practicas de simulacion de circuitos trifasicos con pspice_sin video

PRÁCTICAS DE SIMULACIÓN DE CIRCUITOS TRIFÁSICOS

CON PSPICE

2

DIBUJO DEL CIRCUITO• Crear un proyecto:

– File→ New → Proyect → Analog or Mixer A/D →Create based upon … (single.opj)

• En el proyecto generado, abrir la hoja (doble clic) del esquemático:– Design_Resources\ejerc_1_monofasico\SCHEMAT

IC1\PAGE1• Borrar todo lo que aparece menos los dos

nodos de tierra:

00

3

DIBUJO DEL CIRCUITO

• Seleccionar los componentes: R’s, L’s, C’s• Seleccionar los generadores: Vsin• Colocación de los componentes.• Rotaciones, giros, etc.• Edición de los componentes: asignación

de atributos.• Nodo cero.

4

DIBUJO DEL CIRCUITO

• Prefijos:– Nano: n– Micro: u– Mili: m– Kilo: k– Mega: meg

5

DIBUJO DEL CIRCUITO

• Conexionado de los componentes.• Etiquetado de componentes

6

EJERCICIOS

• Práctica 1: circuito monofásico.• Práctica 2: circuito trifásico.

7

PRÁCTICA 1

• Se dispone de un generador monofásico, 230V eficaces, 50Hz que alimenta a una luminaria fluorescente de 230V/50Hz, 36 vatios y factor de potencia 0.42 en retraso. Suponemos un rendimiento de la luminaria del 85%.

1. Obtener la impedancia equivalente de la luminaria.

2. Dibujar el circuito correspondiente en PSPICE.

8

PRÁCTICA 13. Simular el circuito hasta 140mseg guardando los

resultados a partir de 40mseg para evitar el régimen transitorio.

4. Obtener la corriente por la luminaria y su desfase con la tensión del generador, tomada ésta como referencia.

5. Obtener la potencia activa, reactiva, aparente e instantánea puesta en juego en la luminaria.

6. Idem del generador.7. Corregir el factor de potencia de la luminaria hasta

un valor de 0.95 colocando en paralelo con ella un condensador del valor adecuado.

9

PRÁCTICA 1

8. Valor de las corrientes por el condensador y por la carga. Valor de la corriente entregada por el generador una vez corregido el factor de potencia. Observa como se reduce. Comprueba la reducción real del fdp.

9. Realizar un análisis paramétrico (parte param) para distintos valores del condensador (1uF, 2uF, 4.67uF, 5.05uF, 10uF).

10

PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 1

Hfrecuencia

XL

senZX

ZRmAI

VZ

mAI

mAWVPI

WWORENDIMIENT

PP

LUMINARIALUMINARIA

LUMINARIALUMINARIA

LUMINARIALUMINARIA

ABSORBIDA

LUMINARIA

ABSORBIDA

ABSORBIDAABSORBIDA

UTILABSORBIDA

5153.150205.476

2

05.47691.06.524

32.22042.06.524cos

º16.6558.524º16.6544.438

º0230º16.6544.438

44.43842.0230

35.42cos

35.4285.0

36

_

_

=⋅⋅

=⋅⋅

=

Ω=⋅=⋅=

Ω=⋅=⋅=

∠=−∠

∠==

−∠=

=⋅

=⋅

=

===

ππ

ϕ

ϕ

ϕ

Volver al enunciado

11


0

R1

220.32V

1 2L1

1.5153H

V1

FREQ = 50HzVAMPL = 325.27VVOFF = 0V

PHASE = 0

Volver al enunciado

12

PRÁCTICA 1. CONFIGURACIÓN DEL ANÁLISIS

• Para la configuración del análisis en el dominio del tiempo: – Menú: PSpice→ Edit Simulation Profile

13


14


15


• Colocar el marcador de tensión del generador.

• Ejecutar la simulación:– Menú: PSpice → Run (F11)

• Visualizar la simulación.• Visualizar la corriente por la carga.

– Con un marcador desde el esquemático– Desde el programa de visualización.

