resumen electricos 2

38
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Análisis de Redes Eléctricas 1 Esc. Prof.: INGENIERIA ELÉCTRICA UNAC-FIEE CÓDIGO 2010B ANÁLISIS FASORIAL

Upload: jimmy-benites-espinoza

Post on 24-Nov-2015

14 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 1

    Esc. Prof.: INGENIERIA ELCTRICA

    UNAC-FIEE

    CDIGO 2010B

    ANLISIS FASORIAL

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 2

    Caracterstica de las senoides

    Considere la siguiente tensin variable senoidalmente:

    tSenVtv max

    Variable

    Independiente

    Es la Amplitud de la Onda

    Senoidal.

    el argumento de la funcin.

    Caractersticas de las senoides

    Frecuencia Angular o Frecuencia en radianes.- Corresponde a [rad/seg].

    Ciclo: Segmento o porcin de la onda que se repite.

    Periodo (T): El tiempo que dura un ciclo, se mide en segundos.

    Frecuencia (f) : Es el nmero de ciclos (oscilaciones) que una onda

    senoidal efecta en un tiempo dado, se mide en Hertz [Hz] (ciclos

    por segundo).

    De all se obtiene que:

    y sabiendo que:

    podemos obtener la relacin comn entre la frecuencia y la

    frecuencia en radianes.

    Tf

    1

    2T

    f 2

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 3

    Adelanto

    )(tv

    t

    v

    )()( max tCosVtv

    )()(' max vtCosVtv

    La onda en rojo [v], ADELANTA a la onda en azul [v] en v grados.

    Retraso

    )(tv

    t

    v

    )()( tCosVtv mx

    )()(' vmx tCosVtv

    La onda en rojo [v] ATRASA a la onda en azul en v grados.

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 4

    Retraso y Adelanto

    Cuando se desea comparar 2 funciones

    senoidales, antes se debe tener en cuenta lo

    siguiente:

    Escribir ambas como funciones de SENO o de COSENO.

    Expresarse con amplitudes positivas.

    Tener cada una la misma frecuencia.

    Angulo de Fase

    Nos indica el desplazamiento de la onda con respecto al origen.

    Es decir, cun adelantada o retrasada est la onda respecto al origen.

    tSenVtv m

    v(t)

    t0

    2

    2

    3 2

    mV

    mV

    tSenVtv m

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 5

    Conversin de Senos y Cosenos

    El seno y el coseno son en esencia una misma

    funcin, pero con una diferencia de fase de 90.

    )90()( tCostSen

    )90()( tSentCos

    )180()( tSentSen

    )180()( tCostCos

    ngulo de fase entre Voltaje y Corriente

    Es importante comparar los ngulos de fase de la respuesta de

    VOLTATE y de CORRIENTE.

    A este ngulo resultante lo definimos as:

    vi[phi] , y es la fase del voltaje con respecto a la corriente.

    Tambin lo podemos hallar

    mediante:

    R

    LTan

    1

    [phi], definido en

    trminos de: la

    frecuencia, la

    inductancia, y la

    resistencia.

    zvi O podemos

    decir

    Esta nomenclatura se refiere

    al ngulo de fase de la corriente,

    voltaje e impedancia.

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 6

    ngulo de fase entre Voltaje y Corriente

    Recordando

    que: iv Observamos lo siguiente,

    0

    i

    v

    i

    v

    (+)

    El Voltaje

    adelanta a la

    Corriente

    Fase positiva

    0

    v

    i

    v

    i

    (-)

    El Voltaje atrasa a

    la Corriente

    Fase negativa

    Impedancia

    La impedancia es la oposicin combinada, que presentan

    ciertos dispositivos elctricos pasivos al paso de la corriente

    tanto continua como alterna.

