Laboratorio 1 ELT 2570

CONEXIN ESTRELLA DE CARGAS EQUILIBRADAS

1.1. OBJETIVO DEL LABORATORIO.

1.1.1. OBJETIVO GENERAL.

Conocer las caractersticas de operacin de la Conexin Estrella en un sistema trifsico Tres y Cuatro Hilos de cargas Resistivas, Inductivas, y Capacitivas.

1.1.2. OBJETIVOS ESPECFICOS.

Para alcanzar los objetivos generales debemos manejar adecuadamente los siguientes parmetros elctricos involucrados en la prctica de laboratorio:

Nociones Bsicas de Campo Magntico y Campo Elctrico.

Coeficiente de Autoinduccin.

Capacitancia de un condensador.

Conexin Estrella de cargas trifsicas equilibradas.

Tensiones y Corrientes de Lnea y de Fase en esta conexin.

Diagramas senoidales trifsicos

Diagramas fasoriales trifsicos carctersticos.

Principio de funcionamiento bsico del motor trifsico de induccin.

Medicin de Potencia activa en redes monofsicas.

1.2. PUNTUALIZACIOES TERICAS.

1.2.1. CONEXIN ESTRELLA.

En cargas resistivas y capacitivas, donde no es necesario tomar en cuenta la polaridad, la conexin estrella es la unin de principios principios y finales, para obtener el neutro.

En cambio, para el caso de cargas inductivas, el tratamiento es distinto, porque aqu s es importante tomar en cuenta la polaridad de las bobinas, por lo que la conexin estrella se la debe realizar uniendo slo principios slo finales para obtener el neutro.

En la Conexin Estrella, se debe entender como Tres Hilos, a las tres lneas (a veces denominadas fases), es decir, a las terminales simbolizadas por A, B y C R, S y T U, V y W H1, H2 y H3 L1, L2 y L3; etc. Y debe entenderse como Cuatro Hilos a las tres lneas, es decir: A, B y C R, S y T U, V y W H1, H2 y H3 L1, L2 y L3; y al Neutro, N. En forma general, el Neutro (Cuarto Hilo), puede instalarse como Neutro Fsico Neutro Aterrado.

El circuito representativo y las ecuaciones caractersticas son:

Del circuito, podemos puntualizar los siguientes criterios:

A, B, C - Terminales de lnea terminales accesibles fases del circuito.

N, N - Neutro de la fuente y neutro de la carga, respectivamente. Tanto N como N se encuentran al mismo potencial, por lo tanto son iguales en amplitud y fase.

EAN , EBN, ECN - Fasores correspondientes a las fuerzas electromotrices de fase del generador trifsico, expresados en voltios y desfasados entre s 120.

VAN , VBN, VCN - Fasores de Tensin de fase correspondientes a la carga trifsica, expresada en voltios y desfasados entre s 120.

VAB , VBC, VCA - Fasores de Tensin de lnea, tanto en la fuente como en la carga, denominada tambin tensin compuesta, porque resulta de la composicin de dos tensiones de fase, es decir:

En la figura es importante apuntar el desfase existente entre las tensiones de lnea y las tensiones de fase, igual 30, la tensin de lnea se adelanta a la tensin de fase, en funcin a la secuencia a considerar, positiva. Fasorialmente:

AB = VF 30 (Voltios)

BC = VF 30 (Voltios)

CA = VF 30 (Voltios

En caso de tomar en cuenta la secuencia negativa, como giro de referencia de cada uno de los fasores, entonces en este caso, tendremos un retraso de la tensin de lnea respecto a la tensin de fase, en un ngulo de 30. Ver diagrama fasorial respectivo, a continuacin:

AB = VF -30 (Voltios)

BC = VF -30 (Voltios)

CA = VF -30 (Voltios

De los diagramas fasoriales es necesario generalizar lo siguiente: Las tensiones de fase y de lnea son iguales en magnitud y desfasados 120 elctricos, considerar esta condicin es bastante aconsejable en el estudio de cualquier sistema elctrico trifsico; por lo que, es suficiente encontrar uno de los fasores de tensin y en base a ste desfasar 120, considerando la secuencia empleada, para encontrar a las dos restantes.