• Menú: Trace→ Add Trace

16


• ¡OJO! con el criterio de signos: la corriente es positiva cuando entra por el terminal “1”del componente.

Volver al enunciado

17


18


19


• Como la corriente es muy pequeña en relación con la tensión del generador, para visualizarla mejor debemos de añadir otro eje de ordenadas, para lo cual:– Menú: Plot→Add Y Axis

20


21


• A continuación representar la corriente por el procedimiento descrito anteriormente

22


23


• Cambio de escala en el eje de tiempo: cambiar tiempo por grados.

Tiempogrados

TiempoFRECUENCIAPERIODO

Tiempogrados

⋅==

⋅⋅=⋅

=

1800050Hz frecuencia Si

360360

24


• En el programa de visualización de resultados:– Menú: Plot→ Axis Setting …

• En la ventana Axis Settings, seleccionar la pestaña X Axis y dentro de ella el botón Axis Variable

25


26


27


28


• Medida del desfase entre la corriente y la tensión:– Se visualizan ambas señales.– Se activan los cursores:

Trace→Cursor→Display

29


30


• Manejo de los cursores:– Clic con el botón izquierdo sobre la

señal de la tensión, y desplazar el cursor sobre la señal manteniendo pulsado dicho botón o bien con las flechas del teclado (primer cursor).

31


• Manejo de los cursores:– Para mover el segundo cursor sobre la

señal de la corriente: clic con el botón derecho sobre el nombre de la señal de corriente y desplazar el cursor teniendo pulsado dicho botón o bien con las flechas del teclado pulsando a la vez la tecla “shift”.

32


33


• Se observan pequeñas diferencias con respecto a los valores teóricos que se deben a errores numéricos en los algoritmos de cálculo y a no haber tomado todos los decimales en los valores de los componentes.

• Aquí se obtiene el valor eficaz de la corriente: 438.4mA (620.04mA en valor máximo) y su desfase -66.08º.

Volver al enunciado

34


• Potencia activa en la luminaria:

WRIRMSVRMSP

WRIRMSPWRIRP EFICAZLUMINARIALUMINARIA

35.42 ))1(())2,1((: tambiéno

35.42 )2)),1(((32.2202_

=•=

=•Ω=•=

35


36


Medir la potencia media siempre al final del tiempo de simulación

37


• Potencia reactiva en la luminaria:

VAr.LIRMSVRMSQ

VAr.LIRMSPWRIXQ EFICAZLUMINARIALUMINARIA

5191 ))1(())2((: tambiéno

5191 )2)),1(((05.4762_

=•=

=•Ω=•=

38


39


• Potencia aparente en la luminaria:

VAS

VRMSLIRMSIVS EFICAZLUMINARIALUMINARIAEFICAZ

84.100

))1(())1((__

=

•=•=

40


41


• Potencia instantánea en la luminaria:

)1()1()()()( VLItitvtp LUMINARIALUMINARIALUMINARIA •=•=

42


43


• Potencias instantáneas en la resistencia y en la inductancia de la luminaria:

)1()2()(tan_)1()2,1()(_

LivtciainducpRivtaresistencip

•=•=

44


45


Volver al enunciado

46


• Potencia instantánea en el generador:

)1()1()()()( VVItitvtp GENERADORGENERADORGENERADOR •=•=

47


48


• Potencia activa entregada por el generador:

))1())1((())()((_: tambiéno

35.42)137.1cos(*44.438230)__())1(())1((

cos__

VIVAVGtitvmediovalorP

WradmAPradianesenCOSVIRMSVRMSP

IVP

GENERADORGENERADORGENERADOR

GENERADOR

GENERADOR

EFICAZGENERADOREFICAZGENERADORGENERADOR

=•=

=⋅=••=

••=

ϕ

ϕ

49


50


• Potencia reactiva entregada por el generador:

VArsenmAQradianesenSINVIRMSVRMSQ

senIVQ

GENERADOR

GENERADOR


51.91)1372.1(44.438230)__())1(())1((

__

=⋅⋅=••=

••=

ϕ

ϕ

51


52


• Potencia aparente entregada por el generador:

