Sistemas de potencia balanceados

II. INTRODUCIÓN

E
N esta práctica realizaremos la medición y análisis de las variaciones en los parámetros y características de circuitos trifásicos balanceados y no balanceados en configuración.

El proceso a desarrollar en esta práctica consiste en la medición de voltajes, corriente y potencia en diferentes configuraciones balanceadas y desbalanceadas para los circuitos trifásicos.Puntualizando cada una de estas y se presentan los valores teóricos esperados.

III. MARCO TEÓRICO
La principal aplicación para los circuitos trifásicos se encuentra en la distribución de la energía eléctrica por parte de la compañía de luz a la población. Nikola Tesla probó que la mejor manera de producir, transmitir y consumir energía eléctrica era usando circuitos trifásicos.

Algunas delas razones por las que la energía trifásica es superior a la monofásica son:

• La potencia en KVA (Kilo Volts Ampere) de un motor trifásico es aprox. 150% mayor que la de un motor monofásico.
• En un sistema trifásico balanceado los conductores necesitan ser el 75% del tamaño que necesitarían para un sistema monofásico con la misma potencia en VA por lo que esto ayuda a disminuir los costos ypor lo tanto a justificar el tercer cable requerido.
• La potencia proporcionada por un sistema monofásico cae tres veces por ciclo. La potencia proporcionada por un sistema trifásico nunca cae a cero por lo que la potencia enviada a la carga es siempre la misma.

En trifásica la relación entre las tensiones simples y compuestas depende de la conexión del sistema que se trate, así, en sistemasconectados en triángulos o delta, las tensiones simples y compuestas son iguales, mientras sus corrientes de línea y fase varían de acuerdo a la siguiente relación:
Mientras sus corrientes son iguales.
Cabe recordar que el ángulo de una corriente de fase difiere de la de línea.
Sin embargo lo anterior se cumple SOLO si el sistema es balanceado. En la práctica, es muy difícil encontrar unsistema trifásico balanceado, ya que tales sistemas son alimentados por fuentes que no son ideales, por lo tanto, incluyen pérdidas como resistencias, inductancias y capacitancias parásitas en sus líneas de transmisión, inclusive el elemento generador y las cargas poseen estas características (elementos parásitos).

SISTEMAS BALANCEADOS

Implementar un sistema trifásico con tensión de línea de115Vrms. Al sistema se le conectaran cargas resistivas de 60W

Registrar tensiones de línea y fase

Corrientes de línea y fase

Potencias Real, Reactiva y Aparente de cada carga

Potencias Real, Reactiva y Aparente de todo el sistema.


SISTEMAS DESBALANCEADOS

Implemente el sistema trifásico con diferentes cargas: resistiva, Inductiva y capacitiva

Registrar tensiones delínea y fase

Registrar Corrientes de línea y fase

Registrar Potencias Real, Reactiva y Aparente de cada carga

Registrar Potencias Real, Reactiva y Aparente de todo el sistema.



Cálculos

SISTEMA BALANCEADO


Fig. 1. Esquema eléctrico de sistema balanceado.

Utilizamos tres bombillos con el mismo valor 60W. Y con un voltaje de fase V_ϕ=115V_rms=V_L


Voltajes de fase ylínea

Los voltajes de línea son iguales a los voltajes de fase en configuración delta (∆).



V_A= V∠0°
V_B= V∠-120°
V_C= V∠-240°


V_A= 115∠0° V

V_B=115∠-120° V

V_C=115∠-240° V


Corrientes de fase y línea

I_ϕ=V_ϕ/Z_ϕ =(V_ϕ∠θ_V )/(|Z_ϕ |∠θ_Z )= V_ϕ/|Z_ϕ | ∠θ_V-θ_Z


I_A=V/|Z_1 | ∠-θ_(A )

I_B=V/|Z_2 | ∠-120°-θ_BI_C=V/|Z_3 | ∠-240°-θ_C



Hallamos la impedancia de las bombillas:

Z=V^2/P=〖115〗^2/60=220.42Ω


I_A=(115 V)/(220,42 Ω)∠0°≈0.52174∠0° A

I_B=(115 V)/(220,42 Ω)∠-120°≈0.52174∠-120° A

I_C=(115 V)/(220,42 Ω)∠-240°≈0.52174∠-240° A


Corrientes de línea I_L :

I_L1=I_A-I_B

I_L2=I_B-I_C

I_L3=I_C-I_A

Luego


Para I_L1:


I_L1=I_A-I_B...