    R

    LTantCos

    LR

    Vti mx

    1

    222)(De la respuesta de

    corriente:

    Podemos formar el siguiente

    tringulo:

    L

    R

    Ziv

    Donde:

    ][222 LRZ impedancia

    ][R resistencia

    ][L Reactancia inductiva

    R

    LTan

    1

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 7

    v

    j VeVV v maxmax_

    i

    j IeII i maxmax_

    )()( maxmax

    _

    ii SenjICosII )()( maxmax_

    vv SenjVCosVV

    imaginario

    real

    Representacin polar y rectangular de los fasores de corriente y voltaje

    )(max iCosI

    )(max iSenjI

    i

    _

    I

    imaginario

    real )(max vCosV

    )(max vSenjV

    v

    _

    V

    Entonces para representar la impedancia podemos decir que:

    LjR

    eVeI

    v

    i

    jj

    maxmax

    j

    jj

    eZ

    eVeI

    v

    i

    _

    maxmax

    )(

    _

    maxmax

    vi jj e

    Z

    VeI

    Tambin lo podemos expresar con coordenadas rectangulares:

    LjReZZ j __

    SenZjCosZZ___

    R Lj

    imaginario

    real )(

    _

    CosZR

    )(_

    SenZjLj

    _

    Z

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 8

    Dominio de la Frecuencia

    Representacin Compacta

    Dominio del Tiempo

    Voltaje

    Corriente

    Reactancia Inductiva

    Resistencia

    Impedancia

    vj

    mxeVV vmxVV

    )()( vmx tCosVtv

    ij

    mxeII imxII )()( imx tCosIti

    90jLeHLj

    V

    I

    R

    Representaciones en el dominio del

    Tiempo y en el dominio de la Frecuencia

    La respuesta en dominio de la frecuencia del voltaje y la corriente,

    contienen los datos necesarios para poder representarla en el

    tiempo, es decir: amplitud y ngulo de fase.

    90L HLLZ

    Re j0 0R R

    Z

    jeZ

    LjRZ

    0Z

    Fasor Son vectores en rotacin en el plano complejo

    Representan seales senoidales:

    tensiones y corrientes

    son nmeros complejos

    el mdulo es igual a la amplitud de la seal

    el ngulo es igual al desfasaje de la seal

    La equivalencia se mantiene en la suma por lo tanto son aplicables la leyes de Kirchoff.

    Un Fasor es una cantidad fsica ficticia, pero la parte real representa un valor instantneo.

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 9

    Importante: El Voltaje y la Corriente son cantidades fasoriales. V I

    La Impedancia NO ES UN FASOR. nicamente es un nmero

    complejo, pero no un fasor.

    Z

    Z

    real

    imag

    Impedancia (solo se ubican

    en 1ro. y 4to. cuadrante). Voltaje o Corriente (giran en

    todo el plano complejo).

    V

    V

    V

    V

    imag

    real

    Transformacin Fasorial EL proceso ,mediante el cual cambiamos i(t) a I recibe el

    nombre de transformacin fasorial, del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia.

    )(Re)( itjmxeIti

    )()( imx tCosIti

    ij

    mxeII

    imxI I

    Recuerde que ninguno de los circuitos que estamos considerando responder a una frecuencia que no sea la de la fuente de excitacin por lo que siempre se conoce el valor de w.

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 10

    Transformar elementos del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia

    Voltaje

    Corriente

    dt

    diLtv )( IjwLV

    idtCtv

    1)( IV

    wCj

    1

    + - R

    v

    + -

    L

    v

    + -

    C

    v

    + -

    R

    + -

    )()( vmx tCosVtv

    )()( imx tCosIti

    vmxVV

    imxII

    IRV

    + - V

    V

    V)()( tRitv

    1. Si la impedancia tiene solo parte real

    2. Solo parte Imaginaria

    3. Parte real e Imaginaria

    02202 jZa

    90330 jZb

    Resistencia

    Pura

    87.36534 jZC

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 11

    RED DE CORRIENTE ALTERNA

    iv vVV max

    Una corriente o un voltaje sinusoidal determinado se caracterizan por slo dos

    parmetros: amplitud y ngulo de fase. La representacin compleja del voltaje

    o la corriente se caracteriza tambin por ambos parmetros. Ej.:

    , en forma fasorial o fasor sera: )(max)( vtCosVtv

    ZZ

    iII max

    Potencia y Energa

    )()()( titvtp

    )()()( maxmax itCosItCosVtp v

    )()(2

    1)( maxmax iviv wtwtCoswttCosIVtp

    )(

    2

    1)2(

    2

    1)( maxmaxmaxmax CosIVtCosIVtp iv

    Ptptp )()(

    Para establecer la potencia en el dominio de la frecuencia debemos primero definirla en el dominio del tiempo:

    Variable Constante; es el trmino que eleva la onda sinusoidal

    )()2(2

    )(maxmax

    iviv CostCosIV

    tp

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 12

    T

    Tp Tp

    Imax

    Vmax

    /2

    3/2

    2

    I(t) (=45)

    V(t)

    TpT 2

    PRMP

    P(t)(=45)

    /4

    i

    T: perodo para la onda de voltaje y corriente.

