SECUENCIA DE FASE DE UN SISTEMA TRIFSICO

1.-RESUMEN: En este laboratorio buscamos entender como determinar el orden de la sucesin de las tensiones de lnea de un sistema trifsico, para ello hacemos uso de ciertos instrumentos y equipos indicados por la gua de prctica. Dentro de los equipos tenemos: una fuente trifsica (220V/12), dos condensadores de 10 y 29 F, dos resistencias de 1k y 02 resistencias de 330, y dos lmparas incandescentes. Adems un instrumento como el voltmetro.Con estos equipos tomamos datos experimentales y de acuerdo a las relaciones matemticas, calculamos los valores que se nos indica en la gua de prctica para luego analizarlos y obtener conclusiones.

2.- OBJETIVOS: Determinar el orden de sucesin de las tensiones de lnea de un sistema trifsico.

3.-FUNDAMENTO TEORICOSistema trifsico:

En ingeniera elctrica un sistema trifsico es un sistema de produccin, distribucin y consumo de energa elctrica formado por tres corrientes alternas monofsicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120, y estn dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofsicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase.

DIFERENCIAS ENTRE SISTEMAS MONOFSICOS Y TRIFSICOS:

Algunas de las diferencias, entre usar una fase, o las tres, en una instalacin, ya la conocemos, pero profundizando el anlisis, tambin podemos ver que, la principal razn, no es solo la econmica, sino hay varias tambin importante. La principal aplicacin para los circuitos trifsicos se encuentra en la distribucin de la energa elctrica por parte de la compaa de luz a la poblacin, ya que est demostrado, en forma TECNICA, cientfica, y prctica, que la mejor manera de producir, transmitir y consumir energa elctrica era usando circuitos trifsicos. Algunas de las razones por las que la energa trifsica es superior a la monofsica son: La potencia en KVA (Kilo Volts Ampere) de un motor trifsico es aproximadamente 150% mayor que la de un motor monofsico. En un sistema trifsico balanceado los conductores necesitan ser el 75% del tamao que necesitaran para un sistema monofsico con la misma potencia en VA. Por lo que esto ayuda a disminuir los costos y por lo tanto a justificar el tercer cable requerido.

La potencia proporcionada por un sistema monofsico cae tres veces por ciclo. La potencia proporcionada por un sistema trifsico nunca cae a cero por lo que la potencia enviada a la carga es siempre la misma. Si rotamos un campo magntico a travs de una bobina entonces se produce un voltaje monofsico como se ve a continuacin:

En cambio, si colocamos tres bobinas separadas por ngulos de 120 se estarn produciendo tres voltajes con una diferencia de fase de 120 cada uno.Teniendo en cuenta que este sistema trifsico est conformado por tres sistemas monofsicos; se tiene que tener en cuenta la polaridad de cada sistema ya que la corriente buscara el camino. Los motores trifsicos conectados en una secuencia en sus tres polos, giran en un sentido. Si se le invierte dos de ellos, cambia el sentido de giro.la naturaleza de este fenmeno es lo que nos interesa es por ello que el instrumento nos indicar esa secuencia de giro ya que algunos equipos podran averiarse si se conectan en sentido inverso de rotacin.

ANALISIS DE SECUENCIA DE FASES:

Porque tres fases es el nmero ptimo, con menos frecuencia se producen asimetras, y con ms fases las ventajas no crecen linealmente con el nmero de fases, la complejidad del sistema se hace mayor.Qu es la secuencia? Se denomina secuencia en los sistemas polifsicos, al orden en que se suceden las fases al girar.

Si recordamos que, una de las propiedades de los sistemas trifsicos, es la posibilidad de generar campos magnticos giratorios, a partir de bobinas fijas en el espacio, el sentido de giro del campo magntico depender de la secuencia de tensiones aplicada.Los campos magnticos giratorios nos permiten construir motores y generadores trifsicos.Es importante saber con qu secuencia relativa estamos trabajando porque ella define el sentido de giro de los motores trifsicos

Secuencia de fase positiva Por convencin se toma siempre como voltaje de referencia al voltaje de fase a.Cuando el voltaje de fase b est retrasado del voltaje de fase a 120 y el voltaje de fase c est adelantado al de fase a por 120 se dice que la secuencia de fase es positiva. En esta secuencia de fase los voltajes alcanzan su valor pico en la secuencia a-b-c.Los voltajes de a, b y c representados con fusores son los siguientes:

En donde Vm es la magnitud del voltaje de la fase a.Secuencia de fase negativa En la fase de secuencia negativa el voltaje de la fase b esta adelantado 120 al de la fase a y el voltaje de la fase c atarazado 120 al de la fase a.

