Practicas de Simulacion de Circuitos Trifasicos Con Pspice_sin Video
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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).
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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
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 2
0
R1
220.32V
1 2L1
1.5153H
V1
FREQ = 50HzVAMPL = 325.27VVOFF = 0V
PHASE = 0
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PRÁCTICA 1. CONFIGURACIÓN DEL ANÁLISIS
• Para la configuración del análisis en el dominio del tiempo: – Menú: PSpice→ Edit Simulation Profile
13
PRÁCTICA 1. CONFIGURACIÓN DEL ANÁLISIS
14
PRÁCTICA 1. CONFIGURACIÓN DEL ANÁLISIS
15
PRÁCTICA 1. CONFIGURACIÓN DEL ANÁLISIS
• 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
PRÁCTICA 1. CONFIGURACIÓN DEL ANÁLISIS
• ¡OJO! con el criterio de signos: la corriente es positiva cuando entra por el terminal “1”del componente.
Volver al enunciado
17
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
18
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
19
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
• 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
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
21
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
• A continuación representar la corriente por el procedimiento descrito anteriormente
22
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
23
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
• Cambio de escala en el eje de tiempo: cambiar tiempo por grados.
Tiempogrados
TiempoFRECUENCIAPERIODO
Tiempogrados
⋅==
⋅⋅=⋅
=
1800050Hz frecuencia Si
360360
24
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
• 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
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
26
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
27
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
28
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
• Medida del desfase entre la corriente y la tensión:– Se visualizan ambas señales.– Se activan los cursores:
Trace→Cursor→Display
29
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
30
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
• 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
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
• 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
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
33
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 4
• 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.
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34
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
• Potencia activa en la luminaria:
WRIRMSVRMSP
WRIRMSPWRIRP EFICAZLUMINARIALUMINARIA
35.42 ))1(())2,1((: tambiéno
35.42 )2)),1(((32.2202_
=•=
=•Ω=•=
35
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
36
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
Medir la potencia media siempre al final del tiempo de simulación
37
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
• Potencia reactiva en la luminaria:
VAr.LIRMSVRMSQ
VAr.LIRMSPWRIXQ EFICAZLUMINARIALUMINARIA
5191 ))1(())2((: tambiéno
5191 )2)),1(((05.4762_
=•=
=•Ω=•=
38
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
39
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
• Potencia aparente en la luminaria:
VAS
VRMSLIRMSIVS EFICAZLUMINARIALUMINARIAEFICAZ
84.100
))1(())1((__
=
•=•=
40
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
41
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
• Potencia instantánea en la luminaria:
)1()1()()()( VLItitvtp LUMINARIALUMINARIALUMINARIA •=•=
42
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
43
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
• Potencias instantáneas en la resistencia y en la inductancia de la luminaria:
)1()2()(tan_)1()2,1()(_
LivtciainducpRivtaresistencip
•=•=
44
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
45
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 5
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46
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 6
• Potencia instantánea en el generador:
)1()1()()()( VVItitvtp GENERADORGENERADORGENERADOR •=•=
47
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 6
48
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 6
• 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
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 6
50
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 6
• Potencia reactiva entregada por el generador:
VArsenmAQradianesenSINVIRMSVRMSQ
senIVQ
GENERADOR
GENERADOR
EFICAZGENERADOREFICAZGENERADORGENERADOR
51.91)1372.1(44.438230)__())1(())1((
__
=⋅⋅=••=
••=
ϕ
ϕ
51
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 6
52
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 6
• Potencia aparente entregada por el generador:
VAmASVIRMSVRMSS
IVS
GENERADOR
GENERADOR
EFICAZGENERADOREFICAZGENERADORGENERADOR
84.10044.438230))1(())1((
__
=⋅=•=
•=
53
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 6
Volver al enunciado
54
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 7
• 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
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 7
V1
FREQ = 50HzVAMPL = 325.27VVOFF = 0V
PHASE = 0
0
L1
1.515408377H
R1
220.3285
21
C1
4.67uF
Volver al enunciado
56
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 7
57
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 8
Volver al enunciado
58
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 9
• 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
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 9
• 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
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 9
• 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
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 9
4. Para que se visualicen los cambios realizados en la parte param, en el botón de display se hará que sean visibles.
62
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 9
1º paso 2º paso3º paso
63
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 9
PARAMETERS:Ccomp = 1
21
C1
Ccomp
L1
1.515408377H
V1
FREQ = 50HzVAMPL = 325.27VVOFF = 0V
PHASE = 0
R1
220.3285
0
64
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 9
5. Se configurará adecuadamente el análisis paramétrico, tal y como se indica en la figura adjunta.
65
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 9
66
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 9
Se seleccionarán sólo los resultados que se deseen visualizar
67
PRÁCTICA 1. SOL. APDO. 9
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
FREQ = 50HzVAMPL = 326.60VVOFF = 0VPHASE = 0
V2
FREQ = 50HzVAMPL = 326.60VVOFF = 0VPHASE = -120
78
P2. SOL. APDO 2
A1A N
R3
19.18
V3
FREQ = 50HzVAMPL = 326.60VVOFF = 0VPHASE = 120
C1C
L2
81.55mH
L3
81.55mH
B
0
R1
19.18
R2
19.18
B1
V1
FREQ = 50HzVAMPL = 326.60VVOFF = 0VPHASE = 0
L1
81.55mH
V2
FREQ = 50HzVAMPL = 326.60VVOFF = 0VPHASE = -120
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
LÍNEAEFICAZGENERADORLÍNEAEFICAZGENERADORGENERADOR
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
LÍNEAEFICAZGENERADORLÍNEAEFICAZGENERADORGENERADOR
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
FREQ = 50HzVAMPL = 326.60VVOFF = 0VPHASE = 120
C126.52uF
C226.52uF
0
R3
19.18
B
A
L3
81.55mH
A1
C
R5
1u
R2
19.18
V2
FREQ = 50HzVAMPL = 326.60VVOFF = 0VPHASE = -120
B1
L1
81.55mH
V1
FREQ = 50HzVAMPL = 326.60VVOFF = 0VPHASE = 0
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