Resistencia DC y AC PDF

Preview

Summary

resistencia DC Y AC...

Description

Resistencia dc y ac (Rdc & Rac) Wilmer Rene Cuenca Morales Universidad Técnica de Cotopaxi 10/06/2020 [email protected]

Abstract— The resistance in conductors of a line is the cause of the transmission losses, which are given by the expression I2R, where I is the current that flows through the conductor and R is its resistance. These losses must be minimal, which depends on an adequate line design, taking into consideration factors such as the size of the conductors, their number per phase, type of material and influence of the environment, temperature, among others. I. INTRODUCCIÓN

La resistencia en conductores de una línea es causa de las pérdidas por transmisión, las cuales están dadas por la expresión I2R, donde I es la corriente que fluye a través de conductor y R es la resistencia del mismo. Estas pérdidas tienen que ser mínimas, lo cual depende de un diseño adecuado de la línea, tomando en consideración factores como el calibre de conductores, número de los mismos por fase, tipo de material e influencia del medio ambiente, temperatura, entre otros.

 

El material conductor Características geométricas del conductor

Y en general se distingue dos tipos de resistencia eléctrica en la líneas de transmisión las cuales son la resistencia de corriente directa o resistencia óhmica y la resistencia efectiva que viene siendo la resistencia de corriente alterna.  Resistencia dc. Cuando por un conductor macizo fluye una corriente en cc se presenta una resistencia en cc (Rcc) que origina una densidad de corriente uniforme en la sección transversal del medio conductor. La resistencia óhmica se puede obtener mediante Rdc=(pl/A) en donde: p= Resistividad del material conductor l=longitud del conductor A= Area del conductor

II. DESARROLLO DE CONTENIDOS

La resistencia eléctrica es definida como la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente eléctrica. El efecto resistivo es el principal responsable de las pérdidas de potencia activa (se manifiesta en forma de calor), también permite realizar estudios económicos de transmisión de energía y es uno de los causantes de las caídas de tensión a lo largo de un conductor. La resistencia de un conductor se puede determinar por medio de cálculos o de manera experimental. Para determinar la magnitud de este parámetro hay que tener en cuenta la influencia de ciertos factores como:  La temperatura  El efecto piel  La forma espiral de los hilos que componen el conductor  La frecuencia de la corriente  La tierra de retorno

Influencia del trenzado cor rie nt e direct a

en

la

resistencia

de

La resistencia óhmica en conductores trenzados es mayor que el valor que se calcula mediante la Ecuación previamente mencionada, porque la colocación en espiral de los hilos los hace más largos que el conductor mismo. Para cada kilómetro de conductor, la corriente en todos los hilos, excepto en el del centro, fluye en más de un kilómetro de conductor. El incremento en la resistencia debido al trenzado se estima de 1 % para

