Metrología Eléctrica Informe - Medición De Potencia Trifásica Y Energía

8/2/2019 Metrología Eléctrica Informe - Medición De Potencia Trifásica Y Energía

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Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia

Seccional Duitama METROLOGÍA ELÉCTRICA

Escuela De Ingeniería Electromecánica

LABORATORIO No. 2

MEDICIÓN DE POTENCIA TRIFÁSICA Y ENERGÍA

Wilmer Albarracín Pirachicán

Jasson Ricardo Díaz León

Ricardo Alonso Estepa Estupiñán

Wilsson Uriel Pérez Valero

Jerson Alberto Pérez Muñoz

Presentado a:

Ing. EDGAR EFREN TIBADUIZA

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

FACULTAD SECCIONAL DUITAMA

ESCUELA INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

METROLOGÍA ELÉCTRICA

DUITAMA

2012






AUTOEXAMEN

1. ¿Cuál dispositivo crea el desfase de campos magnéticos dentro del medidor de energía

análogo?

La acción de las corrientes parásitas producidas por las bobinas de corriente sobre el

campo magnético de las bobinas de voltaje y la acción de las corrientes parásitas

producidas por las bobinas de voltaje sobre el campo magnético de las bobinas de

corriente dan un resultado vectorial tal, que produce un par de giro sobre el disco. El par

de giro es proporcional a la potencia consumida por el circuito. En ocasiones las corrientesparasitas crean un desfase debido a los campos magnéticos que estás crean.

2. ¿A qué se debe las constantes de los medidores?

Para medidores electromecánicos la constante se define como el valor que expresa la

relación entre la energía registrada por el medidor y el correspondiente número de

revoluciones del rotor, por ejemplo, en revoluciones por kilowatt hora (rev/kWh) o watt

hora por revolución (Wh/rev).

Figura 1: Medidor Analógico y su Constante






Para medidores electrónicos es el valor que expresa la relación entre la energía registrada

por el medidor y el valor correspondiente dado por la salida de ensayo.

Si este valor es un número de impulsos, la constante será expresada en impulsos porkilowatt hora (imp/kWh) o watt hora por impulso (Wh/imp).

Figura 2: Medidor Digital Y Su Constante

En ambos casos el dato siempre se encuentra indicado en la placa de características del

cuadrante del medidor.

El medidor utilizado en este ejemplo es un Landis&Gyr tipo CG71 de fabricación española

y su constante es 300 rev/kWh.






3. ¿Es posible la existencia de un medidor análogo con constante igual a 1 rev (kW −h)?

justifique su respuesta.

No, debido principalmente a las pérdidas propias del aparato de medida. El medidor

comenzara a funcionar con el 1 % de la carga y entre un factor de potencia 0,5 en

adelanto y atraso. El medidor analógico presenta una aguja en una posición y al conocer,

el valor de la escala completa, por analogía deduce el valor mesurado.

Por ejemplo:

Si en un voltímetro con un valor de escala 100V, nuestra aguja se posiciona al 40%, por

analogía diremos que el valor mesurado es 40 V. por eso se le dice analógico.

Se le dice también electromagnético porque el movimiento de la aguja es dado por el

campo magnético de una bobina atravesado por la corriente mesurada que reacciona al

campo magnético de un imán permanente interno al medidor.

4. ¿Cómo es posible variar el factor de potencia de una carga? explíquese.

Lo que determina el factor de potencia en el sistema eléctrico que es la carga que se le

conecte al generador.






Por ejemplo:

Si conectas resistencias, focos incandescentes y demás cargas resistivas el factor de

potencia será de prácticamente el 100%. Sin embargo si le conectas puros motores, unacarga típicamente inductiva, tendrás un factor de potencia de alrededor del 80% al 90%

(dependiendo del % de carga de los motores, su tamaño etc.).

Ahora que si desea variar el factor de potencia del generador, lo que tienes que hacer es

instalar capacitores, ya sea algún banco automático de capacitores, o bien instalar los

capacitores cerca de las cargas con bajo factor de potencia.

Otra forma de variar el factor de potencia de n sistema eléctrico es instalarle mas carga

resistiva; Por ejemplo si se quiere corregir el factor de potencia se potencia en una fabrica,

se puede instalar iluminarias incandescentes, calefacciones, etc. estas cargas resistivasayudan a corregir el factor de potencia.

El generador proporciona el voltaje necesario para alimentar el sistema eléctrico, pero

será el tipo de carga que se conecte la que determina el factor de potencia en el

generador.

DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA

El laboratorio consiste en la medición de la potencia activa, reactiva y aparente que un

generador trifásico entrega a una carga conectada en estrella (en este caso un motor), a

su vez medir la tasa de consumo a través de un contador trifilar e instrumentación

experimental, al final se obtendrán datos teóricamente y a partir de las mediciones

obtenidas se calculara la energía que consume la carga.

Toma de datos.

Tabla 1: Lecturas Tomadas






CARACTERÍSTICAS A OBTENER

1) Calcule la energía activa consumida por la carga dada por el medidor Trifásico y los

vatímetros para cada lapso de tiempo. Anexe este valor para cada lectura en dos

columnas adyacentes a cada tabla y adjunte los cálculos matemáticos respectivos.

El Cálculo de la potencia a partir de el medidor de energía se realiza como sigue:

Para calcular la potencia con el Wattímetro se puede realizar utilizando el siguiente

esquema.

