MEDIDA DE LA POTENCIA MONOFÁSICA EN CORRIENTES DE C.A.
I.
OBJETIVO:
II.
Analizar en forma experimental la medida medida de la potencia potencia activa en circuitos circuitos eléctricos monofásicos de C.A. utilizando el método de las corrientes y compararlos con el método de la lectura directa. Aprender los diferentes tipos de medición de potencia. Conocer la potencia activa, reactiva y aparente. Aprender cómo medir potencia en corriente alterna monofásica. Aprender a usar el vatímetro en forma adecuada.
FUNDAMENTO TEORICO: Para la medida de la potencia en corriente continua basta con un voltímetro y un amperímetro para medir la tensión y la intensidad. Sin embargo, para medir la potencia activa en corriente alterna, además de la tensión y la intensidad necesitamos conocer conocer el factor de potencia. P=V.I.cosφ El Vatímetro: Los vatímetros son aparatos destinados a medir la potencia activa consumida entre dos puntos A y B de un circuito eléctrico. Los vatímetros pueden ser: electrodinámicos, de inducción, térmicos y digitales. A continuación se describe el funcionamiento de un vatímetro electrodinámico. Los vatímetros electrodinámicos constan principalmente de: Una bobina móvil móvil Bv, de gran número de espiras espiras de hilo muy fino para que su resistencia sea muy elevada. La bobina móvil está pivotada sobre un eje para que pueda girar. espiras y de hilo muy grueso para Una bobina fija Bi, de muy pocas espiras que su resistencia sea muy pequeña. antagonista que se opone opone al giro de la bobina móvil. móvil. Un resorte antagonista solidaria con la bobina móvil, que al desplazarse sobre sobre una Una aguja solidaria escala graduada da la medida de la potencia activa leída por el vatímetro. La bobina móvil Bv, denominada bobina voltimétrica, está alimentada por la tensión entre los puntos A y B donde va montado el vatímetro (extremos de la carga). La resistencia de la bobina voltimétrica es muy elevada para que la corriente que se derive por ella sea despreciable (característica propia de un voltímetro).
La bobina fija Bi, denominada amperimétrica, es recorrida por la corriente que circula por la carga. La resistencia de la bobina amperimétrica es muy pequeña para que la caída de tensión en ella sea despreciable (característica propia de un amperímetro). III.
MATERIALES E INSTRUMENTOS:
Un Autotransformador (Marca: matsunaga, input: 220v, output: 240v)
Una Resistencia Variable (100Ω, 200 W)
Motor Eléctrico Monofásico (Pot. Nominal: 800W)
Lámparas Mayores de 200 W
Elementos de Calefacción
Un Watímetro Analógico de C.A. (220V- 5A)
Una Pinza Amperimetrica (Marca: PRASEK, modelo: Premium PR-54)
Un Multitester Digital (Marca: PRASEK, modelo: PR-85)
IV.
Un Panel de Prueba
Cables de conexión
MATERIALES: Autotransformador
Resistencias
cables
Pinza Amperimetrica
V.
Multitester
Vatimetro
PROCEDIMIENTOS: 1. Armar el circuito de la figura 01. Colocar en Z los diversos elementos de cargas: motores, lámparas, calefactores, etc.
2. Medir la potencia de cada elemento de carga y anotarlo en tabla 01. VI.
CUESTIONARIO: 1. Describa las conexiones llamadas corta y larga en un vatímetro e indique su aplicación. Conexión corta: En esta conexión vemos que el voltímetro está conectado en párelo a la resistencia y que el amperímetro está conectado en serie con ambos instrumentos. Como vemos el voltímetro nos dará la indicación correcta de tensión que existe en los extremos de los elementos de carga, mientras que el amperímetro mediría la suma de las corrientes, una que pasa a través del voltímetro y otra que pasa a través de los elementos de carga.
Por lo tanto al momento de hallar la potencia en los elementos de carga, la corriente que pasa por ella no sería la misma que marca el amperímetro dado que una parte de la corriente que marca éste, también pasa por el voltímetro y es ahí donde surge el error, de considerar que la corriente que pasa por l os elementos de carga es la misma corriente que marca el amperímetro y eso no sucede.
Conexión larga: En esta conexión vemos que el amperímetro se conecta en serie con los elementos de carga, mientras que el voltímetro se encuentra conectado en paralelo con ambos instrumentos. Pues en esta conexión como vemos el amperímetro marca la corriente que pasa por los elementos de carga mientras que el voltímetro nos da una indicación errónea, pues mide la suma de la caída de tensiones en el amperímetro y en los elementos de carga.
