P. P. P. P. Ingeniería Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica Eléctrica y Mecatrónica
SESION 08: MEDICION DE LA POTENCIA ELECTRICA EN CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA experimental la influencia de conexión y el principio principio I.-OBJETIVO: Analizar en forma experimental de funcionamiento de un vatímetro. Analizar las diferentes formas de medición de la potencia eléctrica eléctrica en corriente continua.
II.- MARCO TEÓRICO: La pote potenc ncia ia elé eléct ctri rica ca pued puede e dete determ rmina inars rse e de vari varias as form formas as,, que que pued pueden en agruparse en dos sistemas: a) Por clculo, a partir de las indicaciones de otros aparatos de medida tales como amperímetros y voltímetros ( Medición indirecta) b) !irectamente, a partir de las indicaciones de aparatos de medida en forma directa, denominados vatímetros ( Medición directa) Medi Medici ción ón de pote potenc ncia ias s de corr corrie ient nte e cont contin inua ua por por el proc proced edim imie ient nto o voltiamperimétrico. (MEDICION INDIRECTA) "n corriente continua, la determinación de la potencia puede realizarse por una medida de la intensidad de corriente # y otra medida de la tensión $. "n este caso, la potencia se calcula por la conocida expresión: P = V I Para la medición de potencias por este procedimiento existen dos circuitos de medida% las diferencias entre am&os circuitos entran en consideración cuando se trata de medir potencias muy pequeñas , es decir cuando las potencias disipadas por los aparatos de medida tengan influencia importante en los resultados de la medición.
Figura 1 'uan 'uando do se utiliz utiliza a el circ circui uito to de medid medida a de la figu figura ra (, el volt voltím ímet etro ro mide mide la verdadera tensión existente en los &ornes de la carga, cuyo consumo es el que se desea medir, medir, sin em&argo, em&argo, el amperímetro amperímetro indica adems adems la corriente que circula por el voltímetro. Por consiguiente, la verdadera corriente que circula por la carga es: I R = I - I V V
La potencia consumida en el voltímetro vale: 2
P V = V I V = V /RV
"s decir que el error ser tanto menor cuanto mayor sea la resistencia interior del voltímetro. "ntonces la medida real de potencia ser: P R = P – P V Donde P = V I
Figura 2 'uando se emplea el circuito de medida representado en la figura ), el amperímetro indica la verdadera intensidad de corriente que atraviesa la carga, pero el voltímetro indica, adems, la caída de tensión en el amperímetro y que vale: V ! = I R !
L potencia consumida por el amperímetro es: 2
P ! = I R ! "ntonces la medida real de potencia ser: P R = P - P !
" decir que el error en la medición es proporcional a la resistencia interior del amperímetro. Medición de potencias de corriente contina mediante el vat!metro (MEDICION DIRECTA) Para la medición rpida y cómoda de la potencia de una corriente eléctrica, se emplean los vatímetros "n los instrumentos electrodinmicos, el campo magnético de imn permanente de los instrumentos de &o&ina móvil se sustituye por el campo magnético de un selenoide fi*o con n+cleo de aire, por el que se ace circular una corriente. -i la &o&ina fi*a (amperimétrica) es recorrida por la corriente principal que a&sor&e una impedancia y la &o&ina móvil (Voltimétrica, a la cual va conectada una resistencia en serie para ampliar su rango de medida/, entonces las desviaciones sern proporcionales a la potencia consumida por la impedancia. 0n vatímetro tiene por lo tanto cuatro &ornes, dos de intensidad de corriente 1&o&ina en serie o amperimétrica/ y dos de tensión 1&o&ina en derivación o $oltimétrica/, comportndose como si se tratar de dos instrumentos *untos 1voltímetro y amperímetro/ actuando en un mismo e*e. "xisten &sicamente dos formas correctas de conectar un vatímetro, la 'onexión Larga y la 'onexión 'orta cuyas características son: Cone"ión #ar$a
'omo puede o&servarse en el grfico anterior la corriente que pasa por la &o&ina amperimétrica es la misma que pasa por la resistencia de carga 2(, mientras que el volta*e que mide la &o&ina $oltimétrica es la caída de tensión que existe en la &o&ina amperimétrica y la tensión en la resistencia de carga, por lo que esta conexión es recomenda&le para cargas por las que circulen peque3as corrientes y altos volta*es. 2
P " = #V R$ % V ! & I = #V R$ % Ri I& I = V R$ I % Ri I
!onde: 2i #) es el consumo del circuito amperimétrico cuya resistencia interna es 2i. Por lo tanto la Potencia 2eal ser: 2
Potencia real = V R$ I = P " - Ri I
Conexión Cor!
