Trabajo deTransitorios

8/9/2019 Trabajo deTransitorios

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ANALISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA 2

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

DEDICATORIA

Dedicado para mis padres y familiares que confían

en mi formación profesional y así contribuir al

desarrollo del país.

Y al Ing. Holger Meza, por su continuo apoyo y

motivación en nuestra formación como Ingenieros

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1 Contenido2 INTRODUCCION........................................................................................3

3 TRANSITORIOS EN PERU...........................................................................4

3 . 1 Sobretensiones por erro resonan!ia."..........................................4

3 . 2 Dese#$i%ibrio &e tensiones.".............................................................'

3 .3 Sobretensiones transitorias por (aniobras."....................................)

3 .4 Sobretensiones por ar(*ni!os."........................................................+

4 ,ENO-ENOS TRANSITORIOS....................................................................+

' -o&e%o (ate(áti!o para est$&iar pro!esos transitorios &e !orriente

&ire!ta e(p%ean&o %a $ente p$%sante..........................................................1) Dise/o 0 se%e!!i*n &e %as $entes..........................................................14

+ Dise/o &e %os !ir!$itos &e !arga............................................................1'

+.1 RESUTADOS DE A I-PE-ENTACIN............................................1'

+.2 CAUSAS DE REI-EN TRANSITORIO..............................................1

Interr$ptores &e prote!!i*n....................................................................21

5 CONCUSIONES......................................................................................2'

1 6I6IORA,IA......................................................................................2)

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2 INTRODUCCIONLos fenómenos transitorios en un sistema eléctrico están muy vinculados con

la calidad de energía. Los términos de calidad de energía eléctrica están

relacionados con cualquier desvió que pasa por ocurrencia en su:

magnitud, forma de onda o frecuencia dela tensión y/o corriente eléctrica.

Este concepto también se aplica a las interrupciones de naturalea

permanente o transitoria que afecta el desempe!o de: transmisión,

distribución y utiliación de energía eléctrica. En tal sentido la calidad de

energía " #alidad de tensión

Las normas internacionales más utiliadas para nuestro medio son:

$EEE % $nstitute of Electrical and Electronics Engineers $E# % $nternational

Electrotec&nical #ommission #$'(E % 'rand (éseau) *lectriques a +aute

ension -$ % -mericam ational tandards $nstitute

0ara el desarrollo de mi traba1o, dado el tema, se van a desarrollar los

siguientes temas:

Fenómenos transitorios.% Es la cantidad o calidad que varía entre dos

regímenes permanentes consecutivos que denota un evento no deseable y

momentáneo en su naturalea, tal como una descarga atmosférica, figura

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3 TRANSITORIOS EN PERU

En nuestro país este tipo de mediciones se realian con equipos de muy

alta precisión dado que el no cumplimiento de las mismas podría &acerse

acreedor a fuertes requerimientos económicos de parte de 2sinergmin.

-naliando el marco y su respectiva influencia &e creído por conveniente

desarrollar esta parte teórica siguiente:

3 . 1Sobretensiones por ferro resonancia.-Este fenómeno de resonancia no lineal puede afectar a las redes eléctricas.

Las tasas de armónicos anormales, las sobretensiones, las sobre%

intensidades transitorias o permanentes que provoca suelen ser peligrosas

para el material eléctrico. 3er figura 4 5.6.

-lgunas de las averías mal solucionadas son debidas a este fenómeno raro

y no lineal, el mismo, que comprende al menos:

%7na inductancia no lineal 8ferromagnética saturable9,

%7n condensador,

%7na fuente de tensión 8generalmente sinusoidal9,

%0érdidas débiles.

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3.2Desequilibrio de tensiones.-

En los sistemas eléctricos convencionales las tensiones trifásicas cumplen

con las siguientes características: on de igual magnitud, igual frecuencia

; + y se &allan desfasadas


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3.3Sobretensiones transitorias por maniobras.-

El factor de potencia muy ba1o en los circuitos inductivos producen un

deterioro en los equipos, cargas y cables eléctricos debido a las cargas auto%

inducidas el cual provocan un aumento significativo de la intensidad en las

instalaciones eléctricas y produce grandes pérdidas momentáneas enlas

líneas y transformadores.

