SESION 09: METODOS DE MEDICION DE LA POTENCIA ELECTRICA ACTIVA EN CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA MONOFÁSICOS
I.-OBJETIVO: Analizar en forma experimental los métodos de medición existentes para la potencia acva en e n circuitos monofásicos resisvos - capacivos.
II.- MARCO TEÓRICO: El receptor Z, cuyo factor de potencia se pretende determinar, determinar, se conecta en paralelo con una resistencia pura R de valor conocido y se miden las intensidades de corriente R !ue circula por R, Z !ue circula por Z e " corriente total del circuito, por medio de amper#metros. $ara !ue el factor de potencia sea lo mas exacto posi%le de%en cumplirse las si&uientes condiciones previas.
'ue el valor de la resistencia R sea aproximadamente i&ual al valor de Z. 'ue los amper#metros ten&an una resistencia interior muy pe!ue(a
En estas condiciones, se ene) *. +a tensión esta en fase con la corriente R. . +a corriente Z, en el receptor Z, esta desfasada en un án&ulo respecto a la tensión . /el dia&rama vectorial correspondiente se expresa la si&uiente relación)
En la realización prácca de las mediciones eléctricas, se ulizan diferentes diferentes procedimientos para para determinar el factor de potencia de una instalación de
corriente alterna. "odos estos procedimientos pueden a&ruparse en)
$rocedimientos de 0edición ndirecta $rocedimientos de 0edición /irecta
0edición indirecta de la potencia en corriente alterna monofásica
$rocedimiento del cos1metro, ol2metro y Amper#metro
$rocedimiento de los tres vol2metros
$rocedimiento de tres amper#metros
Medició di!ec"# de $# %&"eci# e c&!!ie"e #$"e!# '&&()*ic# En la prácca industrial, y especialmente en las c entrales eléctricas, se emplea preferentemente la medición directa de la potencia, por medio de aparatos de medida denominados vametros, analizadores de redes portáles y en al&unos casos osciloscopios.
III.-ELEMENTOS A UTILI+AR:
3onductores de conexión 45* Analizador de red portal 5* vametro monofásico anal. 45* Reóstato de 66 78m, 6.6 Amp. 3apacitancia 95,:5 y ;5u< 45* Reóstato de *=5 78m, *.> Amp. 56 0ulmetros di&itales 45* autotransformadores monofásico
IV.-PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: *. $ara el si&uiente circuito encontrar el factor de potencia, mediante los métodos indirectos y directos. . +a impedancia de car&a ?Z@ será un circuito serie R-3. /onde R+ 65 o8mios y 3 va a variar. 9. Ener&izar el circuito 37B CBA "EBD7B /E :5 EB Zx.
P!&cedi'ie"& de $&* "!e* ,&$'e"!&* . 3on los mismos valores de resistencia e capacitancia encontrar la potencia con este método.
A 5.:> 5.=F *.>
* :>.> :6.= :9.;
:5.* :5.* :5.*
9 F.F F6. F.=
$exp **.:F *.= 9;.6
$teo **.>* *.F: 9>.=:
R F;.* >5.F: 69
F. $rocedimiento de los tres amper#metros. 3on los mismos valores de resistencia y capacitancia encontrar el factor de potencia con este método. 37B CBA "EBD7B /E :5 EB Zx
3 95u< :5u< ;5u<
Zx c ==.6 :9.5: 9;.=F
Rl 65.* 95 5
:5.9 :5 :5.
A*
A
5.:> 5.=F *.99
5.:; 5.F *.=
A9 5.F> *.:: .:
$exp *9.;9 6.9; 95.>
$teo **.>* .*: 9*.*>
R F;.5= >5.F 9>.F
3 95u< :5u< ;5u<
Zx c ==.6 :9.5: 9;.=F
Rl 65.* 95 5
6. 0étodo directo ulizando un a2metro di&ital. 37B CBA "EBD7B /E :5 EB Zx
:5 :5 :5.
A 5.:> 5.=F *.>
$exp *: :.*: 9*.*>
$teo * .*: 9*.*>
3 95u< :5u< ;5u<
Zx c ==.6 :9.5: 9;.=F
Rl 65.* 95 5
V.-CUESTIONARIO: *. Expli!ue el principio de funcionamiento del vametro. El desplazamiento de la %o%ina móvil se de%e a la interacción delcampo ma&néco 1Go producido por el imán permanente, con lacorriente !ue c ircula por dic8a %o%ina. Esta interacción produce un tor!ue !ue ende a 8acer &irar la %o%ina en un cierto sendo. A8ora %ien, teniendo presente !ue el campo ma&néco producido por el imán es constante, si la corriente cam%ia de dirección, var#a tam%ién el sendo del tor!ue y por lo tanto el de &iro de la %o%ina. /e acuerdo con esto, si 8acemos circular una corriente alterna de %aGa frecuencia ?* Hz@ por un &alvanómetro !ue ten&a el cero en el centro de la escala, veremos oscilar la a&uGa alrededor de la indicación de cero corriente. En este caso, el instrumento es capaz de presentar los valores instantáneos de la se(al aplicada. Di la frecuencia de la se(al es mayor, el sistema mecánico no podrá responder con la su1ciente velocidad, por lo !ue la a&uGa permanecerá en el centro de la escala, indicando una lectura nula, correspondiente al valor promedio de la corriente.
+as frecuencias de >5Hz ya son lo su1cientemente elevadas como para !ue no podamos o%servar la respuesta instantánea del &alvanómetro, por lo !ue si se aplican dic8as frecuencias, el instrumento indicará el valor promedio, !ue por lo &eneral es cero.
