PRÁCTICA 10 CIRCUITOS TRIFÁSICOS DESBALANCEADOS

LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
PRÁCTICA 10
CIRCUITOS TRIFÁSICOS
DESBALANCEADOS
10.1. ASUNTO: Circuitos trifásicos desbalanceados, conexión Y y Delta ().
10.2. OBJETIVOS:
 Hacer diagramas fasoriales para circuitos desbalanceados.
 Determinar el neutro flotante para la conexión Y sin neutro, por el método gráfico.
10.3. MARCO TEÓRICO:
10.3.1. CIRCUITOS TRIFÁSICOS DESBALANCEADOS:
El cálculo de un circuito trifásico desbalanceado se lleva a cabo mediante un análisis
de nodos o de mallas, porque la simetría espacial, que permite reemplazar un
problema trifásico equilibrado por otro monofásico representativo, ya no existe.
También es evidente que las ventajas del trifásico sobre el monofásico desaparecen si
el circuito está muy desequilibrado. También es posible calcular este tipo de circuitos
usando el método de las componentes trifásicas.
10.3.1.1. Conexión en delta () abierta: para estudiar la carga trifásica desequilibrada
se emplea la de la figura 10.1., la cual es una carga en conexión delta desbalanceada,
ya que la tercera impedancia que cierra el triángulo se omite. La tercera impedancia se
puede considerar como si fuera demasiado grande (infinita): se trata como un circuito
abierto.
A
IA
B
IB
C
IC
ZB  Z 
ZA  Z 
Figura 10.1. Circuito desbalanceado en conexión  abierta
10-1
PRÁCTICA 10 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Las dos impedancias son iguales , pero falta la tercera, que si estuviera conectada
entre A y B daría lugar a que la carga total fuese un triángulo equilibrado. Las
tensiones de línea en los terminales de la carga se suponen equilibradas y de
secuencia ABC, por tanto:
V AB  V L 0 
VBC  V L 120 
VCA  V L 120 
las corrientes de línea son:
I BC 
VBC V L

120 o  
ZB
Z
I CA 
VCA V L

120 o  
ZA
Z
por lo tanto:
I A   I CA 
I B  I BC 
VCA VL

60  
ZA
Z
VBC V L

120 o  
ZB
Z
Puesto que:
I C  I B  I A
IC  3
VL
90  
Z
El diagrama fasorial que representa el análisis anterior se muestra en la figura 10.2.
10-2
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IC
VCA

