Upload
annie-sandra-daza-rodriguez
View
497
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/practica-no8-circ-electricos-ii 1/10
PRACTICA Nº8
MÉTODOS DE MEDICIÓN DE LA POTENCIA EN
CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA TRIFÁSICOS
OBJETIVOS
- Analizar en forma experimental los métodos indirectos y directos para
determinar la potencia en circuitos trifásicos resistivos-capacitivos.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Método de un solo vatímetro monofásico (en el caso de cargas equilibradas)
Se utiliza solo un vatímetro que mide la potencia de una fase: el amperímetro indica la
corriente de línea y el voltímetro la tensión entre líneas. En el caso de tres conductores
sin neutro, el vatímetro debe de conectarse con neutro artificial. Las indicaciones del
vatímetro deben multiplicarse por 3, de forma que la potencia total activa es:
√
Método de un solo vatímetro trifásico (en el caso de cargas equilibradas o
desequilibradas)
Se utiliza un solo vatímetro que mide potencia de todo el cricuto: el amperímetro indica
la corriente de línea y el voltímetro la tensión entre líneas. La indicación del vatímetro
registra directamente la potencia activa total del circuito, de tal forma que la potencia
total activa es:
√
Método de los dos vatímetros monofásico (en el caso de cargas desequilibradas o
equilibradas)
Este sistema se denomina también “Método de Aron” y permite las mediciones de
potencia y factor de potencia en corriente alterna trifásica de tres conductores,
equilibrados o desequilibrados. Es muy importante el conexionado de los circuitosvoltimétricos de ambos vatímetros; el principio de la bobina voltimétrica debe estar
5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/practica-no8-circ-electricos-ii 2/10
conectado a la misma fase en la cual esta intercalada la bobina amperimétrica, y el final
de la bobina voltimétrica debe estar conectada a la fase que no tiene ninguna bobina
amperimétrica intercalada (en la fase libre). Por ejemplo, según el montaje de la Fig. 2.
se tiene:
√
√
Método de los tres vatímetros (en el caso de cargas desequilibradas)
Se utiliza el montaje representado en la Fig. 3; cada vatímetro medirá la potencia de
cada fase en forma independiente, en este caso se obtiene el promedio del factor de
potencia, según las expresiones:
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
En la experiencia, se utilizó los siguientes elementos:
3 Reóstatos de 44Ω, 4,4A
3 Condensadores 220V, 60Hz
2 multímetros digitales
3 vatímetros analógicos
1 autotransformador trifásico
Conductores eléctricos
Se siguieron los siguientes pasos:
Medición indirecta de la potencia en corriente alterna trifásica
1. Realizar la siguiente conexión para encontrar la potencia con cargas equilibradas
(procedimiento de un solo vatímetro monofásico) con una tensión trifásica de
220V. Tener en cuenta las máximas corrientes permisibles en los elementos a
utilizar.
5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/practica-no8-circ-electricos-ii 3/10
Fig. 1.
Nº V1
(V)
A1
(A)
W1
(W)
PTOTAL EXP
(W)
PTOTAL TEO
(W)
R
(Ω)
C
(μF)
1 380 2.25 208 624 613.06 40 30
2. Realizar la siguiente conexión para encontrar la potencia trifásica con cargas
desequilibradas (procedimiento de los dos vatímetros) con una tensión trifásica de
220V. Tener en cuenta las máximas corrientes permisibles en los elementos a
utilizar.
Fig. 2.
V1
(V)
V2
(V)
A1
(A)
A2
(A)
W1
(W)
W2
(W)
PTOTAL EXP
(W)
PTOTAL TEO
(W)
R
(Ω)
C
(μF)
380 380 2.25 2.25 698 75 623 613.06 40 30
5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/practica-no8-circ-electricos-ii 4/10
a) Realizar la conexión del procedimiento de los tres vatímetros para encontrar la
potencia con cargas equilibradas. Utilizar los mismos valores de impedancias del
circuito anterior para poder comparar la potencia.
Fig. 3.