'omo puede o&servarse en el grfico anterior la corriente que pasa por la &o&ina amperimétrica es la suma de la corriente que pasa por la resistencia de carga 2( y por la &o&ina $oltimétrica, mientras que el volta*e que mide la &o&ina $oltimétrica es igual a la caída de tensión que existe en la resistencia de carga, por lo que esta conexión es recomenda&le para cargas por las que circulen grandes corrientes y peque3os volta*es.
P " = #I R$ % I V & V R$ = V R$ I R$ % V R$ I V !onde: P4 : es la potencia que indica el vatímetro )
$ 2 (# $ es el consumo del circuito voltimétrico que es igual tam&ien a $ 2 ( 5 2$ . Por lo tanto la Potencia 2eal ser: 2
Potencia real = V R$ I R$ = P " - V R$ /RV #II.-ELEMENTOS A UTILI"AR: 0n vatímetro 67879AA. • •
;) reostatos de (<; omios
•
;= 2eóstato de >> 7m, >.> Amp.
•
Amperímetro A' 67879AA
•
0n multímetro
•
0n autotransformador de ;?)=;v, 'onductores de conexión.
IV.-PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: (.? Armar el siguiente circuito, con una tensión de ((@ $, ir variando el valor de las resistencias para o&tener en el amperímetro una corriente desde ;.> amperios asta ;( amperios y anotar el valor de la resistencia, el valor de amperímetro y el del vatímetro. 1'onexión larga/.
edir con el puente de eatstone la resistencia interna de la &o&ina amperimétrica. 2i B ................. 2ecordar que la Potencia 2eal en la conexión larga es: Potencia 2
real = P " - Ri I
V
Wanaloi co (P!)
R
" (I)
Pot Real
((@.<
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((>.<;CD)
).? Armar el siguiente circuito, con una tensión de );$, ir variando el valor de las resistencias para o&tener en el amperímetro una corriente desde ( amperio asta ;= amperios y anotar el valor de la resistencia, el valor de amperímetro y el de el vatímetro 1conexión corta/
edir con el puente de eatstone la resistencia interna de la &o&ina voltimétrica. 2v B ................. 2ecordar que la Potencia 2eal para la conexión corta es: 2
Potencia real = P " - V R$ /RV Wteoric
R
a
Wanaloi co (P!)
V R$
Pot Real
" (I)
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);
(D.@ (D.DECEE@<
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(E (=
)@ )C.C
)@ )C.@
(D.) )>.DEED=;)C
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).;D
E.C
>@.C
>@
(C.@ >>.DC=D@<=
).>E
=.? Armar el siguiente circuito o&servar el comportamiento en el instrumento y corregir el circuito para una correcta operación. "nergizar con una tensión mínima ($.
V.-CUESTIONARIO: #. $%&' ('o)o* )e (e)i+ión exi*en ,!r! (e)ir ,oen+i! e'+ri+! en
+orriene +onin&! Fay dos tipos de mediciones que son la indirecta y la directa. La indirecta se da utilizando un voltimetro y un amperimetro lo que nos proporciona un volta*e y una corriente acienda asi el calculo de la potencia utilizando la formula P VI La directa se da utilizando un vatimetro el cual va conectado en el circuito este vatimetro consta de ) &o&inas una amperimetrica y otra voltimetrica y al ser conectadas las ) nos indica un valor el cual multiplicado por el factor multiplicador nos da la potencia =
/. $%&' i,o* *i*e(!* )e (e)i+ión )e !1(ero* exi*en Ex,i2&e +on
)e!e +!)! &no )e eo*. "xisten ) tipos de conexiones 'onexion larga y la conexion corta cada una se da para diferentes especificaciones una es para altos volta*es y la otra para altas corrientes 3. Ex,i2&e ,or 2&e ! )eno(in!+ión )e +onexión +or! 4 +onexión !r5!. Conexion L!r5! 'omo puede o&servarse la corriente que pasa por la &o&ina amperimétrica es la misma que pasa por la resistencia de carga 2(, mientras que el volta*e que mide la &o&ina $oltimétrica es la caída de tensión que existe en la &o&ina amperimétrica y la tensión en la resistencia de carga, por lo que esta conexión es recomenda&le para cargas por las que circulen peque3as corrientes y altos volta*es. Conexion Cor! 'omo puede o&servarse en el grfico anterior la corriente que pasa por la &o&ina amperimétrica es la suma de la corriente que pasa por la resistencia de carga 2( y por la &o&ina $oltimétrica, mientras que el volta*e que mide la &o&ina $oltimétrica es igual a la caída de tensión que existe en la resistencia de carga, por lo que esta conexión es recomenda&le para cargas por las que circulen grandes corrientes y peque3os volta*es.
