MEDICION DE POTENCIA REACTIVA Y FACTOR DE POTENCIA

CAP 7 MEDICION DE POTENCIA REACTIVA Y FACTOR DE POTENCIAIntegrantes:Luz Andrea Panta LabnLuis A. Lizarme Cuevas

Se tienen los siguientes mtodos:

Mtodo directoMediante el empleo de un VarmetroMtodo indirecto

Medicin de la potencia Reactiva en circuitos monofsicosLa potencia reactiva monofsica queda expresada de la siguiente manera: Q= V I sen [VAR]

Donde: V: Voltaje de fase en voltios (V) I: Corriente de la fase en amperes (A) Sen: Factor de potencia reactivo

Mtodo directo

La potencia reactiva monofsica se mide con el varmetro, que es un instrumento similar al vatmetro constituido por dos bobinas, una fija y una mvil, en serie con sta ltima se conecta una bobina adicional, de tal manera que los flujos magnticos que ambas generan estn desfasados 90 entre s. Es un instrumento de lectura directa y se conecta en forma anloga al vatmetro.

Varmetro o Varmetro

En este caso la potencia que vamos a medir es:

Entonces haciendo circular una corriente IM desfasada 90 respecto a UM, por la rama voltimtrica, de modo que este desfasada un ngulo de (90-) respecto de I; podremos medir potencia reactiva, recordando un poco sabemos que el par elctrico de instrumentos electrodinmicos es proporcional al producto de dos corrientes I e IM en corriente continua; y en corriente alterna las corriente son 25 valores instantneos I e IM. Cuando vamos a medir potencia, un embobinado es excitado con una corriente IM proporcional a la tensin aplicada y la ecuacin del par E queda en funcin de sta tensin, de la corriente de la bobina fija y del ngulo que forman ambas magnitudes. Este ngulo depende solo del tipo de carga, pero la funcin trigonomtrica que lo afecta depende de la potencia que deseamos medir, activa o reactiva.

Si en vez de colocar una auto-inductancia en la rama voltimtrica, colocamos una capacidad para lograr el desfase de 90 entre VM e IM no altera nada el razonamiento (solo deflactara en sentido contrario).

Mtodo indirecto

Con ayuda de los instrumentos : amperimetro, voltimetro y vatmetro podemos calcular el cos de la siguiente expresion. Las 3 potencias forman un triangulo rectangulo, hallado en angulo se procede a hallar la potencia reactiva Q por pitagoras y simplemente : Q=Pvatimetro*tg

Sistema simtrico y equilibrado mediante un vatmetroSistema simtrico y desequilibrado mediante vatmetrosMtodo de los tres varmetrosMtodo de los dos varmetrosMedicin de la potencia reactiva en circuitos trifsicos

Sistema simtrico y equilibrado con un vatmetro

Sistema simtrico y equilibrado con un vatmetro

Teniendo un sistema simtrico y equilibrado es posible obtener la potencia trifsica, contando con un vatmetro y conectndolo de acuerdo a la figura 16, teniendo en cuenta que la bobina de intensidad se conecta a una de las fases y la de tensin a lasfases restantes, de esta forma se produce un desfase de 90 entre la tensin correspondiente a las fase que se conecta la bobina de intensidad (UR = VR) y la tensin con la cual trabaja la bobina de tensin (US-T = VS-T). Segn la ecuacin el vatmetro tratara de medir la potencia activa pero segn la relacin trigonomtrica de la ecuacin, resulta que la lectura del vatmetro es proporcional a la potencia reactiva trifsica y debemos multiplicarla por 3 .En este caso podemos utilizar el mtodo de tres vatmetros para redes trifsicas de cuatro hilos y el mtodo de dos vatmetros para redes trifsicas de tres hilos, siempre conectndolo como ya se ha mencionado, es decir la bobina amperimtrica en una fase y la voltimtrica en las dos fases restantes, a fin de lograr el desfase de 90 entre las tensiones correspondientes.Sistema simtrico y desequilibrado con vatmetrosEl mtodo de los dos vatmetros (conocido tambin como Mtodo ARN) se utiliza para medir la potencia activa consumida por una carga equilibrada o desequilibrada sin hilo neutro. Las conexiones de los dos vatmetros a la red estn representadas en la fig. Las bobinas amperimtricas se introducen en dos fases cualesquiera de la red, y las bobinas voltimtricas se conexionan entre la fase que tiene la bobina amperimtrica correspondiente y la fase restante.Mtodo de los dos vatmetros

Se obtendran W1 y W2 entonces la potencia reactiva ser: Q=V3*(W1-W2)Donde : V3 es la raiz cbica

Mtodo de los tres vatmetros

Se conectan tres vatmetros en cada fase.

Mtodo de los tres vatmetros

En el diagrama de corrientes y tensiones, se presentan de la siguiente manera:

Mtodo de los tres vatmetros

Con los clculos previos:Como se puede observar se utilizan tres vatmetros para potencia activa conectados en la forma indicada, es decir con la bobina de tensin trabajando con las fases que quedan libres, con respecto a donde se conect la bobina de intensidad. Entonces la bobina voltimtrica tiene aplicada la tensin compuesta o de lnea que es veces mayor que la tensin de fase (sistema de alimentacin en configuracin estrella). La potencia reactiva trifsica es igual a la suma de los vatmetros dividido por 3 puesto que cada vatmetro mide la potencia reactiva de una fase aumentada en por el hecho de que la bobina de tensin trabaja con una tensin compuesta en vez de hacerlo con la tensin de fase. Mtodo de los tres vatmetros

A pesar de existir el conductor neutro, no es posible conectar las bobinas de tensin a la tensin de fase, porque no se lograra obtener el desfase de 90 entre la tensin simple de la fase donde se ha conectado la bobina amperimtrica y la tensin compuesta a la cual est sometida la bobina de tensin.Medicin en circuitos de una sola faseMedicin del factor de potencia usando tres voltmetrosMedicin del factor de potencia usando tres ampermetrosMedicin del factor de potencia en circuitos trifsicos simtricos y equilibradosMedicin del factor de potencia en circuitos trifsicos simtricos y desequilibradosMedida del factor de potencia

Medicin del factor de potencia en circuitos monofsicosComo ya debemos saber, el factor de potencia es la relacin entre la potencia activa y la potencia aparente. Si tenemos una carga puramente resistiva el f.d.p es igual a 1.

Medicin del factor de potencia usando tres voltmetrosComo podemos observar es fcil obtener el valor del coseno contando con las lecturas de los voltmetros, este mtodo se utiliza para obtener la potencia activa de una sistema monofsico, cuando la potencia es pequea y por consiguiente la intensidad (alrededor de los 15 mA) de este modo los errores producidos en los instrumentos son infinitos.Medicin del factor de potencia usando tres voltmetros

Medicin del factor de potencia usando tres voltmetros

Haciendo algunos clculos:

Medicin del factor de potencia empleando tres ampermetros

A los efectos de construir el diagrama vectorial se supone la carga de tipo resistiva-inductiva, por ello I1 est retrasada con respecto de V, un ngulo suyo coseno hemos determinado. La resistencia auxiliar R es de tipo no inductiva y de valor conocido, con el cual podemos calcular la potencia ctiva. Como vemos el valor del coseno queda determinado por la ecuacin en funcin de las ecturas de losampermetros.Medicin de un circuito trifsico simtrico equilibrado

Cuando las cargas estn repartidas desigualmente entre las fases, habr que obtener el factor de potencia por cada fase y luego calcular el valor promedio de las tres fases, obteniendo de esta manera el valor medio del Coseno trifsico.

Medicin de un circuito simtrico y desequilibrado