V1
(V)
V2
(V)
V3
(V)
A1
(A)
A2
(A)
A3
(A)
W1
(W)
W2
(W)
W3
(W)
PTOTAL EXP
(W)
PTOTAL TEO
(W)
R
(Ω)
C
(μF)
219.4 219.4 219.4 2.25 2.25 2.25 204 211 209 623 613.06 40 30
b) Realizar la conexión del procedimiento del método directo con el Analizador de
Redes para encontrar la potencia con cargas desequilibradas. Utilizar los mismos
valores de impedancias del circuito anterior para poder comparar la potencia.
V1
(V)
V2
(V)
V3
(V)
A1
(A)
A2
(A)
A3
(A)
PTOTAL EXP
(W)
QTOTAL EXP
(VAR)
STOTAL EXP
(VA)
f
(Hz)
cos φ exp
380 380 380 2.25 2.25 2.25 623 1379.89 1541.01 60 0.4121
CUESTIONARIO
1. ¿En qué consiste el método de un solo vatímetro monofásico para encontrar la
potencia de un circuito trifásico? Explicar con detalle.
Este método se usa principalmente cuando se tiene un sistema de cargas
equilibradas y simétricas. Así, se utiliza un vatímetro monofásico cuyas bobinas
amperimétrica y voltimétrica, utilizan la corriente de una sola línea y la
diferencia de potencial entre dos líneas, respectivamente. De esta manera, se está
realizando la medición de la potencia activa de una sola fase, por lo que debemultiplicarse por 3 para obtener la potencia activa total del circuito trifásico.
5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/practica-no8-circ-electricos-ii 5/10
Para el caso de un sistema trifilar (tres conductores) sin neutro, el vatímetro debe
conectarse a un neutro artificial.
2. ¿En qué consiste el método de un solo vatímetro trifásico para encontrar la
potencia de un circuito trifásico? Explicar con detalle.
Este método se usa tanto para sistemas de cargas equilibradas como
desequilibradas. Así, se utiliza esta vez, un vatímetro trifásico que mide la
potencia activa de todo el circuito. Para ello, el amperímetro conectado en serie,
indica la magnitud de la corriente de línea y el voltímetro conectado en paralelo,
registra la tensión entre líneas. Como la lectura de este tipo de vatímetro registra
la potencia total, no hay necesidad de multiplicar el resultado por 3, como en el
método antes mencionado.
3. ¿En qué consiste el método de dos vatímetros para encontrar la potencia de un
circuito trifásico? Explicar con detalle.
Se puede medir potencia activa trifásica con dos vatímetros cuando el sistema no
tiene neutro, es decir que es trifilar. Se utiliza el circuito de la figura siguiente
donde el punto de los dos vatímetros es la fase T, por ejemplo.
La suma de las mediciones de dos vatimetros es igual a la suma de las
indicaciones que hubieran revelado tres vatímetros conectados a cada una de las
5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/practica-no8-circ-electricos-ii 6/10
fases y neutro artificial. Es decir que se obtiene con éste método una medición
de potencia trifásica.
Como no se ha impuesto condiciones de simería ni de equilibrio para demostrar
el método, se dice que es útil para medir potencia en cualquier sistema trífasico
simétrico o no, equilibrado o no, pero siempre que sea trifilar.
Este método solo es utilizable, cuando no existe conductor neutro, o bien si
previamente puede garantizarse (por medición) que la intensidad del neuto es
nula.
Es independiente de que la carga esté conectada en estrella o triángulo.
El método de Aron se emplea en sistemas de transmisión (alta tensión) y de
distribución primaria (media tensión), que son sistemas trifásicos que nunca
poseen neutro. Desde luego que habrá que utilizar transformadores de medida
(TI,TV) para conectar los vatímetros.
También se los utiliza en la industria cuando se trata de grandes potencias, por
ejemplo, en explotaciones mineras, petroliferas, pues constituyen sistemas
trifasicos sin neutro.
4. ¿En qué consiste el método de tres vatímetros para encontrar la potencia de un
circuito trifásico? Explicar con detalle.
Para un sistema trifásico tetrafilar desequilibrado, según este método, se utilizan
tres vatímetros monofásicos conectados de la siguiente manera:
5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/practica-no8-circ-electricos-ii 7/10
Como se ve, se conecta cada vatímetro de tal manera que mida la potencia de
cada fase, cuidando de que tengan un punto en común: la línea neutra. La suma
de las tres lecturas es igual a la potencia total consumida por la carga.
