MEDIDA DE LA POTENCIA ELECTRICA EN CIRCUITOSTRIFÁSICOS

I. OBJETIVO

Analizar y verificar en forma experimental la medida de potencia en circuitos trifásicos utilizando el método de los tres vatímetros y el vatímetro trifásico en conexión Aron.

I. MARCO TEORICO

Un sistema trifásico es una combinación de tres sistemas monofásicos, cuyas ondas senoidales están desfasadas 120º. Como consecuencia la Potencia suministrada es igual a las potencias absorbidas por cada una de las fases, sin importar que conexión tengan, sea en estrella o triángulo, en todos los casos la potencia total del sistema es igual a la suma de las potencias correspondientes a cada fase del sistema trifásico considerado.

PT = PR + PS + PT

Sin embargo un sistema trifásico puede tener dos tipos de cargas: cargas equilibradas y desequilibradas, que van a variar las características del sistema trifásico y por ende el método en que se debe efectuar la medición de potencia.

MEDICIONES DE POTENCIA ACTIVA EN CORRIENTE ALTERNA TRIFÁSICA. CARGAS EQUILIBRADAS

En muchas ocasiones, por ejemplo, en motores eléctricos grandes, en aparatos de calefacción, etc. Las tres fases están igualmente cargadas, se dice que se trata de cargas equilibradas. Es decir que por cada fase va a circular la misma corriente, y los ángulos de desfase son también iguales. En este caso entonces la potencia total va a ser:

PT = 3 Pf = 3Vf If cos Ø

Es decir que para la medición de la potencia trifásica es un sistema equilibrado, se puede utilizar un solo vatímetro monofásico y multiplicar los valores obtenidos por tres.

Mediciones de Potencia Activa en corriente alterna trifásica. Cargas Desequilbradas

Este es el caso más general que puede presentarse. En este caso se emplea la expresión general de la potencia:

MÉTODO DE TRES VATÍMETROS

Por lo tanto deben de utilizarse tres vatímetros. Cada vatímetro leerá entonces una corriente de línea y un voltaje de fase. El sistema de los tres vatímetros permite medir y observar separadamente los procesos eléctricos en cada una delas fases de un sistema trifásico desequilibrado. Resulta particularmente apropiado en el caso de pequeñas potencias y grandes

desfases. Sin embargo para la medición de potencias en sistemas trifásicos desequilibrados se utiliza principalmente el sistema de los dos vatímetros o sistema Aron.

MÉTODO DE DOS VATÍMETROS O MÉTODO DE ARON

Permite las mediciones de potencia en circuitos de corriente alterna trifásica de tres conductores, equilibrados o desequilibrados. Respecto al método anterior presenta las siguientes ventajas:

Resulta mucho más fácil y económico efectuar lecturas simultaneas de dos vatímetros que de tres.

Permite el empleo de un solo aparato de medida, con dos sistemas de medida y cuya escala indica directamente la potencia a medir.

En el sistema Aron las tensiones aplicadas a las bobinas voltimétricas son las tensiones de línea, el principio de la bobina Voltimétrica (+- ó *) debe estar conectado a la misma fase en la cual esta intercalada la bobina amperimétrica, y al final de la bobina Voltimétrica, debe conectarse a la fase que no tiene ninguna bobina amperimétrica intercalada (es decir a la fase libre). Entonces la potencia total trifásica será igual a la suma de los dos vatímetros:

PT = P1 + P2

III. ELEMENTOS A UTILIZAR

01 fuente de alimentación trifásica variable (Variac trifásico) 03 vatímetros monofásicos 20V 5A 01 vatímetro trifásico 20V, 5A 03 resistencias variables 0-4 ohmios 4A 03 amperímetros iguales de 0-5A 02 voltímetro 0-250V 03 condensadores de 50uf – 30V, - conductores para conexiones

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Colocar las escalas de los instrumentos en su máximo valor como primera precaución.2. Calibrar la tensión de salida a 20 V, tensión trifásica.3. Energizar el circuito y utilizar las resistencias de 88 ohmios (02 resistencias de4 en serie),

medir los valores en los instrumentos para cada variación de las resistencias R,4. Medir los valores de los condensadores.5. Armar el circuito de la figura adjunta y Registrar los siguientes valores.