En la figura es importante apuntar el desfase existente entre las tensiones de lnea y las tensiones de fase, igual 30, la tensin de lnea se adelanta a la tensin de fase, en funcin a la secuencia a considerar, positiva. Fasorialmente:

AB = VF 30 (Voltios)


CA = VF 30 (Voltios

En caso de tomar en cuenta la secuencia negativa, como giro de referencia de cada uno de los fasores, entonces en este caso, tendremos un retraso de la tensin de lnea respecto a la tensin de fase, en un ngulo de 30. Ver diagrama fasorial respectivo, a continuacin:

AB = VF -30 (Voltios)

BC = VF -30 (Voltios)

CA = VF -30 (Voltios

La tensin en las tres lneas ser resultado de la ley de tensiones de Kirchhoff, en las tres mallas: (Secuencia Negativa)

Malla AB:

AB = AN - BN = VAN0 - VBN 120VAN = VBN =VCN= VFAB = AN - BN = VF (0 - 120 )AB = AN - BN = VF (1 + 1/2 - j 0.866)

AB = AN - BN = VF (3/2 - j 0.866 ) = VF -30AB = VF -30 (Voltios)

Malla BC

BC = BN - CN = VBN120 - VCN -120VAN = VBN =VCN= VFBC = BN - CN = VF(120 - -120 ) = IF( - 1/2 + j 0.866 + 1/2 + j0.866BC = BN - CN = VF( 2 x j 0.866 ) = VF 90


Malla CA:

CA = CN - AN = VCN-120 - VAN 0VAN = VBN =VCN= VFCA = CN - AN = VF(-120 - 0 ) = IF( - 1/2 - j 0.866 - 1 )CA = CN - AN = VF( - 3/2 - j 0.866 ) = VF 30

A partir del observador ser

CA = VF -150 (Voltios)1.3. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR.1.1. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR.

CARGACARGA RESISTIVA

CARGA INDUCTIVA

CARGA CAPACITIVA

CARACTERSTICASLmparas Incandescentes:

Potencia: 200 W

Tensin: 220 V

9 Unidades ( 3/fases)

Motor de Induccin:

Potencia : 4 KW

Tensin: 220/380 V

Corriente:14.9 8.61 A

Frecuencia: 50 Hz

Cos:0.83

Rev.:1440 rpm.

Capacitor Monofsico:

Capacidad: 24 F

Tensin: 380 V

Potencia: 1220 1100 VA

Frecuencia: 50-60 Hz

EQUIPOS DE MEDICIN,

MATERIAL Y ACCESORIOS Fuente de Alimentacin 380 V. Transformador trifsico, reductor de 380/220 V

Multmetro Electrnico, parmetros requeridas, Voltaje, escala 600 V; Corriente, ShuntAmperimtrico 20 A; hmetro, escala 200

Pinza Amperimtrica, Escala 20 200 A

Vatmetro Monofsico: Escalas: Voltaje 450 V, Corriente 5-10 A

Chicotillos con terminales tipo Tenaza, Banana, Mixto con y sin derivacin

Alicates: de Fuerza, de Punta, de Corte

Destornilladores: Plano y Estrella

Pelacable

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR.

CARGA RESISTIVA

Lmparas Incandescentes:

Potencia: 200 W

Tensin: 220 V

6 Unidades ( 2/fase)

CARGA INDUCTIVA

Motor de Induccin:

Potencia : 3 KW

Tensin: 380/220 V

Corriente: 10.8/6.27 A

Frecuencia: 50 Hz

Cos: 0.87

CARGA CAPACITIVA

Capacitor Monofsico:

Capacidad: 24 F

Tensin: 380/400 V

Potencia: 1100 - 1220 VA

Frecuencia: 50-60 Hz

EQUIPOS DE MEDICIN, MATERIAL Y ACCESORIOS

Fuente de Alimentacin 380 V, 4 Hilos (Tres fases + Neutro)

Transformador trifsico de 380/380 V

Multmetro Electrnico, parmetros requeridas, Voltaje, escala 600 V; Corriente, Shunt Amperimtrico 20 A; hmetro, escala 200

Pinza Amperimtrica, Escala 20 200 A

1.4. MONTAJE DEL CIRCUITO.

Carga Resistiva:

Identifique el tablero de trabajo, dnde se encuentran las lmparas incandescentes.

Copie fielmente los datos de placa del receptor.

Con el multmetro, en la escala de continuidad 200 , probar continuidad de las lmparas seleccionadas para la conexin, recuerde que son dos por fase.

Proceda a conectar las cargas, para ello, verifique que cada lmpara tiene dos terminales accesibles, principio y final, conecte en paralelo dos de ellas y obtendr cuatro terminales accesibles donde dos de ellas se encuentran al mismo potencial, consecuencia de la conexin en paralelo y listos para realizar el arreglo estrella.

Repita lo mismo con las otras dos fases restantes. Ver Circuito de Anlisis.

Realice el neutro artificial uniendo un terminal de cada fase, las que se encuentran al mismo potencial, no interesa la polaridad de la carga, con lo que habr unido las tres fases en un solo punto, denominado neutro.

Ahora tiene dos terminales accesible, con el mismo potencial, por fase, ms el neutro que acaba de realizar.

Conecte a la fuente un terminal comn, mismo potencial, a cada fase de la alimentacin R,S,T, N

Cierre el interruptor principal de la lnea energizando su carga, debern iluminar las lmparas con el flujo luminoso nominal, si existe diferencia de iluminacin, fjese las fases se encuentran desequilibradas y el neutro se encuentra abierto.

