INGENIERIA ELECTROMECANICA

Circuitos Eléctricos II

INTEGRANTES:

LUIS SIMBAÑA

JONATHAN UBILLUZ

SONIA AMANCHA

NIVEL: CUARTO

2015

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADASESPE EXTENSIÓN LATACUNGA

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

GUÍA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO

CARRERACÓDIGO DE LA ASIGNATURA

NOMBRE DE LA ASIGNATURA

Ingeniería Electromecánica

ELEE16011 Circuitos Eléctricos II

PRÁCTICA N°

LABORATORIO DE: MÁQUINAS ELÉCTRICASDURACIÓN

(HORAS)

3 TEMA: MEDICION DE POTENCIA TRIFÁSICA

1

1 OBJETIVOS1. Medir la potencia de un circuito trifásico, utilizando el método de los dos Vatímetro2. Determinar la potencia activa y reactiva, así como el factor de potencia de un

sistema trifásico.

2 INSTRUCCIONES

A. EQUIPO Y MATERIALES NECESARIOS

Fuente de alimentación

Vatímetro Trifásicos

Voltímetro de c.a

Amperímetro c.a

Módulo de resistencias

Módulo de bobinas

Módulo de capacitores

Cables de conexión

B. MARCO TEORICOMEDICIÓN DE LA POTENCIA TRIFÁSICA EN CIRCUITOS TRIFÁSICOS

Teorema de Blondell

En un circuito n-filar la potencia activa puede medirse como suma algebraica

de las lecturas de n-1 vatímetros. Este enunciado es evidente en el caso de

un circuito tetrafilar en que tenemos acceso al neutro de la carga.

.

Ilustración 1 Medidas por fase con tres vatímetros

En este caso particular cada vatímetro indica la potencia de la fase a la que

está conectado. De este modo, la potencia trifásica resulta igual a:

P=W1+W2+W3 o sea que la potencia total es suma de las tres lecturas

Grupos Giie, (2013).

Método de Aron

En un circuito trifilar se intercalan dos vatímetros en sendos conductores de

línea, conectando las bobinas de voltaje a un punto común sobre el tercer

conductor. No se requiere condición de simetría alguna en el generador o la

carga, no existiendo restricciones al esquema de conexión (estrella o

triángulo).

.

Ilustración 2 Medida trifásica con el Método de los dos vatímetros

De acuerdo con el teorema de Blondell, la potencia activa es igual a la suma

algebraica de las dos lecturas. En efecto:

W1 = Urs · Ir W3 = Uts · It

W1+W3 = (Ur-Us) · Ir + (Ut - Us) · It = Ur · Ir + Ut · It - Us · (Ir + It)

Siendo Ir + Is + It = 0 Ir + It = -Is

Y reemplazando resulta P = W1 + W3 = Ur · Ir + Us · Is + Ut · It

La indicación de cada vatímetro no corresponde con la potencia de una fase

en particular, pero su suma algebraica es igual a la potencia trifásica Grupos

Giie, (2013).

Principio de los dos Vatímetros aplicado a un sistema equilibrado

En un receptor trifásico equilibrado, las intensidades de línea tienen igual

valor eficaz y están desfasados 120º entre sí. Para una carga inductiva se

tendría el diagrama vectorial de tensiones o intensidades de la figura

siguiente.

Ilustración 3 Diagrama vectorial medida trifásica

Si colocamos dos vatímetros W1 y W2 en conexión ARON a este receptor las

lecturas de los vatímetros serán

Ilustración 4 Conexión dos vatímetros- método de Aron

Por tanto, la potencia activa total consumida por el receptor valdrá

y debe ser igual a

Medida de la potencia reactiva

Ya se ha visto que por el procedimiento de los dos vatímetros, la potencia

consumida por un receptor es : , siendo válida esta

expresión solo para sistemas equilibrados.

También, en estos casos de sistemas equilibrados puede utilizarse un simple

vatímetro conectado

Ilustración 5 Conexión vatímetro medida de la potencia reactiva

Siendo la lectura del vatímetro de la potencia reactiva del

conjunto

En efecto, para un sistema en estrella o en triángulo, la intensidad de línea I1

está desfasada ∅ respecto a la tensión simple U1', por lo que la lectura del

vatímetro será Grupos Giie, (2013).

Medida de la potencia aparente-trifásica (S)

Si queremos conocer la potencia aparente con la lectura de los vatímetros

Grupos Giie, (2013).

Medición del ángulo en un sistema trifásico

Si queremos conocer el ángulo con la lectura de los vatímetros Grupos Giie,

(2013).

Medición del factor de potencias

Si queremos conocer el factor de potencias con la lectura de los vatímetros

Grupos Giie, (2013).

