Universidad Arturo PratElectricidad y Electrnica IndustrialElectricidad II

Laboratorio Electricidad II2 Semestre de 2013Sistemas Trifsicos

Docente: Jorge Cortes Integrante: Belfor Vilca ndice

Objetivos.1Marco Terico 2Desarrollo Experimental..11Conclusin.22Bibliografa.23

Objetivos

Analizar el funcionamiento y comportamiento de los sistemas trifsicos Calcular tericamente corrientes, tensiones de lnea y fase, en circuitos triangulo y estrella. Analizar mediante un simulador electrnico MultiSim, las variables de tensin y corriente en circuito estrella y triangulo. A travs del simulador, comprobar y definir las variaciones que se producen, con las diferentes pruebas a ejecutar, en los circuitos nombrados.

1Marco Terico

En ingeniera elctrica un sistema trifsico es un sistema de produccin, distribucin y consumo de energa elctrica formado por tres corrientes alternas monofsicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120, y estn dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofsicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase. Un sistema trifsico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes son iguales y estn desfasados simtricamente. Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple (tensiones diferentes o distintos desfases entre ellas), el sistema de tensiones es un desequilibrado o ms comnmente llamado un sistema desbalanceado. Recibe el nombre de sistema de cargas desequilibradas el conjunto de impedancias distintas que dan lugar a que por el receptor circulen corrientes de amplitudes diferentes o con diferencias de fase entre ellas distintas a 120, aunque las tensiones del sistema o de la lnea sean equilibradas o balanceadas.El sistema trifsico presenta una serie de ventajas como son la economa de sus lneas de transporte de energa (hilos ms finos que en una lnea monofsica equivalente) y de los transformadores utilizados, as como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la lnea trifsica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la lnea monofsica.

Los generadores utilizados en centrales elctricas son trifsicos, dado que la conexin a la red elctrica debe ser trifsica (salvo para centrales de poca potencia). La trifsica se usa mucho en industrias, donde las mquinas funcionan con motores para esta tensin.

Existen dos tipos de conexin; en tringulo y en estrella. En estrella, el neutro es el punto de unin de las fases.

Voltaje de las fases de un sistema trifsico. Entre cada una de las fases hay un desfase de 120.

2Conexin en Triangulo

Si se conectan entre s a las fases de un alternador, uniendo el principio de una de las fases con el final de otra, se obtendr la configuracin tringulo. Conectando un conductor de lnea a cada uno de los vrtices del tringulo se obtiene la distribucin que lleva ese nombre en la cual existe un solo valor de tensin al resultar Ul = Uf.

Mientras que para las intensidades, un anlisis similar al realizado para las tensiones en la conexin estrella, lleva a la siguiente conclusin:

Ul = Uf y adems Il = 3 * If

Disposicin de la bornera o placa de conexiones

Para permitir una rpida y segura conexin a la red de las mquinas trifsica de C.A. los extremos de sus arrollamientos convergen a una bornera o placa de conexin ubicada sobre la carcasa exterior de dicha mquina. Lo bornes de dicha placa llevan la marca correspondiente a los principios U-V-W y y finales X-Y-Z de los arrollamientos de la bornera pudindose pasar fcilmente de una conexin a otra con slo modificarse la posicin de los puentes de conexin de los bornes.

En la izquierda se observa una conexin Estrella, en donde se unen todos los finales de bobina (X, Y, Z) y se obtiene el neutro. En la derecha se observa una conexin Tringulo, en donde se unen todos los "principios de bobina" (U, V, W) con los finales de bobina (Z, X, Y) respectivamente.

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Distribucin interna de los bobinados de una bornera de una mquina trifsica.

La razn por la cual se ha adoptado internacionalmente la disposicin indicada en la bornera es que ambas conexiones se logran sin cruce de los puentes de conexin. As entonces para la conexin estrella se unen con puentes horizontales los tres bornes superiores o los tres inferiores (Indistintamente) mientras que para la conexin tringulo los puentes de conexin se ubican verticalmente.

Para facilitar el cambio de una conexin a otra, es usual contar en las borneras con la misma distancia entre bornes verticales y horizontales, lo que permite utilizar puentes de la misma longitud para una u otra conexin.

Esquema de interconexin entre bobinas de un alternador trifsico (Ubicadas en el estator) y la bornera en conexin estrella alimentando a una lnea de distribucin de 4 conductores, tres de lnea y un neutro.

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Esquema de interconexin entre las bobinas del alternador trifsico (Ubicadas en el estator) y la bornera en conexin "Tringulo" alimentando a una lnea de distribucin de tres conductores.

Transferencia constante de potencia con cargas balanceadas

Consideremos un sistema trifsico de tensiones

Asumimos la carga balanceada. As, en cada fase hay impedancia:

con corriente de pico

5y corrientes instantneas

Las potencias instantneas en las fases son

Usando identidades trigonomtricas:

que se suman para producir la potencia instantnea total

Como los trminos en corchetes constituyen un sistema trifsico simtrico, ellos suman cero y la potencia total resulta constante

o, sustituyendo la corriente de pico,

6Factor de Potencia

Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relacin entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S.1 Da una medida de la capacidad de una carga de absorber potencia activa. Por esta razn, f.d.p = 1 en cargas puramente resistivas y en elementos inductivos y capacitivos ideales sin resistencia f.d.p = 0.

Tringulo de potencias activa P y aparente S en un caso particular ideal.

Se define el factor de potencia:

Donde es el ngulo entre la potencia activa P y el valor absoluto de la aparente SAqui hay un error ya que f.d.p. no es necesariamente igual a \cos(\Phi) ya que adems depende de la distorsin armnica. El Factor de Potencia (FP) es la relacin entre las Potencias Activa (P) y Aparente (S). Si la onda de corriente alterna es perfectamente senoidal, FP y Cos coinciden.

Si la onda no fuese perfecta S no estara nicamente compuesta por P y Q, sino que aparecera una tercera componente suma de todas las potencias que genera la distorsin. A esta componente de distorsin le llamaremos D.

Supongamos que en la instalacin hay una Tasa de Distorsin Armnica (THD) alta y debido a que hay corrientes armnicas. Estas corrientes armnicas, junto con la tensin a la que est sometido el conductor por el fluyen da como resultado una potencia, que si fuese sta la nica distorsin en la instalacin, su valor se correspondera con el total de las distorsiones D.

7Supongamos que en la instalacin hay una Tasa de Distorsin Armnica (THD) alta y debido a que hay corrientes armnicas. Estas corrientes armnicas, junto con la tensin a la que est sometido el conductor por el fluyen da como resultado una potencia, que si fuese sta la nica distorsin en la instalacin, su valor se correspondera con el total de las distorsiones D.

El Cos (Coseno de ) no es ms que el coseno del ngulo que forman la potencia activa (P) y la aparente (S) en el tringulo de potencias tradicional. Si las corrientes y tensiones son perfectamente senoidales se tiene la figura 1 y por lo tanto:

Resultando que el f.d.p es el coseno del ngulo que forman los fasores de la corriente y la tensin. En este caso se puede observar que cos(