    Tp: perodo de la onda de potencia promedio, que es la mitad del perodo de la onda de voltaje y corriente.

    Pprm: Potencia promedio

    wt

    Los valores negativos de la potencia se deben a que una de las dos ondas (voltaje o corriente) es negativa en ese intervalo, en los intervalos en los que tienen el mismo signo (el voltaje y la corriente) la potencia siempre es positiva.

    Si cos()=1 la onda fuese slo positiva (Red puramente resistiva).

    Si el ngulo de impedancia es cercano a 90 el desplazamiento es mnimo.

    Si el ngulo de impedancia es cercano a 0 el desplazamiento es mximo.

    Vmax

    /2

    3/2 2

    I(t) (=45)

    V(t) PRMP

    P(t)(=45)

    /4

    w

    t

    P negativa P negativa P negativa

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 13

    CIRCUITO PURAMENTE RESISTIVO

    R V V(t) = Vmax COS wt

    + -

    i (t) +

    -

    I (t) = i max COS wt

    p(t)

    wt v(t)

    i(t)

    maxmax2

    1IVPprom

    Tp Tp

    T

    2

    2cos1cos2

    wtwt

    wtIVP tR 2cos12

    maxmax)(

    wtIVIVP tR 2cos2

    1

    2

    1maxmaxmaxmax)(

    )()()( titvP tR

    )cos)(cos( maxmax)( wtIwtVP tR

    wtIVP tR2

    maxmax)( cos

    CIRCUITO PURAMENTE INDUCTIVO

    = [ V max COS wt] [I max COS (wt 90)]

    = [ V max COS wt] [ I max SEN wt]

    = V max I max COS wt SEN wt

    P L(t) = V(L) i (t)

    SEN 2wt = 2 COS wt SEN wt

    P L(t) = V max I max SEN 2wt

    v(t)

    p(t)

    wt

    i(t)

    T

    Tp Tp

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 14

    CIRCUITO PURAMENTE CAPACITIVO P c(t) = V (t) i (t)

    = [ Vmax COS wt ] [ I max COS (WT + 90)]

    = [ V max COS wt ] [I max ( -SEN WT)]

    P c(t) =- V max I max COS wt SEN wt

    P c(t) = -1/2 V max I max SEN 2wt

    v(t)

    i(t)

    p(t)

    wt

    T

    Tp Tp

    T

    prom dttpT

    P0

    )(1

    )(11

    )(1

    0 0

    TPT

    PdtT

    dttpT

    PT T

    prom

    0

    ])[(Immax2

    1wattaxCosVPPprom

    Potencia Promedio En un circuito CA la potencia est variando con el tiempo,

    por ello trabajamos con el promedio. (No se habla de valor promedio para voltaje y corriente debido a que sus valores positivos y negativos son simtricos)

    Matemticamente Pprom es el rea bajo la curva:

    promP

    promP

    promP

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 15

    Valores eficaces de corriente y voltaje

    T

    prom dttpT

    P0

    )(1

    0iv

    )()()( titvtp

    )()( tRitv

    )()(* 2 tRitp

    R

    tvtp

    )()(*

    2

    vV max

    iax Im

    R

    A partir de la potencia promedio encontraremos ahora los valores de corriente y voltaje eficaces:

    TT

    prom dttiT

    RdttRi

    TP

    0

    2

    0

    2 )()(1

    eff

    T

    prom RIdttiT

    RP 2

    0

    2 )(1

    T

    eff dttiT

    I0

    2 )(1

    eff

    T

    prom VR

    dttvTR

    P 2

    0

    2 1)(11

    T

    eff dttvT

    V0

    2 )(1

    Al sustituir p(t) en la frmula para la potencia promedio tenemos la corriente y el voltaje eficaces:

    Potencia que entregara una

    fuente de corriente DC

    Potencia que entregara una

    fuente de voltaje DC

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 16

    R tVtv cos)( max

    Vdc

    effDC II

    R

    El valor eficaz de cualquier corriente (o voltaje) peridica resulta igual al valor de la corriente directa que, al fluir a travs de un resistor de R ohms, entrega la misma potencia promedio (activa) al resistor que la corriente peridica.