conductores de tres hilos y de 2 % para conductores valor de resistencia a la corriente alterna de las tablas que concéntricamente trenzados. suministran los fabricantes. Este valor se da para la frecuencia de trabajo del conductor, a una temperatura determinada y para diferentes valores de corriente. Resistencia Efectiva o Resistencia ac   Tipos de conductores Si la corriente que fluye por un medio conductor es alterna, se presenta una resistencia en ca o efectiva. La resistencia efectiva se determina normalmente en forma El cobre y el aluminio se caracterizan por tener baja resistencia eléctrica, sin embargo el aluminio es el experimental o bien a partir de la resistencia óhmica. material más utilizado en los conductores de las líneas de De forma experimental tenemos que: transmisión, ya que presenta las siguientes ventajas respecto al cobre: Presenta un bajo precio en el mercado Rac=(Pp I 2 ) y se encuentra en abundancia. Para un mismo valor de resistencia, tiene un mayor diámetro, lo cual permite En donde: disminuir el campo eléctrico en la superficie del Rac=Resistencia efectiva del conductor conductor reduciendo así el efecto corona. Para la misma Pp=Perdida de potencia en el conductor capacidad de corriente, es un material más ligero. Ya que I=Corriente del conductor el aislamiento en las líneas de trasmisión aéreas es el aire, se utilizan conductores desnudos, lo cual reduce los Y partiendo de la resistencia óhmica, que es el método costos del conductor. Estos están compuestos por mas utilizado podemos calcular la resistencia efectiva alambres trenzados del mismo diámetro, cuyo matercial mediante el efecto piel o skin sabiendo que es el 2% mas es el aluminio, acero o aleaciones de aluminio con de la Rcd, entonces: pequeñas cantidades de silicio y magnesio. Las capacidades de los conductores para trasportar corrientes Rac=Rdc*102% y soportar esfuerzos mecánicos depende del material y la Rac=Rdc*1.02 cantidad de hilos que componen el conductor. El número total de hilos en conductores trenzados que garantice que Influencia del efecto piel en la resistencia efectiva la sección trasversal del cable este completamente llena (Rac) es de 7, 19, 37, 61, 91 o más. El trenzado de los hilos La corriente que fluye por un conductor se distribuye permite construir conductores con diámetros uniformemente a lo largo de él solamente en presencia de relativamente grandes otorgando al conductor flexibilidad corriente continua. En un conductor por el que circula y resistencia a los esfuerzos mecánicos. Debido a que el corriente alterna, a medida que aumenta la frecuencia de conductor esta expuesto a ambientes que generan la corriente que lo atraviesa la no uniformidad de la corrosión, este se debe recubrir con capas protectoras de distribución se hace más pronunciada dando origen a una óxido insoluble. densidad de corriente no uniforme. A este fenómeno se le Entre los diferentes tipos de conductores de aluminio se conoce como efecto piel y trae como consecuencia una tienen: disminución de la superficie útil del conductor lo que provoca un aumento en su resistencia. Este efecto se  AAC: Todos los conductores de Aluminio (All genera debido a que los hilos que hacen parte del Aluminum Conductor). conductor enlazan mayores cantidades de flujo a medida Los cables tipo AAC, están formados a partir de aluminio que se aproxima al centro del mismo, lo cual se ve obtenido por refinación electrolítica con pureza de 99,5 reflejado en un aumento de la reactancia en el centro del % y conductividad mínima de 61,0 %, de la conductor. Esto implica que la corriente tienda a fluir por conductividad del cobre a 20°C (IACS) "International los hilos que se encuentran más cerca a la superficie del Annealed Copper Standard". Todos los cables están conductor ya que estos presentan una menor reactancia. formados por hilos de aluminio duro cableados El cálculo del incremento de la resistencia debido al concéntricamente. Sus principales características es son efecto piel es complejo, dando lugar al uso de funciones larga vida, alta resistencia mecánica, bajo peso, bajo de Bessel para su análisis. Para efectos prácticos la mantenimiento, buena conductividad eléctrica. corrección por este efecto se va a considerar al tomar el Resistividad volumétrica a 20°C en (Ω mm²/m) 0,028

264. Su temperatura máxima de operación para líneas aéreas es 75° en su diseño. Los conductores AAC se usan en la distribución y transmisión de la energía eléctrica. Las líneas aéreas formadas por estos conductores se construyen con distancias interpostales cortas, son usadas en ciudades, distribución rural, industrial, alimentación a subestaciones, etc.

en líneas eléctricas aéreas . Las capas externas son de aluminio de alta pureza, el cual posee buena conductividad, es liviano y de bajo costo. Sus capas internas son de acero para brindar resistencia mecánica y ayudar a soportar el peso del conductor. El acero posee mayor resistencia mecánica que el aluminio el cual permite que se le pueda aplicar al conductor una mayor tensión mecánica. El acero también tiene una menor deformación elástica e inelástica (elongación permanente) frente a cargas mecánicas (como el viento o el hielo), así como un bajo coeficiente de expansión térmica con alta corriente. Estas propiedades permiten que el conductor ACSR tenga una catenaria significativamente menor que cualquier conductor de aluminio. Por convención, la Comisión Electrotécnica Internacional define el ACSR como A1/S1A.

 AAAC (Conductor de aleación de aluminio) Los AAAC se utilizan como cables conductores desnudos en los circuitos aéreos que requieren una mayor resistencia mecánica que los AAC y una mejor resistencia a la corrosión que los ACSR. Las características de hundimiento y la relación resistencia-peso del cable conductor AAAC son mejores que las de los cables AAC y ACSR.  ACAR Es un conductor compuesto por un núcleo de aleación de aluminio 6201-T81 e hilos de aluminio 1350 H-19 cableados concéntricamente alrededor del núcleo. Algunas construcciones tienen alambres de aleación y de aluminio distribuidos en la misma capa. Su aplicación es para líneas de Transmisión y de distribución. En sus características podemos encontrar: Buena relación carga de rotura/peso, lo que lo hace muy útil cuando se diseñan las líneas con consideraciones de capacidad de corriente y de flecha. Buena resistencia a la corrosión.

