UNIDAD DIDACTICA. Conceptos en trifásica. Sumario

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1 UDAD DDACTCA x 400/230 V Conceptos en trifásica. Sumario 1. ntensidades y potencias en trifásica. 2. La caída de tensión en trifásica. Ejercicios y actividades. Al término de esta Unidad Didáctica, serás capaz de: Calcular intensidades de receptores trifásicos o agrupaciones equilibradas de monofásicos. Evaluar las elevadas intensidades que absorben los receptores con bajo factor de potencia. Evaluar y medir caídas de tensión en receptores trifásicos. Seleccionar la sección de conductores de un circuito trifásico en base a una caída de tensión prefijada. STALACOES ELÉCTRCAS DE TEROR 63

2 1. ntensidades y potencias en trifásica. Actualmente, toda la distribución de energía eléctrica se verifica en trifásica. En Baja Tensión la distribución se realiza a tres fases y neutro, con los valores preferentes de 400V entre fases y 230V entre fase y neutro. (Fig. 1) x 400 / 230V 3 x 400 / 230V 400V 400V 400V 230V 230V 230V Fig. 1 - Red trifásica con neutro, 3 x 400 / 230V. A una red de esta naturaleza podemos conectarle receptores trifásicos, que serán, en su práctica totalidad, motores asíncronos. En este caso, no se usa el neutro. (Fig. 2). P 1 P 2 P 3 P 4 Fig. 3 - Receptores monofásicos en red trifásica. En una disposición como ésta, hay que procurar que las cargas estén repartidas entre las tres fases de un modo equitativo, para que no circulen por ellas corrientes de valores muy diferentes. Llegamos así a la distribución ideal, en que las corrientes y los factores de potencia tienen el mismo valor en las tres fases. En estas condiciones no circula por el neutro corriente alguna, y todos los receptores (monofásicos y trifásicos) conectados al circuito en cuestión equivalen a un receptor trifásico único, cuya potencia activa es la suma de las potencias activas conectadas y cuyo factor de potencia tiene un valor medio. (Fig. 4). 3 x 3 x 400 / 230V 1 2 P 1 P 2 P 3 P n P P 1 + P P n P Fig. 2 - otores trifásicos, conectados a 400 V. A esta red también pueden conectarse receptores monofásicos, que tomarán la tensión de 230V entre una fase y neutro, y la de 400V entre dos fases. En estas condiciones, circularán intensidades diversas por las fases y por el neutro. (Fig. 3). Fig. 4 - Potencia equivalente a varias monofásicas y trifásicas. Como en el caso de un receptor monofásico, los datos de uno trifásico son: Tensión de funcionamiento (V). Potencia activa nominal (W). Factor de potencia nominal (cos ). 64 STALACOES ELÉCTRCAS DE TEROR

3 A partir de ellos, se obtiene la intensidad nominal. (Fig. 5). Fig. 5 - ntensidad de corriente de un receptor trifásico. gualmente, pueden obtenerse las potencias reactiva y aparente que también conforman un triángulo rectángulo. (Fig. 6). P (W), cos 3 x U 3 x U P 3 U cos ,94 16,89 A tg 0,363 Q , VAr Si hay varios receptores trifásicos en paralelo, la intensidad de consumo total se obtendrá como se hizo en monofásica, es decir, sumando separadamente las potencias activas y las reactivas, y obteniendo el factor de potencia total. La intensidad será: Ejemplo 2. 3 U cos Halla la intensidad total a plena carga de los dos motores trifásicos de la Fig. 7. Ambos tienen un rendimiento del 92% a dicha carga. S 3 U P 3 U cos 3 x 400 V 3 x P(W), cos Q 3 U sen Fig. 6 - Triángulo de potencias en trifásica. Ejemplo 1. Calcula la intensidad y la potencia reactiva a plena carga de un motor trifásico cuyos datos a dicha carga son: Potencia 10 kw Tensión 3 x 400 V cos 0,94 Rendimiento 91 % Potencia activa W 0,91 4 HP cos 0,88 7,5 kw cos 0,91 Fig. 7 - otores trifásicos en paralelo. otor 1: P ,88 tg 1 0, W Q , VAr STALACOES ELÉCTRCAS DE TEROR 65

4 7500 otor 2: P W 0,91 tg 2 0,455 Q , VAr Ejemplo 3. Determina la intensidad y caída de tensión en la línea de alimentación al motor trifásico de la Fig W 16m Q t VAr 5554 tg t 0, ,60 A ,90 cos t 0,90 3 x 400 V 3 x 16 mm 2, Cu 22kW cos 0,95 Rend. 94% Fig. 9 - Línea de alimentación a un motor trifásico. 2. La caída de tensión en trifásica. Para la misma potencia, longitud de línea y sección de conductores, la caída de tensión en un circuito trifásico es la mitad que en monofásica. El valor de la caída obedece a las expresiones: 3 L cos γ S P L γ U S Si bien utilizaremos generalmente la segunda de ellas. (Fig. 8). P , , W 35,6 A 1,33 V 1,33 (%) 100 0,332% 400 L (m) Ejemplo 4. 3 x U (V) 3 x S (mm 2 ) P (W) Halla el factor de potencia de la carga de la Fig. 10 para que la caída de tensión en la línea indicada sea del 1%. 150m P L γ U S (V) 3 x 25 mm 2, Cu 3 x 400V 6000VAr Fig. 8 - Caída de tensión en una línea trifásica. Fig Línea de alimentación a una carga trifásica. 66 STALACOES ELÉCTRCAS DE TEROR