Generacin de un sistema trifsico equilibrado de tensiones

IMPORTANCIA DEL CONOCIMIENO DE LA SECUENCIA DE FASES:

Es necesario reconocer la secuencia de fases que nos arroja la red, ms que todo en las industrias ya que estas utilizan instrumentos que se conectan a redes trifsicos. Claro ejemplo son los motores de grandes potenciasLa secuencia de fases determina el sentido de rotacin del eje de un motor.Una incorrecta secuencia de fases hace que en el momento en que se conecta el equipo se produzca un sentido de rotacin incorrecto.La inversin de la secuencia de fases durante el funcionamiento de la mquina causara, tambin el cambio del sentido de giro del motor.En ambos casos, puede provocar problemas de seguridad importantes y provocar daos irreparables en la conexin al motor, en la instalacin y/ personas.La deteccin a tiempo de los errores de secuencia de fases es por lo tanto muy importante en el caso de maquinarias que incluyan elementos porttiles y rotacionales, bombas y usillos, adems de cargas porttiles, por ejemplo, en la construccin de maquinariaPor ejemplo:En una lnea de produccin se desea que la lnea transportadora de un producto pueda girar en ambas direcciones; dicha banda solo gira en un solo sentido y est gobernada por un motor trifsico. El motor cuenta con un interruptor termo magntico el cual se habr cuando circula una corriente ms grande para la cual fue diseada. De esta manera el interruptor funciona como un sistema de seguridad sin embargo responde de manera lenta por lo cual es posible que el motor se dae antes que el interruptor termo magntico se habr. Es por eso que tambin se necesita de un circuito de seguridad para que el motor se desactive cuando exista una falla en la alimentacin o una de fases presente avera.

SISTEMA DE SEGURIDAD Debe observar las regulaciones habituales de seguridad con el propsito de: Protegerse de la corriente elctrica peligrosa. Proteger al instrumento para evitar su funcionamiento incorrecto.Solamente las conexiones suministradas con el instrumento garantizan el cumplimiento de las normas de seguridad. Deben estar en buenas condiciones y, en caso de ser necesario cambiarlas, se las debe reemplazar por conexiones idnticas. No lo pruebe ni conecte con ningn circuito cuya tensin exceda la proteccin especificada para los casos de sobrecargas. No realice ninguna medicin bajo condiciones ambientales que excedan los lmites especificados.

SECUENCIMETRO:

Es un instrumento que nos indica el giro de la corriente trifsica. Tambin se le conoce como fasmetro. Los motores trifsicos conectados en una secuencia en sus tres polos, giran en un sentido. Si se le invierte dos de ellos, cambia el sentido de giro. Este instrumento nos indicar esa secuencia de giro ya que algunos equipos podran averiarse si se conectan en sentido inverso de rotacin.Es un instrumento o dispositivo que ayuda a identificar la secuencia de fases en sistemas trifsicos, este dispositivo no especifica que conductor pertenezca a una fase determinada o sea no te dice quin es R, S o T.Solo te indica la secuencia en funcin de la conexin que hayas realizado de este. La identificacin de las fases realmente es una denominacin a los terminales de salida de un generador de corriente alterna obedeciendo a una secuencia estandarizada que es R-S-T. Es de estos bornes que a lo largo del conexionado se lleva la identificacin de los cables de las redes elctricas. Fasmetro es un instrumento encargado de indicar el coseno del ngulo de desfase entre la corriente y la tensin en el sistema medido por este. Y los valores varan de 0a 1 en capacitivo y de 0 a 1 en inductivo. Que yo sepa no hay secuencimetros en media tensin, generalmente las medidas se realizan en baja tensin o en los transformadores de medida.

