LABORATORIO NO. 6 CIRCUITOS DESEQUILIBRADOS Y COMPONENTES SIMÉTRICAS

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Francisco Ramos Castilla
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1 LABORATORIO NO. 6 CIRCUITOS DESEQUILIBRADOS Y COMPONENTES SIMÉTRICAS 6.1. OBJETIVO DEL LABORATORIO OBJETIVO GENERAL. Conocer básica y operativamente el desplazamiento del neutro en los diferentes arreglos de circuitos desequilibrados conexión estrella de parámetros RLC, analítica y gráficamente. Conocer la metodología de determinación de las componentes simétricas en transformadores trifásicos OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Para alcanzar los objetivos generales debemos manejar adecuadamente los siguientes parámetros eléctricos involucrados en la práctica de laboratorio: Conexión estrella de parámetros Resistivos, Inductivos y Capacitivos desequilibrados y con neutro aislado. Conexión estrella de parámetros RL, RC, RLC, desequilibrados y con neutro aislado. Conexión estrella de parámetros LC, CL, desequilibrado y con neutro aislado. Resonancia en un circuito LC Resonancia en un circuito RLC Desplazamiento del neutro dentro el triángulo de tensiones de alimentación Desplazamiento del Neutro fuera del triángulo de tensiones de alimentación Sobretensión y sub-tensión por fase Diagramación fasorial Componentes Simétricas Componente de secuencia positiva Componente de secuencia negativa Componente de secuencia cero Diagramación fasorial 6.2. PUNTUALIZACIOES TEÓRICAS DESPLAZAMIENTO DEL NEUTRO. En la figura 1, se representa una línea trifásica de tres hilos que alimenta receptores pasivos en estrella: Figura 1-1-

2 Esta es la situación que se crea cuando se interrumpe la conexión con el punto neutro de la fuente. Designaremos el centro de la estrella en la parte de los receptores con la letra n. Llamaremos a n punto neutro de la carga. Materialmente n es la porción de conductor neutro al que quedan conectados todos los receptores cuando se interrumpe el conductor neutro común. Entonces n y N no están unidos directamente por ningún conductor. Se indican las admitancias resultantes de los receptores conectados a las fases por resultar más simples las fórmulas que si se utilizan las impedancias. YR es la admitancia resultante de todos los receptores conectados entre la fase R y el neutro n de la carga, o sea, es la suma de las admitancias de todos los receptores conectados entre esa fase y el neutro n. De forma similar para las otras dos restantes fases. Se llama desplazamiento del neutro al fasor VnN, tensión entre el punto neutro de la carga y el punto neutro del transformador. Esta amplitud es un indicador de cuan desequilibrado se encuentra la carga respecto a la fuente, o que fases se encuentran con sobretensión y que fases se encuentran con sub-tensión. Conocido el desplazamiento del neutro, se ve en la figura 1., que los fasores de tensiones de los receptores en las tres fases son respectivamente: 7. V RN = V R = V/ 0 V SN = V S = V/-120 (1) V TN = V T = V/-240 Del diagrama fasorial podemos escribir: V Rn = V R V nn V Sn = V S V nn (2) V Tn = V T V nn En cualquier caso, conocidas las admitancias complejas de los receptores, el desplazamiento de potenciales en N y aplicando voltaje de nodos en el único nudo restante, n, se obtiene la ecuación: ( Y R + Y S + Y T ) V nn = V R Y R +V S Y S +V T Y T V nn = (V R Y R +V S Y S +V T Y T )/ ( Y R + Y S + Y T ) -2-

3 = (3) 7.2. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR. CARGA CARGA RESISTIVA CARGA INDUCTIVA CARGA INDUCTIVA CARACTERÍSTICAS Lámparas Incandescentes: Potencia: 200 W Tensión: 220 V 6 Unidades ( 2/fase) Bobina: 2.5 A 220 V 2.5 Ω 500 ESPIRAS Bobina: 1 A 220 V 5.6 Ω 640 ESPIRAS CARGA CARGA CAPACITIVA CARGA INDUCTIVA CARGA CAPACITIVA CARACTERÍSTICAS Capacitor Monofásico: Capacidad: 40 μf Tensión: 380 V Potencia: VA Frecuencia: Hz Bobina: 1 A 220 V 3.2 Ω 370 ESPIRAS Capacitor Monofásico: Capacidad: 24 μf Tensión: 380 V Frecuencia: Hz Potencia: VA EQUIPOS DE MEDICIÓN, MATERIAL Y ACCESORIOS Fuente de Alimentación 380 V, 4 Hilos (Tres fases + Neutro) 1 Transformador trifásicos, reductor de 380/220 V Multímetro Electrónico, parámetros requeridas, Voltaje, escala 600 V; Corriente, Shunt Amperimétrico 20 A ; Óhmetro, escala 200 Ω Pinza Amperimétrica, Escala 20 A Calculadora Científica Compas de precisión Chicotillos con terminales tipo Tenaza, Banana, Mixto con y sin derivación Alicates: de Fuerza, de Punta, de Corte Destornilladores: Plano y Estrella Pelacable 7.3. CIRCUITOS DE ANÁLISIS Determinación de las componentes de secuencia positiva y negativa, en un transformador trifásico: -3-

