UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
PRACTICA AL INTRODUCCION AL DISEÑO ELECTRICO INFORME FINAL DE TABLEROS DE MEDIDA ELECTRICA
CATEDRÁTICO
: Miguel Puican Vera
PRESENTADO POR
: Meza Gómez Eladio Jhon Cód. 20131312K
TABLEROS DE MEDIDAS ELECTRICOS
1. OBJETIVOS: Permitir familiarizar y conocer y al
alumno, con los instrumentos de
medición (analógicos o digitales) como: Voltímetro, vatímetro, contador de energía y autotransformador monofásico. Realizar correctamente las conexiones y la medición de los parámetros eléctricos (Tensión, corriente, frecuencia, potencia
y
energía) con los
instrumentos analógicos y digitales.
2. FUNDAMENTO TEORICO: El sistema eléctrico necesita de una serie de aparatos de medida y control que indiquen la energía consumida en kWh y la potencia demandada en kW. El contador de energía eléctrica es el aparato que contabiliza esta energía en las líneas y redes de corriente alterna, tanto monofásica como trifásicas. De los diferentes tipos de contadores de energía eléctrica para corriente alterna, el contador de inducción es el de mayor aplicación en las instalaciones eléctricas de viviendas y edificios. Para esta medición utilizaremos los indicadores luminosos emisores de pulsos de
energía. Estos LEDs rojos, ubicados en el panel frontal del medidor, presentan una pulsación proporcional a la energía utilizada según sendas constantes de integración: 1000 impulsos/kWh para la energía activa y 1000 impulsos/kVarh para la energía reactiva. Seleccionaremos un periodo de medición adecuado (T) y en ese lapso registraremos simultáneamente las cantidades de impulsos de ambos indicadores (Na y Nr). Con las siguientes ecuaciones calculamos P y Q: Dónde:
P: es la potencia activa expresada en kW. Na: es la cantidad de impulsos del indicador de energía activa computados durante el periodo T. Ka: es la constante de integración de energía activa. En el caso del medidor Ampy es 1000 imp/kWh. T: es el tiempo durante el cual se realiza la medición expresado en segundos. CLASIFICACIÓN DE LOS APARATOS DE MEDIDA 1. Magnetoeléctricos: constan de una bobina y un imán que producen dos campos magnéticos, uno móvil y otro fijo. Según sean los campos magnéticos se denominan:
De imán móvil: el imán permanente es el elemento móvil.
De cuadro móvil: la bobina produce el campo magnético móvil. Son los que se usan actualmente. La aguja indicadora va acoplada a la bobina que gira libremente entre los polos del imán permanente. La corriente que se va a medir se hace llegar a la bobina, donde crea un campo magnético contrario al del imán, que hace girar la bobina, y por tanto, la aguja, hasta un punto en la escala del aparato proporcional a la intensidad que recorre la
bobina. Sólo se emplean para corriente continua. Tienen gran precisión y sensibilidad. Son: amperímetros, voltímetros, óhmetros, etc.
2. Electromagnéticos (o de hierro móvil): formados por una bobina con un interior constituido por dos núcleos de material ferromagnético, uno fijo y otro móvil, este último conectado a la aguja indicadora. Funcionan porque al circular corriente (la que se quiere medir) por la bobina se origina una campo magnético que imanta los dos núcleos con la misma polaridad, originándose una repulsión que hace girar el núcleo móvil. El campo magnético es proporcional a la corriente que atraviesa la bobina. Se usa para amperímetros y voltímetros tanto de corriente continua como alterna.
3. Electrodinámicos: formados por dos bobinas, una fija y otra móvil, concéntricas, que son atravesadas por la corriente que se quiere medir, creándose en ambas bobinas campos magnéticos que hacen que la bobina móvil gire moviendo la aguja indicadora. Se usan para amperímetros, vatímetros y voltímetros la corriente continua como alterna.
4. De inducción: están formados por un electroimán atravesado por una corriente alterna que da lugar a un campo magnético variable. En el entrehierro del imán tienen un disco de aluminio que va acoplado a la aguja indicadora y que es móvil. En dicho disco se originan corrientes de Foucault que dan lugar a un campo magnético opuesto al del imán, deteniéndose la aguja en una determinada posición de la escala. Se usan para amperímetros y voltímetros de corriente alterna. 5.
Electrotérmicos: se basan en el efecto Joule. Actualmente, los más usados tienen una lámina bimetálica formada por dos metales con distinto coeficiente de dilatación unidas longitudinalmente. Cuando esta lámina es atravesada por la corriente eléctrica, el metal con mayor coeficiente de dilatación se alarga, curvando la lámina, este movimiento se transmite a la aguja indicadora que se moverá por la escala. Se usa para amperímetros y voltímetros tanto de corriente continua como alterna
3. EQUIPOS Y MATERIALES: 01 autotransformador VARIAC monofásico. 01 Amperímetro 0-5 A. 01 Vatímetro de 250V. 01 Voltímetro monofásico de 250V-5A. 01 Contador de energía de inducción. 01 cronometro digital. Panel de lámparas incandescentes (Cargas). Conductores.
