Cálculo eléctrico de líneas de baja tensión

| Electricidad
ENTREGA 2
Cálculo eléctrico de líneas
de baja tensión
Elaborado por Prof. Ing. Omar V. Duarte, Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Río Grande – Ingeniería
Electrónica
1) Líneas de una sola carga
U/2
a) Línea monofásica
Supongamos que debemos alimentar
a una carga como la de la figura 1, la
cual representa un aparato eléctrico
que funciona con tensión y corriente
nominal V2 e I respectivamente.
V2
I
V2
V1
U=IRL
ϕ
V1
Zc
ϕ
I
U/2
V2
Zc
V2
V1 = Tensión de alimentación
I = Corriente
U / 2 = Caída de tension en el conductor de alimentacion
L = Longitud del conductor de alimentación
ϕ´≅ ϕ = Angulo de la carga
ϕ 10A
I
Zc = Impedancia de la carga
V2 = Tensión sobre la carga
I = Corriente
Figura 1
El sitio desde donde obtendremos la
energía eléctrica para alimentar a éste artefacto normalmente estará a una
cierta distancia de él. Es posible que
dicha energía sea tomada desde nuestro tablero de entrada o el tablero de
distribución interna de nuestra instalación o desde un generador propio. Bajo esta consideración, será necesario
transportar la energía a través de un
conductor de longitud L, que producirá una caída de tensión U / 2 en el
tramo de ida y otra caída U / 2 en el
tramo de vuelta.
40 |
I
L
Figura 2
La impedancia de este conductor estará dada por la siguiente expresión:
La resistencia de la línea en función de
la sección será:
Para conductores de corta longitud,
utilizados en instalaciones de media y
baja tensión es posible despreciar los
valores de XL y XC; por lo tanto:
Considerando los módulos de las magnitudes no se comete un gran error si:
Reemplazando
Electricidad |
La sección del conductor será en función de la corriente
Si se desea expresar ésta ecuación en
función de la potencia activa
b) Línea trifásica (estrella o triángulo)
I
V2
V1
Zc
Zc
Zc
Partiendo de la expresión monofásica
de la sección en función de la potencia, y analizando el sistema trifásico como 3 sistemas monofásicos independientes, de la ecuación anterior debe
eliminarse el “2” ya que en un sistema trifásico, el “retorno” de la corriente se hace a través del neutro común
o de las otras propias líneas, quedando la ecuación:
En un sistema trifásico equilibrado, la
potencia activa total es:
Reemplazando:
En cuanto a la sección del neutro de
un sistema trifásico se determina empíricamente:
2) Líneas abiertas de sección
uniforme
En este caso se trata de alimentar varias cargas cuando la distribución de
las mismas es “lineal”, lo que obliga a
considerar cada una de las potencias
absorbidas del conductor principal o
distribuidor y las longitudes a las cuales se produce esa derivación de la
potencia. Consideraremos para este
caso, que la sección de toda la línea
es constante.
Figura 3
| 41
| Electricidad
a) Monofásica
y la sección de los conductores,
L2
Al producto L P se le llama Momento
Eléctrico, por analogía con el momento
de una fuerza mecánica
L1
d1
d2
dn
S1
S2
Sn
P1
P2
si se desea una ecuación en función
de la potencia,
Pn
Nota: La sección de toda la línea es constante S1=S2=....=Sn
b) Trifásica
Figura 4
Por analogía con el caso de una sola
carga visto anteriormente,
IMPORTANTE: Se considera que la tensión en cada receptor (1,2,....,n) es la
misma e igual a la tensión nominal de la línea.
Partiendo de la fórmula general de caída de tensión en función de la potencia:
Nota:
Se elimina el “2”, debido al “retorno”
de corriente por el neutro u otra fase.
Para obtenerla en función de la intensidad
Expresión que agrupada convenientemente:
Las equivalencias entre las longitudes parciales de cada tramo (d) y las longitudes totales (L) son:
L1 = d1 ; L2 = d1 + d2 ; Ln = L1 + L2 + .... + Ln
Con lo cual la caída de tensión total será:
42 |
Continuará...