CONEXIN ESTRELLA DE PARAMETROS RLC

REDES EQUILIBRADAS

3.1 OBJETIVOS.- Analizar evaluar y concluir la operacin de sistemas trifsicos equilibrados en tres hilos.3.1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS.-

Aplicacin de la conexin triangulo, caractersticas operativas de corriente en este tipo de conexin

Tensiones nominales caractersticas

Sistema triangulo cuatro hilos

Anlisis fasorial caracterstico

3.2 PUNTUALIZACIONES TEORICASAcadmico senoidal

La caracterstica de un circuito equilibrado bsicamente radica en el desfase de 1200 en cada una de las fases A-B-C de corriente o de tensin, esto se garantiza con la impedancia de carga de la misma magnitud y fase. Un fiel respaldo a esta caracterstica es la tensin de suministro simtrico, es decir magnitudes iguales de magnitud y fase. Complementaremos esta parte con conexiones mas usadas en redes trifsicas:

Conexin estrella

Conexin triangulo

Red equilibrada en estrella

;

VF = Tensin de fase

VL = Tensin de lnea

I = corriente de lnea

Red equilibrada en triangulo

IF = corriente de fase

VL = tensin de lnea

;

No senoidal

La caracterstica de un circuito equilibrado de un determinado sistema con contaminacin armnica (no senoidal THD > 1.5%) es una poco diferente al acadmico senoidal, si es la carga quien inyecta armnicos a la red, entonces nos estamos refiriendo a un suministro simtrico (magnitudes iguales de tensin y fase) de tensin. La deferencia con respecto al senoidal radica, para el caso de bobinas, en la componente del tercer armnico y no as para el caso de condensadores, los cuales tienen magnitudes pequeas de armnicos de tercer orden, es decir > 15 armnico. Entonces solo nos referiremos a las bobinas en esta parte.

Conexin estrella

VL = Tensin de lnea

VF = Tensin de fase

I = Corriente de lnea

Donde IN 0 y esta compuesto en 99% de componentes de frecuencia tercera, es decir terceros armnicos y de ah que supera en magnitud a la corriente en las diferentes fases.

Conexin triangulo

VL = Tensin de lnea

I = Corriente de lnea

IF = Corriente de fase

Esta relacin no se cumple como para el caso senoidal, porque el tercer armnico de esta conexin y de esta carga circula solamente por la fase.

Ley de electricidadCon lo mencionado anteriormente, se puede comentar a cerca de algunos de los factores que se toman en cuenta en la facturacin del consumo de energa elctrica.

Segn la ley 1604 de 1993 correspondiente a la ley de electricidad, anexo 5 del reglamento de calidad de distribucin en el capitulo 2, artculos 9, 10 y 11 dice:

Artculo 9: (Nivel de tensin)

Se considera que el distribuidor no cumple con el nivel de tensin, cuando durante un 3% o ms tiempo de medicin efectivo en un periodo de 24 horas el servicio lo suministrara incumpliendo los lmites de tensin admisibles explicados en el anexo al presente reglamento.

Articulo 10: (desequilibrio de fases)

En las instalaciones del distribuido, la carga deber repartirse entre las fases de manera tal que el desequilibrio no sea mayor a 10% calculado segn el anexo al presente reglamento; no se consideran desequilibrios instantneos.

Articulo 11: (perturbaciones, interferencias)

Los indicadores a utilizar para la verificacin de las perturbaciones e interferencias, las metodologas de medicin y condiciones a cumplir por los consumidores serian establecidos durante la etapa de transicin de acuerdo al procedimiento establecido en el anexo al presente reglamento.

En conclusin a los reglamentos descritos podemos concluir lo siguiente:

1. Un sistema se encuentra en desequilibrio siempre y cuando las corrientes en las tres fases difieran unas de otras 10%.

2. un sistema se considera simtrico siempre y cuando los niveles de tensin se encuentre dentro de los siguientes rangos + 4% (sobre-tensin) y -7.5% (sub-tensin) en emergencia o rgimen.

Mejoramiento del factor de potencia F. p.

Mejora el factor de potencia significa inyectar al sistema elctrico, de bajo factor de potencia, una potencia capacitaba limitada por la proyeccin del nuevo factor de potencia. La composicin fasorial tradicional se indica a continuacin:

Donde:

P Potencia activa

1 Bajo factor de potencia

Q1 Potencia reactiva en exceso

Qc Potencia capacitiva inyectada

Qr Potencia reactiva resultante

Nuevo factor de potencia mejorado

3.3. Materiales.-

.

