MEDIDA DE LA POTENCIA ELECTRICA EN CIRCUITOS TRIFASICOS

MEDIDA DE LA POTENCIA ELECTRICA EN CIRCUITOS TRIFASICOSI OBJETIVO: Analizar y verificar en forma experimental la medida de potencia en circuitos trifsicos utilizando el mtodo de los tres vatmetros y vatmetro trifsico en conexin Aron.II ELEMENTOS A UTILIZAR 01 Fuente de alimentacin trifsica variable 03 vatmetros monofsicos 220V 5A. 01 Vatmetro trifsico 220V, 5V . 03 Resistencias variables 0-44 ohmnios 4 A 03 Ampermetros iguales de 0-5 A 02 Voltmetro 0- 250 V 03 condensadores de 50 uf -300V Conductores para conexiones.III PROCEMIENTO EXPERIMENTAL1. Colocar las escalas de los instrumentos en su mximo valor como primera precaucin.2. Calibrar la tensin de salida 220 V, tensin trifsica.3. Energizar el circuito y utilizar las resistencias de 88 ohmios ( 02 resistencias de 44 en serie) medir los valores en los instrumentos para Cada variacin de las resistencias R4. Medir los valores de los condensadores.5. Armar el circuito de la figura adjunta y registrar los siguientes valores.

IV TABLA NV1V2V3A1A2A3W1W2Ptexp=w1+w2+w3W3I NEUTRO

12202202200.470.670.7368621300.26

22102102100.500.590.668441120.3

32002002000.490.620.5268441120.3

41801801800.510.530.436626920.42

5120120120

NRC1C2C3

14212 UF12 UF12 UF

24212 UF12 UF12 UF

34212 UF12 UF12 UF

44212 UF12 UF12 UF

CUESTIONARIO

1. Explicar el mtodo de medicin de los tres vatmetros para medir potencia trifsica.

El mtodo de los tres vatmetros consiste en la medicin de la potencia en cada fase y tambin medimos su voltaje y corriente con esto obtenemos los datos necesarios para calcular el factor de potencia en el circuito trifsico:

Es el mtodo ms exacto para medir el factor de potencia es de los tres vatmetros ya que con este medimos el factor de potencia en cada fase y le calculamos el promedio para el factor de potencia trifsico.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 variacin de Z (R-C)

PtexpRCcosexppotencia aparentepotencia activapotencia reactiva

1304212 UF

1124212 UF

1124212 UF

924212 UF

3. Con los datos de los valores de las impedancias obtenidos obtener la potencia reactiva terica, la potencia reactiva total suministrada al circuito, el factor de potencia y la potencia aparente total terica y compararlos con los datos resultados obtenidos de los vatmetros experimentalmente. Potencia aparente(terico)Potencia activa(terico)Potencia reactiva(terico)CostericoCosexpPotencia aparente(exp)Potencia activa(exp)Potencia reactiva(exp)

4. Dar las divergencias de los valores tericos y experimentales de la potencia trifsica, dando el error absoluto y relativo porcentual referido al valor terico en forma tabulada.

Potencia aparente(terico)Potencia reactiva(exp)Error relativoError porcentual

5. Qu mtodos existen para realizar las mediciones de la potencia trifsica?

MTODO DE ARONEn la prctica, cuando el sistema trifsico carece de neutro no se utiliza el mtodo de los tres vatmetros sino que se recurre al mtodo de Aron, que solamente utiliza dos vatmetros. Este sistema es vlido tanto para sistemas equilibrados como desequilibrados.A continuacin explicaremos en qu consiste.Si realizamos la conexin de los vatmetros tal y como se indica en la imagen inferior:

Imagen 26: Conexin Aron en sistema desequilibrado.Fuente: Elaboracin propia.

Cada vatmetro toma la intensidad de la fase a la que se ha conectado y la tensin entre su fase y la tercera. As podremos obtener la potencia total. Veamos como:Sabemos que en cualquier sistema los valores instantneos de potencia e intensidad son:

Puesto que el valor de i3no lo medimos, podemos despejarlo en funcin de las otras dos intensidades:

Y al sustituir en la expresin de la potencia nos quedar:

Si ahora agrupamos trminos, nos quedar:

Es decir, la potencia total del sistema se puede conocer si sabemos la intensidad de dos de sus lneas y la tensin entre esas lneas y la tercera, que es precisamente la lectura que nos estn ofreciendo los vatmetros que hemos conectado.