ICA
VAB
IB=IBC

IA
VBC
Figura 10.2 Diagrama fasorial del circuito desbalanceado en conexión  abierta
Puesto que las tres corrientes de línea no son iguales, si esta carga se conectará a una
fuente por medio de conductores, la potencia perdida en el conductor C sería el triple
de la perdida en A o en B. Además las tensiones en las impedancias de los
conductores serian desiguales y desequilibrados.
10.3.1.2. Conexión en Y desequilibrada: en el estudio de la conexión en Y
desequilibrada se emplea el circuito de la figura 10.3..
IA
A
+
+
C
N ’
YA
YNN’
+
B
IB
N
YCN
YBN
IC
N
Figura 10.3 Circuito trifásico en conexión Y desequilibrado
Suponiendo conocidas las tensiones de la fuente, puede calcularse la corriente de
línea si se conocen también las tensiones de A, B y C con respecto al punto neutro de
la carga. La tensión (VNN’) se calcula empleando el método de los nodos. Puede
obtenerse un circuito equivalente con respecto a los terminales N y N’, convirtiendo
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cada fuente de tensión en fuente de corriente, este circuito se muestra en la figura
10.4..
N
VAN’YAN
YA
VBN’YBN
N
YB
VCN’YCN
N
YNN’
YC
N
N’
Figura 10.4. Equivalente de fuentes de corriente, con respecto a N-N’
La aplicación de la ley de corrientes de Kirchhoff a la unión da:
VNN , 
VAN , YAN  VBN , YBN  VCN , YCN
YAN  YBN  YCN  YNN ,
Si los neutros N y N’ se unen por medio de una impedancia nula (admitancia infinita),
VNN’ será cero y la tensión en cada impedancia de fase no dependerá de las otras
impedancias. Si, por el contrario ZNN’ es apreciable, la tensión en cada impedancia de
fase influirá en las otras.
VAN  VAN ,  VNN ,
VBN  VBN ,  VNN ,
VCN  VCN ,  VNN ,
I AN  VAN YAN
I BN  VBN YAN
I CN  VCN YAN
I N , N  V N , N YN , N
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10.4. PREINFORME:
10.4.1. Hacer un diagrama de conexión de los instrumentos de medida en los lugares
necesarios para el circuito de la figura 10.5., con el fin de medir corriente, voltaje y
potencia.
A I1
B I2
Fuente
3
C I3
N
N
’
INN’
Figura 10.5. Circuito 1
10.4.2. Realizar los diagramas fasoriales teóricos del circuito trifásico.
10.4.3. Hacer los triángulos de potencia.
10.4.4. Consultar el método gráfico por medio del cual se encuentra el neutro flotante.
10.4.5. Realizar un diagrama de conexión de los instrumentos de medida para el
circuito 2 (figura 10.6.), con el fin de medir voltaje, corriente y potencia.
A I1
B I2
Fuente
C I3
Figura 10.6. Circuito 2
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PRÁCTICA 10 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
10.4.6. Realizar los diagramas fasoriales.
10.4.7. Hacer los triángulos de potencia.
10.4.8. En un circuito trifásico desequilibrado es importante conocer el orden de las
fases para determinar las amplitudes de las corrientes? Dar un ejemplo de su
afirmación.
10.4.9. Tener claro los instrumentos a utilizar de tal forma que permitan medir con las
escalas correctas los datos necesarios (hacer lista de ellos).
NOTAS:
 Para esta práctica esta prohibido el uso del medidor de armónicos.
 Para realizar el preinforme si es necesario preguntar al monitor las cargas que debe
emplear en cada circuito.
 Utilizar siempre cuchillas en el montaje de los circuitos que empleen 220 Voltios
C.A.
10.5. PROCEDIMIENTO:
10.5.1. Implementar el circuito de la figura 10.5. con el neutro conectado y sin
conectar.
10.5.2. Determinar la secuencia de las fases.
10.5.3. Realizar las medidas de acuerdo al diagrama incluido en el preinforme.
 Circuito sin el neutro conectado:
Tabla 1
VAN
VBN
VCN
VAB
VAC
Tabla 1’
PF1
PF2
PF3
2
3
PT
Tabla 1’’
1
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VBC
VN’N
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Tabla 1’’’
IAN
IBN
ICN
 Circuito con el neutro conectado:
Tabla 2
VAN
VBN
VCN
VAB
VAC
VBC
Tabla 2’
PF1
PF2
PF3
2
3
IBN
ICN
PT
Tabla 2’’
1
Tabla 2’’’
IAN
INN’
10.5.4. Implementar el circuito de la figura 10.6.
10.5.5. Determinar la secuencia de las fases.
10.5.6. Realizar las medidas de acuerdo al diagrama incluido en el preinforme.
Tabla 3
VAB
VBC
VCA
Tabla 3’
IAB
IBC
ICA
I1
I2
I3
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PRÁCTICA 10 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Tabla 3’’
PF1
PF2
PF3
Tabla 3’’’
1
2
3
PT
10.6. INFORME:
10.6.1. Consignar los resultados en tablas.
10.6.2. Verificar las relaciones entre VNL y VF en los circuitos con conexión en Y.
10.6.3. Verificar la siguiente relación para los dos circuitos:
PT  Pfase 1  Pfase 2  Pfase 3
10.6.4. Hacer los diagramas fasoriales prácticos de los circuitos trifásicos con
conexión en Y.
10.6.5. Realizar los triángulos de potencia de cada uno de los circuitos con conexión
en Y.
10.6.6. Determinar el neutro flotante para la conexión Y sin neutro conectado por el
método gráfico.
10.6.7. Verificar las relaciones entre IL y IF para la conexión en delta.
10.6.8. Verificar la relación para el circuito en delta:
PT  Pfase 1  Pfase 2  Pfase 3
10.6.9. Hacer el diagrama fasorial del circuito con conexión en delta.
10.6.10. Analizar los resultados.
10.6.11. Realizar conclusiones breves y concisas.
10.6.12. Indicar los problemas que se presentaron en la práctica.
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