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MEDICIONES ELÉCTRICAS 1 (3D1)
LABORATORIO 6 – MEDICIÓN DE POTENCIA EN
SISTEMAS TRIFÁSICOS
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Mar del Plata
Carrera: Ingeniería Eléctrica / Electromecánica
28 de mayo de 2020
Jefe de Trabajos Prácticos – Área Mediciones Eléctricas y Ensayos
Dr. Ing. Jorge Luis Strack [email protected]
Ayudantes: Ing. Juan Martínez – Ing. Hernán Antero – Sr. Leonardo Ricciuto
Mediciones Eléctricas 1 (3D1) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP
Laboratorio 6 – Medición de potencia en sistemas trifásicos
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Objetivos
Aplicar los conceptos vistos en Electrotecnia II y en la teoría de Mediciones Eléctricas I para medir correctamente
potencia activa y reactiva en sistemas trifásicos de diferentes topologías y tipos de carga con el uso de
vatímetros electrodinámicos.
Comprender e interpretar la lectura del vatímetro de acuerdo a la topología del circuito, al tipo de carga y al
tipo de conexión del instrumento.
Afianzar los cuidados y precauciones que se deben tomar a fin de realizar lecturas correctas y sin dañar el
vatímetro.
Adquirir experiencia en la representación de diagramas fasoriales, triángulos de impedancia y triángulos de
potencia, útiles a la hora de representar gráficamente cualquier tipo de sistema eléctrico de potencia.
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Laboratorio 6 – Medición de potencia en sistemas trifásicos
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Introducción
Se comenzará con una breve introducción teórica a fin de repasar en forma sintética aquellos conceptos más
útiles vistos en la teoría para abordar las cuatro experiencias de este laboratorio:
Experiencia 1: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar equilibrado y simétrico mediante
el uso de un solo vatímetro.
Experiencia 2: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar equilibrado y simétrico sin acceso al
neutro.
Experiencia 3: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar desequilibrado y simétrico.
Experiencia 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar desequilibrado y simétrico.
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Ensayo 1: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar
equilibrado simétrico.
Circuito a realizar en el laboratorio: Diagrama fasorial:
𝑊1 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 = 𝑈10𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10 = 𝑃10
3 ∗ 𝑊1 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿
𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0
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Ensayo 1: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar
equilibrado simétrico.
Valores medidos:
Valores a calcular:
X10
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Ensayo 1: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar
equilibrado simétrico.
Diagramas a construir:
Diagrama fasorial
Triángulo de
impedancias Triángulo de
potencias
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Ensayo 2: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
equilibrado y simétrico sin acceso al neutro.
Circuito a realizar en el laboratorio: Diagrama fasorial:
𝑊1 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 = 𝑈10𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10 = 𝑃10 3 ∗ 𝑊1 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0
𝑊2 = 𝑈23 ∗ 𝐼1 = 𝑈23𝐼1 cos 90° − 𝜑10 = 3𝑈10𝐼1 sin 𝜑10 = 3𝑄10 3 ∗ 𝑊2 = 𝑄𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿
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Ensayo 2: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
equilibrado y simétrico sin acceso al neutro.
Valores medidos:
Valores a calcular:
QM
X10
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Ensayo 2: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
equilibrado y simétrico sin acceso al neutro.
Diagramas a construir:
Diagrama fasorial
Triángulo de
impedancias Triángulo de
potencias
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Ensayo 3: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar
desequilibrado simétrico.
Circuito a realizar en el laboratorio: Diagrama fasorial:
𝑊1 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 = 𝑈10𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10 = 𝑃10
𝑊2 = 𝑈20 ∗ 𝐼2 = 𝑈20𝐼2𝑐𝑜𝑠𝜑20 = 𝑃20
𝑊3 = 𝑈30 ∗ 𝐼3 = 𝑈30𝐼3𝑐𝑜𝑠𝜑30 = 𝑃30
𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 𝐼0
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Ensayo 3: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar
desequilibrado simétrico.