. I'ué pos de vametros existenJ +os va2metros electrónicos se usan para medidas de potencia directas y pe!ue(as o para medidas de potencia a frecuencias por encima del ran&o de los instrumentos de po electrodinamómetro. +os triodos acoplados se operan en la porción no lineal de sus curvas caracter#scas al voltaGe de red y la corriente de placa)
El ran&o de frecuencia de un va2metro electrónico puede extenderse 8asta los 5 me&a8ercios usando tu%os de pentodos en lu&ar de triodos. +as condiciones de operación de un pentodo se aGustan de forma !ue la corriente de placa sea proporcional al producto de una función linear del voltaGe de placa y a una función exponencial del voltaGe de red.
9. /i%uGar el dia&rama fasorial correspondiente a cada circuito armado. "res volmetros
"res amper#metros
ametro
6. IEn !ue consiste el método de vol2metro, amper#metro y cos1metro para 8allar la potencia eléctricaJ Explicar con detalle. $or!ue la potencia acva se 8alla con la si&uiente formula 44cos?K@, con el amper#metro o%tenemos la con el volmetro el voltaGe y con el cos1metro el cos?K@ o%teniéndola potencia acva :. IEn !ue consiste el método de los tres amper#metros para 8allar la potencia eléctr icaJ Explicar con detalle. Este método consiste en conectar en paralelo con la impedancia de car&a Z una resistencuia pura R de valor conocido. De determina las tres intensidades de corriente y a parr de estos valores se puede calcular la potencia electrica de la impedancia de car&a Z. Esencialmente, consiste en conectar la impedancia ?Z@ con car&a desconocida, en paralelo con una resistencia patrón ?R@ de valor conocido, y medir las tres intensidades de corriente !ue circulan por el circuito, es decir) a@ +a corriente !ue circula por la impedancia ?Z @ %@ +a corriente !ue circula por la resistencia patrón ?R@. c@ +a corriente total ?" @, 3on los valores de las tres intensidades de corriente, as# medidos, se calcula la potencia eléctrica de impedancia de car&a Z
>. IEn !ue consiste el método de los tres vol2metros para la potencia eléctricaJ Explicar con detalle. 3on este método podemos calcular el cos K de una car&a dada. De usa cuando la ma&nitud de la tensión es muc8o mayor !ue la de la corriente en el circuito. $ara conocer el factor de potencia de la car&a conectamos en serie con esta una resistencia aninducva conocida, y con los vol2metros determinamos las tensiones como indica la 1&ura 9)
;. I3uál de los métodos indirectos para la medición de la potencia eléctrica acva monofásico es el más exactoJ El vol2metro, amper#metro y cos1metro =. I3uáles son las condiciones necesarias para !ue cada método pueda realizarse en forma exactaJ +os nstrumentos a emplear de%en ser de &ran precisión pues tenemos !ue las tensiones están mulplicadas y elevadas al cuadrado, por lo !ue la propa&ación de los errores en dic8a fórmula se suman y el error puede ser &rande en el cálculo.
F. 7%tener la $otencia Acva, Reacva y la $otencia Aparente y factor de potencia experimentales para cada una de las impedancia Z . "res volmetros
3os 1 5.6*9=*: 9 5.;=9>9= 6 *.9*9666: 6
$otencia Acva
$otencia Aparente =.5:> 66.:=F >9.*>
$otencia reacva
**.>*
:.:6*5=::
*.F:
9=.=*5>:6
9>.=:
:*.:9F>F9;
"res amper#metros
3os 1 5.656F9=; F 5.6=F=>: 5.6=9F;** ;
$otencia Acva
$otencia Aparente =.>;* 6: >6.:>
$otencia reacva
**.>* *.F: 9>.=:
>.*:*:5F= 9F.=9:::6 :.>9F669;9
ametro 3os1 5.6=:;*6F 5.6F;;:=5F 5.6F>9>66
$otencia aparente = 66.: >9.:
$otencia acva * .*: 9*.*>
$otencia Reacva :.F=*= 9=.:F:>F;> ::.566:65:
*5. $resentar en forma ta%ulada la diver&encia en porcentaGe dando el e rror a%soluto relavo porcentual del método usado para la $otencia del circuito. "res vol2metros Error $teo
$exp a%osulto
**.>* *.F:
**.:F *.=
-5.5 -5.*:
Error Relavo $orcentual -5.*;>:=F -5.>=99;*F=
9>.=:
9;.6
5.:;
*.:6>=**9F=
"res amper#metros
Error $teo
Error Relavo $orcentual
$exp a%osulto
**.>* .*: 9*.*>
*9.;9 6.9; 95.>
.* .
*=.>5*5:F *5.5:;99>
-5.:6
-*.;9FF*5*6
ametro Error $teo
Error Relavo $orcentual
$exp a%osulto
*
*:
9
:
.*:
:.*:
9
*9.:665*=5>
9*.*>
9*.*>
5
5
VI.-OBSERVACIONES CONCLUSIONES: De pudo compro%ar los disntos métodos para medir la potencia monofásica De pudo ver !ue el va2metro ene mayor precisión En nuestro la%oratorio existe un mul2metro !ue esta midiendo mal los voltaGes los mide con un error de L-: volos lo !ue demoro nuestra pracca
VII.-BIBLIO/RAFA. 8Mp)NNtecnolo&ia.OiPia.comNOiPiNatQ39QA/metro
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