Nº 15 III Semestre Circuito de Medición de Potencia Activa Trifásica
Medición de Potencia Trifásica 1
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INGENIERIA ELECTROMECANICA
Circuitos Eléctricos II
INTEGRANTES:
LUIS SIMBAÑA
JONATHAN UBILLUZ
SONIA AMANCHA
NIVEL: CUARTO
2015
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADASESPE EXTENSIÓN LATACUNGA
DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
GUÍA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO
CARRERACÓDIGO DE LA ASIGNATURA
NOMBRE DE LA ASIGNATURA
Ingeniería Electromecánica
ELEE16011 Circuitos Eléctricos II
PRÁCTICA N°
LABORATORIO DE: MÁQUINAS ELÉCTRICASDURACIÓN
(HORAS)
3 TEMA: MEDICION DE POTENCIA TRIFÁSICA
1
1 OBJETIVOS1. Medir la potencia de un circuito trifásico, utilizando el método de los dos Vatímetro2. Determinar la potencia activa y reactiva, así como el factor de potencia de un
sistema trifásico.
2 INSTRUCCIONES
A. EQUIPO Y MATERIALES NECESARIOS
Fuente de alimentación
Vatímetro Trifásicos
Voltímetro de c.a
Amperímetro c.a
Módulo de resistencias
Módulo de bobinas
Módulo de capacitores
Cables de conexión
B. MARCO TEORICOMEDICIÓN DE LA POTENCIA TRIFÁSICA EN CIRCUITOS TRIFÁSICOS
Teorema de Blondell
En un circuito n-filar la potencia activa puede medirse como suma algebraica
de las lecturas de n-1 vatímetros. Este enunciado es evidente en el caso de
un circuito tetrafilar en que tenemos acceso al neutro de la carga.
.
Ilustración 1 Medidas por fase con tres vatímetros
En este caso particular cada vatímetro indica la potencia de la fase a la que
está conectado. De este modo, la potencia trifásica resulta igual a:
P=W1+W2+W3 o sea que la potencia total es suma de las tres lecturas
Grupos Giie, (2013).
Método de Aron
En un circuito trifilar se intercalan dos vatímetros en sendos conductores de
línea, conectando las bobinas de voltaje a un punto común sobre el tercer
conductor. No se requiere condición de simetría alguna en el generador o la
carga, no existiendo restricciones al esquema de conexión (estrella o
triángulo).
.
Ilustración 2 Medida trifásica con el Método de los dos vatímetros
De acuerdo con el teorema de Blondell, la potencia activa es igual a la suma
algebraica de las dos lecturas. En efecto:
W1 = Urs · Ir W3 = Uts · It
W1+W3 = (Ur-Us) · Ir + (Ut - Us) · It = Ur · Ir + Ut · It - Us · (Ir + It)
Siendo Ir + Is + It = 0 Ir + It = -Is
Y reemplazando resulta P = W1 + W3 = Ur · Ir + Us · Is + Ut · It
La indicación de cada vatímetro no corresponde con la potencia de una fase
en particular, pero su suma algebraica es igual a la potencia trifásica Grupos
Giie, (2013).
Principio de los dos Vatímetros aplicado a un sistema equilibrado
En un receptor trifásico equilibrado, las intensidades de línea tienen igual
valor eficaz y están desfasados 120º entre sí. Para una carga inductiva se
tendría el diagrama vectorial de tensiones o intensidades de la figura
siguiente.
Ilustración 3 Diagrama vectorial medida trifásica
Si colocamos dos vatímetros W1 y W2 en conexión ARON a este receptor las
lecturas de los vatímetros serán
Ilustración 4 Conexión dos vatímetros- método de Aron
Por tanto, la potencia activa total consumida por el receptor valdrá
y debe ser igual a
Medida de la potencia reactiva
Ya se ha visto que por el procedimiento de los dos vatímetros, la potencia
consumida por un receptor es : , siendo válida esta
expresión solo para sistemas equilibrados.
También, en estos casos de sistemas equilibrados puede utilizarse un simple
vatímetro conectado
Ilustración 5 Conexión vatímetro medida de la potencia reactiva
Siendo la lectura del vatímetro de la potencia reactiva del
conjunto
En efecto, para un sistema en estrella o en triángulo, la intensidad de línea I1
está desfasada ∅ respecto a la tensión simple U1', por lo que la lectura del
vatímetro será Grupos Giie, (2013).
Medida de la potencia aparente-trifásica (S)
Si queremos conocer la potencia aparente con la lectura de los vatímetros
Grupos Giie, (2013).
Medición del ángulo en un sistema trifásico
Si queremos conocer el ángulo con la lectura de los vatímetros Grupos Giie,
(2013).
Medición del factor de potencias
Si queremos conocer el factor de potencias con la lectura de los vatímetros
Grupos Giie, (2013).