Secuencimetros con Capacitor y Lmparas:

En el mercado existen multitud de modelos como el de la figura, modernos equipos electrnicos. Dispone de 3 conductores que se conectarn a cada una de las fases, mediante dos pilotos luminosos nos indicar una de las dos posibles secuencias, U-V-W o bien U-W-V. Tambin puede indicar giro a derechas o a izquierdas. Nosotros construiremos una alternativa econmica a estos medidores que nos darn la misma informacin. Conectaremos formando una estrella, un condensador y dos lmparas incandescentes iguales.

4.- INSTRUMENTOS Y MATERIALES

Condensador banco trifsico

5.- DATOS EXPERIMENTALES

R()C(F)VR1 (V)VR2 (V)

10002592425

252523

3302592425

252618

2592518

4.584.1

6.- CALCULOS:

Para R=1000 tenemos C=259F

VOS= V* VOS = 41.9297 De la manera anloga: VOT = 42.9088

Como: Entonces:

Para R=1000 y C=25F:

VOS =46.3098V

VOT= 35.4489V Como: Por tanto:

Para R=330 y C=259F:

VOS = 42.6094 V

VOT= 42.0619V Como: Por tanto:

Para R=330 y C=25F:

VOS = 48.806 V

VOT= 19.3852V Como:

Por tanto:

7.- TRANSFERENCIA

1. Qu otros mtodos existen para la determinacin de la secuencia de fase de un sistema trifsico?

Entre las formas para conocer la secuencia de fase de un sistema trifsico tenemos: Mtodo de los dos Vatmetros: En este mtodo se utiliza un sistema equilibrado de cargas, inductivo o capacitivo. En funcin de la comparacin de las lecturas de ambos se determina la secuencia. Por ejemplo, si conectamos una carga inductiva equilibrada, la lectura del vatmetro de menor indicacin corresponder al vatmetro P12 y por lo tanto determinante de la secuencia de fase 1 para la ampermetrica, fase 2 para la voltimtrica y finalmente la restante la fase 3. Osciloscopio: Una de las aplicaciones vistas en el osciloscopio de doble trazo es la determinacin de la secuencia de fases, siguiendo el esquema siguiente:

Secuencimetro: Es una aparato que nos indica la secuencia de fases a partir de la indicacin del sentido de rotacin de un disco, en la figura 2, se muestra uno en que la indicacin de las fases viene dado por la direccin de la flecha grabada en un disco rotante. Bsicamente es un pequeo motor asincrnico, cuya rotacin depender del orden de sucesin en el tiempo de las fases que alimentan las bobinas estatricas.

Mtodo de las dos Lmparas: es una forma sencilla de reemplazar al mtodo de los vatmetros o instrumentos anteriores. Se trata de conectar como carga trifsica a dos lmparas incandescentes de igual potencia y un capacitor cuya Xc sea aproximadamente igual a la resistencia R de lmpara. Por ejemplo, si las lmparas tienen una potencia de 100W, la reactancia capacitiva ser de 484 con una capacidad de 6.6F. En la Figura 3 se muestra la configuracin del circuito en el programa Pspice, en donde para un mejor anlisis, hemos supuesto al valor de C, como un parmetro variable desde 0 hasta 50F (Figura 4) y un barrido en corriente alterna (AC Sweep) para un solo punto de frecuencia, estos es para 50Hz (Figura 5). La intencin de hacer variable C es observar como varan las tensiones en cada una de las cargas junto a la tensin de desequilibrio U00.

2. Mencionar algunas aplicaciones donde es importante conocer la secuencia de fase de un sistema trifsico.

Entre las posibles aplicaciones que podemos darle tenemos: A la hora de conectar un motor trifsico si queremos que nos gire en un determinado sentido, necesitaremos conocer la secuencia de fases previamente. Es muy fcil cambiar el sentido de giro del mismo, intercambiando dos de sus fases de alimentacin. Pero a veces nos encontraremos con mquinas que no nos permitirn la prueba del sentido de giro, pudiendo estropearse si giran en sentido contrario al diseado, por poco tiempo que giren, como ocurre con los equipos frigorficos, el compresorpodra daarse. Averiguaremos la secuencia y conectaremos la mquina adecuadamente. Si en una nave tenemos instaladas varias tomas trifsicas para equipos porttiles, puede que la secuencia de fases no sea igual en todas ellas, no funcionando adecuadamente los equipos. Si respetamos adecuadamente la secuencia de fases en todas las tomas de corriente, los equipos funcionarn siempre igual independientemente de donde seconecten.