UNIVERSIDAD DON BOSCO FACULTAD DE ESTUDIOS TECNOLÓGICOS COORDINACIÓN DE ELÉCTRICA Y MECÁNICA CICLO I-15 MEDICIONES ELECTRICAS
GUIA DE LABORATORIO # 1 “:Mediciones de potencia electrica”
I. RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Enumerar los distintos métodos utilizados para la medición de potencia eléctrica en AC. Medir la potencia de un sistema monofásico de AC por el método de los tres amperímetros, y también, que mida la potencia de un sistema trifásico balanceado utilizando los métodos de 1 y 2 vatímetros monofásicos. Medir la energía consumida en un sistema trifásico balanceado por medio de un medidor de kWh. II. INTRODUCCIÓN
PARTE I. Medición de potencia eléctrica por el método de los tres amperímetros.
Este método consiste en medir la magnitud de tres corrientes tal y como se muestra en la figura a. El procedimiento consiste en conectar en paralelo con la carga Z, una resistencia R de valor conocido. El valor de la resistencia R debe ser tal que consuma una potencia similar a la de la carga Z.
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Observando la figura a y en base a un análisis fasorial se puede demostrar que: P = U*I2 cos = I22 *(R) También puede llegarse a la siguiente conclusión: P= U*I2 cos Q = Preactiva = U*I2 sen S = Paparente = U*I2 cos = P/ Paparente = P/S PARTE II. Medición de potencia en sistemas trifásicos equilibrados. Método de un solo vatímetro. Si el sistema es equilibrado y simétrico, bastará con un solo vatímetro para poder determinar las potencias en el sistema. En la figura b se muestra la conexión típica de la forma en que se debe realizar esta medición.
Es importante hacer notar que UR=US=UT=Uf e IR=IS=IT=If y R= S= T por lo que: P = 3Uf*If cos Q = 3Uf*If sen S = 3Uf*If cos = P/S PARTE III. Medición de potencia en sistemas trifásicos equilibrados sin neutro. Método de los dos vatímetros. En la figura c se muestran las posibilidades de conexión para la medición de potencia por el método de los dos vatímetros para sistemas trifásicos equilibrados sin neutro.
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III. MATERIALES Y EQUIPO
Cantidad
Descripción
1
Vatímetro electrónico
1
Medidor RMS
1
Interruptor de 4 polos
1
Carga inductiva
1
Carga capacitiva
1
Carga resistiva
1
Ohmetro
1
Medidor de kWh
1
Medidor de factor de potencia
1
Cables de diversas medidas IV. PROCEDIMIENTO
PARTE I. Medición de potencia eléctrica por el método de los tres amperímetros. 1. Arme el circuito que se muestra en la figura 1.1. 2. Con SW1 abierto, ajuste el voltaje de la fuente de alimentación a 95 voltios de línea a neutro. 3. Cerrando el interruptor SW1, mida los valores de las corrientes en los tres amperímetros y anótelos en la tabla 1. Mida además la energía consumida por el sistema monofásico con el medidor de kWh durante un intervalo de tiempo de 15 minutos y anote el resultado en la tabla 1.
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I1 (A)
I2 (A)
I3 (A)
kWh (15 min)
Tabla 1.
PARTE II. Medición de potencia en sistemas trifásicos equilibrados. Método de un solo vatímetro. 1. Arme el circuito que se muestra en la figura 1.2. 2. Alimente el circuito con un voltaje trifásico de 95 voltios de línea a neutro. 3. Mida los valores de corriente y voltaje de fase del sistema; además mida los valores de la potencia real y reactiva por fase del sistema, para lo cual utilizará el vatímetro, esto para efectos de comparación. Al igual que en el procedimiento anterior, mida la energía consumida por el sistema con el medidor de kWh durante un intervalo de tiempo de 15 minutos y anote sus resultados en la tabla 2.
If (A)
Vf (V)
P (W)
Q (Var)
Tabla 2.
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kWh (15 min)
PARTE III. Medición de potencia en sistemas trifásicos equilibrados sin neutro. Método de los dos vatímetros. 1. Arme el circuito que se muestra en la figura 1.3. 2. Alimente el circuito con un voltaje de alimentación trifásico igual a 95 voltios entre línea y neutro, aunque al momento de conectar las cargas al sistema no se le conecta el neutro. 3. Mida los valores de la potencia real y reactiva con los medidores respectivos y anote sus resultados en la tabla 3.
R (ohms)
L (H)
P1 (W)
P2 (W)
Q1 (Var)
Q2 (Var)
Tabla 3
V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Para la parte I. 1. Elabore el diagrama fasorial a escala en base a las corrientes proporcionadas en la parte I. 2. Calcule teóricamente los valores de la potencia real, reactiva y aparente de la carga Z. 3. Calcule la potencia disipada por la resistencia para cada una de las cargas del sistema y compare con los datos obtenidos de forma experimental. 4. Mencione algunas ventajas y desventajas de este método de medición. Para la parte II. 5. Determine la potencia del circuito a partir de la corriente, voltaje y factor de potencia y compare con el valor medido directamente con el vatímetro. 6. Analice el método que utilizaría, si a este sistema se le eliminara el neutro convirtiéndose en un sistema trifilar (tres hilos), para medir la potencia y el factor de potencia con el método de un solo vatímetro y considerando que las cargas siguen siendo las mismas. Para la parte III. 7. Determine la potencia trifásica y el factor de potencia a partir de los datos obtenidos en la parte III. 8. Explique la forma en que determinaría la secuencia de fase de un sistema desconocido a partir del método de los dos vatímetros. Investigue otros métodos para poder medir la potencia de un sistema y su respectivo 7
factor de potencia.
VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA
VII. BIBLIOGRAFÍA
Enciclopedia CEAC de electricidad. Mediciones eléctricas.