VAmASVIRMSVRMSS

IVS

GENERADOR

GENERADOR


84.10044.438230))1(())1((

__

=⋅=•=

•=

53


Volver al enunciado

54


• Cálculo del condensador( )

),21.477( 44.3372

),12.274( 83.193coscos

67.4230502

562.772

2

562.77)º2.18tanº15.65(tan35.42tantan

__'

22

2

'

máximosmAmACfVI

máximosmAmAII

uFVArVf

QC

VCfQ

VArggQggPQ

GENERADORRCONDENSADO

fpdCOMPENSARANTESGENERADOR

RCONDENSADO

RCONDENSADO

RCONDENSADORCONDENSADO

RCONDENSADO

LUMINARIARCONDENSADO

==••••=

==•=

=•••

=•••

=

••••=

=−•=−•=

πϕϕ

ππ

π

ϕϕ

55


V1


PHASE = 0

0

L1

1.515408377H

R1

220.3285

21

C1

4.67uF

Volver al enunciado

56


57


Volver al enunciado

58


• El PSPICE permite realizar análisis en el tiempo en los que se varía el valor de un determinado parámetro. Es lo que se denomina análisis paramétrico.

• Para realizar este tipo de análisis, se utiliza la parte (o componente) param.

59


• Como lo que queremos es analizar la influencia del condensador en el factor de potencia, realizaremos un análisis en el tiempo, utilizando la parte param como variable.

60


• PROCEDIMIENTO:1. Al valor del parámetro a variar, en este caso

el atributo valor del condensador, se le da un nombre de variable encerrado entre llaves: Ccomp

2. Se coloca en el esquema la parte param3. Se edita la parte param y se le añade una

nueva columna con el nombre de la variable anteriormente definida, y se le asigna el valor 1

61


4. Para que se visualicen los cambios realizados en la parte param, en el botón de display se hará que sean visibles.

62


1º paso 2º paso3º paso

63


PARAMETERS:Ccomp = 1

21

C1

Ccomp

L1

1.515408377H

V1


PHASE = 0

R1

220.3285

0

64


5. Se configurará adecuadamente el análisis paramétrico, tal y como se indica en la figura adjunta.

65


66


Se seleccionarán sólo los resultados que se deseen visualizar

67


Volver al enunciado

68

PRÁCTICA 2

• Se dispone de un generador trifásico de 400V de tensión de línea, 50Hz conectado en estrella que alimenta a una carga trifásica equilibrada en estrella de 3KW con fdp 0.6 en retraso.

1. Calcula la impedancia de cada una de las cargas por fase (R’s y L’s).

2. Dibuja el circuito, etiquetando los nodos, considerando que la sucesión es ABC y que se toma como tensión de referencia VA0.

69

PRÁCTICA 2

3. Configura la simulación (140mseg de duración, se guardan los resultados a partir de 40mseg para evitar problemas con el transitorio, y se configura como paso mínimo de integración 50useg).

4. Valor de las tensiones de línea y de fase en el generador (en módulo y fase). Comprueba que se trata de un sistema equilibrado de tensiones.

70

PRÁCTICA 2

5. Valor de las corrientes de línea (en módulo y fase). Comprueba que se trata de un sistema equilibrado y que por tanto la suma de dichas corrientes es cero.

6. Potencia activa, reactiva y aparente entregada por el generador. Comprueba los resultados utilizando el método de los dos vatímetros. Comprueba que la potencia instantánea entregada por el generador es constante e igual a la potencia activa.

71

PRÁCTICA 27. Calcula el valor de los condensadores a conectar

en estrella y en paralelo con la carga para corregir el fdp de la carga a la unidad. Valor de las corrientes totales de línea en módulo y fase. Comenta los resultados.

8. Calcula el valor de los condensadores a conectar en triángulo y en paralelo con la carga para corregir el fdp de la carga a la unidad. Valor de las corrientes totales de línea en módulo y fase. Comenta los resultados. ¿Qué configuración es la que se utilizará habitualmente en los casos reales?

