UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECANICA CURSO: CIRCUITOS ELECTRICOS II
TEMA:
MEDIDA DE LA POTENCIA ELÉCTRICA EN CIRCUITOS TRIFÁSICOS – PARTE 1 INTEGRANTE: Mendoza Velásquez Alexander
GRUPO 02 HORA 10:00 – 12:00 12:00 FECHA 28/11/16 AREQUIPA – PERÚ PERÚ 2016
SESION 10: MEDIDA DE LA POTENCIA ELÉCTRICA EN CIRCUITOS TRIFÁSICOS – PARTE 1 1. 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.
2. MARCO TEORICO Un sistema trifásico es una combinación de tres sistemas monofásicos, cuyas ondas senoidales están desfasadas 120º. Como consecuencia la Potencia suministrada es igu al 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 tambien iguales. En este caso entonces la potencia total va a ser: PT = 3 Pf = 3Vf If cos Es decir que para la medición de la potencia trifásica es un sistema equilibrado, se puede utilizar un solo vatimetro monofásico y multiplicar los valores obtenidos por tres.
Mediciones de Potencia Activa en corriente alterna trifásica. Cargas Desequilibradas Este es el caso más general que puede presentarse. En este caso se emplea la expresión general de la potencia: PT = Pf1 + Pf2 +Pf3 = VR IR cos R + VS IS cos S + VT IT cos T
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 de las 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).
3. ELEMENTOS A UTILIZAR: - 01fuente de alimentación trifásica variable (Váriac trifásico) - 03 vatímetros monofásicos 220V 5A - 01 vatímetro trifásico 220V, 5A - 03 resistencias variables 0-44 ohmios 4A - 03 amperímetros iguales de 0-5A - 02 voltímetro 0-250V - 03 condensadores de 50uf –300V, - conductores para conexiones
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 1. Colocar las escalas de los instrumentos en su máximo valor como primera precauci ón. 2. Calibrar la tensión de salida a 220 V, tensión trifásica. 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 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.
TABLA 1.1
N 1 2 3 4 5
V1
V2
V3
61.6 62.4 62.3 61.8 62.2
63.5 62.9 62.8 62.5 62.8
62.4 62.7 62.5 62.3 62.6
A1 A2 A3 (A) (A) (A) 1.07 1.07 1.02 0.97 0.94
1.13 1.1 1.05 1.01 0.97
W1
W2
Pt W3 exp=W1+W2+W3
1.1 30 30 25 1.08 32.5 32.5 32.5 1.03 35 35 35 0.99 37.5 37.5 34.5 0.95 40 40 37.5
85 97.5 95 109.5 117.5
W3 (Watts) 80 90 100 105 110
TABLA 1.2
N
R
C1
C2
C3
1 2 3 4 5
20 25 30 35 40
50 50 50 50 50
50 50 50 50 50
50 50 50 50 50
5. CUESTIONARIO: 1. Explicar el Método de Medición de los Tres vatímetros para medir potencia trifásica. Consiste en colocar un vatímetro en cada fase del circuito, luego éste se energiza y se mide la potencia en cada fase. La potencia trifásica resulta ser la suma algebraica de la lectura de los 3 vatímetros.
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).