Motor de 2 HP, 220 380 V, 2840 rpm, 5.9/3.4 A

Motor de 2-3 HP, 220 380 V,

Motor de 5.5 KW, 220 380 V, 1420 rpm, 11.8 A Restatos, 5( A) .

Condensadores, 24 (uf), 280 400( V), 1100 1200 (VAR) Condensadores de 40 (uf)

Maleta de medicin (3 Voltmetros, Escala 110 500 V, Potencia activa tres hilos, 100 A 500 V, Potencia reactiva tres hilos, 100 A 500 V, 3 ampermetros, Escala 5 100 A, Vatmetros 3

Motor de 2-3 HP

Motor de 5.5 KW

Motor de 2 HP

3.4 CIRCUITO DE ANALISIS

3 .5. MONTAJE Y EJECUCIONEJECUCION

Seleccionar los equipos, dispositivos e instrumentos de medicin tiles para llevar adelante la practica de acuerdo a los circuitos de anlisis.

Identificar terminales de los motores a usarse en la practica, es decir principios y finales de bobina y conectarlos en triangulo, nos referimos a los motores de 2 HP y 5.5 KW.

Identificar terminales del tercer motor en conexin y conectar en sus terminales de baja velocidad, es decir, a1, v1 w1.

Con los restatos realizar la conexin estrella de tal forma de obtener 2 a 3 amperios en la lnea.

Conectar lmparas incandescentes en conexin triangulo, tres por fase, para obtener aproximadamente 3 amperios.

Conectar condensadores de 24 uF y 380 V en conexin triangulo para mejor el factor de potencia del sistema.

Conectar a la red trifsica cada una de las cargas a travs de la maleta de medicin y registrar datos de corriente trifsica, voltaje trifsico, potencia activa trifsica, potencia reactiva trifsica, secuencia de fase, y con estos datos determinar los parmetros caractersticos de cada una de las cargas como ser impedancia, factor de potencia, etc.

Conectar todas las cargas a la red trifsica y apuntar todos los datos requeridos, tensiones, corrientes, potencia, etc.

A este sistema total de carga conectar la carga trifsica de condensadores y volver a leer los anteriores datos, tome muy en cuenta las variaciones de lectura ocurridas por la inyeccin de corriente reactiva al sistema.3.6. LECTURA DE DATOS Restatos

VRS( V)VST (V)VTR (V)IR (A)IS (A)IT (A) P (W)Q(VAR)

2152142054.74.624.6168020

LmparasVRS( V)VST (V)VTR (V)IR (A)IS (A)IT (A) P (W)Q(VAR)

2142122152.932.9610600

Motor de 5.5 KwVRS( V)VST (V)VTR (V)IR (A)IS (A)IT (A) P (W)Q(VAR)

2152162158.78.79.26003200

Motor de 2 HpVRS( V)VST (V)VTR (V)IR (A)IS (A)IT (A) P (W)Q(VAR)

2162152181.81.71.91402800

Motor de 5 KwVRS( V)VST (V)VTR (V)IR (A)IS (A)IT (A) P (W)Q(VAR)

2162162161.81.82140680

Motor de 2-3 HpVRS( V)VST (V)VTR (V)IR (A)IS (A)IT (A) P (W)Q(VAR)

2122122122.52.52.8140960

Todas las cargas ledas anteriormente conectadas al mismo tiempo

VRS( V)VST (V)VTR (V)IR (A)IS (A)IT (A) P (W)Q(VAR)

215210208332.810400

Capacitor de 24 uFVRS( V)VST (V)VTR (V)IR (A)IS (A)IT (A) P (W)Q(VAR)

21621621732.82.801040

Capacitor de 40 uFVRS( V)VST (V)VTR (V)IR (A)IS (A)IT (A) P (W)Q(VAR)

2162152174.94.84.801720

Todas las cargas ledas anteriormente conectadas al mismo tiempo con los dos bancos de capacitaresVRS( V)VST (V)VTR (V)IR (A)IS (A)IT (A) P (W)Q(VAR)

20620520612.513.513.2535003100

3.7Cuestionario

1) Realice el diagrama representativo del sistema y de cada carga a escala-PARA LOS REOSTATOS:

-PARA LAS LAMPARAS:

-PARA EL MOTOR DE 2 HP:

PARA EL MOTOR DE 2 A 3 HP:

-PARA EL MOTOR DE 5.5 KW:

PARA LOS CAPACITORES:

REALICE EL DIAGRAMA FASORIAL DEL SISTEMA CON Y SIN CAPACITORES-.

