Sistema De Potencia

CAPÍTULO

1
CONCEPTOS BÁSICOS

Un ingeniero en sistemas de potencia está interesado en las condiciones normales y anormales del sistema eléctrico. Esto requiere que esté familiarizado con los circuitos de ca en estado estable y, en particular, con los circuitos trifásicos. Los propósitos de este capítulo son: revisar algunas de las ideas fundamentales de tales circuitos, establecer lanotación que se empleará a lo largo del libro e introducir las expresiones por unidad para el voltaje, la corriente, la impedancia y la potencia. El análisis de los sistemas de potencia modernos se fundamenta en la representación nodal de redes que se logra a través de las matrices de admitancia e impedancia de barra.

1.1

INTRODUCCiÓN
Puede suponerse que la forma de onda del voltaje en las barrasde un sistema de potencia es puramente sinusoidal y de frecuencia constante. La mayor parte del desarrollo teórico de este libro está relacionado con las representaciones fasoriales de voltajes y corrientes sinusoidales, y se usarán las letras mayúsculas Ve 1 (con los subíndices apropiados cuando sea necesario) para indicar esos fasores. Las lineas verticales que encierren a Ve l, esto es, Wi e1/1, designan las magnitudes de los fasores. Las magnitudes de los números complejos, como la impedancia Z y la admitancia Y, también serán señaladas por lineas verticales. Por lo general, las letras minúsculas indican valores instantáneos. Cuando se especifica un voltaje generado (fuerza electromotriz, fem), se usa frecuentemente la letra E en lugar de V, para enfatizar el hecho de que se \..stáconsiderando una fem en lugar de una diferencia de potencial entre dos puntos. Si el voltaje y la corriente se expresan como funciones del tiempo en la fonna

-

Al

2

CAP[TULO 1 CONCEPTOS BÁSICOS
11 -

141.4cos( cut + 30°)
i = 7.07 cos cut

e

J

sus valores máximos son, obviamente, Vmáx = 141.4 V, Imáx = 7.07 A, respectivamente. Las lineas verticales no son necesarias cuando seusa el subíndice máx para indicar el valor máximo de Ve l. El término magnitud se refiere al valor cuadrático medio (o rms, por sus siglas en inglés), que es igual al valor máximo dividido entre Asf, para las expresiones anteriores de v e i, se tiene

.J2.

IVI

100V

y

1/1= 5 A

Éstos son los valores medidos por los voltímetros y amperímetros ordinarios. Otro nombre que se le da alvalor rms es el de valor efectivo. La potencia promedio que se disipa en un resistor por el paso de una corriente 1/1, es 1/1 2 R. Para expresar estas cantidades como fasores, se emplea la identidad de Euler e JIJ = cos a+ j sen a, 10 que da cos

a= Re{e JIJ}

= Re{cos

a +j sen a}

(l.l)

donde Re significa la parte real de. Ahora se puede escribir

v ... Re{ V2looe j(wI+300)} =Re{100e j30° V2 ejúl '}
i = Re{V25e j(WHO
O )}

=

Re{5ej00V2ejúl'}

Si la corriente es el fasor de referencia, se tiene

1= 5e jO°

=

SL..Q:

5 + JOA

y el voltaje que adelanta el fasor de referencia por 30° es

V

lOOe j3O°

=

lOO! 30°

=

86.6 + jSO V
..

"',

Por supuesto, podría no haberse seleccionado como fasor de referencia el voltaje o la corriente cuyosvalores instantáneos son ve i, respectivamente, en cuyo caso, las expresiones fasoriales tendrían otros ángulos. Al especificar el voltaje en los diagramas de circuitos es conveniente poner marcas de polaridad usando los signos más y menos, e indicar así, la terminal que se supone positiva. Para sefialar la dirección positiva del flujo de corriente, se coloca una flecha en el diagrama. Por logeneral, resulta suficiente utilizar la notación de un subíndice en el circuito monofásico equivalente a un circuho trifásico; sin embargo, generalmente, la notación de doble subíndice es más sencilla de usar cuando se trabaja con las tres fases.

1.2 NOTACiÓN DE UN sUBINDICE

3

1.2 NOTACIÓN DE UN SUS(NDICE
En la figura 1.1 se muestra un circuito de ca, con una fem representada por un...