Informe Circuitos eléctricos II Tema.- Watts, vars y voltamperes trifásicos Objetivos.-
Objetivo General.
Aplicar en el laboratorio los conocimientos adquiridos en el aula acerca de potencia trifásica.
Objetivos específicos.
Determinar la potencia aparente, real y reactiva de los circuitos trifásicos.
Aprender a calcular el factor de potencia en circuitos trifásicos.
Marco teórico.Potencia en Sistemas Trifásicos
Un sistema trifásico se puede considerar como la asociación (en estrella o triangulo) de tres sistemas monofásicos.
los valores eficaces respectivos de la tensión entre fase y el neutro Sea de un sistema trifásico equilibrado, en tensiones e intensidades, en el que existe un desfase entre e . Sistema equilibrado
En un sistema trifásico, para calcular la potencia de cada fase, aplicaremos las mismas expresiones que para un sistema monofásico. Estas expresiones serán: Potencia activa.- en cada fase la potencia activa se calculará:
La potencia activa P se medirá en Watio (W). Potencia reactiva.- La potencia reactiva se calculará para cada fase usando la expresión:
La potencia reactiva Q se medirá en Voltamperios reactivos (VAr). Potencia aparente.- Igualmente, la potencia aparente se calculará para cada fase:
La unidad de medida es el Voltamperio (VA). Las potencias totales en un sistema trifásico serán:
Si se trata de un sistema equilibrado, el cálculo de la potencia se simplifica bastante al ser iguales las tensiones, intensidades y ángulos de fase:
Instrumentos y equipos.-
Módulo de punto de alimentación
EMS 8821
( 0 120 / 208V / 3 ) Módulo de medición de c-a
EMS 8426
( 250 / 250 / 250 V) Módulo de medición de ca
EMS 8425
( 0.5 / 0.5 / 0.5 A) Módulo de resistencia
EMS 8311
Módulo de inductancia
EMS 8321
Cables de conexión
EMS 8941
Procedimientos.-
Practica 1 a) Use los Módulos EMS de inductancia, fuente de alimentación, y medición c-a, para conectar el circuito en ESTRELLA que se ilustra en la figura 1. Use una sección sencilla de inductancia para cada una de las cargas
No
conecte al neutro de la inductancia al neutro de la fuente de alimentación.
Figura1. b) Ajuste cada sección de inductancia a una reactancia a 400 ohms.
c) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 150V c-a. d) Mida y anote los voltajes y las corrientes de las tres cargas inductivas
.
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. f) ¿Están más o menos bien balanceados los voltajes y las corrientes? Si.
g) ¿Cuál es el valor medio de la corriente de línea?
h) ¿Cuál es el valor del voltaje de línea a línea?
i) Calcule la potencia reactiva de cada una de las cargas inductivas.
j) Calcule la potencia reactiva total trifásica, usando la suma de (i).
k) Calcule la potencia reactiva total trifásica, utilizando los valores de línea tomados de (g) y (h).
l) ¿Coincide la potencia reactiva total encontrada en (j) con la potencia total encontrada en (k)?
Sí, porque son cargas balanceadas.
Practica 2 a) Use las secciones individuales del módulo EMS de Resistencia para agregar una resistencia en serie con cada uno de las cargas inductivas, como se indica en la figura 2. No conecte el neutro del Módulo de resistencia con el neutro de la fuente de alimentación.
Figura2. b) Ajuste la sección de resistencia a 400 ohms, cuidado que cada sección de inductancia se mantenga a una reactancia de 400 ohms. c) Conecte a la fuente de alimentación y ajústela a 150V c-a. d) Mida y anote las corrientes de líneas y los voltajes aplicados a cada una de las cargas inductivas .
e) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. Vuelva a conectar cada uno de los voltímetros, como se indica en la figura 3.
Figura3. f) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 208V c-a. g) Mida y anote el voltaje aplicado a cada carga resistiva .
h) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. i) Calcule la potencia real total disipada en las tres resistencias utilizando los resultados de (d) y (g).
j) Calcule la potencia reactiva total en los tres inductores, utilizando los resultados de (d).
k) Calcule el total de la potencia aparente trifásica utilizando los resultados de (i) y (j).
l) Calcule la potencia aparente trifásica total, mediante la fórmula:
m) ¿Concuerdan bastante bien el valor de la potencia aparente total encontrado en (k), con el total determinado en (l)?