    En otras palabras: la corriente eficaz es aquella corriente constante que entrega la misma potencia a un resistor que la que entregara una corriente peridica.

    T

    prom dttiT

    RP0

    2 )(1

    effprom RIP2

    )()( max itCosIti

    Definicin de valor eficaz de corriente(o voltaje)

    )()( max itCosIti Si

    T

    iRMS dttCosIT

    I0

    2max

    2 )(1

    T

    iRMS dttCosT

    II

    0

    2max2

    )(

    Como

    Por lo tanto: max21

    IIRMS

    2

    max2 T

    T

    IIRMS R:roat

    M:mean

    S:square

    dttCosdttCosT

    i

    T

    i 00

    2 )22(12

    1)(

    2))22(cos(

    2

    1)1(

    2

    1)(

    000

    2 TwtdtdttCosT

    i

    TT

    i 0

    T

    eff dttiT

    I0

    2 )(1

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 17

    Y si tenemos: )(max)( vtCosVtv

    T

    vRMS dttCosVT

    V0

    22 )(max1

    T

    vRMS dttCosT

    VV

    0

    22

    )(max

    dtvtCosdttCosTT

    v 00

    2 )22(12

    1)( Donde:

    2

    max2 T

    T

    VVRMS

    max2

    1VVRMS Entonces

    2))22(cos(

    2

    1)1(

    2

    1)(

    000

    2 TwtdtdttCosT

    v

    TT

    v 0

    El valor slo

    es para seales

    sinusoidales

    2

    1

    T

    eff dttvT

    V0

    2 )(1

    En resumen tenemos:

    2

    maxVV RMS

    )()( 2 tRitp R

    tvtp

    )()(

    2

    T

    prom dttRiT

    P0

    2 )(1

    T

    prom dttiT

    RP0

    2 )(1

    2

    maxIIRMS

    RIP RMSprom2

    T

    eff dttiT

    I0

    2 )(1

    RIP effprom2

    T

    iRMS dttCosIT

    I0

    2max

    2 )(1

    R

    VP

    RMS

    prom

    2

    T

    prom dttvTR

    P0

    2 )(11

    effprom VR

    P 21

    T

    prom dttR

    v

    TP

    0

    2

    )(1

    T

    eff dttvT

    V0

    2 )(1

    T

    vRMS dttCosVT

    V0

    22 )(max1

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 18

    A partir de conocer las corrientes y voltajes rms, siempre se trabajar con esos valores, por lo tanto debemos redefinir nuestros fasores conocidos.

    0maxVV

    02

    max V

    V

    R

    maxII

    2

    maxII

    jXl

    cosRMSRMSIVP

    CosIVP effeff

    CosIVP

    RIP RMS2 R

    VP

    RMS2

    Potencia

    Activa.

    0 RMSVV

    RMSII

    Factor de Potencia Anteriormente ya definimos la potencia como : CosIVP

    cos Factor de Potencia. De donde: El factor de potencia (FP) es un valor entre cero y uno que determina

    cuanto de la potencia entregada por una fuente (potencia aparente) es

    consumida en un resistor (potencia activa)

    CosIVP

    Factor de Potencia.

    Potencia Aparente = S

    [VA]

    [KVA]

    [MVA] 10 FP

    Circuito inductivo puro Circuito resistivo puro.

    0maxVV

    02

    max V

    V

    R

    maxII

    2

    maxII

    jXl

    ZLjX

    R

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 19

    Potencia Activa La potencia activa es la potencia asociada nicamente con resistores (resistencias)

    Sabiendo que potencia activa es:

    Tenemos:

    V

    RV XV

    cosIVP

    cosVIP

    cosVVR

    IVP R

    IVP RR

    Imag

    Real

    I

    *El factor de potencia no puede ser mayor a la unidad. *No puede haber factor de potencia negativo.