4. PROCEDIMIENTOS: Identificación de los datos técnicos de los instrumentos a utilizar en el conexionado del tablero de medida. Realizar las conexiones del circuito mostrado, teniendo en cuenta los circuitos amperímetros y voltímetros. Efectuar los cálculos para cada punto y tomar datos. Para el contador de energía (Kw-h) en un cierto número de valores, previamente determinados anteriormente, se debe contabilizar un número exacto de revoluciones del disco y el tiempo empleado. El ajuste del autotransformador será de 220V (Valor nominal de trabajo de los instrumentos)
5. CUESTIONARIO: 1. Especificar la clase
de
precisión de
los instrumentos
utilizados,
incluyendo el transformador utilizado en la experiencia. Contador de energía
Transformador
Amperímetro
Voltímetro
Frecuencímetro
Vatímetro
2. De los datos tomados en el laboratorio: Evalué la potencia a partir del contador de energía (Kw-h), asimismo evalué a partir de las lecturas del voltímetro y amperímetro. Tabla 1 Potencia medida contador de energía # de lámparas
# de vueltas N
Tiempo t(s)
5
6
23.40
0.972
3
6
29.40
0.773
4
6
55.05
0.413
2
6
86.22
0.264
P1(kw) = = 950
Tabla 2 Potencia determinado con lectura Voltímetro y Amperímetro # de lámparas
Voltímetro (V)
Amperímetro (I)
5
200
4.92
0.984
3
160
4.78
0.764
4
118
3.56
0.420
2
86
3.04
0.261
P2(kw) =
Compare estos valores con el valor de la potencia medida por el vatímetro para un mismo punto. ¿Qué puede concluir? Tabla 3 # de lámparas Vatímetro (W) P3(kw) 5 0.97 3 0.78 4 0.41 2 0.26
De los datos obtenidos, grafique en papel milimetrado Potencia vs Tiempo.
Tiempo de giro vs Potencia 1.2 0.972
1
0.773
potencia KW
0.8 0.6
0.413 0.4
0.264
0.2 0 0
20
40 60 Tiempo de giro (s)
80
Explique las características más importantes de la curva, asimismo indique el significado de dicha gráfica. De la gráfica notamos una tendencia decreciente de la potencia activa respecto al tiempo de giro en una vuelta de la rueda del contador de energía. Esto quiere decir; mientras más carga consume la instalación, la rueda del contador de energía girara con mayor rapidez y con un tiempo menor en una vuelta y la potencia consumida será mayor, como indica la siguiente expresión. P (kW) =
100
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES De las medidas y cálculos realizados en las tablas 1,2 y 3 .Al comparar la potencia P1 con la potencia P3 la diferencia muy poco, debido a que se necesitó hacer varias mediciones del tiempo de la cantidad de vueltas con el cronometro. Ya que los impulsos nerviosos no son lo suficientemente rápidos para dar una medición exacta. Sin embargo al comparar la potencia P2 con la potencia P3 encontramos que el error es mínimo ya que para hallar su valor se utilizó equipos digitales como el amperímetro y voltímetro, los cuales son más exactos en su medida y por lo cual aumenta la precisión. Lo cual recomendamos realizar las mediciones en puntos fijos y para ciertas cargas específicas. Al aumentar el número de cargas (lámparas incandescentes) observamos que aumentó la potencia consumida en la instalación y en consecuencia también aumenta la energía consumida en el mismo tiempo. Esta medición se dio por que el tiempo de giro de la rueda en una vuelta del contador de energía analógico y tiempo de un pulso en el digital es menor, haciendo que el parámetro de potencia aumente. Notamos la importancia de una buena conexión de los dispositivos de medición para evitar que esto se quemen o cortocircuiten en la instalación. El amperímetro se conectó en serie con la carga (equivalente), mientras que el voltímetro y el frecuencímetro se conectaron en paralelo; el vatímetro y el contador de energía tienen ambos cuatro terminales de los cuales dos se conectan en serie (los de corriente) de resistencia baja y dos en paralelo (los de tensión) de resistencia muy alta. 7. BIBLIOGRAFIA
1. http://www.fluke.com/fluke/eses/support/manuals/default.htm 2. http://www.afinidadelectrica.com.ar/articulo.php?IdArticulo=199 3. Guía de laboratorio E2 TABLEROS DE MEDIDAS 4. AULA VIRTUAL FIEE 2014-2.
8. ANEXOS
Conexiones de los dispositivos voltímetro, amperímetro, vatímetro, contador de energía y autotransformador.
Conexión de lámparas
Dispositivos eléctricos utilizados