Valores medidos:
Valores a calcular:
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Ensayo 3: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar
desequilibrado simétrico.
Diagramas a construir:
Diagrama fasorial
Triángulo de
impedancias
Triángulo de
potencias
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Circuito a realizar en el laboratorio:
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Acceso al neutro de la red: Diagrama fasorial:
𝑊1 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 = 𝑈10𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10 = 𝑃10
𝑊2 = 𝑈20 ∗ 𝐼2 = 𝑈20𝐼2𝑐𝑜𝑠𝜑20 = 𝑃20
𝑊3 = 𝑈30 ∗ 𝐼3 = 𝑈30𝐼3𝑐𝑜𝑠𝜑30 = 𝑃30
𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿
𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Acceso al neutro de la carga: Diagrama fasorial:
𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0
𝑊1 = 𝑈10′ ∗ 𝐼1 = 𝑈10′𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10′ = 𝑃10′
𝑊2 = 𝑈20′ ∗ 𝐼2 = 𝑈20′𝐼2𝑐𝑜𝑠𝜑20′ = 𝑃20′
𝑊3 = 𝑈30′ ∗ 𝐼3 = 𝑈30′𝐼3𝑐𝑜𝑠𝜑30′ = 𝑃30′
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Acceso al neutro de la carga: Diagrama fasorial:
𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0
𝑊1 = 𝑈10′ ∗ 𝐼1 = (𝑈10− 𝑈00′) ∗ 𝐼1
𝑊2 = 𝑈20′ ∗ 𝐼2 = (𝑈20− 𝑈00′) ∗ 𝐼2
𝑊3 = 𝑈30′ ∗ 𝐼3 = (𝑈30− 𝑈00′) ∗ 𝐼3
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Acceso al neutro de la carga: Diagrama fasorial:
𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 + 𝑈20 ∗ 𝐼2 + 𝑈30 ∗ 𝐼3 − 𝑈0′0 ∗ ( 𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3)
𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑃10 + 𝑃20 + 𝑃30
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Acceso al neutro de la carga: Diagrama fasorial:
𝑊1 = 𝑈10′ ∗ 𝐼1 = 𝑈10′𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10′ = 𝑃10′
𝑊2 = 𝑈20′ ∗ 𝐼2 = 𝑈20′𝐼2𝑐𝑜𝑠𝜑20′ = 𝑃20′
𝑊3 = 𝑈30′ ∗ 𝐼3 = 𝑈30′𝐼3𝑐𝑜𝑠𝜑30′ = 𝑃30′
𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Diagrama fasorial:
𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0
Sin acceso al neutro (método de Hermann Aron)
𝑊1 = 𝑈12 ∗ 𝐼1 = 𝑈12𝐼1cos(30° + 𝜑10) = 𝑃12
𝑊2 = 𝑈22 ∗ 𝐼2 = 0
𝑊3 = 𝑈32 ∗ 𝐼3 = 𝑈32𝐼3cos(30° − 𝜑30) = 𝑃32
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Diagrama fasorial:Sin acceso al neutro (método de Hermann Aron)
𝑊1 = 𝑈12 ∗ 𝐼1 = (𝑈10 − 𝑈20) ∗ 𝐼1
𝑊3 = 𝑈32 ∗ 𝐼3 = (𝑈30 − 𝑈20) ∗ 𝐼3
𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 + 𝑈20 ∗ 𝐼2 + 𝑈30 ∗ 𝐼3 = 𝑃10 + 𝑃20 + 𝑃30
𝑊2 = 0
𝐼2 = −𝐼1 − 𝐼3
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Diagrama fasorial:Sin acceso al neutro (método de Hermann Aron)
𝑊1 = 𝑈12 ∗ 𝐼1 = 𝑈12𝐼1cos(30° + 𝜑10) = 𝑃12
𝑊2 = 𝑈22 ∗ 𝐼2 = 0
𝑊3 = 𝑈32 ∗ 𝐼3 = 𝑈32𝐼3cos(30° − 𝜑30) = 𝑃32𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Valores medidos con el punto 0v unido al punto 0:
Valores medidos con el punto 0v unido al punto 0’:
Valores medidos con el punto 0v unido a la fase 2:
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Valores a calcular:
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Ensayo 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar
desequilibrado simétrico.