- PARA TODOS SIN CAPACIATOR:

-PARA TODOS CON CAPACITOR

2) Realice la justificacin analtica del sistema y de cada carga involucrada muestre errores relativos

Restatos

VLILZF.pRXANGULO

RS2154,782,53879420.9982,53879420.01710,0119042

ST2144,6281,77277710.9981,77277710.01690,0119042

TR2054,675,03932560.9975,03932560.01560,0119042

PROME211.334,64

P1680

Q20

Lmparas

VL

IL

Z

F.p

R

X

ANGULO

RS

214

2,9

2592,22642

1,00

126.811

0,00

0,00

ST

212

3

2544

1,00

123.718

0,00

0,00

TR

215

2,96

2616,50943

1,00

115.470

0,00

0,00

PROME

213,67

2,95

P

53

Q

0

Motor 5.5 KW

VLILZF.pRXANGULORS216

8,7

42,9908295

0,198.17

42.21

79,046ST215

8,7

42,5936877

0,198.09

41.81

79,05TR216

9,2

42,9908295

0,198.17

42.21

79,05PROME215,67

8,87

P600

Q3200

Motor 2HP

VLILZ(F.pRXANGULORS216

1,8

213,648034

0,213696879

45.66

208.71

77,66073112

ST215

1,7

211,67439

0,213696879

45.24

206.77

77,66073112

TR218

1,9

217,622796

0,213696879

46.51

212.59

77,66073112

PROME216,33

1,8

P140

Q640

Motor 2-3HP

VL

IL

ZF.p

R

X

ANGULO

RS

2055.8138,979907

0.144

20.06

137.51

81.70

ST

2015.2138,979907

0.144

20.06

137.51

81.70

TR

2065.6138,979907

0.144

20.06

137.51

81.70

PROME

2045.53P

140

Q

960

Capacitor de 24uF

VL

IL

Z

F.p

R

X

ANGULO

RS

216

3

0

0,00

0,00

134,584615

90,00

ST

216

2,8

0

0,00

0,00

134,584615

90,00

TR

217

2,8

0

0,00

0,00

135,833654

90,00

PROME

216,33

2,87

P

0

Q

1560

Capacitor de 40uF

VL

IL

ZF.p

R

X

ANGULO

RS

216

4,9

82,40

0,00

0,00

81,3767442

90,00

ST

215

4,8

79,25

0,00

0,00

80,625

90,00

TR

217

4,8

81,61

0,00

0,00

82,1319767

90,00

PROME

216

4,83

P

0

Q

1720

Con todas las cargas sin condensadores ( 4 Motores, restatos y Lmparas)

VLILZF.pRXANGULORS210

16,5

22,2707076

0.5913.121853.9ST210

16

22,2707076

0.5913.121853.9TR211

17,5

22,4833145

0.5913.2518.1653.9PROME210,33

16,67

P3500

Q4800

Con todas las cargas con condensadores de 24 y 40 uF

VL

IL

ZF.p

R

X

ANGULO

RS

206

12,5

27,2289326

0.7519.2919.6545.53ST

205

13,5

26,9652157

0.7518.9019.2545.53TR

206

13,25

27,2289326

0.7519.2919.6545.53PROME

205,67

13,08

P

3500

Q

3100

*Comprobacin de la lectura de datos del sistema sin capacitoresSumando fasorialmente las corrientes de carga:

Fase A:Corriente de lnea por el restato = 4.70.68Corriente de lnea por el motor de 5 Kw = 8.779.05Corriente de lnea por el motor de 2 HP = 1.877.66Corriente de lnea por el motor de 2-3 HP = 5.881.70Corriente de lnea para las lmparas = 2.90

4.70.68+8.779.05+1.877.66+5.881.70+2.90= 19.0156.96 = dato ledo de la carga con todos los motores 16.553.9Que en modulo se aproxima al valor ledo con la maleta de medicin,

