circuitos electricos practica3

PRÁCTICA 3
Análisis Senoidal Permanente de Circuitos Trifásicos Balanceados y Desbalanceados
Objetivo.
El objetivo de esta práctica es mediante el empleo de un simulador electrónico de un generador trifásico balanceado analizar experimentalmente un circuito.
Introducción.
Las fuentes trifásicas tienen tres terminales llamadas terminales de línea, y pueden tener o no una cuarta terminal: laconexión neutra. Son representadas como tres fuentes ideales de voltaje conectadas en Y como se muestra en la figura:

Las fuentes trifásicas balanceadas se pueden definir con las expresiones:

Estos tres voltajes, cada uno definido entre una línea y el neutro, reciben el nombre de voltajes de fase. Están dados en su forma fasorial, es decir están expresados en forma compleja (en el dominiodel a frecuencia). En la forma fasorial, se indica la magnitud y el ángulo de fase, ya sea del voltaje o de la corriente, como sigue:
si el voltaje en el dominio del tiempo es: v(t) = Vm cos (t+)
su forma fasorial en el dominio de la frecuencia se expresa como:
Los voltajes de línea (o de línea a línea) son Vab Vbc y Vca. Estos voltajes y los voltajes de fase se pueden representar gráficamentemediante un Diagrama Fasorial, y así poder observar, que por medio de la ley de voltajes de Kirchhoff, la suma de éstos en efecto es cero, esto se ve en la figura:

Si la amplitud de cualquiera de los voltajes de línea se denota por VL y la de los voltajes de fase por Vp, entonces se puede expresar la siguiente característica de las fuentes trifásicas:

Un simulador trifásico balanceado(S.T.B.) es un dispositivo electrónico que se utiliza para simular el comportamiento de un generador trifásico. Está formado por un oscilador y un banco de filtros paso-todo, mediante los cuales se generan tres voltajes que se encuentran defasados con un ángulo de 120° entre si.
Experimentos.
Para empezar a realizar los experimentos primero conectamos el S.T.B. y lo encendimos, para así determinarcual de las salidas era a, cual era b y por ultimo cual era c. La salida en el osciloscopio de b debe estar 120° atrasada, y la de c adelantada 120° con respecto a la de a, y con periodos y amplitudes iguales las tres. Ya comprobado esto en el osciloscopio procedimos a realizar los experimentos propuestos en la práctica.
Experimento 1.
a) Armamos el circuito presente en la figura, con elinterruptor S cerrado, para así poder observar las formas de onda de los voltajes Vab y Vnb. Con el fin de lograr esta observación, conectamos la tierra del osciloscopio en el punto b y los canales I y II en los puntos a y n respectivamente. En la figura el S.T.B. se encuentra representado por tres fuentes separadas (V1, V2 y V3).

Las gráficas de Vnb y Vab son de la forma siguiente:

Los valoresobtenidos de Vab y Vnb son :
Prácticos, del osciloscopio:
Vab = 7 [V] y Vnb = 4 [V]
El cociente entre ellos es de:

Y el ángulo entre ellos resulto ser de:

Obtenidos teóricamente:
Una forma de obtener Vab es por medio de la Ley de Cosenos:
Con Vbn = Van = 4 [V]
Se tiene

Otra forma de obtener Vab es por la característica de las fuentes trifásicas mencionada en laintroducción:
; donde Vp = Van = Vbn = Vcn

El cociente entre ellos es de:
y
Simulados, con el Spice:
Vab = 6.9189 [V] y Vbn = 4.0006 [V]
El cociente entre ellos es de:

b) La gráfica de la corriente ir con el interruptor S cerrado, la cual tiende a 0, es:

Con la Ley de Ohm (V = RI) calculamos la corriente correspondiente a la resistencia r, utilizando el valor de voltajeobservado en el osciloscopio:
Dado que Vr = 0 [V] y r = 33 [], ir = 0 [A]
c) El circuito resultante y la grafica de la corriente ir con el interruptor S abierto son:

Nuevamente, observamos el voltaje correspondiente a r en el osciloscopio, y notamos que ya no era igual a cero, la variación fue muy pequeña, pero si la hubo.
Con ayuda del Spice vimos que la corriente fue de aproximadamente: ir =...