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DEPARTAMENTO DE ELÈCTRICA Y

ELECTRÒNICA

INFORME 1.

CIRCUITOS TRIFASICOS

CIRCUITOS ELECTRICOS II

NRC 5610

INTEGRANTES:

Andrés Jácome

Andrea Suntaxi

SANGOLQUÍ, 13 /0 5 /

1. Tema: Potencia en circuitos trifasicos 2. Objetivos

2.1. Objetivo General

Conocer el funcionamiento de redes trifásicas mediante circuitos y mediciones

correspondientes

2.2. Objetivo Especifico

• Comprobar las relaciones de potencias en conexiones de carga Y-Δ balanceada

y desbalanceada

• Familiarizarse con el uso de instrumentos de medida. 3. Marco teórico

3.1 Sistema trifásico

Es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado

por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por

consiguiente valor eficaz), que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120°

eléctricos, y están dadas en un orden determinado. [1] Cada una de las corrientes

monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase. Un sistema

trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes son iguales

y están desfasadas simétricamente. [2]

Fig.1 Voltaje de fases

3.2 Conexiones básicas de los sistemas trifásicos

En la conexión en estrella (Y), todos los finales (o todos los principios) se reúnen

en un punto común, que se denomina punto neutro. En la conexión en triángulo

(Δ), el fin de la primera fase del generador se conecta al comienzo de la segunda

y así sucesivamente, conectando todos los arrollamientos en serie, y constituyendo

un cierre cíclico. Las uniones de cada par de arrollamientos son los bornes

accesibles del sistema trifásico resultante. [1]

diferente a la obtenida multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por un voltímetro

y un amperímetro independientes en el mismo circuito. [4]

Fig.5 Vatímetro Digital

Los dos circuitos de un vatímetro son propensos a resultar dañados por una corriente

excesiva. Tanto los amperímetros como los voltímetros son vulnerables al

recalentamiento: en caso de una sobrecarga, sus agujas pueden quedar fuera de escala;

pero en un vatímetro el circuito de corriente, el de potencial o ambos pueden recalentarse

sin que la aguja alcance el extremo de la escala. Esto se debe a que su posición depende

del factor de potencia, el voltaje y la corriente. Así, un circuito con un factor de potencia

bajo dará una lectura baja en el vatímetro, incluso aunque ambos de sus circuitos estén

cargados al borde de su límite de seguridad. Por tanto, un vatímetro no sólo se clasifica

en vatios, sino también en voltios y amperios. [5]

4. Equipo y Materiales - Transformador Variac trifásico - Osciloscopio - Lámparas incandescentes y ahorradores (diferentes potencias) - Boquillas de cerámica - Multímetro - Vatimetro - Cables conductores 5. Desarrollo

5.1 Cálculos Técnicos

Para fuente trifásica de 208.

Lámpara 1, lámpara 2 y lámpara 3: Potencia de 100 [W] y Resistencia (Z_1,

Z_2, Z_3) de 430 [Ω].

Lámpara 4: potencia de 60 [W] y resistencia (Z_4) de 720[Ω].

Lámpara 5: potencia de 40 [W] y resistencia (Z_5) de 1 [KΩ].

Para fuente trifásica de 120.

Lámpara 1, lámpara 2 y lámpara 3: Potencia de 110 [W] y Resistencia (Z_1,

Z_2, Z_3) de 140 [Ω].

Lámpara 4: potencia de 20 [W] y resistencia (Z_4) de 720 [Ω].

Lámpara 5: potencia de 15 [W] y resistencia (Z_5) de 960 [Ω].

Figura 1 con carga balanceada Y

Para 𝑉 𝐿

Potencia promedio trifásica:

𝑇

1

2

𝐿

𝑃

𝐿

𝐿

1

1

𝐿

𝐿

cos

= 360. 23 ∗ 0. 48 cos

[

]

2

𝐿

𝐿

cos(𝜃 − 30 ) = 360 ∗ 0. 48 cos( 120 + 30 ) = 149. 74 [𝑊]

𝑇

1

2

= 149. 74 + 149. 74 = 299. 48 [𝑊]

Potencia reactiva trifásica:

𝑇

1

2

1

2

𝑇

Factor de potencia:

cos 𝜃 = cos 30 = 0 .8659°

Para 𝑉 𝐿

Potencia promedio trifásica:

𝑇

1

2

𝐿

𝑃

𝐿

𝑃

1

𝐿

𝐿

cos

= 207. 84 ∗ 0. 857 cos

[

]

2

𝐿

𝐿

cos

= 207. 84 ∗ 0. 857 cos

[

]

𝑇

1

2

[

]

Potencia reactiva trifásica:

𝑇

3 ( 55. 25 − 28. 25 ) = 46. 76 [𝑉𝐴𝑅]

Factor de potencia:

tan 𝜃 = 0 .765°

Figura 2 con carga balanceada Δ

Potencia promedio trifásica:

𝑇

1

2

𝐿

𝐿

𝑃

1

𝐿

𝐿

cos

= 207. 84 ∗ 0. 857 cos

[

]

2

𝐿

𝐿

cos

= 207. 84 ∗ 0. 857 cos

[

]

𝑇

1

2

[

]

Potencia reactiva trifásica:

𝑇

1

2

1

2

𝑇

Factor de potencia:

cos 𝜃 = cos 30 = 0 .8659°

Figura 2 con carga desbalanceada

Potencia promedio trifásica:

𝑇

1

2

𝐿

𝑃

𝑎

𝑃

𝑏

𝑃

𝑐

𝑃

1

𝐿

𝐿

cos(𝜃 + 30 ) = 207. 84 ∗ 0. 857 cos(𝜃 + 30 ) = 154. 8 [𝑊]

2

𝐿

𝐿

cos

= 207. 84 ∗ 0. 125 cos

[

]

𝑇

1

2

[

]

Potencia reactiva trifásica:

𝑇

1

2

𝑇

3 ( 154. 8 − 22. 49 ) = 229. 17 [𝑉𝐴𝑅]

Factor de potencia:

tan 𝜃 = 0 .765°

5.2 Simulaciones

Fig. 6 Simulación de la figura #1, con carga balanceada Y.