0ara me1orar el factor de potencia, las #ompa!ías distribuidoras y las

industrias consumidoras están obligadas a poner en servicio las baterías

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de condensadores que al conectar y desconectar produce fenómenos muy

particulares que influyen directamente en las cargas y en sus respectivascaracterísticas de los aparatos de maniobra y de protección.

3.4Sobretensiones por armónicos.-0resentan corrientes y tensiones con frecuencias correspondiente a

m@ltiplos enteros de la frecuencia fundamental.

4 FENOMENOSTRANSITORIOS

Los circuitos lineales que poseen un solo tipo de elemento almacenador de

energía, inductivo o capacitivo, o una combinación de ellos equivalente a uno

solo, son llamados Acircuitos de primer ordenA debido a que su modelo

matemático está formado por ecuaciones diferenciales de primer orden y se

caracterian por el &ec&o de que la tensión en los terminales del capacitor y la

corriente a través del inductor varían de forma continua en el tiempo, lo que es

una e)presión de la ley de conservación de la carga y de la energía.

La tensión en el capacitor y la corriente en el inductor, de este tipo de circuitos,

poseen comportamientos instantáneos que pueden caracteriarse

matemáticamente como la suma de una componente de igual forma a la fuente

de alimentación, denominada componente forada o respuesta a régimen

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estable, y una componente e)ponencial que decrece durante el proceso

transitorio con rapide inversa a la constante de tiempo del circuito B


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los procesos transitorios es necesario emplear alg@n dispositivo o método que

permita cambiar las condiciones del circuito y a la ve observar y medir estasmagnitudes durante ese período de cambio. - diferencia de otros métodos que

emplean interruptores B?C, en este traba1o se propuso emplear una se!al de

pulsos cuadrados e


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5 Modelo matemático a!a

e"t#dia! !oce"o" t!an"ito!io"de co!!iente di!ecta

emleando la $#ente #l"ante

- continuación se demuestra que los modelos matemáticos de la tensión en el

capacitor y la corriente en el inductor, cuando son alimentados con un tren de

pulsos, son similares estructuralmente a los obtenidos para la cone)ión y

descone)ión de una fuente de corriente directa. (esolviendo la ecuación

diferencial que resulta de aplicar la segunda ley de Kirc&&off al circuito de la

figura


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Las ecuaciones 89, 89, 8N9 y 8O9, guardan similitud estructural con los modelos

obtenidos para una fuente de corriente directa mostrados en las ecuaciones 8


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constante correspondiente a la respuesta ante la fuente de corriente directa y

una e)ponencial correspondiente a la respuesta libre del circuito.

Donde: Qc y Req son la reactancia capacitiva y la impedancia del circuito

respectivamente S5, T y Hu son el valor má)imo instantáneo, la frecuencia

angular y la fase inicial de la fuente de corriente alterna respectivamente I


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En todos los casos, ecuaciones 8P9, 8


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% Di"e&o ' "elecci(n de la"

$#ente"

La onda sinusoidal se obtuvo a partir de un generador de se!ales e)terno. us

valores de frecuencia f s, para diferentes variantes, se fi1aron teniendo en cuenta

el teorema del muestreo. La frecuencia má)ima de muestreo de la tar1eta es

5;; K+. 0ara medir las se!ales de tensión en todos los elementos del circuito

se emplearon ? canales de manera que la frecuencia de muestreo de cada

canal f c es de ; K+.

La frecuencia de la se!al sinusoidal se fi1ó en un n@mero entero de veces

menor que la de muestreo del canal, teniendo en cuenta además que para

observar me1or los procesos transitorios es necesario emplear períodos de la

se!al sinusoidal, s, comparables con la constante de tiempo del circuito

UVP?.

El tren de pulsos se obtuvo desde la tar1eta de adquisición de datos, por su

salida analógica 8terminales QD-#; del conector M


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) Di"e&o de lo" ci!c#ito" de

ca!*aLos circuitos se dise!aron empleando la ecuación 8


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e implementaron seis variantes de cada caso, en este traba1o solo se

muestran dos por raones de espacio. Las figuras 58a9 y 58b9, muestran losresultados de las mediciones de tensión en el capacitor 8observándose la

continuidad de la misma9 y en el resistor para procesos transitorios de corriente

directa para las variante < y 5 de la tabla


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Las figuras 8a9 y 8b9, muestran los resultados de las mediciones de tensión

en el inductor y en el resistor para procesos transitorios de corriente alterna

para las variantes < y de la tabla ?. e corrobora que la forma de onda de la

corriente mantiene constantes sus valores en el momento de la conmutación lo

que evidencia el cumplimiento de la ley de conservación de la energía. -simismo se observa que la tensión en los terminales del inductor presenta

discontinuidades en los momentos de la conmutación.