Para el caso de contar con un sistema de cargas, equilibradas o no, trifilar, la
forma más simple de medir potencia activa trifásica sin neutro, es hacer uso de 3
vatímetros gemelo que se conectan formando una estrella, por lo que convergen
sus circuitos voltimétricos a un punto único llamado neutro artificial o ficticio.
La justificación de usar este método radica en que siendo los 3 vatímetros
iguales, sus circuitos voltimétricos tomarán iguales intensidades, pero desfasadas
entre si 120º, de modo que en el punto de unión, centro de estrella, las tres
corriente se compensarán totalmente, dando resultante nula, por lo que no se
requiere conductor de retorno al generador como lo haría el conductor neutro.
Así, se conectan los 3 vatímetros, según indica la siguiente figura:
Nuevamente, la potencia total activa es el resultado de la suma de cada potencia
de fase.
5. ¿Cuál de los métodos indirectos para la medición de la potencia trifásica es el
más exacto?
Para sistemas trifilares, se recomienda el Método de Aron, pues su versatilidad
para determinar el punto en común y su bajo porcentaje de error lo respaldan.
Para sistemas tetrafilares, se recomienda el Método de los Tres Vatímetros, yaque es igualmente aplicable a cargas tanto equilibradas como desequilibradas.
5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/practica-no8-circ-electricos-ii 8/10
6. Obtener la potencia activa, reactiva, factor de potencia y la potencia aparente
experimentales para cada una de las impedancias Z.
Como las cargas son equilibradas, las tres impedancias poseen el mismo valor.
Para la potencia reactiva y la potencia aparente…
() ()
()
()
() ()
5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/practica-no8-circ-electricos-ii 9/10
7. Obtener el factor de potencia, potencia activa, reactiva y la potencia aparente
teóricos para cada una de las impedancias Z.
VL: 380V
√
Para la potencia reactiva y la potencia aparente…
()
()
() ()
8. Presentar en forma tabulada la divergencia en porcentaje dando el error absoluto
y relativo porcentual de cada uno de los métodos usados para la potencia total
trifásica experimental y teórica.
Tipo de Potencia Valorteórico Valorexp Error Relativo
P 613.05 W 623 W 1.6%
Q 1355.25 VAR 1379.89 VAR 1.8%
S 1487.46 VA 1514.01 VA 1.8%
5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/practica-no8-circ-electricos-ii 10/10
CONCLUSIONES
- Si no se puede asegurar que el sistema es equilibrado no se puede medir
potencia trifásica colocando un solo vatímetro en una fase.
- Si se produjera algún cambio en la carga o en la tensión de generación cambiaría
la potencia en cada una de las fases a través del tiempo y los valores
simultáneos.
- Se puede medir potencia activa trifásica con dos vatímetros cuando el sistema no
tiene neutro, es decir que es trifilar.
- Para medir la potencia en un sistema simetrico y equilibrado según Blondel se
necesitan tres vatímetros para un sistema trifásico, pero se puede medir con dos
vatímetros según Aron haciendo ciertas consideraciones. Si no se respeta esas
consideraciones, el metodo nos dara tecturas erróneas
- Tres vatimetros miden la potencia de la carga independientemente del equilibrio
de las corrientes, de la simetria de las tensiones, de la forma de onda de ambos
parámetros y del potencial del punto “O”.
- Es válido el método de los tres vatímetros aunque la carga este conectada en
estrella o en triangulo, ya que si reduce el triángulo a estrella se verifica lo
enunciado, y siempre la suma de las potencias de cada fase dará como resultado
la potencia total del circuito.
- El método de los tres vatímetros da la potencia exacta e invariante cualquiera sea
el punto de referencia (generalmente el centro de la cofiguración estrella),
siempre que no variemos la fuente ni la carga.
BIBLIOGRAFÍA
- wwwcampus.usal.es/.../Principal/Circuitos/.../MedidaPotenciaTrifasica.pdf
- www.uco.es/investiga/grupos/giie/cirweb/.../circuitos/tc-pe0401.pdf
- co.es/investiga/grupos/giie/cirweb/practicas/.../etprat-7.pdf
- www.frro.utn.edu.ar/repositorio/.../medicion_de_potencia.pdf