C. TRABAJO PREPARATORIO1) Diseñe un circuito trifásico equilibrado en y, con una impedancia
equilibradaa) Determine la potencia trifásica total usando el método de los
dos vatímetros
Grafico.1VL=100[V]VF=57.74[V]R=300[ohm]
I L=V FR
I L=57.74300
I L=0.19 [A]
w1=I A∗V AC
w1=(0.19 ,−90 ° )∗(57.74,30° )w1=16.46
w2=IB∗V BCw2=(0.19 ,−0 ° )∗(57.74,0 ° )
w2=16.46
P=w1+w2P=16.46+16.46
P=32.9 [W ]
2) Diseñe un circuito trifásico equilibrado en delta, con una impedancias desbalanceadas de la forma Z= R±jX
a) Determine la potencia trifásica total usando el método de los dos vatímetros
Grafrico.2VL=100[V]Z1=300-300jZ2=200-240jZ3=240-300j
IF=V LZ
I AB=100 ,(120 °)
316.22, (−71.56 °)
I AB=0.31 ,(191.56 ° )[A ]
IF=V LZ
IBC=100 ,(0 °)
312.40 ,(−50.19 °)
IBC=0.32 ,(50.19 °)[A ]
IF=V LZ
ICA=100 ,(240 °)
384.18 , (−51.34 °)
ICA=0.26 ,(291.34 °)[A ]
I A=I AB−ICAI A=0.31, (191.56 ° )−0.26 ,(291.34 °)
I A=0.43 ,(155.68 °)[ A]
IB=I BC−IABIB=0.32 ,(50.19°)−0.31,(191.56°)
IB=0.58 ,(31.13 °)[ A]
w1=I A∗V AC
w1=(0.43 ,−155.68° )∗(100,420 ° )w1=10.11
w2=IB∗V BCw2=(0.58 ,−31.13° )∗(100,0 ° )
w2=42.16
P=w1+w2P=10.11+42.16P=52.27 [W ]
Anotar los datos calculados en la table 1:
Tabla 1: Datos calculadosCarga
()IL(A)
VL(V)
W1(W)
W2(W)
P= W1 + W2(W)
∆ 0.19 100 16.46 16.46 32.9
0.430.460.50
100 10.11 42.16 52.27
3 ACTIVIDADES A DESARROLLAR
1. Implemente el circuito 1 del trabajo preparatorio. Mida la corriente de línea. Conecte los dos Vatímetro. Anote los resultados en la tabla 1:
Tabla 2: Datos de las mediciones
Carga()
IL(A)
VL(V)
W1(W)
W2(W)
P= W1 + W2(W)
∆ 0.18 100 17 15 32
0.380.430.48
100 12 42 52
4 ANÁLISIS DE RESULTADOSa) Haga un análisis comparativo entre los datos medidos y los calculadosb) Indique las posibles razones de las diferencias entre estos.c) Dibuje el diagrama fasorial de voltajes y corrientes del sistema
5 CUESTIONARIO1) Si se usan dos vatímetro para medir la potencia total de un sistema trifásico con
cargas en y equilibradas. ¿Cada medidor mide una potencia monofásica? Explíquelo.
Cada vatímetro colocado en un circuito trifásico en Y equilibrado mide la potencia monofásica debido a que el circuito es equivalente a un monofásico y la lectura del vatímetro proporciona la potencia monofásica.
2) ¿Qué significa la medición negativa de un vatímetro?
Un error en el sentido de la conexión de uno de los circuitos del vatímetro da lugar a una potencia activa de signo negativo.
3) Bastará con un vatímetro para medir la potencia trifásica total de cuatro hilos? Explíquelo
Para un sistema trifásico a cuatro hilos se necesitan 3 amperímetros la excepción de que si se trata de un sistema equilibrado, los tres vatímetros tendrán la misma lectura. En tal caso basta con utilizar un solo vatímetro siendo la potencia activa del sistema completo: P= PW x 3. Si se trata de un sistema desequilibrado las lecturas en los vatímetros serán diferentes por lo que es necesario usar los tres amperímetros
4) Es necesario utilizar dos vatímetros para medir la potencia trifásica total en un sistema balanceado de tres conductores.
Se puede utilizar uno solo pero sería necesario apagar el circuito por eso lo recomendable utilizar dos vatímetros, pero se debe contar con equipos del mismo tipo para que no existan diferencias en las medidas. De esta manera se reduce el tiempo de la práctica.
5) Puede indicar cero un vatímetro que tiene una corriente que pasa por una bobina de corriente y un potencial en su bobina de voltaje. Amplié su respuesta
Un vatímetro si puede indicar cero ya que 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 lo alto que sean los voltajes y las corrientes.
6 CONCLUSIONES Se midió la potencia de un circuito trifásico, utilizando el método de los dos
Vatímetro
Se determinó la potencia activa y reactiva, así como el factor de potencia de un sistema trifásico.
Se comprobó que las mediciones de los vatímetros en cargas balanceadas son las mismas.
7 RECOMENDACIONES Colocar correcamente los vatímetros en los equipos se debe tener cuidado con las conexiones, ya que la conexión incorrecta de los
conductores pueden dar lugar a un cortocircuito.
8 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEBCircuitos Eléctricos, Edminister Jhosep, 2012, Schaum
Latacunga, 16 de noviembre de 2015
Elaborado por:
Ing. Katya TorresDocente de la asignatura
Aprobado por:
Ing. Misael PazmiñoJefe de Laboratorio