 ACSR El Conductor de aluminio con acero reforzado, más conocido por sus siglas en inglés como ACSR (Aluminium conductor steel-reinforced), es un tipo de conductor trenzado que posee alta resistencia mecánica y alta capacidad de corriente típicamente usado

resistencia T de cobre, para asi poder sacar nuestra resistencia total. 

Calculo de Resistencia de corriente continua a varias temperaturas (ACSR)

Para iniciar con este cálculo debemos conocer previamente el número de hilos del cable tanto de aluminio como de acero y también necesitamos el diámetro de cada hilo (Acero y Aluminio), para así poder calcular el área de aluminio y acero. Empezando el proceso con acero, iniciamos multiplicando el número de hilos por pi cuartos y por el cuadrado del diámetro de los hilos, entonces tenemos:

(Acero a 20°) Rc20=0.15*long*1.02/A Rc20= resistencia acero a 20° 0.15=constante de resistividad del acero a 20° 1.02= porcentaje a multiplicar del acero (Resistencia T acero) RTc= Rc20*(1+0.00437*(|T-20|)) 0.00437= constante alfa 20= (1/228.5) T= temperatura a calcular Recordemos que T es nuestra temperatura deseada

(Aluminio) RTtot = (RTal*RTc)/( RTal+RTc) Nh*(pi/4)*( d 2 ¿ = Area Nh=número de hilos d= diámetro de los hilos

En donde: RTc= resistividad T del acero RTtot= resistividad T total

Teniendo el área vamos a calcular la resistividad en 20°C. Para ello se necesita conocer la resistividad del aluminio a Se puede marcar con un subíndice que denote que es 20°C que es igual a 0.02828, la longitud de la cual va a Resistencia en corriente directa. modular las unidades queremos conocer nuestra resistividad y como ultimo dato el área (Aluminio a 20°C) Ral20=0.02828*long*1.03/A Ral20= resistencia aluminio 20° Long= longitud A= Area 1.03= porcentaje a multiplicar en el aluminio Conociendo estos datos determinamos a que temperatura queremos evaluar la resistividad, y a ella le restamos 20 que son los veinte grados calculados, entonces donde T es la temperatura a calcular: RTal= Ral20*(1+0.00403*(|T-20|) Donde: RTal= resistividad T de aluminio 0.00403= alfa20 =(1/228.1) Conociendo esto se repite el mismo proceso para el Acero hasta tener nuestra resistencia T de aluminio y nuestra



Calculo de Resistencia de corriente alterna a varias temperaturas (ACSR)

Para el cálculo de resistencia ac en varias temperaturas tenemos que primero conocer la resistencia dc a esta misma temperatura. Este cálculo se basa en el efecto skin, el cual como ya fue mencionado, se trata del 2% más que la resistividad en corriente directa. RTtot(ac)=RTtot(dc)*102% RTtot(ac)=RTtot(dc)*1.02 III. C ONCLUSIONES El cálculo de la resistividad en una línea de trasmisión va mucho más allá de la ley de ohm, influyen varios factores y gracias a ello podemos concluir que el conocer las constantes para el cálculo de la resistividad a 20° nos permite calcular la resistividad a cualquier temperatura.

R EFERENCIAS IV. ANEXOS

[1]

EMAGISTER. (sf) Lineas de Transmision. (Online) Recuperado de:

https://www.emagister.com/uploads_courses/Comunidad _Emagister_52281_Lineas_de_Transmision.pdf [2 Jacinto Viqueira Landa, Redes Eléctricas, tomo 1, Universidad Nacional Autónoma de México, pagina 54-61 (Online) Recuperado de: https://drive.google.com/drive/u/1/folders/1IxUHP-ySI4dYX0Psl32A7g_tVzcEVp[3] Samuel Ramirez Cataño, Redes de Distribución de Energía, Parte 1, Universidad Nacional de Colombia, pagina 72-76 (Online) Recuperado de: https://drive.google.com/drive/u/1/folders/1uEDmL13bprZt77Wq3wdmhEy7zIpLKBa [4] Elandcables. (sf.) CONDUCTORES DE ALUMINIO AAC, AAAC, ACSR, ACAR.(Online) Recuperado de :

https://www.elandcables.com/es/cables/aluminium-conductorsaac-aaac-acsr...