Si. n) Calcule el factor de potencia utilizando las potencias totales real y aparente trifásicas:
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
1. Un motor trifásico toma una corriente de 10 amperes en una línea de 440 volts, siendo su factor de potencia del 80 por ciento. a) Calcule la potencia aparente:
√ √ b) Calcule la potencia real:
2. Un transformador trifásico entrega 120kVA a una carga trifásica, siendo 2400V el voltaje de línea a línea. a) Calcule la corriente por línea:
√
√ √
Análisis de los resultados
Practica 1Cargas inductivas Voltajes cargas
Corrientes cargas
Potencia reactiva de las
inductivas (V)
inductivas (A)
cargas inductivas (var)
88
0.2
17.6
88
0.18
15.84
88
0.19
16.72
Tabla1. Valores obtenidos cargas inductivas.
En el análisis de comparación de resultados se puede observar que entre la suma de las potencias individuales nos da un valor de 50.16 VAR, en cambio con la utilización de la fórmula para la potencia reactiva se obtuvo un valor de 49.36VAR dándonos un erros de 0.8 VAR este error se puede dar a que se cogió mal los datos en los instrumentos de medida ya que son análogos, pero se puede concluir que por ser cargas equilibradas en las tres líneas se puede haber tomado los datos en una sola línea la corriente y multiplicado por el voltaje de línea a línea
Practica 2.Cargas inductivas Voltajes cargas
Corrientes cargas
inductivas (V)
inductivas (A)
55
0.14
55
0.12
55
0.14
Tabla2. Valores obtenidos cargas inductivas.
Se puede observar que los voltajes en las cargas inductivas son iguales ya que estas cargas están en equilibrio lo mismo se puede decir de las corrientes de cargas, estos valores podrían ser diferentes si en el caso se trabajaran con cargas diferentes en cada línea de conexión Cargas resistivas
Voltajes cargas resistivas (V)
55 55 55 Tabla3. Valores obtenidos cargas resistivas. Potencias Potencia real
Potencia reactiva
disipada P (W)
disipada Q (var)
7.7
7.7
6.6
6.6
7.7
7.7
Tabla4. Potencia real disipada en las tres resistencias.
Conclusiones.
Como se trata de un sistema trifásico y se quiere calcular su potencia se puede utilizar las fórmulas del sistema monofásico con la diferencia de que se le agregara a la formula la raíz cuadrada de tres.
La potencia trifásica se comprueba que son iguales al sumar las tres potencias (reactivas o aparentes), y comparar con el valor de la multiplicación entre la corriente de línea, el voltaje de línea y por la raíz cuadrada de tres.
Como se trata de un sistema equilibrado el cálculo de la potencia se simplifica bastante al ser iguales las tensiones e intensidades.
El factor de potencia se da gracias a que en las bobinas y los condensadores provocan un desfase entre la tensión y la intensidad del circuito, este se da solo en el caso de la corriente alterna.
El factor de potencia obtenido nos indica que 29 por ciento de la energía es desaprovechada y existe un desfasamiento de 44.77°.
Recomendaciones
No hacer ninguna conexión cuando la fuente esté conectada.
Tener en cuenta que para medir la corriente, el amperímetro forma parte del circuito.
Seleccionar adecuadamente el valor de las cargas tanto de las bobinas como de las resistencias.
Verificar que los amperímetros y voltímetros funcionen adecuadamente.
Para los análisis se toma en cuenta que, el laboratorio trabaja con valores eficaces.
Bibliografía.
http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3020/html/16_potencia _en_sistemas_trifsicos.html http://www.tuveras.com/electrotecnia/Potencias_trifasica/potencias_trifasica.htm#co mienzo http://www.trifasica.net/pdf/TEMA_9._POTENCIA_EN_SISTEMAS_TRIFASICO S.pdf