5 V P L P γ U S P W Q 6000 tg 0,51 P cos 0,89 La intensidad total de consumo de varios receptores trifásicos en paralelo se calcula como en monofásica: se obtienen por separado la potencia activa total, la reactiva total Q t, y el factor de potencia total. Las resistencias de calefacción son cargas resistivas prácticamente puras, para las que supondremos cos 1. Las tres equivalen a una carga trifásica de 6000 W y cos 1. P W Q 1 0 VAr Para el otro receptor, tenemos: P W tg 0,455 Q , VAr W tg ϕ t Q t cos t Q t 5460 VAr 5460 tg t 0, Ejemplo 5. t 3 U cos t Tres resistencias de calefacción y una carga trifásica forman un conjunto con una línea de alimentación única (Fig. 11). Calcula la intensidad de consumo y la caída de tensión previsible. cos t 0, t ,957 27,18 A ,268 V 1,268 (%) 100 0,317% m 2kW 2kW 3 x 400V 2kW Los conceptos de caída de tensión en una instalación y caídas parciales explicados para monofásica, son, asimismo, válidos para trifásica. 4 x 25, Cu. 12kW cos 0,91 Fig Línea de alimentación a cargas simultáneas. STALACOES ELÉCTRCAS DE TEROR 67

6 EJERCCOS 1. Calcula el factor de potencia de un motor trifásico cuyos datos son, a plena carga: 8 kw 400V / 15A Rendim. 90% Calcula igualmente sus potencias reactiva y aparente. 2. Calcula la intensidad, la potencia reactiva y la caída de tensión (en voltios y en %) nominales en el circuito de la Fig. 12. La instalación arranca de la CD 1 y el interruptor tripolar S controla el motor. 3 x 400V S 6 Cu, 3 x 4 mm 2 Fig Circuito de un motor trifásico. 3. Los dos motores de la Fig. 13 tienen igual rendimiento (84%), e igual factor de potencia. Halla: dicho factor de potencia. la caída de tensión previsible entre el punto 1 y el motor mayor (en voltios y en %). La potencia reactiva del conjunto. 3 x 400V 1 Cu, 3 x 16 mm m 15 m 7 m 24 m 3 x 12A 12 m 2,2 kw cos 0,86 Rend. 82% kw 4 kw Fig Dos motores trifásicos en paralelo. 4. Un motor trifásico tiene los siguientes datos a plena carga: 15 kw 400 V cos 0,92 Rendim. 94% A media carga (cuando aporta la mitad de su potencia nominal), su rendimiento ha disminuido un 10% y la intensidad un 40%. Calcula el factor de potencia y la potencia reactiva a media carga. 5. En los bornes de una cualquiera de las resistencias monofásicas de la Fig. 14, medimos una tensión de 228V. Debes obtener: La intensidad y potencia reactiva del conjunto. La tensión que mediremos entre fases en el punto 1. Dibuja un esquema circuital del conjunto considerando los puntos 1, 2, 3 y 4 como cajas de derivación m 12 m 14 m 3 x 2kW 7,5 kw cos 0, kw cos 0,86 3 x 400/ 230 V Cu, 4 x 16 mm 2 Fig Tres cargas trifásicas en paralelo. 6. En el circuito de la Fig. 15 el rendimiento de los motores es del 92%. Halla: La intensidad total indicada. La caída de tensión (%) entre el punto 1 y el motor menor. La potencia reactiva del conjunto. Consideramos despreciables las pérdidas del transformador. 68 STALACOES ELÉCTRCAS DE TEROR

7 18m 24m 8m 1 3 x 400V Cobre 3 x / 230 V 3 x 25 8kW cos 0,84 10kW cos 0,82 Fig Circuito con dos motores. ACTVDADES edir intensidades de consumo de receptores trifásicos (motores) y de agrupaciones equilibradas de monofásicos (lámparas, resistencias adecuadas, etc.). Estimar el factor de potencia de receptores, por medio de voltímetro, amperímetro y vatímetro trifásicos. Contrastar con los valores calculados. Utilizar los instrumentos anteriores en un motor trifásico con carga variable. Utilizar, para ello, un freno regulable o una carga con esa posibilidad. edir la caída de tensión en un motor en carga, alimentado por un rollo largo de cable. Contrastar la medición con el cálculo. Realizar dicha prueba a diversos grados de carga. STALACOES ELÉCTRCAS DE TEROR 69

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