Si todo resulta normal proceda a levantar las lecturas de los diferentes parmetros elctricos indicados en la parte de Circuito de Anlisis.

Realice su trabajo con el respectivo cuidado, la lnea de alimentacin es de 380 V y se encuentra cerca al transformador principal de suministro elctrico al Laboratorio.

Carga Inductiva:

Identifique el motor trifsico con el que llevar adelante su experimento.


Coloque el motor en una posicin, que le permita manipular con toda comodidad.

Desconecte los puentes de conexin del motor a experimentar, hgalo con mucho cuidado, no pierda de vista los tornillos, tuercas y puentes de la bornera del motor.

Con el multmetro, en la parte del hmetro, escala de 200 , pruebe la continuidad de los tres devanados existentes en el motor, dibuje el circuito en su hoja de prueba.

Habr identificado los terminales de los devanados del motor, cuya simbologa ser U1, V1 y W1 U2,V2 y W2 U, V y W x, y, z, el primero para los motores actuales y el segundo para motores antiguos.

Para realizar el Neutro, se pueden unir los terminales U1, V1, W1 U2,V2, W2, en los motores actuales.

Para realizar el Neutro, se pueden unir los terminales U, V, W x, y, z, en los motores antiguos.

Realizado el neutro, hacerlo accesible a la medicin y conexin derivando de l, un chicotillo.

Energizar a la carga, motor de induccin, con la tensin de alimentacin de 380 V y en 4 hilos, observar el sentido de giro y la velocidad adquirida por el motor.

Proceda a levantar lecturas de parmetros elctricos, caractersticos.

Invierta el sentido del motor con slo intercambiar dos fases, pueden ser cualquiera de ellas.

Verifique las lecturas obtenidas en el punto anterior, segn Lectura de Datos.

El desfase entre la tensin y corriente en la fase de la carga, denominado Factor de Potecia, se obtendr no de la placa del motor, sino ms bien, por medicin.

Identifique el Vatmetro a utilizar en esta medida, en lo que principalmente concierne a los terminales de lnea y de carga, en sus respectivas bobinas de tensin y de corriente. Para ello pruebe el instrumento con una carga resistiva, en forma monofsica.

Conecte dos vatmetros segn indica la figura 1 y proceda de la siguiente forma:

Con el vatmetro monofsico identificado, lnea y carga, conectar en base a la figura 1, registre la primera lectura, vatmetro 1.

Luego proceda a registrar la lectura del vatmetro 2, siempre en base a la figura 1.

Una de las lecturas registrar en forma negativa, ante ello, invierta la bobina de corriente, es decir, lo que es lnea a la carga y viceversa, esta lectura debe restar de la anterior lectura positiva, la potencia ser la diferencia de lecturas de los dos vatmetros.

Figura 1

La diferencia de lecturas nos dar la potencia activa real consumida por el motor y en base a l y las lecturas de corriente y voltaje de lnea se determinar, el factor de potencia con la siguiente frmula:

Donde:

P - Potencia total resultante de la diferencia de lecturas

V - Voltaje de lnea medido con el voltmetro del multmetro

I - Corriente de lnea medido con el ampermetro del multmetro.

Carga Capacitiva:

Identifique el capacitor monofsico con el que llevar adelante su experimento.


El capacitor slo tiene dos terminales no polarizados.

Use tres capacitores de iguales caractersticas tcnicas, para formar el neutro, una un terminal de cada fase entre s y obtendr un terminal comn denominado Neutro de la carga.

En las diferentes conexiones del capacitor, acte tomando siempre el terminal activo para conectar, ello con el respectivo cuidado, as preservar el terminal activo del capacitor.

Alimente a los tres restantes terminales accesible, una por fase, la alimentacin trifsica de la Red, vale decir, 380 V en 4 Hilos.

Para la realizacin de la medicin de corriente en lnea tenga cuidado con las corriente IRUSH, en cada conexin y desconexin.

Para el descargado del capacitor somtalo a una resistencia una bobina y lograr descargar el capacitor sin causar dao al receptor.

1.5. CIRCUITOS DE ANLISIS.

Carga Resistiva:

Carga Inductiva:

Carga Capacitiva:

1.6. LECTURA DE DATOS.

CARGACorriente

(A)Voltaje Lnea

(V)Voltaje Fase (V)Potencia

(W)Potencia

(VA)Cos

RESISTIVA2.69 378 2213003001

2.72 373 2133003001

1.62 376 2183003001

Promedio 1.66 374 216167.041200.230.139

INDUCTIVA 2.17 385 224167.041200.230.139

2.17 381 222167.041200.230.139

2.17385222158.021813.070.087

Promedio 2.17 377 217158.021813.070.087

CAPACITIVA 1.70 386 219158.021813.070.087

1.69 384 2203003001

1.62387 2143003001

Promedio 1.3 379 2173003001

Calculo del factor potenciaCarga inductiva Pr= 16*30= 480W Pt= 23*30 = 690; PM= Pr - Pt =690-480 =210W

QUOTE

QUOTE

= 8201.7. CUESTIONARIO.