Fase B: Corriente de lnea por el restato = 4.70.68Corriente de lnea por el motor de 5 Kw = 8.779.05Corriente de lnea por el motor de 2 HP = 1.777.66Corriente de lnea por el motor de 2-3 HP = 5.281.70Corriente de lnea para las lmparas = 30

4.70.68+8.779.05+1.777.66+5.281.70+30= 20.2957.78 = dato ledo de la carga con todos los motores 1653.9Que en modulo se aproxima al valor ledo con la maleta de medicin,

Fase C:

Corriente de lnea por el restato = 4.60.68Corriente de lnea por el motor de 5 Kw = 9.279.05Corriente de lnea por el motor de 2 HP = 1.977.66Corriente de lnea por el motor de 2-3 HP = 5.681.70Corriente de lnea para las lmparas = 2.960

4.60.68+9.279.05+1.777.66+5.281.70+30= 21.2759.11 = dato ledo de la carga con todos los motores 17.553.9Que en modulo se aproxima al valor ledo con la maleta de medicin,

*Comprobacin de la lectura de datos del sistema con capacitores

Sumando fasorialmente las corrientes de carga:

Fase A:

Corriente de lnea por el restato = 4.70.68Corriente de lnea por el motor de 5 Kw = 8.779.05Corriente de lnea por el motor de 2 HP = 1.877.66Corriente de lnea por el motor de 2-3 HP = 5.881.70Corriente de lnea para las lmparas = 2.90Corriente de lnea para condensador de 24 y 40uF 3-90 y 4.9-90 4.70.68+8.779.05+1.877.66+5.881.70+2.90+3-90+4.9-90= 13.0338.07 = dato ledo de la carga con todos los motores 12.545.53Que en modulo se aproxima al valor ledo con la maleta de medicin,

Fase B:Corriente de lnea por el restato = 4.70.68Corriente de lnea por el motor de 5 Kw = 8.779.05Corriente de lnea por el motor de 2 HP = 1.777.66Corriente de lnea por el motor de 2-3 HP = 5.281.70Corriente de lnea para las lmparas = 30

Corriente de lnea para condensador de 24 y 40uF 2.8-90 y 4.8-90 4.70.68+8.779.05+1.877.66+5.881.70+2.90+3-90+4.9-90= 13.0536.71 = dato ledo de la carga con todos los motores 13.545.53Que en modulo se aproxima al valor ledo con la maleta de medicin,

Fase C:Corriente de lnea por el restato = 4.60.68Corriente de lnea por el motor de 5 Kw = 9.279.05Corriente de lnea por el motor de 2 HP = 1.977.66Corriente de lnea por el motor de 2-3 HP = 5.681.70Corriente de lnea para las lmparas = 2.960Corriente de lnea para condensador de 24 y 40uF 2.8-90 y 4.8-90 4.70.68+8.779.05+1.877.66+5.881.70+2.90+2.8-90+4.8-90= 13.840.06 = dato ledo de la carga con todos los motores 13.2545.53Que en modulo se aproxima al valor ledo con la maleta de medicin,

3) Realice el diagrama trifsico de impedancias con parmetros lecturados y calculados

restatoP(W)

Placa1886.2

lecturados 1680

calculados1681.42

LmparasP(W)

Placa1200

lecturados 1060

calculados1091.76

5.5 kWP(W)

Placa5500

lecturados 600

calculados629.55

2-3 HpP(W)

Placa1492-2238

lecturados 140

calculados281.37

2 HpP(W)

Placa1492

lecturados 140

calculados141.63

Impedancias en triangulo del motor

4) Realice el diagrama trifilar del sistema con valores de placa, lecturados y calculados. Compare y concluya con estas tres opciones

Lmparas P(W) Restatos P(W)2 Hp P(W)2-3 Hp P(W)5.5 kW P(W)

Placa12001886.214921492-22385500

lecturados 10601680140140600

calculados1091.761681.42141.63281.37629.55

5) Si mejoramos el factor de potencia a 0.98 mnimo explique cual es la ventaja econmica tcnica de este mejoramiento si la penalizacin alcanza a 30% de cargo por energa y por demanda

La ventaja principal de mejorar el factor de potencia es la economia, debido a que un alto factor de potencia indica un buen aprovechamiento de la potencia que la empresa suministradora pone a nuestra disposicin, adems que se evita la multa por tener un bajo factor de potencia.

