Tecnología Eléctrica

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1 Dpto. Ingeniería Eléctrica Ingeniero Técnico Industrial en Electrónica Industrial PRÁCTICA 1 Medidas en Sistemas Trifásicos Equilibrados y Desequilibrados. Curso

2 Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Sevilla. 1 OBJETIVOS. Comprobar las relaciones entre las magnitudes de línea y de fase en sistemas trifásicos equilibrados y desequilibrados. Comprobar la influencia que tiene en un sistema desequilibrado, con conexión en estrella, la presencia o ausencia de neutro. UNDAMENTOS TEÓRICOS. INTRODUCCIÓN Introducción Un sistema trifásico es un conjunto de tres magnitudes senoidales. Si a este sistema se le impone la condición de que sea equilibrado, entonces dichas magnitudes senoidales tendrán el mismo módulo y además estarán desfasadas entre sí un ángulo de 120º: U R = U S = U T U R + U S + U T = 0 ijado un origen de fases, para que quede completamente definido el sistema trifásico, sólo quedaría establecer la secuencia de fases, es decir, el orden en el que van a sucederse las dos fases restantes. Si se elige, por ejemplo, la fase R como origen de fases, sólo existen dos posibilidades de sucesión de las dos fases restantes: una S, T y otra T, S. a primera de ellas se denomina secuencia directa y la segunda secuencia inversa. Así por ejemplo, para un sistema trifásico equilibrado de tensiones, los correspondientes diagramas fasoriales para cada una de las secuencias de fases se muestra en la igura 1. (a) Secuencia directa (b) Secuencia inversa igura1.- Secuencia de fases

3 Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Sevilla. 2 Conexiones básicas de una carga trifásica. Una carga trifásica consta de tres impedancias, las cuales pueden corresponder a tres dispositivos independientes o a un único dispositivo trifásico. a forma en que se dispongan estas impedancias da lugar a dos conexiones básicas: conexión en estrella (igura 2) y conexión en triángulo (igura 3). Independientemente de la conexión, si Z 1 = Z 2 = Z 3, entonces la carga está equilibrada. igura 2.- Carga en estrella igura 3.- Carga en triángulo Magnitudes de ínea y de ase Se denomina tensión simple o de fase (U ) a la diferencia de potencial en cada una de las ramas monofásicas de un sistema trifásico. Se denomina tensión compuesta o de línea (U ) a la diferencia de potencial que existe entre dos conductores de línea de un sistema trifásico. En un sistema conectado en triángulo, las tensiones de fase y de línea coinciden. Se denomina intensidad de fase (I ) a aquella que circula por cada una de las ramas monofásicas de un sistema trifásico. Se denomina intensidad de línea (I ) a aquella que circula por cada uno de los conductores de línea de un sistema trifásico. En un sistema conectado en estrella, las intensidades de fase y de línea coinciden.

4 Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Sevilla. 3 Relación entre magnitudes de línea y de fase 1.1. Sistemas Equilibrados Conexión en triángulo Cuando la carga se conecta en triángulo, independientemente de la secuencia de fases del sistema de alimentación, las tensiones de fase coinciden con las tensiones de línea (igura 3): U = U = U = U = U TR Según la igura 3, I R, I S, I T son intensidades de línea, mientras que I, I, I TR son intensidades de fase. Además, la relación que existe entre ellas es: I R = I ITR ; I S I I = ; IT = ITR I A partir de los diagramas fasoriales para secuencia directa (igura 4) y para secuencia inversa (igura 5) se obtiene la relación entre las intensidades de línea y las intensidades de fase: d i I I 3 30º ; I I 3 30º = d = i Observándose que las intensidades de línea tienen un módulo 3 veces mayor que las intensidades de fase, y se encuentran desfasadas 30º en retraso o en adelanto según la secuencia. igura 4.- Secuencia directa igura 5.- Secuencia inversa