4 (Ω) Determinación de las componentes de secuencia cero, en un transformador trifásico: (Ω) CIRCUITOS DESEQUILIBRADOS R-L-C: -4-

5 CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN: CIRCUITO GENERAL DE MEDICIÓN: CIRCUITOS DESEQUILIBRADOS: -5-

6 6.5. MONTAJE DEL SISTEMA. Sistema de Alimentación: Asegúrese del sistema de alimentación principal, % % 380+ V, 4 Hilos. El sistema bajo prueba, es Triángulo Tres Hilos, 220 V, por lo que debemos recurrir a un transformador reductor de 380 a 220 V. Se debe conectar un transformador trifásico de 6 terminales, el primario en estrella con neutro aislado y el secundario en triángulo tres hilos, cuyo arreglo es el índice horario Yd5. Cargas R-L-C: Resistiva: Proceda a conectar las cargas, para ello, verifique si cada lámpara tiene dos terminales accesibles En caso de verificar una sobretensión en alguna de las conexiones, minimice este efecto conectando lámparas cuyo número será función de la sobretensión en la fase. Una vez en operación observar el efecto de amortiguación que provoca la lámpara ante un aumento de la tensión nominal por fase. Inductiva: Identifique las bobinas a ser conectadas, tome los datos de placa y en algún caso verifique la resistencia de la misma, con la ayuda de un multímetro. Identifique los capacitores que se conectarán, copiando fielmente los datos de placa característicos. Cuando use bobinas que no se encuentran en arreglo de transformador, tenga cuidado que el campo magnético de una de ellas no incida en las otras bobinas. Cuando conecte con capacitores tenga cuidado de la resonancia producida por este arreglo, para minimizar este efecto reduzca la inductancia de la bobina. -6-

7 Tenga cuidado de conectar las bobinas de forma que puedan aceptar la tensión de 220 V y su sobre tensión 220 V. Capacitiva: Identifique el capacitor monofásico con el que llevará adelante su experimento. Copie fielmente los datos de placa del receptor. El capacitor sólo tiene dos terminales no polarizados. En las diferentes conexiones del capacitor, actúe tomando siempre el terminal activo para conectar, ello con el respectivo cuidado, así preservará el terminal activo del capacitor. Para la realización de la medición de corriente en línea tenga cuidado con las corriente IRUSH, en cada conexión y desconexión. Para el descargado del capacitor sométalo a una resistencia ó una bobina y logrará descargar el capacitor sin causar daño al receptor LECTURA DE DATOS. Lectura de Componentes Simétricas: Componente Secuencia Positiva ó Negativa Corriente Linea (A) Primario Corriente Linea (A) Secundario Voltaje Fase (V) Voltaje Línea (V) 7,69 7,72 10, ,5 7,52 9, ,72 7,96 10,6 384 Secuencia Cero Lectura de Cargas Individuales: CARGA R1, R2 Y R3 L1, L2 Y L3 C1, C2 Y C3 L1, L2 Y R L1, L2 Y C C1, C2 Y R Corriente Linea (A) Voltaje Fase (V) Voltaje Línea (V) 0, , , , , , , , , , , , , , , , , ,

8 9, C1, C2 Y L , , R1, R2 Y C 0, , , R1, R2 Y L 0, , , R, L Y C 5, , , R, L1-C Y L2 0, , CUESTIONARIO. 1. Con la ayuda de un compás de precisión determine gráficamente el desplazamiento del neutro, en forma exacta, apelando a geometría analítica. 2. Realice un análisis matemático y determine el desplazamiento del neutro y compare con la pregunta 1 y los valores lecturados, calculando los errores cometidos. 3. Explique el concepto eléctrico de las componentes de secuencia positiva, negativa y cero CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA. -8-

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8.1. OBJETIVO GENERAL. LABORATORIO No 8 CUADRIPOLOS RED DE DOS PUERTOS Finalizada la presente práctica estaremos en condiciones de determinar y cuantificar los parámetros Z, Y, h, g, Transmisión Directos