METODO DE UN VATIMETRO

Vamos a suponer en primer lugar que nuestro sistema trifsico est equilibrado; siendo as, bastar con disponer de un nico vatmetro para obtener la potencia del circuito. Medicin de la potencia activa: si nuestra red dispone de neutro, dispondremos el vatmetro como se indica en la figura:

Imagen 19: Sistema trifsico equilibrado con neutro.Fuente: Elaboracin propia.

Una vez tomada la potencia activa P del vatmetro bastar una simple operacin para conocer la potencia del sistema:

Si el sistema trifsico no dispone de neutro, en ese caso deberemos configurar un neutro artificial, para lo cual necesitaremos disponer de dos resistencias cuyo valor resistivo sea igual a la resistencia de la bobina voltimtrica de nuestro vatmetro.

Imagen 20: Sistema trifsico equilibrado sin neutro.Fuente: Elaboracin propia.

Si ests pensando en la manera de averiguar la resistencia de la bobina voltimtrica para realizar el montaje, no te preocupes pues, por lo general, los vatmetros ya incorporan esas dos resistencias y marcan sus extremos de conexin con V2y V3.

Imagen 21: Conexin de un vatmetro en red trifsica, equilibrada sin neutro.Fuente: Elaboracin propia.

Medicin de la potencia reactiva: puesto que se trata de sistemas equilibrados podemos obtener la potencia reactiva utilizando un solo vatmetro conectndolo como se indica en la imagen.

Imagen 22: Medicin de la potencia reactiva en red trifsica, equilibrada.Fuente: Elaboracin propia.

La bobina amperimtrica se conecta a una de las fases y la voltimtrica a las dos fases restantes.Si hacemos un anlisis vectorial observaremos que la tensin as obtenida se encuentra desfasada 90- grados respecto de la intensidad que registra el vatmetro, como puede observarse en la imagen inferior.

Imagen 23: Diagrama vectorial de tensiones e intensidades para la medicin de potencia reactiva.Fuente: Elaboracin propia.

Teniendo en cuenta que la intensidad y tensin as obtenidas son las medidas por lnea (V23= VL; I1= IL), y recordando la relacin de las tensiones de fase y lnea, independientemente de que se trate de conexin en estrella o en tringulo:

Podemos calcular la potencia que nos dar el vatmetros:

Por otro lado sabemos que en un sistema trifsico equilibrado la potencia reactiva vale:

Y despejando y sustituyendo arriba nos quedar:

METODO DE LOS TRES VATIMETROSPara medir la potencia en sistemas desequilibrados es necesario conocer cada una de las intensidades y tensiones y para ello se pueden utilizar tres vatmetros tal y como se muestra en la imagen.En este caso, nuestro sistema trifsico dispone de neutro y la potencia total ser:P = P1+ P2+ P3

En el supuesto de no contar con neutro se puede formar uno artificial conectando las bobinas voltimtricas de los tres vatmetros, siempre que las resistencias de las tres bobinas sean iguales.

VI OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

OBSERVACIONES

La fuente de alimentacin (Variac trifsico) no funcionaba. Debido a la falta de vatmetros en el laboratorio no pudimos realizar la experiencia de los tres vatmetros. La carga que utilizamos era capacitiva. Los cables para alimentar al (variac trifsico) son especiales. Necesario verificar que los instrumentos de medicin estn bien calibrados.

CONCLUSIONES:

Se logr medir la potencia trifsica del circuito. Al desequilibrar las cargar aumentan las corrientes de fuga. En la prctica, cuando el sistema trifsico carece de neutro no se utiliza el mtodo de los tres vatmetros sino que se recurre al mtodo de Aron, que solamente utiliza dos vatmetros Cuando el sistema es balanceado las corrientes de fuga deben ser nulas pero en la prctica existen pero son pequeas. Para un sistema desequilibrado es necesario conocer cada una de las intensidades y tensiones para hallar la potencia.

BIBLIOGRAFIA

http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//3000/3089/html/332_potencia_en_sistemas_desequilibrados.html http://cesarguerra10.files.wordpress.com/2011/04/laboratorio.pdf http://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/Apuntes_EyM/Capitulo_5_Mediciones_Electricas.pdf http://www.ea4nh.com/articulos/galvanometro/galvanometro.htm http://www.ecured.cu/index.php/Shunt_%28El%C3%A9ctrico%29

ADRIAZOLA VIZARRETA JUDITH9