UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
LABORATORIO LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS ELÉCTRI COS
PRÁCTICA 4 MEDICION DE POTENCIA EN SISTEMAS ELECTRICOS
Práctica 4. MEDICION DE POTENCIA EN SISTEMAS ELECTRICOS. Objetivo. Habilitar al alumno en la medición de potencia en sistemas eléctricos.
Introducción. Existen distintos tipos de potencia, la cual es la cantidad de energía suministrada por unidad de tiempo a una carga (un equipo individual, una instalación industrial, comercial, de una casa habitación, etc., los cuales generalmente son alimentados con voltaje de corriente alterna a 6H!". potencia ia entreg entregada ada a cualqu cualquier ier dispos dispositi itivo vo en un insta instant ntee Potenc Potencia ia instan instantán tánea. ea. Es la potenc especí#ico de tiempo, $ est% dada por el producto del voltaje instant%neo instant%neo a través del dispositivo $ la corriente instant%nea que pasa por el& p = v i. Potencia promeio o potencia rea!. 'uando se habla del valor promedio de la potencia instant%nea, debe especi#icarse claramente el intervalo sobre el que se toma el promedio. ara el estado senoidal permanente la potencia real es& * P = V m I m cos(θ − φ ) = V rms I rms cos(θ − φ ) ) Potencia comp!e"a. +a parte real de la potencia compleja ( S" es la potencia promedio o potencia activa (P", $ la part partee imag imagin inar aria ia recib recibee el nomb nombre re de potencia reactiva (#$. la magnit magnitud ud de la potenc potencia ia comple compleja ja se le denom denomina ina potenc potencia ia apare aparente nte (S". - se obtiene de la siguiente manera& * Q = V m I m sen(θ − φ ) = V rms I rms sen(θ − φ ) ) Existen métodos para la medición de potencia de cargas mono#%sicas, tri#%sicas, equilibradas o desequil desequilibrad ibradas, as, con alimentación alimentación de voltajes voltajes de corriente corriente directa o corriente corriente alterna. Estos métodos pueden ser directos o indirectos. ichos métodos son el método de un /attmetro $ el método de los ) /attmetros. En el trián%&!o e potencias , se observan la potencia aparente S , la potencia activa P $ la potencia reactiva Q& S = P + jQ P = VI cos φ Q
= VIsenφ
El sistema tri'ásico de generación de energía es aquel que nos proporciona tres se0ales de tipo seniodal, cada una de ellas con las mismas características de amplitud, velocidad angular, pero de#asadas *)1 eléctricos entre sí. En este tipo de sistema la energía por unidad de tiempo total cedida (otencia total" es igual a la suma de las potencias en cada una de las cargas de cada #ase& S 2φ
= S φ A + S φ b + S φ C
+as ecuaciones representativas del sistema tri#%sico son& φ
S 2φ
=
2V L I L
P 2φ
=
2V L I L cos φ
Q2φ
=
2V L I L senφ
Experimento I. 3edición de la potencia de una carga resistiva equilibrada conectada en estrella. En este experimento se armó el circuito de la #igura&
4e obtuvo el valor de R de la siguiente manera& V ) *)5 ) = = 2.5622 Ω R = foco P 2
.)65Ω or ) #ocos& R = *5 7odos 7odos los valores obtenidos se anotan en la tabla que esta al #inal de los experimentos. ara este experimento φ 8 9, $a que se trata de cargas resistivas. +as #órmulas utili!adas son& 2VI cos φ
P 2φ
=
P 2φ
= 2 P W
S 2φ
=
2VI cos φ
7ri%ngulo de otencias.
iagrama :asorial.
Experimento II. 'omprobación del método de los dos /attmetros. En este experimento se armó el siguiente circuito&
+as mediciones correspondientes al experimento ) se presentan en la tabla; $ al observar los result resultado adoss vemos vemos que queda compro comprobad bado o que la sume sume de las lecturas lecturas de los los /attm /attmetr etros os es pr%cticamente igual a la potencia potencia tri#%sica del experimento experimento anterior. anterior. quí se utili!an las siguientes #órmulas para calcular los valores deseados& 2VI cosφ
P 2φ
=
P 2φ
= W * + W )
Experimento III. 3edición de la potencia para la carga conectada en delta. En este experimento se armó el circuito presente en la #igura&
Este experimento nos sirvió para comprobar que la potencia consumida por una carga en delta es tres veces ma$or que la potencia consumida por la misma carga conectada en estrella. pesar de que los valores no son exactos, teóricamente queda comprobado como sigue&
P 2φ Υ
=
2VI cos φ
P 2φ ∆
V = 2V P φ ∆ = 2VI cos φ I = 2 I P φ ∆ = 2 2V 2 I cos φ
L
2
L
2
P 2φ ∆
L
L
= 2 2V L I L cos φ
= 2 P 2φ Υ ∴
queda demostrado En el experimento 2 se utili!an las siguientes expresiones& 2VI cosφ
P 2φ
=
P 2φ
= W * + W )
+os resultados corr corres espo pond ndie ient ntes es se encuentran en la tabla.
Experimento IV. IV. 3edición de la potencia en un motor tri#%sico conectado en delta. En este experimento se armó el circuito presente en la #igura&
ara obtener las potencias, se usan las siguientes expresiones& expresiones& P 2φ = VI cos φ
= W − W − P φ = cos VI P aparente = VI P 2φ
*
)
*
φ 8 <56.=>>)9 el %ngulo es negativo dado que se trata de una carga inductiva. +as mediciones $ resultados correspondientes se anotaron en la tabla. 7ri%ngulo de otencias. iagrama :asorial.
Experimento V. V. 3edición de potencia reactiva. En este experimento se armó el circuito presente en la #igura&
ara el c%lculo de las potencias, se utili!aron las siguientes #órmulas& Q2φ = P W = VIsenφ
P W VI
φ = sen −*
P aparente P activa
= VI
= VI cos φ
φ 8 >*.?>)>9 el %ngulo es negativo dado que se trata de una carga capacitiva. 7ri%ngulo de otencias. iagrama :asorial.
'onexión
@ @olts
A ,mperes
(B*
(B)
42 φ
(2φ
-2φ
Batts
Batts
@,
B
@,C
* ) 2 =
)*= )*= )*= )*= )*6
*.6 *.6 2.5 2.= 2.6
) 2 5 =) 55
2 5 )
?2. 6. *2>?.?5 5)5.6 555.6
?2. 6. *2>?.?5 *5. *>.=
<55.=6 55.
cos φ * * * .)226 .*2?
Conclusiones. El objetivo planteado se cumplió satis#actoriamente, $a que adquirimos habilidad para la medición de potencia en sistemas eléctricos. En especí#ico medimos& la potencia activa de una carga
resistiva equilibrada conectada en estrella, la potencia para la misma carga conectada el delta, la potencia en un motor tri#%sico conectado en delta, $ la potencia reactiva de un circuito; $ se comprobó la valide! de los métodos de uno $ de dos /attmetros. +as di#erencias presentes entre los valores teóricos $ los experimentales se debieron a que se estaba trabajando con sistemas #ísicos $ existen pérdidas de energía en los cables conductores, $ en posibles errores al momento de la toma de lecturas en los instrumentos de medición.
