INFORME DE LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II TEMA: MEDICION DE LA POTENCIA TRIFASICA. INTEGRANTES:
Daniel Castillo
Erika Patiño
Mayra Villacís
OBJETIVOS 1. Medir la potencia de un circuito tr ifásico, utilizando el método de los dos vatímetros. 2. Determinar la potencia activa o reactiva, así como el factor de potencia de un sistema trifásico.
EXPOSICIÓN El vatímetro, usado para medir potencia, es un instrumento cuyo diseño se parece al del electro dinamómetro. Este medidor tiene casi siempre dos bobinas, una fija y la otra que puede girar dentro del campo magnético de la primera. El devanado fijo se conecta en serie con la línea de tal manera que lleve corriente con la línea. La bobina móvil que tiene una resistencia alta, se conecta a través de la carga (esa porción del circuito en la que la potencia se debe medir). Por lo tanto, la pequeña corriente de la bobina es proporcional al voltaje entre estas dos terminales. Esta bobina al girar vence la acción de un soporte helicoidal, y, puesto que el par es proporcional al producto de los valores de las corrientes delas dos bobinas, también es proporcional al producto de la corriente I y el voltaje E. En consecuencia, la escala se puede grabar directamente en watts. Estudie la figura 47-1. La bobina móvil de voltaje V se conecta a través de la carga. La defección resultante es directamente proporcional a la potencia real entregada de la carga.
Si se desea medir la potencia suministrada por un sistema trifásico de cuatro hilos, simplemente se usa tres vatímetros monofásicos conectados en la forma que se encuentra en la figura 47-2, y se suman las tres lecturas No obstante, cuando el sistema es trifásico y de tres hilos o conductores,
solo se utilizan dos vatímetros monofásicos para medir la potencia vea figura 47-3 Las dos bobinas de voltaje se conectan a la línea restante. Obsérvese que no se hace ninguna conexión al hilo neutro. La potencia trifásica total es igual a la suma algebraica de la lectura de loa dos vatímetros.
Para cargas balanceadas a un factor de potencia igual a I, las indicaciones de los dos vatímetros serán idénticas. Cuando el factor de potencia de la carga es 50 por ciento, un indicador indicara cero y el otro indicara la potencia trifásica total. Para factores de potencia intermedios entre 50 y 100 por ciento, un indicador indicara una potencia mayor que la del otro. Para factores de potencia inferiores al 5 por ciento, la indicación de uno de los medidores será negativa y el total de la potencia trifásica será la que indique un medidor menos la potencia negativa que indica el otro. A un factor de potencia igual a cero, los vatímetros indicaran valores idénticos pero de signos contrarios, dando en total de potencia cero. Por consiguiente, existe una relación específica entre las indicaciones de los medidores para cada valor del factor de potencia del circuito. El Modulo EMS de vatímetro trifásico 8441, se compone de dos vatímetros y tiene una conexión tal que solo se requiere conectar las líneas trifásicas los terminales de entrada 1, 2 y 3. La carga se conecta a los terminales de salida 4, 5 y 6. Los interruptores con marcas de polaridad indican si las facturas dadas por el medidor son positivas o negativas.
INSTRUMENTOS Y EQUIPOS Módulo de fuente de alimentación (0-120 / 208 V) EMS 8821 Módulo de vatímetro trifásico
EMS 8441
Módulo de medición de c.a (250 /250 /250 V)
EMS 8426
Módulo de medición de c.a (0.5 /0.5 /0.5 A)
EMS 8425
Módulo de resistencia
EMS 8311
Módulo d inductancia
EMS 8321
Módulo de capacitancia
EMS 8331
Cables de conexión
EMS 8941
PROCEDIMIENTOS Advertencia: ¡En Este experimento de laboratorio se manejan altos valores! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente está conectada! ¡La fuente debe desconectarse depuse de hacer cada conexión! 1.- Conecte el circuito ilustrado en la figura 47-4 utilizando los Módulos EMS de vatímetro trifásico, fuente de alimentación, resistencia y medición de c,a
2.- a) Ajuste la resistencia de cada sección de 300 ohms. b) Conecte la fuente de alimentación y ajuste el voltaje de la línea a 208V c.a, según lo indique el voltímetro V.