TABLA 2 Xc
cos ф
0.35 0.43 0.49 0.55 0.60
-53.052 -53.052 -53.052 -53.052 -53.052
P. A (W) 85.0 97.5 95.0 109.5 117.5
P. R (VAR) 193.04 184.24 168.74 154.22 142.80
P. S. (VA) 210.93 208.45 193.65 189.14 184.92
ф
-69.34 -64.77 -60.51 -56.29 -52.98
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. TABLA 3 V1
V2
V3
A1 (A) A2 (A) A3 (A)
63.509 63.509 63.509 63.509 63.509
63.509 63.509 63.509 63.509 63.509
63.509 63.509 63.509 63.509 63.509
1.12 1.08 1.04 1 0.96
TABLA 4 P.A. (W)teo
P.R. (VAR) teo
P.S. (VA) teo
74.69 88.48 97.09 104.79 109.74
199.67 186.14 172.47 159.04 146.03
213.18 206.10 197.93 190.46 182.67
TABLA 5 P.A. (W)teo
P.A (W) exp
74.69 88.48 97.09 104.79 109.74
85 97.5 95 109.5 117.5
1.12 1.08 1.04 1 0.96
1.12 1.08 1.04 1 0.96
W1
W2
W3
Pteo
24.9 29.5 32.4 34.9 36.6
24.9 29.5 32.4 34.9 36.6
24.9 29.5 32.4 34.9 36.6
74.69 88.48 97.09 104.79 109.74
4. Hallar los valores teóricos y dar las divergencias de los valores teóricos y experimentales de la potencia trifásica, dando el error absoluto y relativo porcentual referido al valor teórico en forma tabulada. P.A. (W)teo
P.A (W) exp
Error Abs.
Error Relat. %
74.69 88.48 97.09 104.79 109.74
85 97.5 95 109.5 117.5
10.31 9.02 2.09 4.71 7.76
13.81 10.19 2.15 4.50 7.07
5. ¿Qué métodos existen para realizar las mediciones de la potencia trifásica? Explique cada uno. En un sistema trifásico a 4 hilos : Un sistema trifásico a 4 hilos es aquel en que además de las líneas correspondientes a las tres fases, se dispone de una cuarta línea correspondiente al neutro o punto central de la conexión en estrella de la carg a, ya que una conexión de ésta en triángulo no lo permite. La potencia activa consumida será la suma d e las potencias consumidas en cada brazo de la estrella. 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. Si se trata de un sistema desequilibrado las lecturas en los vatímetros serán diferentes.
En un sistema trifásico a tres hilos En un sistema trifásico a tres hilos no disponemos de la línea correspondiente al neutro. En este caso los vatímetros se conectan de modo que se crea un neutro artificial con una de las conexiones del circuito de tensión en cada vatímetro.
6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: 1. Se puede conocer la potencia de un circuito trifásico de muchas maneras, uno de estos es el método de los 3 vatímetros, siendo su potencia el triple de la potencia por fase, cuando la carga es balanceada. 2. La potencia se puede conocer también usando voltímetros y amperímetros. 3. El factor de potencia se puede conocer también a partir de las cargas en cada rama, relacionando la parte activa y reactiva. 4. No es indispensable tener un vatímetro trifásico para poder medir las potencias, ya que es posible realizarlo de formas no tan convencionales. 5. Los motores trifásicos siempre se encuentran balanceados por lo que es más sencillo encontrar sus potencias.
6. En el caso de no ser balanceado, se recurrirá a sumar cada potencia, siendo 3 en total. 7. Tener mucho cuidado en el voltaje de línea-línea, ya que la de fase viene a ser la raíz de 3 de VLL. 8. Para hallar las potencias reactivas aplicar la fórmula teórica y para la aparente, basta con hallarlo con el triángulo de potencias. 9. Uno de los requisitos al hacer este método, es que debe tener neutro o una línea de retorno. 10. Podemos concluir experimentalmente que los voltajes por fase y las corrientes pueden variar, pero con una potencia experimental lo más aproximada al valor teórico.
7. BIBLIOGRAFIA http://www.trifasica.net/pdf/TEMA_9._POTENCIA_EN_SISTEMAS_TRIFASICOS.pdf http://www4.tecnun.es/asignaturas/Circuitos/Practicas/PR_CIR_03.pdf http://www.proyecto987.es/trifasica_9.html http://www.uco.es/grupos/giie/cirweb/practicas/electrotecnia/etprat-7.pdf http://html.rincondelvago.com/medicion-de-la-potencia-activa-trifasica-con-el-metodo-dedos-vatimetros.html