72

PRÁCTICA 2

• NOTA: se utilizará la expresión AEFICACESy la expresión AMÁXIMOS, en relación a magnitudes de corriente eléctrica, para hacer referencia a cómo se dan los valores, de manera que sea fácil identificarlos en los resultados que se obtienen en las simulaciones con PSpice(formas de onda, y por tanto, valores máximos)

73

P2. SOL. APDO 1

• Valores de la impedancia de la carga (R’s y L’s)

mHf

XLX

R

j

AWIIIVP

FASEFASEFASE

FASE

FASE

FASEFASE

FASE

FASELÍNEALÍNEALÍNEA

55.812

62.25

18.19

62.2518.19º13.5332º13.5322.7

º03

400º13.5322.7

22.76.04003

3000cos3

=⋅⋅

=⇒Ω=

Ω=

+=∠=−∠

∠==

−∠=

=⋅⋅

==⇒⋅⋅⋅=

π

ϕ

IVZ

I

Volver al enunciado

74

P2. SOL. APDO 2

• Valor de las tensiones de los generadores:

º150400 º90400 º30400

º1203

400 º1203

400 º03

400000

∠=−∠=∠=

∠=−∠=∠=

CABCAB

CBA

VVV

VVV

75

P2. SOL. APDO 2

• Para configurar la fase de cada uno de los generadores, se edita el generador (doble clic sobre él) y en el campo PHASE se introduce el valor adecuado.

• Para que sea visible en el esquemático dicho campo se selecciona y se configura en el botón display.

• No olvides que has de utilizar valores de tensión máximos, y no eficaces en los generadores.

76

P2. SOL. APDO 2 1º SE SELECCINAESTE CAMPO

77

P2. SOL. APDO 2

CV3

FREQ = 50HzVAMPL = 326.60VVOFF = 0VPHASE = 120

B

0

AV1


V2

FREQ = 50HzVAMPL = 326.60VVOFF = 0VPHASE = -120

78

P2. SOL. APDO 2

A1A N

R3

19.18

V3


C1C

L2

81.55mH

L3

81.55mH

B

0

R1

19.18

R2

19.18

B1

V1


L1

81.55mH

V2


Volver al enunciado

79

P2. SOL. APDO 3

Volver al enunciado

80

P2. SOL. APDO 4

81

P2. SOL. APDO 4

82

P2. SOL. APDO 4

Comprobación de que es un sistema equilibrado en tensiones

Volver al enunciado

83

P2. SOL. APDO 5

• Valor de las corrientes de línea

0º87.6622.7º120º13.5322.7

º13.17322.7º120º13.5322.7º13.5322.7

)21.1022.7( º13.5322.7

22.76.04003

3000cos3

=++∠=+−∠=−∠=−−∠=

−∠=

=−∠=

=⋅⋅

==⇒⋅⋅⋅=

CBA

C

B

A

MÁXIMOSEFICACESFASE

FASELÍNEALÍNEALÍNEA

AA

AWIIIVP

IIIIIII

ϕ

84

P2. SOL. APDO 5

85

P2. SOL. APDO 5

86

P2. SOL. APDO 5

87

P2. SOL. APDO 5

Comprobación de que es un sistema equilibrado

Volver al enunciado

88

P2. SOL. APDO 6

• Potencia activa entregada por el generador:

KWVCICVVBIBVVAIAVAVGPtitvtitvtitvmediovalorP

KWP

radianesenCOSRIRMSBAVRMSP

IVP

GENERADOR

CCBBAAGENERADOR

GENERADOR

GENERADOR

LÍNEAEFICAZGENERADORLÍNEAEFICAZGENERADORGENERADOR

3))())(()())(()())((())()()()()()((_

: tambiéno3)9273.0cos(22.74003

)__())1(()),((3

cos3

000

____

=•+•+•==•+•+•=

=•••=

•••=

•••=

ϕ

ϕ

89

P2. SOL. APDO 6

90

P2. SOL. APDO 6

91

P2. SOL. APDO 6

92

P2. SOL. APDO 6

• Potencia reactiva entregada por el generador:

VArsenQ

radianesenSINRIRMSBAVRMSQ

senIVQ

GENERADOR

GENERADOR


72.4001)9273.0(22.74003

)__())1(()),((3

3 ____

=•••=

•••=

•••=

ϕ

ϕ

93

P2. SOL. APDO 6

94

P2. SOL. APDO 6

• Potencia aparente entregada por el generador:

VAS

RIRMSBAVRMSS

IVS

GENERADOR

GENERADOR


16.500222.74003

))1(()),((3

3 ____

=••=

••=

••=

95

P2. SOL. APDO 6

96

P2. SOL. APDO 6

• Potencia activa total medida por el método de los dos vatímetros, supuestos colocados en las fases A y B las bobinas de corriente

TOTALACTIVA

BBCBBC

AACAAC

PWWWWWWW

IVRIRMSCBVRMSIVWIVRIRMSCAVRMSIVW

_21

2

1

2

1

3.300145.345)13.17390cos(22.740085.2655)13.5330cos(22.7400

),cos())2(()),((),cos())1(()),((

==+=−−••==+−••=

••=•=••=•=

97

P2. SOL. APDO 6

98

P2. SOL. APDO 6

99

P2. SOL. APDO 6

Potencia instantánea total: es ¡¡CONSTANTE!!

100

P2. SOL. APDO 6Volver al enunciado

La potencia instantánea total es igual a la potencia activa

101

P2. SOL. APDO. 7

• Cálculo de los condensadores en estrella

( )

MÁXIMOSEFICACESESTRELLARCONDENSADOFASERCONDENSADOFASE

MÁXIMOSEICACESfpdCOMPENSARANTESGENERADORLÍNEA

RCONDENSADOFASE

RCONDENSADOFASEESTRELLA

RCONDENSADOFASEESTRELLARCONDENSADOFASE

RCONDENSADOFASE

FASERCONDENSADOFASE

AACfVI

AAII

uFVArVf

QC

VCfQ

VArggWQ

ggPQ

16.877.52

126.6332.4coscos

58.79

3400502

33.13332

2

33.1333)º0tanº13.53(tan3

3000

tantan

__

__'_

22_

_

2__

_

'_

==••••=

==•=

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛•••

=•••

=

••••=

=−•=

−•=

πϕϕ

ππ

π

ϕϕ

102

P2. SOL. APDO. 7

PARA QUE EL NODO N NO QUEDE FLOTANTE

103

P2. SOL. APDO. 7

104

P2. SOL. APDO. 7

Volver al enunciado

105

P2. SOL. APDO. 8

• Cálculo de los condensadores en triángulo

( )

EFICACESEFICACESEFICACESRCONDENSADOFASERCONDENSADOLÍNEA

MÁXIMOSEFICACESESTRELLARCONDENSADOFASERCONDENSADOFASE

MÁXIMOSEFICACESfpdCOMPENSARANTESGENERADORLÍNEA

RCONDENSADOFASE

RCONDENSADOFASEESTRELLA

RCONDENSADOFASEESTRELLARCONDENSADOFASE

RCONDENSADOFASE

FASERCONDENSADOFASE

AAAII

AACfVI

AII

uFVArVf

QC

VCfQ

VArggWQ

ggPQ

16.876.533.333

71.433.32

126.6332.4coscos

526.26400502

33.13332

2

33.1333)º0tanº13.53(tan3

3000

tantan

__

__

__'_

22_

_

2__

_

'_

==•=•=

==••••=

==•=

=•••

=•••

=

••••=

=−•=

−•=

πϕϕ

ππ

π

ϕϕ

106

P2. SOL. APDO. 7

N

L2

81.55mH

R1

19.18

V3


C126.52uF

C226.52uF

0

R3

19.18

B

A

L3

81.55mH

A1

C

R5

1u

R2

19.18

V2


B1

L1

81.55mH

V1


C1

C326.52uF

PARA PODER MEDIR LA CORRIENTEDE LÍNEA EN LOS CONDENSADORES

107

P2. SOL. APDO. 7

108

P2. SOL. APDO. 7

109

P2. SOL. APDO. 7

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