c) Mida y anote la corriente de línea I1 y la potencia indicada por W1 y W2. I1= 0.4 A c.a,
P1= 60 W
P2= 0.18 W
d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. 3.- De acuerdo con los resultados obtenidos en (c) c alcule lo valores trifásicos de:
Potencia aparente (E1 x I1 x 1.73) = 143.9 VA Potencia real = 144 W Factor de potencia b) ¿Es cercano a la unidad el valor del factor de potencia? Sí
Amplíe su respuesta Por que la carga es netamente resistiva. 4.- a) Sustituya el módulo de resistencia con el de capacitancia. b) Ajuste la reactancia de cada secc ión a 300 ohm. c) Repita el procedimiento 2. I1= 0.4 A c.a. P1= -0.17 W P2= 0.16 W P1 + P2= 0 W d) De acuerdo con los resultados de (c) calcule los siguientes valores trifásicos:
Potencia aparente: = 143.9 VA. Potencia real = 0 W no existe parte real porque las cargas son capacitivas
Factor de potencia = Potencia aparente
(√ ) var.
5.- a) Reemplace el modelo de c apacitancia con el de la industria. b) Ajuste la reactancia de cada sección a 300 ohm. c) Repita el procedimiento 2. I1= 0.4 A c.a.
P1= 0.19 W P2= -0.19 W P1 + P2= 0 W d) De acuerdo con los resultados obtenidos en (c), calcule los siguientes valores trifásicos:
Potencia aparente: = 143.9 VA. Potencia real = 0W no existe parte real porque las cargas son inductivas Factor de potencia =
Potencia reactiva (√ ) = =144 var
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1.- Si se usan dos vatímetros para medir la potencia total en un sistema trifásico de tres conductores, ¿mide una potencia monofásica cada medidor? Explíquelo No. Cada medidor mide una potencia y algo más que solo uniéndolo a la medición 2 se obtiene la potencia completa.
2.- ¿Qué significa la indicación negativa de un vatímetro? Indica que le ángulo de desfase e s superior a por lo que la conexión no es correcta y se debe invertir la bobina voltimétrica.
3.- ¿Bastaría con un solo vatímetro para medir la potencia trifásica total en un sistema trifásico balanceado de cuatro hilos? Si
Explique por qué: Si el sistema esta balanceado se mide una fase y neutro y los otros valores serán iguales. En este caso solo se necesita medir una potencia y de sconectar el instrumento para medir la potencia faltante.
4.- ¿Es necesario utilizar dos vatímetros para medir la potencia trifásica total en un sistema balanceado de tres conductores? Si
Explique porqué: Se puede utilizar uno solo pero sería necesario apagar el circuito por eso es mejor utilizar dos. De esta manera se economiza tiempo de la práctica pero debe contarse con equipos del mismo tipo para que no exista diferencias.
5.- ¿Puede indicar cero un vatímetro que tiene una corriente que pasa por su bobina de corriente y un potencial en su bobina de voltaje? Si Amplié su respuesta: El vatímetro es proporcional al voltaje a la corriente y al factor de potencia, si el desfase es adecuado se puede marcar cero sin importar que altos sean las corrientes y voltajes, sino solo basándose en los ángulos que formen las cargas y las tensiones y corrientes aplicadas.
CONCLUSIONES:
Para realizar la medición de potencias con el método de los dos vatímetros se consigue dos potencias que sumadas son equivalentes a la potencia total que tiene el circuito.
Si se cuenta con circuitos que presenten cargas balanceadas el procedimiento de cálculo y medición se simplifica porque los valores de voltaje y corriente van a ser iguales en las tres cargas.
Los circuitos presentan potencias sin importar el tipo de carga que tengan, claro está que no siempre se podrá encontrar todos los t ipos de potencias con cargas distintas.
Si el circuito presenta cargas netamente resistivas podemos encontrar potencias real y aparente.
Si el circuito presenta cargas netamente capacitivas o inductivas solo se obtiene potencias aparentes ya que con este tipo de cargas no se tiene una parte real.
Cuando no se cuenta con dos equipos de medición, se puede utilizar un solo vatímetro conectándolo primero en una rama y luego en otra para obtener el valor total.
RECOMENDACIONES:
Es aconsejable el tener equipos de medición del mismo tipo para que presenten la misma sensibilidad y no se tenga errores en el momento de la toma de medidas.
Siempre es mejor contar con instrumentos digitales, ya que en ciertas ocasiones podemos encontrarnos con valores negativos cuya apreciación visual va a ser imposible con un instrumento analógico.
Tomar en cuenta el comportamiento de los circuitos con cada tipo de carga que pueda existir, ya que en el momento de realizar los cálculos podemos tener errores en el resultado.
Colocar bien las bobinas del vatímetro en los nodos correctos tanto de corriente como de voltaje para evitar mediciones erróneas.