V1 (Volt) V2 (Volt) V3 (Volt)A1

(Amp)A2

(Amp)A3

(Amp)87 86.9 85.5 0.43 0.45 0.44

87.1 87.2 86.4 0.44 0.46 0.4587.5 87.7 86.6 0.41 0.43 0.4287.2 87.4 86.2 0.64 0.65 0.6486.6 87 85.9 0.79 0.8 0.7987.2 86.9 86.1 0.76 0.8 0.7587.7 87.1 86.9 0.64 0.77 0.74

W1 (Watt) W2 (Watt)W3

(Watt) W1+W2+W3 W3 Ø

40 42.5 40 122.537.5 45 42.5 12530 35 36 10140 50 47.5 137.560 65 67.5 192.560 70 62.5 192.545 60 70 175

N R C1 C2 C31 180 50 50 502 180 70 70 703 180 30 30 304 100 30 30 305 100 70 70 706 100 50 70 507 100 30 50 70

V CUESTIONARIO

1. Explicar el Método de Medición de los Tres vatímetros para medir potencia trifásica.El sistema de los tres vatímetros permite medir y observar separadamente los procesos eléctricos en cada una delas fases de un sistema trifásico desequilibrado. Resulta particularmente apropiado en el caso de pequeñas potencias y grandes desfases. Sin embargo para la medición de potencias en sistemas trifásicos desequilibrados se utiliza principalmente el sistema de los dos vatímetros o sistema Aron.

2. A partir de los datos experimentales, calcular la potencia activa total, la potencia reactiva total suministrada al circuito, el factor de potencia y la potencia aparente total para cada variación de Z (R-C).

V total I total P (Watt) Q (Var) S (V.A) F.P

259.4 1.32 260.72 221.96 342.41 0.761260.7 1.35 262.05 234.94 351.95 0.745261.8 1.26 263.06 199.03 329.87 0.797260.8 1.93 262.73 429.33 503.34 0.522259.5 2.38 261.88 559.34 617.61 0.424260.2 2.31 262.51 540.71 601.06 0.437261.7 2.15 263.85 496.95 562.66 0.469

3. Con los datos de los valores de las impedancias obtenidos obtener la Potencia activa teórica, la potencia reactiva total suministrada al circuito, el factor de potencia y la potencia aparente total teórica, y compararlos con los resultados obtenidos de los vatímetros experimentalmente.

P (Watt) Q (Var) S (V.A) F.P247.90 236.19 342.41 0.724250.23 247.48 351.95 0.711249.71 215.54 329.87 0.757269.79 424.93 503.34 0.536276.69 552.16 617.61 0.448242.23 550.09 601.06 0.403253.76 502.18 562.66 0.451

4. Halar los valores teóricos y dar las divergencias de los valores teóricos y experimentales de la potencia trifásica, dando el eror absoluto y relativo porcentual referido al valor teórico en forma tabulada.

5. ¿Qué métodos existen para realizar las mediciones de la potencia trifásica?- Método de los 3 Vatímetros

- Método de Aron o 2 Vatímetros

- Método de Potencia Activa

en cargas equilibradas

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

OBSERVACIONES- Antes de energizar el circuito se necesita la aprobación de un docente.- La corriente a trabajar debe ser menor a 2.75 A ya que puede causar la muerte.- La conexión de un medidor de energía eléctrica es similar a la de un vatímetro ya que

por un lado se conecta el voltaje y por otro la corriente- Cada vez que se realice el cambio de un capacitor se debe apagar el circuito.- El variac trifásico consta de 7 terminales y cada uno de ellos cumple una función

especifica tanto como punto neutro, voltaje y amperaje.

CONCLUSIONES- Existen diferentes métodos de medición de potencia trifásica y todos conllevan al

mismo resultado final.- Con una conexión trifásica se tiene toda la potencia suministrada por el proveedor y

no hay perdidas.- Las conexiones trifásicas son mas eficientes que las monofásicas ya que entregan la

totalidad de energía y es mas fácil de repartirse.- Se comprobó que las corrientes están desfasadas 120 grados entre si.- El sistema trifásico presenta una serie de ventajas como son la economía de sus líneas

de transporte de energía y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.

VI. BIBLIOGRAFIA

- http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_trif%C3%A1sico - http://www.bloodzone.net/forums/f10/monofasica-o-trifasica-76140/ - http://www.trifasicos.com/ - http://www.delmarelectric.com/resources/sampchaps/herman/Herman_ch12.pdf

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

PROGRAMA PROFECIONAL DE INGENIERIA MECANICA – MECANICA ELECTRICA Y MECATRONICA

CURSO:

CIRCUITOS ELECTRICOS II

TUTOR:

Ing. Giovanna Chani

PERTENECIENTE A:

JOSÉ AUGUSTO PAZ PINTO

VI SEMESTRE

GRUPO 02

25/11/2014