Fig.7 Simulación de la figura #1, con carga desbalanceada Y.

Fig. 10 Simulación de la figura #2 usando el método de los dos vatímetros con carga

balanceada Delta.

Fig. 11 Simulación figura #2 usando el método de los dos vatímetros con carga

desbalanceada Delta.

7.1 Resultados Prácticos

a) Medicion Potencia carga balanceada Delta (1 vatimetro)

Carga Intensidad [mA] Voltaje [V] Potencia [w]

A= 100 [W] 1053 [mA] 117. 17 [V] 155.7 [w]

B= 100 [W] 1056 [mA] 117 .2 [V] 158.1 [w]

C= 100 [W] 1054 [mA] 117.2 [V] 154.12 [w]

b) Medicion Potencia carga desbalanceada Delta (1 vatimetro)

c) Medicion Potencia carga balanceada Estrella(1 vatimetro)

d) Medicion Potencia carga desbalanceada Estrella (1 vatimetro)

e) Medicion Potencia carga balanceada Delta (2 vatimetro)

f) Medicion Potencia carga desbalanceada Delta (2 vatimetro)

g) Medicion Potencia carga balanceada Estrella (2 vatimetro)

h) Medicion Potencia carga desbalanceada Estrella (2 vatimetro)

i) Medicion Potencia carga balanceada Delta (3 vatimetro)

Carga Intensidad [mA] Voltaje [V] Potencia [w]

A= 100 [W] 950 [mA] 120.6 [V] 112.4 [w]

B= 20[W] 950 [mA] 120.8 [V] 72.4 [w]

C= 15 [W] 1047 [mA] 119 [V] 66 [w]

Carga Intensidad [mA] Voltaje [V] Potencia [w]

A= 100 [W] 688.6[mA] 120.1 [V] 72.1 [w]

B= 1 00 [W] 689 [mA] 120.2 [V] 72.9 [w]

C= 100 [W] 689.1 [mA] 120.1 [V] 72.3 [w]

Carga Potencia [w]

A= 100 [W] 33.99 [w]

B= 20[W] 18.24 [w]

C= 15 [W] 15.54 [w]

Potencia [w]

1

=154.64 [w]

2

=154.39 [w]

Potencia [w]

1

=23.04 [w]

2

=154. 9 [w]

Potencia [w]

1

=151.9 [w]

2

= 15 2.53 [w]

Potencia [w]

1

=28.63[w]

2

=56.81 [w]

Potencia [w]

𝑇

=311.4[w]

8.2 Preguntas

8.2.1 ¿Demuestre analíticamente que la potencia total instantánea de un

generador trifásico es constante?

La potencia instantánea, suministrada por un generador trifásico equilibrado, es constante

e igual a la potencia activa. La exposición que sigue es igualmente válida, para las

conexiones en estrella como para las en triángulo.

Tensiones de fases

ef1 (t) = √2 Ef cos wt

ef2 (t) = √2 Ef cos (wt – 2 /3)

ef3 (t) = √2 Ef cos (wt – 4 /3)

Corrientes de fases

if1 (t) = √2 If cos (wt - )

If2 (t) = √2 If cos (wt – 2  /3 – )

if3 (t) = √2 If cos (wt – 4  /3 - )

Las expresiones de las potencias instantáneas:

pf1 = 2 Ef If cos wt cos (wt - ) = Ef If [ cos (2wt - ) + cos ]

pf2 = 2 Ef If cos (wt – 2 /3) cos (wt – 2 /3 - ) = Ef If [cos (2wt – 4 /3- ) + cos ]

pf3 = 2 Ef If cos (wt – 4 /3) cos (wt – 4 /3 - ) = Ef If [cos (2wt – 8 /3- ) + cos ]

p = p f1 + p f2 + p f3 = 3 E f I f cos  = P

Esto supone otra ventaja del sistema trifásico, frente al monofásico cuya energía activa

instantánea es unidireccional, más no constante. En máquinas rotatorias trifásicas, tanto

generadoras como consumidoras, significa que el par es constante.

8.2.2 ¿Es necesario en este experimento, realizar la corrección del facto de

potencia?

Se puede mejorar el factor de potencia mediante la siguiente ecuación ya que existe un

desfase entre las 3 líneas activas que están conectadas

8.2.3 Investigue características de algunas máquinas eléctricas trifásicas muy

utilizadas en plantas industriales

Fig. 12 Características de motor trifásico

Fig. 13 Placa de motor trifásico

9. Conclusiones

 Los valores de potencia son iguales en todos los métodos conocidos de medición

 La potencia medida entre los circuitos estrella y delta es diferente

 Los sistemas de medición en este caso vatímetro deben estar bien calibrados y

correctamente conectados

10. Recomendaciones

 Poner las fuentes con los voltajes de entradas correctos porque es un factor

importante para realizar las diversas mediciones en las cargas.