    RMSVV 0120

    RMSAI 302

    ][377cos2120)( Vttv

    ][30377cos22)( Atti

    30

    30i

    RMSVV 0120

    RMSAI 302

    Z

    LjX

    R

    30

    )30cos()2)(120(P

    240VA

    Factor de Potencia

    0.866

    En adelanto

    negativo

    En retraso

    positivo

    Lo que nos dice el FP de .866 es que de

    la potencia posible entregada por la

    fuente slo 207.84 es potencia activa, lo

    restante es POTENCIA REACTIVA. WattsP 84.207

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 20

    Potencia Reactiva

    CosIVP

    senIVjIVeIV j cos

    jeCos Re jeIVP Re

    jeIVP Re iv

    )(Re ivjeIVP

    senIVjIVP cosReS

    P Q Potencia Reactiva.

    [VAR]

    [KVAR]

    [MVAR]

    jsene j cos

    De la identidad de Euler

    Potencia Compleja.

    Potencia Reactiva La potencia reactiva es la potencia asociada nicamente con reactancias

    Sabiendo que potencia reactiva es:

    Tenemos:

    V

    RV XV

    senIVQ

    senVIQ

    senVVX

    IVQ X

    Imag

    Real

    I

    XVIQ

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 21

    Otras frmulas para potencia compleja

    )( ivjeIVS

    jeIVS

    iv jj eeIVS

    iv jj eIeVS

    vVV

    iII

    iII *

    ZIV

    *

    IZIS

    ZIS2

    *IVS

    ZIV

    Z

    VI

    *

    Z

    VVS

    *

    *

    Z

    VVS

    *

    IVS

    *

    IVS *

    2

    Z

    VS

    SISTEMAS TRIFASICOS

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 22

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 23

    CONEXIN DELTA

    'aaV

    a

    'a

    'bbV

    b

    'b

    'ccV

    c

    'c

    abVcaV

    bcV

    a

    'a

    'b b

    c

    'ca

    b

    c

    Fuente 3 en Tringulo o Delta

    abV

    bcV

    caV

    a

    b

    c

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 24

    Fuente 3 en Estrella de 4 hilos

    anVEn secuencia positiva:

    bnV

    cnV

    caV abV

    bcV

    120

    120

    0

    Lncn

    Lnbn

    Lnan

    VV

    VV

    VV

    bnanab VVV

    cnbnbc VVV

    ancnca VVV

    o

    anab VV 30o

    bnbc VV 30o

    cnca VV 30

    0 cabcab VVV

    Diagrama Fasorial

    Secuencia positiva:

    Abcabcabcabc abV

    anV

    bnV

    caVcnV

    LLV21

    o

    anab VV 30

    adelanta 30

    a

    LLV LnV

    abV

    bcV

    bnV

    cnV

    anV

    o

    aban VV 30

    LnV atrasa 30 a LLV

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 25

    abV

    bcV

    caV

    0 cabcab VVV

    Como es balanceado:

    a

    b

    c

    Secuencia negativa

    La secuencia negativa est

    relacionada con el sentido de

    rotacin.

    Debido a que no es fcil

    cambiar el sentido de rotacin,

    la manera ms sencilla de

    conseguirla es cambiar la

    secuencia de rotacin

    cbacbacbacba - - -

    o

    LnLL VV 30

    atrasa 30 a LLV LnV

    anV

    abV

    bnV

    bcV

    30

    cnV

    30

    caV

    30

    120

    120

    Abcabcabcabc

    o

    LLLn VV 30

    adelanta 30

    a

    LnV LLV

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 26

    Cos 30 = (1/2 VLL) / VLn 1/2 VLL = Cos 30 VLn 1/2 VLL = 3/2 VLn VLL = 3 VLn Secuencia Positiva: Secuencia Negativa: VLL adelanta 30 a VLn VLL atrasa 30 a VLn VLL = VLn + 30 VLL = VLn 30 VLn atrasa 30 a VLL VLn adelanta 30 a VLL VLn = VLL 30 VLn = VLL + 30