2. Explique cómo efectuar las medidas de la potencia activa, reactiva y aparente en un circuito monofásico de C.A. Para la medida de la potencia activa basta con la conexión de un vatímetro. Sin embargo para la medida de la potencia aparente es necesario un voltímetro y un amperímetro, obteniendo el valor de dicha potencia de forma indirecta: Pactiva: P = V.I.Cosφ Preactiva: Q = V.I.Senφ Paparente: S = V.I
A partir de los valores de la potencia activa y aparente podemos calcular el factor de potencia del circuito, sabiendo que: Cosφ=P/S Dónde: φ es el ángulo entre la tensión y la corriente 3. Explique la instalación de un transformador de corriente para medir la potencia activa, reactiva y aparente. En el caso de medir potencias en tensiones elevadas nos podemos encontrar con valores de tensión e intensidad elevados, por encima de los alcances de los circuitos voltimétricos y amperimétricos del vatímetro. En estos casos es necesario el uso de transformadores de tensión e intensidad. El modo de conexión del circuito se muestra en la siguiente figura:
Aun cuando la intensidad fuera pequeña y estuviera dentro del alcance del amperímetro, si la tensión es elevada, habría que utilizar transformador de intensidad para aislar de la alta tensión el amperímetro. En algunos casos, debido a un bajo factor de potencia en el circuito medido, se tiene baja lectura en el vatímetro. La tendencia para mejorar la lectura y llevar la a guja al último tercio de la escala (aumentar las divisiones marcadas por la aguja), es utilizar alcances para la tensión y/o intensidad menores de los valores que hay en el circuito. Esta práctica no es aconsejable, porque estamos sobrecargando las bobinas de tensión y/o intensidad del instrumento de medida con la posibilidad de averiarlo a corto o largo plazo.
4. Que sucedería si Z es una impedancia puramente reactiva. Explique En un circuito reactivo puro, la intensidad y la tensión están en cuadratura (φ=90º) siendo el valor del f actor de potencia igual a cero. En realidad los circuitos no pueden ser puramente resistivos ni reactivos, observándose desfases, más o menos significativos, entre las formas de onda de la corriente y la tensión. Así, cuando el factor de potencia está cercano a la unidad, se dirá que es un circuito fuertemente resistivo por lo que su factor de potencia es alto, mientras cuando está cercano a cero se dirá fuertemente reactivo y su factor de potencia es bajo. Las cargas inductivas, tales como; transformadores, motores de inducción y, en general, cualquier tipo de inductancia (tal como las que acompañan a las lámparas fluorescentes) generan potencia inductiva con la intensidad retrasada respecto a la tensión. 5. Obtener el cuadro de divergencias de la tabla 01 N WT Wexp E A Er Er %
1 120W 100W 20W 0.166 16.6%
2 850W 300W 550W 0.647 64.7%
3 1000W 950W 50W 0.05 5%
4 150W 105W 45W 0.3 30%
5 18W 20W 2W 0.111 11.1%
SIENDO: = | − | = % = ()(100%)
6. Para medir la potencia activa de un receptor monofásico se utiliza un vatímetro de alcance de 5A-220V conectado a través de un transformador de intensidad de alcance 50/5A. si la escala del vatímetro tiene 50 divisiones. ¿Qué potencia estará midiendo 42 divisiones? ¿Cuál sería la potencia máxima que podría medir el vatímetro? Por el uso del transformador el vatímetro puede llegar a medir hasta 50A y como tiene 50 divisiones entonces cada división valdría 1A. Entonces en 42 divisiones tendríamos 42A, por ende la potencia seria: S=42Ax200V S=8400W Pero la potencia máxima seria: S=50Ax200V S=10000W
VII.
ANEXOS: Tabla 01 N WT Wexp
VIII.
100W
2 850W 300W
3 1000W 950W
4 105W
5 18W 20W
CONCLUSIONES:
IX.
1
A medida que aumentamos la tensión el error porcentual tiene a ser menor esto se debe por las escalas usadas en el primer c aso, además este sale diferente porque la tensión y la corriente hallados son el promedio de los voltímetros y Amperímetros colocados.
BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA:
Edminister, J. (1965). CIRCUITOS ELECTRICOS II. Europa: SERIES SHAUM. Charles, A / Sadiku, M. (2006). FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS. México: McGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES. http://www.uco.es/grupos/giie/cirweb/practicas/electrotecnia/etprat5.pdf https://www4.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/electrotecnica_y_ maquinas_electricas/apuntes/7_transformador.pdf