6. En 2&e +!*o* e* +oneniene &ii7!r &n! or! 9or(! )e +onexión )e
!1(ero.
La conexión larga es recomenda&le para cargas por las que circulen peque3as corrientes y altos volta*es. La conexión corta es recomenda&le para cargas por las que circulen grandes corrientes y peque3os volta*es. :. Ex,i2&e $Por 2&' en e i(o +ir+&io no ro! ! !5&;! en 9or(! +orre+! !e&ido a que la conexion no esta eca en forma correcta se coloco la polaridad en forma contraria <. =!!r ! ,oen+i! eóri+! )e !* )o* !>!*. V
R
((@.< ((@.) ((@.) ((@.> ((@.C
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" (I)
Pot Real
;.> ;.>@ ;.@C ;.C@ ;.D<
Wanaloi co (P!)
); )@ )C.@ >; >@
V R$
>>.DE< 46.32 @).>@D@ 51.84 E>.D=@;) 65.664 <>.<.<;CD) 113.386 Pot Real
(D.@ (D.) (D (C.< (C.@
Potencia teorica
(D.DECEE@< )>.DEED=;)C =D.DC=;@C< >>.DC=D@<=
" (I)
;.>C (.(D (.>) ).;D ).>E
?. D!r ! )ier5en+i! )e !ore* eóri+o* ex,eri(en!e* en 9or(!
!>&!)!@ )!n)o e error !>*o&o 4 re!io ,or+en&!. V
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Potencia teorica
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" (I)
;.>C (.(D (.>) ).;D ).>E
#rror absoluto
#rror relati$o
0.032 0.071161 0.0405 0.077202 0.06498 0.100069 0.1125 0.132528 0.19208 0.167305
#rror absoluto
#rror relati$o
0.032334 0.161932 0.031346 0.125545 0.030697 0.111751 0.026942 0.067400 0.026041 0.057903
VI.-OBSERVACIONES CONCLUSIONES: O>*er!+ione*: • •
•
•
•
7&servamos que en la primera experiencia se utilizara volta*es mas altos 7&servamos que en la segunda experiencia se utilizara 'orrientes mas altas 7&servamos que en la primera experiencia se utiliza mayores resistencias y 'orrientes altas 7&servamos que en la segunda experiencia se utiliza menores resistencias y volta*es altos 7&servamos que tenemos poca diferencia entre la potencia analogical y la real
Con+&*ione*: •
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!e&ido a que se utiliza en la primera experiencia ay volta*es mas altos se utiliza una conecion larga !e&ido a que se utiliza en la segunda experiencia ay corrientes mas altas se utiliza una conecion corta 'oncluimos que con mayores 2esistencia y volta*es mas a ltos la corriente sera &a*a 'oncluimos que con menores 2esistencias y volta*es &a*os la corriente sera mas alta "l consumo de la 2esistencia interna del aparato no ace muca diferencia al allar la potencia
VII.-BIBLIORAA. •
• • • •
edidas eléctricas y electrónicas. Aut.: G. Hurín. "d.: Paraninfo Iundamentos de "lectricidad. Aut.: ilton 9usso4. "d.: c 9ra4 Fill Heoria de errores 'LA-" ( edidor de potencia # '! 'LA-"E ttp:55444.typmediciones.com54atimetros.tml ttp:55444.ecured.cu5J'=JADtodosKdeKmediciJ'=J=n