1. Realice un diagrama Fasorial, a escala, de los parmetros lecturados de Tensin de Lnea y de Fase, Corriente y Factor de Potencia, para cada una de las cargas analizadas.

Carga Resistiva:

-120 [V] 120 [V] 30 [V] -90 [V] 150 [V] 0 [A] -120 [A] 120 [A] Carga Inductiva:

0 [V] -120 [V] 120 [V] 30 [V] -90 [V] 150 [V] 2,177-78.95 [A] 2,177-198.95 [A] 2,17741.05 [A]

Carga Capacitiva:

0 [V] -120 [V] 2,14120 [V] 30 [V] -90 [V] 150 [V] 90 [A] -30 [A] 210 [A] FACTOR POTENCIA 210 (w)

820 Q [VAR] S [VA]2. Realice un diagrama Senoidal, a escala, de los parmetros lecturados de Tensin de Lnea y de Fase, Corriente y Factor de Potencia, para cada una de las cargas analizadas.

3. En la carga resistiva, se lectur una corriente de lnea o de fase, indicar el significado elctrico en operacin de una planta industrial, referido a la remuneracin.Esta carga lecturada en laboratorio significa que en una planta industrial es que trabajaran con artefactor puro resistivos por loque estos iartefactos no tendran cargas inductivas esto permite ala planta una remuneracin. 4. En la carga inductiva, se lectur la corriente de vaco de un motor, compare y comente sobre la relacin de corriente lecturada y la corriente nominal de placa del motor experimentado.La carga inductiva de corriente lecturado en laboratorio fue I=2.1 [A] y la corriente nominal de la placa de motor es I=10.8/6.27 esto es porque el motor trabaja en vaco sea sin resistencia y se puede observar que el motor trabaja mas inductivamente.5. En la carga inductiva, se lectur la potencia de vaco de un motor, compare y comente sobre la relacin de potencia lecturada y la potencia nominal de placa del motor experimentado.

La potencia lecturado en una carga inductiva en el laboratorio se midi una potencia de P=210 [w] la potencia nominal sacado de la placa del motor de laboratorio fue de 3000 [w] realizando la comparacin entre corrientes pudimos apreciar que la potencia nominal estara con carga por lo que el su Angulo se estara reduciendo.6. En la carga inductiva, se lectur una corriente de lnea o de fase, indicar el significado elctrico en operacin de una planta industrial, referido a la penalizacin.

Carga inductiva lecturado de una corriente de lnea , en una planta industrial cuando se lectura corriente debemos de verificar el factor potencia y ver si esta tiene un valor pequeo o un Angulo mayor ya que este nos indica que en dicha planta se va consumiendo mas potencia reactiva ya que los medidores marcan potencia activa y su consumo seria poco, esta circunstancia no le beneficia ala distribuidora y por eso existe la penalizacin para evitar esta penalizacin debemos reducir la potencia reactiva y que el Angulo sea bajo.7. En la carga capacitiva, se lectur una corriente de lnea o de fase, indicar el significado elctrico en operacin de una planta industrial, referido a la bonificacin.En una planta industrial existe muchos aparatos con carga inductiva y es un consumo de potencia reactiva ya que esta potencia no es muy aprovechable y para un buen rendimiento en esta industria con todos los aparatos es aconsejable instalar un banco de condensadores para contradecir ala potencia reactiva inductiva y que el cos reduzca por lo que se vera un consumo de potencia activa mayor y esto les beneficia alas distribuidoras por haber mejorado el cos y de esta manera las plantas industriales se beneficiaran con una bonificacin de parte de las empresas elctricas.1.8. BIBLIOGRAFA.

Circuitos elctricos Tomo II , GTZ ,segunda edicin

Apuntes libres de internet

Guia de Laboratorio de circuitos II, Ing.Oscar Anave Len.

EMBED StaticMetafile

EMBED Visio.Drawing.11



LABORATORIO #2

ELT 2460

GRUPO #5

-14-

_1480475191.vsdVBN

VCN

VAN

IA

IB

IC

VAB

VBC

VCA

30

30

30

SEC (+)

_1480475192.vsdVBN

VCN

VAN

IA

IB

IC

VAB

VBC

VCA

30

30

30

SEC (+)

_1393261992.wmf

_1480475190.vsdVBN

VCN

VAN

IA

IB

IC

VAB

VBC

VCA

30

30

30

SEC (+)

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