



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Tensión de Línea Tensión de FaseUL1-2 = 38.30 V I1= 16 mA UUN= 22.32 V U L1-2 / U UN = 1.72UL2-3= 41.56 V I2= 15 mA UVN= 21.86 V U L2-3 / U VN = 1.9UL3-1= 42.10 V I3= 19 mA UWN= 26.15 V U L3-1 / U WN = 1.61UL promedio= 40.65 V Ipromedio= 16.67 mA Uf.promedio= 23.45 V UL prom. / Uf prom. = 1.73IN= mA

4. ¿Se cumple la relación teórica de UL y UF?

La relación que existe entre UL y UF es de 1.73 la que equivale a √3 y está comprobado de manera experimental como muestran los resultados obtenidos en la tabla anterior.

5. Calcular el valor de la potencia trifásica activa, reactiva y aparente.

Para poder calcular las potencia primero hallaremos X c y ∅ :

X c=1

2×π × f ×c

X c=1

2×π×60×3.3 x 10−6

X c=803.81

Potencia Activa:

P3∅=√3×U linea× Ilinea× cos∅P3∅=√3×40.65×16.67 x10−3× cos (38.8)P3∅=0.91W

Potencia Reactiva:

Q3∅=√3×U linea× Ilinea×sen∅Q3∅=√3×40.65×16.67 x10−3×sen (38.8)Q3∅=0.74VAR

Potencia Aparente:

S3∅=√3×U linea×I lineaS3∅=√3×40.65×16.67 x10−3

S3∅=1.17VA

∅=arctg (Xc

R)

∅=arctg ( 803.811000

)

∅=−38.8 °



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CIRCUITO EN CONEXIÓN DELTA EN ESTRELLA CON CARGA RESISTIVA – CAPACITIVA

1. Armar el circuito de la siguiente figura.

2. Alimentar el circuito con una fuente trifásica de tensión entre líneas de 38 V.

R = 1 K

C = 3.3 μF

∅ 38.8

P3∅=0.91W

S3∅=1.17VAQ3∅=0.74VAR

Ilustración 7 CIRCUITO EN CONEXIÓN DELTA EN ESTRELLA CON CARGA RESISTIVA – CAPACITIVA



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3. Realice las mediciones y anótelas en la tabla.

Tensión de Línea Tensión de FaseUL1-2 = 38.35 V I1= 55 mA IUV= 29 A I1 / I UV = 1.89UL2-3= 41.80 V I2= 54 mA IVW= 32 A I2 / I VW = 1.64UL3-1= 42.20 V I3= 59 mA IWU= 33 A I3 / I WU = 1.84UL promedio= 40.78 V Ipromedio= 56 mA If.promedio= 31.67 A IL prom. / If prom. = 1.77

4. ¿Se cumple la relación teórica de IL y IF?

La relación que existe entre IL y IF es de 1.77 , en este caso vemos que la relación no se cumple exactamente pero si es muy próxima, ya que la relación correcta es √3 .

Esto se debe a que existe un desbalance en la carga que proviene de la fuente de alimentación hacia las líneas.

5. Calcular el factor de potencia.

X c=1

2×π× f ×c

X c=1

2×π ×60×3.3 x 10−6

X c=803.81

Potencia Activa:

P3∅=√3×U linea× Ilinea× cos∅P3∅=√3×40.78×56 x10−3× cos (38.8)P3∅=3.08W

Potencia Reactiva:

Q3∅=√3×U linea× Ilinea×sen∅Q3∅=√3×40.78×56 x10−3×sen (38.8)Q3∅=2.48VAR

Potencia Aparente:

S3∅=√3×U linea×I linea

∅=arctg (Xc

R)

∅=arctg ( 803.811000

)

∅=−38.8 °



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S3∅=√3×40.78×56 x10−3

S3∅=3.96VA

Factor de Potencia:

FP= Potencia AparentePotencia Aparente

FP=3.083.96

FP=0.78

CIRCUITO EN CONEXIÓN NO EQUILIBRA EN ESTRELLA CON CARGA RESISTIVA



R = 150

R = 470

R = 1 K



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Podemos concluir que el neutro no ayuda a estancar el voltaje o estabilizar el mismo.

V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

OBSERVACIONES

Se observó en desbalance entre las líneas y esto dificulto la comparación con los datos experimentales y teóricos.

El valor de la potencia reactiva y activa en conexiones triangulo es diferente a la conexión en estrella.

Se observó en el laboratorio que al amar un circuito estrella con cargas desbalanceadas el voltaje es diferente una de la otra.

CONCLUSIONES

El desbalance de líneas se debe a la sobrecarga que existe en las líneas de alimentación.

Comprobamos experimentalmente que el valor de la potencia reactiva en conexión estrella es tres veces mayor que el de la conexión en triangulo.

TENSION

RESISTENCIA SIN NEUTRO CON NEUTROR = 150 11.43 22.44R = 470 28.40 22.50R = 1 K 35 26.50



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Al tener cargas desbalanceadas con un circuito estrella es necesario colocar un conductor neutro para que este estabilice el voltaje, aproximándolas.

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