Hola

LABORATORIO 2
SISTEMA TRIFÁSICO BALANCEADO Y DESBALANCEADO


DOCENTE:
PABLO EMILIO ROZO

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
TRANSFORMADORES
BOGOTÁ, ABRIL DEL 2012

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo General
Comprobar la teoría vista sobre sistemas trifásicos en conexión Y en el laboratorio y establecer hasta qué punto las condiciones ideales se aproximana la realidad.

1.2 Objetivos Específicos
* Medir las corrientes y voltajes de fase y de línea en un sistema balanceado y desbalanceado en configuración Y.
* Observar los desfases esperados en las señales que representan voltajes de línea y de fase.
* Medir la potencia real consumida en este tipo de conexiones trifásicas.

2. MARCO TEÓRICO

2.1 Sistemas trifásicos
Los sistemasde transmisión y distribución de mayor utilización son los sistemas trifásicos, los cuales están constituidos por tres tensiones de igual magnitud, desfasadas 120° entre sí.

Figura 1. Generalidades de un sistema trifásico

Las ventajas de usar este tipo de distribución son las siguientes:
Para alimentar una carga de igual potencia eléctrica, las corrientes en los conductores son menores quelas que se presentan en un sistema monofásico.
Para una misma potencia, las maquinas eléctricas son de menor tamaño que las maquinas eléctricas monofásicas.

Figura 2. Voltajes de fase y de línea referentes a neutro

2.1.1 Circuitos Trifásicos Balanceados:
En un sistema Y se requiere de las 3 líneas activas, denominadas A, B y C, para la alimentación de las cargas trifásicas, la conexióninterna de las cargas puede ser en Y o delta, para nuestro caso se realiza una conexión en Y, tal como se muestra en la figura 2.

Figura 3. Carga conectada en "Y"

En la figura anterior, la línea neutra N nos indica que la fuente trifásica del sistema de distribución es un generador conectado en Y, sin embargo no se requiere para alimentar las cargas trifásicas. Si la línea neutra "N", noexistiera como es el caso de un sistema de distribución alimentado por un generador conectado en delta, las cargas trifásicas seguirían funcionando.

El estudio del consumo de energía eléctrica en un sistema trifásico requiere estudiar las variables eléctricas que se presentan en este tipo de circuito, las variables trifásicas más importantes son:
* Las corrientes de línea. Si las tres corrientesde línea son iguales, se dice que el sistema esta balanceado, como ocurre con un motor eléctrico, en caso contrario se dice que esta desbalanceado. (IA, IB,IC).
* Las tensiones de líneas (VA, VB,VC). Observe que las corrientes de línea pueden ser medidas para cada carga; así como para todo el sistema. En el análisis del consumo de energía eléctrica de una carga balanceada, se requiere conocerel voltaje entre líneas, las corrientes de línea y el factor de potencia de la carga trifásica.
* Las potencias eléctricas trifásicas que para una carga balanceada se puede calcular mediante las expresiones siguientes:
P3ϕ =3 VL IL cosθ Potencia trifásica (W)
Q3ϕ =3 VL IL senθ Potencia Reactiva (VAR)
S3ϕ =3 VL IL Potencia Aparente (VA)

2.1.2 Circuitos TrifásicosDesbalanceados
Si la carga es desbalanceada, se requiere el factor de potencia por fase. Aunque en estos casos, se trata de manejar un factor de potencia promedio, especialmente cuando se diseña sistemas de compensación de energía reactiva. Los sistemas trifásicos desbalanceados deben ser resueltos en forma completa como una red común, no se pueden reducir a analizar una sola fase y luego extender elresultado a las otras.

2.1.2.1 Carga desbalanceada en Y en un sistema a 4 hilos.
Este es un caso que debe ser analizado como si se tuviera tres sistemas de fase simple con un conductor común de retorno. Veamos la siguiente figura

Figura 4. Carga desbalanceada

Alimentando la carga con un generador balanceado, los voltajes de fase tienen igual magnitud y desfasados 120° con respecto a cada...