5 Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Sevilla Conexión en estrella Cuando la carga se conecta en estrella, independientemente de la secuencia de fases del sistema de alimentación, las tensiones de fase coinciden con las tensiones de línea (igura 2): I = I = I = I = I R S T Según la igura 2, U, U, U TR son tensiones de línea, mientras que U RN, U SN, U TN son tensiones de fase. Además, la relación que existe entre ellas es: U = U RN U SN ; U U SN UTN = ; UTR = UTN U RN Según los diagramas fasoriales para secuencia directa (igura 6) y para secuencia inversa (igura 7) se obtiene la relación entre las tensiones de línea y las tensiones de fase: d d i i U = U 3 30º ; U = U 3 30º Observándose que las tensiones de línea tienen un módulo 3 veces mayor que las tensiones de fase, y se encuentran desfasadas 30º en retraso o en adelanto según la secuencia. igura 4.- Secuencia directa igura 5.- Secuencia inversa

6 Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Sevilla Sistemas Desequilibrados Conexión en triángulo Si la carga desequilibrada se encuentra conectada en triángulo, se sigue cumpliendo que las tensiones de línea coinciden con las de fase, pero en general: I I 3 Esto es válido tanto para secuencia directa como para secuencia inversa Conexión en estrella Si la carga desequilibrada se encuentra conectada en estrella, dependiendo de si el neutro de ésta se encuentra rígidamente unido con el neutro del generador se obtienen conclusiones diferentes. Se consideran ambos neutros rígidamente unidos cuando se conectan a través de un conductor cuya impedancia es despreciable. Con el neutro rígidamente unido al neutro del generador, y despreciando impedancias en la línea, entonces: U = U 3 ; I = I Si el neutro de la carga se encuentra aislado o conectado al neutro del generador a través de una impedancia no despreciable, entonces: U U 3 ; I = I Esto es válido tanto para secuencia directa como para secuencia inversa.

7 Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Sevilla. 6 DESARROO DE ACTIVIDADES Actividad 1. Medidas en carga equilibrada conectada en triángulo igura 6.- Montaje de carga conectada en triángulo 1. Realizar el montaje de la igura 6 considerando que R 1 = R2 = R3, efectuando las siguientes medidas: a. Intensidades de línea: I 1, I 2, I 3. b. Tensión en cada una de las resistencias: V 1, V 2, V 3. c. Intensidad en cada una de las resistencias: I 4, I 5, I Modificar el valor de las resistencias de forma que R1 R2 R3 y efectuar las mismas medidas que en el apartado anterior. NOTAS:

8 Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Sevilla. 7 Actividad 2. Medidas en carga conectada en estrella igura 7.- Montaje de carga conectada en estrella 1. Realizar el montaje de la igura 7 considerando que R 1 = R2 = R3 y que tiene un valor arbitrario, efectuando las siguientes medidas: R N a. Tensiones de línea: V 1, V 2, V 3. b. Tensión en cada resistencia (tensiones de fase): V 4, V 5, V 6. c. Intensidad que circula por el neutro: A. d. Diferencia de potencial entre el neutro del generador y el neutro de la carga: V Modificar el valor de R N y observar que medidas han cambiado. 3. Modificar el valor de las resistencias de forma que R1 R2 R3, y = 0, efectuando las mismas medidas que en el apartado 1. R N 4. Modificar el valor de R N y observar que medidas cambian. 5. En las condiciones del apartado anterior, aislar los dos neutros, efectuando las mismas medidas que en el apartado 1.

9 Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Sevilla. 8 PRÁCTICA 1 NOTAS PARA E DESARROO DE ACTIVIDADES No conectar las fuentes hasta que el profesor haya revisado las conexiones. No alimentar los circuitos con tensión superior a 220 V. Para la conexión en Y se utilizará el neutro que aparece señalizado en el panel. os potenciómetros tienen los valores de resistencia siguientes: Máximo en la posición 1 Carga o intensidad mínima M ínimo en la posición 7 Carga o intensidad máxima

10 Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Sevilla. 9 C onexión en Valores de R 1 = R 2 = R 3 Posición I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 V 1 V 2 V 3 P 1 3 * Valores de R 1 en 1 y 2 R 2 en 3 y 4 R 3 en 5 y 6 Posición I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 V 1 V 2 V 3 P C onexión en Y * Valores de R 1 = R 2 = R 3 con R N 0 Posición V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 I N P 1 3

11 Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Sevilla. 10 Conexión en Y * Valores de R 1 en 1 y 2 R 2 en 3 y 4 R 3 en 5 y 6 Posición V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 I N P R N = R N R N =