Tcnicamente mejorar el factor de potencia en la carga significa aprovechar toda su instalacin (transformadores, alimentadores, conductores, etc.) en un 100%.

Tcnicamente mejorar el factor de potencia en la red de suministro significa mucho mas es decir aprovechar al 100% todo lo referido a equipos instalaciones y personal que se encuentra involucrado con el factor de potencia, de ah viene la penalizacin como una forma de compensar todo lo anteriormente invertido (equipo instalaciones y personal).

En la pregunta el factor de potencia 0.98 mnimo nos quiere decir que si bajamos el factor de potencia a 0.97 nos van ha penalizar con el 30% del costo por demanda por energa y as si seguimos bajando tambin va aumentando la penalizacin en un 30% del costo por demanda.3.8 Conclusiones Se debe tomar en cuenta las ventajas tcnico econmicas de inyectar a un sistema potencia reactiva a travs de banco de condensadores esto no quiere decir que instalar bancos es del todo econmico en una instalacin sino mas bien saber cuando instalar un determinado tamao de banco Se encar en forma satisfactoria un sistema elctrico real que trabaj bajo los conceptos mnimos de calidad. Se iz el respectivo anlisis experimental y justificacin analtica de las propiedades que contiene un circuito analtico elctrico o sistema trifsico. Se realiz la determinacin experimental y prctica de los parmetros y caractersticas de cargas trifsicas como son las impedancias, corrientes, tensiones, potencias, factores de potencias, etc. Se efectu la verificacin analtica del sistema total y por carga. Se inyecto de potencia reactiva en lado de alta y baja tensin. Se realizaron los diagramas unifilares de cada circuito. Se realiz los diagramas fasoriales de las potencias de cada circuito. Es necesario diferenciar una red equilibrada desde tres puntos de vista, el acadmico senoidal, el no senoidal y el de Calidad de distribucin, con cuyos criterios se podr concluir solventemente cualquier red equilibrada. Se debe tomar en cuenta las ventajas tecno-econmicas de inyectar, a un sistema, potencia reactiva a travs de un banco de condensadores, esto no quiere decir que instalar bancos es del todo econmico en una instalacin, sino ms bien saber cuando instalar un determinado tamao banco.3.9. Bibliografa.- Curso sobre Correccin del factor de potencia ; Ingeniero Juan Carlos Arancibia

Editorial LEYDEN

Electrnica de potencia, curso superior ; Sociedad alemana de cooperacin tcnica

Editorial REVERTE

Teora de circuitos ;Enrique Raz Oliva

Editorial MARCOMBO

Anlisis de circuitos ; John Brenner

Teora de circuitos ; Coleccin Schaum

Ley de electricidad 1640, 1993 Cap. 2; artculos 9,10,11

PAGINAS WEB VISITADAS:

http://www.domarpa.com/electricidadfacil/conx_estrella.htm

http://www.monografias.com/trabajos14/sistemadistri/sistemadistri.shtml

EMBED Visio.Drawing.11

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VTR

VST

VR

VS

VT

IR

IS

IT

IRS

IST

ITR

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VTR

VST

VR

VS

VT

IR

IS

IT

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_1255545940.vsd

3hilos,220v,50Hz

A

T

S

R

T

S

R

A

V

W

Q

+

_1255552323.vsd

3hilos,220v,50Hz

A

T

S

R

T

S

R

A

V

W

Q

+

_1239835578.vsdVRS

VTR

VST

VR

VS

VT

IR

IS

IT

_1239835515.vsdVRS

VTR

VST

VR

VS

VT

IR

IS

IT

IRS

IST

ITR

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VTR

VST

VR

VS

VT

IR

IS

IT

IRS

IST

ITR

_1239835410.vsdVRS

VTR

VST

VR

VS

VT

IR

IS

IT

IRS

IST

ITR

_1224681714.vsdVOG MOTORS MASSE MEN (BELG)

TYPE 112 M/8.4L

220

TIM 690/1390

Hz 50

Nr 56636

A 8.7/9.5

PH 3

H 2-3

_1239835348.vsdVRS

VTR

VST

VR

VS

VT

IR

IS

IT

IRS

IST

ITR

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POLE 2

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Hz50

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Rotor 0

%

198

FRAMER 90L

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