C. TRABAJO PREPARATORIO1) Diseñe un circuito trifásico equilibrado en y, con una impedancia

equilibradaa) Determine la potencia trifásica total usando el método de los

dos vatímetros

Grafico.1VL=100[V]VF=57.74[V]R=300[ohm]

I L=V FR

I L=57.74300

I L=0.19 [A]

w1=I A∗V AC

w1=(0.19 ,−90 ° )∗(57.74,30° )w1=16.46

w2=IB∗V BCw2=(0.19 ,−0 ° )∗(57.74,0 ° )

w2=16.46

P=w1+w2P=16.46+16.46

P=32.9 [W ]

2) Diseñe un circuito trifásico equilibrado en delta, con una impedancias desbalanceadas de la forma Z= R±jX

a) Determine la potencia trifásica total usando el método de los dos vatímetros

Grafrico.2VL=100[V]Z1=300-300jZ2=200-240jZ3=240-300j

IF=V LZ

I AB=100 ,(120 °)

316.22, (−71.56 °)

I AB=0.31 ,(191.56 ° )[A ]

IF=V LZ

IBC=100 ,(0 °)

312.40 ,(−50.19 °)

IBC=0.32 ,(50.19 °)[A ]

IF=V LZ

ICA=100 ,(240 °)

384.18 , (−51.34 °)

ICA=0.26 ,(291.34 °)[A ]

I A=I AB−ICAI A=0.31, (191.56 ° )−0.26 ,(291.34 °)

I A=0.43 ,(155.68 °)[ A]

IB=I BC−IABIB=0.32 ,(50.19°)−0.31,(191.56°)

IB=0.58 ,(31.13 °)[ A]

w1=I A∗V AC

w1=(0.43 ,−155.68° )∗(100,420 ° )w1=10.11

w2=IB∗V BCw2=(0.58 ,−31.13° )∗(100,0 ° )

w2=42.16

P=w1+w2P=10.11+42.16P=52.27 [W ]

Anotar los datos calculados en la table 1:

Tabla 1: Datos calculadosCarga

()IL(A)

VL(V)

W1(W)

W2(W)

P= W1 + W2(W)

∆ 0.19 100 16.46 16.46 32.9

0.430.460.50

100 10.11 42.16 52.27

3 ACTIVIDADES A DESARROLLAR

1. Implemente el circuito 1 del trabajo preparatorio. Mida la corriente de línea. Conecte los dos Vatímetro. Anote los resultados en la tabla 1:

Tabla 2: Datos de las mediciones

Carga()

IL(A)

VL(V)

W1(W)

W2(W)

P= W1 + W2(W)

∆ 0.18 100 17 15 32

0.380.430.48

100 12 42 52

4 ANÁLISIS DE RESULTADOSa) Haga un análisis comparativo entre los datos medidos y los calculadosb) Indique las posibles razones de las diferencias entre estos.c) Dibuje el diagrama fasorial de voltajes y corrientes del sistema

5 CUESTIONARIO1) Si se usan dos vatímetro para medir la potencia total de un sistema trifásico con

cargas en y equilibradas. ¿Cada medidor mide una potencia monofásica? Explíquelo.

Cada vatímetro colocado en un circuito trifásico en Y equilibrado mide la potencia monofásica debido a que el circuito es equivalente a un monofásico y la lectura del vatímetro proporciona la potencia monofásica.

2) ¿Qué significa la medición negativa de un vatímetro?

Un error en el sentido de la conexión de uno de los circuitos del vatímetro da lugar a una potencia activa de signo negativo.

3) Bastará con un vatímetro para medir la potencia trifásica total de cuatro hilos? Explíquelo

Para un sistema trifásico a cuatro hilos se necesitan 3 amperímetros la excepción de que si se trata de un sistema equilibrado, los tres vatímetros tendrán la misma lectura. En tal caso basta con utilizar un solo vatímetro siendo la potencia activa del sistema completo: P= PW x 3. Si se trata de un sistema desequilibrado las lecturas en los vatímetros serán diferentes por lo que es necesario usar los tres amperímetros

4) Es necesario utilizar dos vatímetros para medir la potencia trifásica total en un sistema balanceado de tres conductores.

Se puede utilizar uno solo pero sería necesario apagar el circuito por eso lo recomendable utilizar dos vatímetros, pero se debe contar con equipos del mismo tipo para que no existan diferencias en las medidas. De esta manera se reduce el tiempo de la práctica.

5) Puede indicar cero un vatímetro que tiene una corriente que pasa por una bobina de corriente y un potencial en su bobina de voltaje. Amplié su respuesta

Un vatímetro si puede indicar cero ya que el vatímetro es proporcional al voltaje , a la corriente y al factor de potencia, si el desfase es adecuado se puede marcar cero sin importar lo alto que sean los voltajes y las corrientes.

6 CONCLUSIONES Se midió la potencia de un circuito trifásico, utilizando el método de los dos

Vatímetro

Se determinó la potencia activa y reactiva, así como el factor de potencia de un sistema trifásico.

Se comprobó que las mediciones de los vatímetros en cargas balanceadas son las mismas.

7 RECOMENDACIONES Colocar correcamente los vatímetros en los equipos se debe tener cuidado con las conexiones, ya que la conexión incorrecta de los

conductores pueden dar lugar a un cortocircuito.

8 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEBCircuitos Eléctricos, Edminister Jhosep, 2012, Schaum

Latacunga, 16 de noviembre de 2015

Elaborado por:

Ing. Katya TorresDocente de la asignatura

Aprobado por:

Ing. Misael PazmiñoJefe de Laboratorio