Diagramas a construir:
Diagrama fasorial
Triángulo de
impedancias
Triángulo de
potencias
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Equipos e instrumentos utilizados
Autotransformador variable
- Tensión de entrada: 220 V CA
- Tensión de salida: 0 – 250 V CA
- Tensión utilizada: 100VRMS CA (aproximadamente)
- Corriente máxima: 5A
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Equipos e instrumentos utilizados
Multímetro digital
- Marca: UNI-T
- Modelo: UT33D
- 3 ½ dígitos (máxima indicación: 1999)
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Equipos e instrumentos utilizados
Secuencímetro Analógico (Phase Detector)
- Marca: HIOKI
- Modelo: 3122
- Tensión: 110V – 480V
- Frecuencia: 40-70 Hz
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Equipos e instrumentos utilizados
Voltímetro HM (Hierro Móvil)
- Marca: GANZ
- Modelo: HLV-2
- Alcance utilizado: 120V
- 𝛼𝑚𝑎𝑥 = 120 divisiones
- Clase: 0,5
- Posición horizontal
- Tensión de prueba: 2kV
- AC - DC
- Campo nominal de referencia: 40 – 60Hz
- Campo nominal de uso: 40 – 400Hz
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Equipos e instrumentos utilizados
Multímetro digital
- Marca: UNI-T
- Modelo: UT33D
- 3 5/6 dígitos (máxima indicación: 5999)
- Rango utilizado:
• 600V AC (resolución: 100mV)
- Error en el rango de 600V AC: ±|(0.6% lectura
+ 5 dígitos)
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Equipos e instrumentos utilizados
Vatímetro electrodinámico con núcleo de hierro
- Marca: GANZ
- Modelo: HEWa-2
- Corriente nominal bobina amperométrica: 5A
- Corriente máxima: 7A
- Tensión nominal bobina voltimétrica: 48V, 120V,
240V, 480V
- 120 divisiones, Clase 0,5
- Alcances: 240W, 600W, 1200W, 2400W.
- Coseno fi de diseño: 1
- Campo nominal de referencia: 40 – 60Hz
- Campo nominal de uso: 40 – 400Hz
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Equipos e instrumentos utilizados
Amperímetro HM (Hierro Móvil)
- Marca: GANZ
- Modelo: HLA-2
- 120 divisiones
- Alcances: 0.6 A – 1.2 A – 3 A – 6 A
- Clase 0,5
- Posición horizontal
- DC y AC
- Tensión de prueba: 2kV
- Campo nominal de referencia: 40 – 60Hz
- Campo nominal de uso: 40 – 400Hz
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Equipos e instrumentos utilizados
Resistencia variable a décadas
- Danvridge Denmark Decade Resistance Box Type DR6/ABCDEF
- Error: ±(0,1% + 5mΩ)- Variable desde 0.1Ω hasta 11111Ω
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Mediciones de años anteriores – Experiencias 1 y 2
𝟑𝐐𝟏𝟎 𝐕𝐀𝐫
𝟓𝟒𝟏, 𝟏
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Mediciones de años anteriores – Experiencias 3 y 4
Ensayo N° 3
Valores Medidos
¡MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!
Jefe de Trabajos Prácticos – Área Mediciones Eléctricas y Ensayos
Dr. Ing. Jorge Luis Strack [email protected]
SE ATIENDEN CONSULTAS EN EL CAMPUS Y POR ZOOM
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