    De acuerdo con la relacin

    : VLL = 3 VLn

    1/2

    VLL

    VLn

    Ln

    LL

    V

    VCos 2

    1

    LL

    LL

    V

    V

    31

    21

    2

    3Cos

    2

    31Cos

    30

    Sec(-)

    Por lo tanto comprobamos

    que: VLn adelanta 30 a VLL

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 27

    Tambin se puede demostrar de la siguiente manera:

    )120cos(222

    LnLnLnLnLL VVVVV

    Por Ley de Coseno

    )5.0(2222

    LnLnLL VVV

    22

    2 LnLnLL VVV

    2

    3 LnLL VV

    LnLL VV 3

    30

    60

    LLV

    LnV

    Carga Trifsica en Tringulo

    Z

    VI abab

    Z

    VI bcbc

    Z

    VI caca

    bI

    cI

    abI

    abV

    bcI bcV

    caI

    caV

    Z ZZ

    aI

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 28

    Por ejemplo:

    Sea:

    ][220

    ][3010

    VV

    Z

    ab

    ][30223010

    0220A

    Z

    VI abab

    ][150223010

    120220A

    Z

    VI bcbc

    ][90223010

    120220A

    Z

    VI caca

    caI

    abI

    30

    bcI

    150

    En secuencia positiva:

    atrasa 30 a =

    En secuencia negativa:

    adelanta 30 a

    =

    fL II 3

    LI 30fI

    LI 30fI

    60322caaba III

    1801.38abbcb III

    601.38bccac III

    Corrientes de lnea

    6030 aaba III

    18030 bbcb III

    6030 ccac III

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 29

    6030 aaba III

    18030 bbcb III

    6030 ccac III

    caI

    abI

    30

    bcI

    150

    AI

    BI

    CI

    AI

    BI

    CI

    AI

    BI

    CI

    Como es balanceado

    0 CBA III

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 30

    CARGA 3 DESBALANCEADA

    aI

    bI

    cI

    abI

    abV

    bcI bcV

    caI

    caV

    ABZ BCZ CAZ

    aI

    AB

    abab

    Z

    VI

    BC

    bcbc

    Z

    VI

    CA

    caca

    Z

    VI

    Por ejemplo:

    Sea

    ][120220

    ][120220

    ][0220

    VV

    VV

    VV

    ca

    bc

    ab

    ][010

    ][9010

    ][3010

    CA

    BC

    AB

    Z

    Z

    Z

    ][30223010

    0220A

    Z

    VI

    AB

    abAB

    ][210229010

    120220A

    Z

    VI

    BC

    bcBC

    ][12022010

    120220A

    Z

    VI

    CA

    caCA

    ][4549.42120223022 AIII CAABA

    ][15044302215022 AIII ABBCB

    ][4538.111502212022 AIII BCCAC

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 31

    BI

    Diagrama Fasorial

    abI

    30

    bcI150

    caI

    120

    AI

    45

    CI

    45

    CARGA 3 ESTRELLA BALANCEADA

    4 Hilos (3 fases ms neutro)

    3 Hilos (3 fases sin neutro)

    a b c n AI

    BI

    CI

    AI

    anV

    bnV

    cnV

    YZ

    YZYZ

    o

    0

    0

    no

    on

    VV

    V

    no

    Y

    anA

    Z

    VI

    Y

    bnB

    Z

    VI

    Y

    cnC

    Z

    VI

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 32

    CARGA 3 ESTRELLA DESBALANCEADA

    4 Hilos (3 fases ms neutro)

    0IIn

    0

    0

    on

    CBA

    V

    III

    3 Hilos (3 fases sin neutro)

    CARGA 3 ESTRELLA DESBALANCEADA

    4 HILOS

    A

    anA

    Z

    VI

    B

    bnB

    Z

    VI

    C

    cnC

    Z

    VI

    a b c n AI

    BI

    CI

    AI

    anV

    bnV

    cnVo

    AZ

    CZBZ

    0

    0

    no

    on

    VV

    V

    no

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 33

    Supongamos:

    10

    10

    10

    jZ

    jZ

    Z

    C

    B

    A

    vanV 30120303

    208

    ][0208 vVab

    vbnV 150120

    vcnV 90120

    Sec

    AZ

    VI

    A

    anA 3012

    010

    30120

    AZ

    VI

    B

    bnB 24012

    9010

    150120

    NCBA IIII

    18012120123012

    1212012120cos12301230cos12 senjsenj

    12866.01266866.012 jj4.46.7 j

    AIN 15078.8

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 34

    30

    AI

    120

    BI

    180

    CI

    NI

    150

    Diagrama Fasorial:

    BI

    AI

    CI

    NI150

    NCBA IIII

    CARGA 3 ESTRELLA DESBALANCEADA

    3 HILOS

    no VV

    0onV

    0nV

    0 CBA IIIa b c n AI

    BI

    CI

    AI

    aoV

    boV

    coVo

    AZ

    CZBZ

    no coV

    anV

    bnV

    cnV

    onV

    0nI

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 35

    A

    aoA

    Z

    VI

    B

    boB

    Z

    VI

    C

    coC

    Z

    VI

    onanaoonaoan VVVVVV

    onbnboonbobn VVVVVV

    oncncooncocn VVVVVV

    0 CBA III

    0C

    co

    B

    bo

    A

    ao

    Z

    V

    Z

    V

    Z

    V

    0

    C

    oncn

    B

    onbn

    A

    onan

    Z

    VV

    Z

    VV

    Z

    VV

    0C

    on

    C

    cn

    B

    on

    B

    bn

    A

    on

    A

    an

    Z

    V

    Z

    V

    Z

    V

    Z

    V

    Z

    V

    Z

    V

    ConBonAonCcnBbnAan YVYVYVYVYVYV

    CcnBbnAanonCBA YVYVYVVYYY )(

    CBA

    CcnBbnAanon

    YYY

    YVYVYVV

    CBA

    C

    cn

    B

    bn

    A

    an

    on

    ZZZ

    ZV

    ZV

    ZV

    V111

    111

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 36

    Potencia Trifsica

    Pan(t) = Van(t) ia(t) = 2 |VLn| |IL| cos (t + v) cos (t + i)

    = 2 |VLn| |IL| [ cos (2 t + v + i) + cos (v - i)]; = v - i

    Pbn(t) = Vbn(t) ib(t) = 2 |VLn| |IL| cos (t + v 120) cos (t + i 120)

    = 2 |VLn| |IL| [ cos (2 t + v + i + 120) + cos (v - i)]; = v - i

    Pcn(t) = Vcn(t) ic(t) = 2 |VLn| |IL| cos (t + v + 120) cos (t + i + 120)

    = 2 |VLn| |IL| [ cos (2 t + v + i + 240) + cos (v - i)]; = v - i

    P3 = Pan(t) + Pbn(t) + Pcn(t)

    = |VLn| |IL| [ cos + cos ( + 120) + cos ( 120) + 3

    cos ]

    P3 = 3 |VLn| |IL| cos Potencia 3 Instantnea

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 37

    Potencia Trifsica Compleja

    S3 = P3 + j Q3 [VA]

    | S3 | = Potencia Aparente

    P3 = 3 |VLn| |IL| cos ; = VLn - IL

    Q3 = 3 |VLn| |IL| sen

    P3

    Q3

    IMAG

    REAL

    Balancead

    o

    Potencia Compleja

    Caso estrella

    Potencia Con carga en delta:

    3

    L

    F

    II

    3

    LL

    Ln

    VV

    sen|IF|VLL3Q3

    cos|IF|VLL33

    cos3

    ILVLL33

    cos |IL| |VLn| 3 P3

    P

    P

    Activa

    Reactiva

    FLL IV

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CALLAO

    Anlisis de Redes Elctricas 38

    Formulas para los dos Casos:

    Estrella

    cos |I| 33 P3 L

    LL

    Ln

    V

    V

    Delta

    cos |V| 33 P3 LLL

    F

    I

    I

    Por lo tanto:

    cos |I| |V| 3 P3 LLL

    FLL IV LLn IV

    sen |I| |V| 3 Q3 LLL

    ..LLL |I| |V| 3 3S AV

    Si fueran desbalanceados

    anS

    jQan

    Pan

    3S

    jQbn

    Pbn

    cnSjQcn

    Pcn

    an

    bn

    cn

    3P

    3jQ

    bnS