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http://scielo.sld.cu/img/revistas/rie/v35n3/f0514314.gifhttp://scielo.sld.cu/img/revistas/rie/v35n3/f0514314.gifhttp://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S1815-59012014000300014&script=sci_arttext#t4http://scielo.sld.cu/img/revistas/rie/v35n3/f0514314.gifhttp://scielo.sld.cu/img/revistas/rie/v35n3/f0514314.gifhttp://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S1815-59012014000300014&script=sci_arttext#t4


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7.2 ("US"S DE RE*$%E' !R"'S$!#R$#

#argas de cone)ión directa al sistema: 'eneradores y motores #-,

transfer% madores, lámparas de descarga, &ornos a arco y compensadores

tipo reactor saturado, etc.

#argas conectadas vía conversores: (ectificadores/motores ## controlados,

inversores/motores de inducción, electrólisis por rectificación, cicloconverso%

res, motores síncronos, &ornos de inducción. ver figura 4 5..

(eguladores: +ornos de inducción controlados por reactores saturados,

cargas de especiales controlados por tiristores, velocidad de motores #-

controlados por tensión de estator, reguladores de tensión a n@cleo saturado,

computadoras y electrodomésticos con fuentes enclavadas.

Los istemas de -limentación $ninterrumpida 8-$9 son generadores

eléctricos

casi perfectos, su fiabilidad es muy grande y por su naturalea

aseguran 8dentro del límite de la autonomía de la batería9 una

disponibilidad de la energía eléctrica sin falla. En nuestros días la tecnología

punta &a desarrollado equipos comandados y gobernados por componentes

electrónicos que producen armónicos significativos tal como se puede ver en

la figura 4 5.N.

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En el presente traba1o se aclara este punto y se demuestra que los

onduladores modernos son e)celentes generadores de tensión senoidal

incluso cuando alimentan cargas no lineales. Esto es debido a que son

aparatos concebidos y generalmente utiliados para alimentar ordenadores

que absorben corrientes no senoidales.

En la siguiente página presentamos un cuadro donde se puede visualiar:

Y La categoría de los transitorios.

Y Espectro de frecuencia.

Y $ntervalo de tiempo

Y -mplitud de tensión.

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uestra preocupación está en la influencia de los transitorios en el

comportamiento de las máquinas eléctricas de gran porte o como este tipo deperturbaciones provocados también por los generadores síncronos, afectan

a su comportamiento y al sistema en general.

Cate*o!ia

Contenidoe"e

D#!acionti i

Amlit#

d de

1.." Transitorios1.1." I(p$%si7os1.1.2"Nanoseg$n&o ' 8'ns1.1.2"-i!roseg$n&o 1 8'ns"1(s1.1.3"-i%iseg$n&o .1(S 91(S1.2"Os!i%at*rios1.2.1"6a:a re!$en!ia 8';


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+ Inte!!#to!e" de

!otecci(n

Y Llevan la corriente de corto circuito

Y Deben dise!arse eléctrica, mecánica y térmicamente para soportar los

transitorios fuera a $5

Y 3ibran y se establecen arcos

Z [orman soldaduras y/o derretimientos

Y El interruptor debe ser capa de vencer este inconveniente, abrir suscontactos y liberar la falla

Y En el caso del circuito (L, dado que los volta1es están a


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, CONC-USIONES

%Los modelos matemáticos que se obtuvieron para la propuesta muestran

similitud con los modelos clásicos de la bibliografía y e)presan el cumplimiento

de las leyes que rigen el comportamiento de las magnitudes de corriente y

tensión durante los procesos transitorios en circuitos de primer orden

%e pudo comparar claramente las constantes de tiempo de cada proceso a

partir de las características gráficas obtenidas.

%Los términos de calidad de energía eléctrica están relacionados con

cualquier desvió que pasa por ocurrencia en su: magnitud, forma de onda

o frecuencia dela tensión y/o corriente eléctrica

%La propuesta permitió sustituir el empleo de interruptores en la realiación de

las prácticas lo que tra1o venta1as relacionadas con la eliminación del ruido que

estos dispositivos introducen en las se!ales

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