Figura 3: Método Aaron Para medición de Potencia

U V UV WU5,3 217,4 0,4

5,0 216,7 0,7

5,1 216,7 0,4

4,9 217,7 0,6

LecturaNº de

rev

Tiempo

(s)

Multimetro

I (A) V (V)kW

k

2 1 171,40 96

1 1 164,21 96






En este montaje obtenemos los valores Potencia en los vatímetros y los sumamos para

obtener el valor de la potencia total.

Los Datos obtenidos los mostramos a continuación.

Tabla 2 Potencias Calculadas

2) Calcule para cada lectura de energía efectuada, el factor de potencia correspondiente

y adjunte los cálculos.

Al ser una corriente "Balanceada" de un motor , la caga no tiene neutro, por esto no fue

posible medir el factor de potencia, al intentar crear un neutro ficticio las lecturas eran

erróneas, quizá al utilizar amperímetros en vez de pinzas amperimétricas podríamos

obtener el dato deseado.

Para calcular el factor de potencia utilizamos los datos arrojados por el multímetro en e l

montaje de las Figuras 3 y 4.

PtotU V UV WU kW

5,3 217,4 0,4

5,0 216,7 0,7

5,1 216,7 0,4

4,9 217,7 0,6

kWh KW I (A) V (V)

0,87515

0,91346

kW

1,1

1,0

Multimetro

Lectura

2 1 171,4 0,01042

1 1 164,21 0,01042

Nº de

rev

Tiempo

(s)

Medidor






Figura 4

Tenemos el valor de la potencia activa P.

Luego obtenemos las Potencias Aparentes para cada una de las lecturas.

Y con luego los valores de Potencia Reactiva de Factor de potencia.






Entonces utilizamos las anteriores ecuaciones para obtener los datos mostrados a

continuación:

Lectura

Medidor Multímetro Calculado

P P SFP (cosb)

Q Energía

kW kW kVA kVAR kWh

1 0,91346 1,1 1,1522 0,792787 0,7023 0,0502

2 0,87515 1,0 1,1052 0,791865 0,6736 0,0476

3) Calcule error absoluto, relativo, la desviación estándar del contraste entre lecturas

del medidor de energía y las proporcionadas por el vatímetro. Concluya sobre la

precisión de cada instrumento de medición con respecto a cada lectura.

Para la energía.

Para la potencia activa.






Incluya en el informe las características de cada instrumento de medición y el significado

de cada una.

Características multímetro fluke

Tensión CCTensión máxima: 1000 VPrecisión: :±(0,1%+1)Resolución máxima: V: 100 µV

Tensión CA

Tensión máxima: 1000 VPrecisión: ±(0,5%+2)Ancho de banda CA 5 kHzResolución máxima: 0,1 mV

Corriente CCCorriente máxima: 10 A (20 A, máximo 30 segundos)Precisión en corriente: ±(0,4%+2)Resolución máxima: 0,01 mA

Corriente CACorriente máxima: 10 A (20 A, máximo 30 segundos)Precisión en corriente: ±(1,2%+2)Resolución máxima: 0,1 µA

ResistenciaResistencia máxima: 50 MΩ Precisión: ±(0,4%+1)Resolución máxima: 0,1Ω

CapacitanciaCapacidad máxima 9.999 µFPrecisión ±(1%+2)Resolución máxima 0,01 nF

FrecuenciaFrecuencia máxima 200 kHzPrecisión ± (0,005% + 1)Resolución máxima 0,01 Hz

Ciclo de trabajo

Ciclo de trabajo máximo 99.90%

Precisión ±(0,2% por kHz +0,1%)Resolución máxima 0.10%

Medida de latemperatura

-200°C - 1090°C-328°F - 1994°Fexcluida la sonda

Sonda de temperatura80BK

-40°C - 260°C-40°F - 500°F

ConductanciaConductancia máxima 60,00 nSPrecisión ± (1% + 10)Resolución máxima 0,01 nS

DiodoRango 3 VResolución: 1 mVPrecisión: ± (2 % + 1)

Rango de ciclo detrabajo Precisión: dentro de ± (0,2% por kHz + 0,1%)






CUESTIONARIO

1. El factor de potencia que se obtuvo en las lecturas efectuadas con carga inductiva

¿está en atraso o en adelanto? Justifique su respuesta.

Esta en atraso por que la carga es de tipo inductivo y este tipo de cargas atrasan el factor

de potencia.

2. ¿Los errores encontrados en cada medición se encuentran dentro de la precisión de

cada instrumento de medición?

No, porque los errores son muy grandes.

3. Describa las fuentes de error que producen la distorsión, en las mediciones de energía

activa realizadas.

La carga no era balanceada y no había otra disponible.

4. ¿Con las lecturas anteriores es posible calcular la energía reactiva consumida?, describa

como se procedería si fuese posible.

Si es posible, utilizando las corrientes de líneas, con el triangulo de potencia.

5. Explique los tipos de conexión de medidores de energía activa que existen con sus

respectivos diagramas de conexión.

Los medidores de energía eléctrica, o contadores, utilizados para realizar el control del

consumo, pueden clasificarse en tres grupos:

Medidores electromecánicos: o medidores de inducción, compuesto por un conversor

electromecánico (básicamente un vatímetro con su sistema móvil de giro libre) que actúa

sobre un disco, cuya velocidad de giro es proporcional a la potencia demandada, provisto

de un dispositivo integrador.






Medidores electromecánicos con registrador electrónico: el disco giratorio del medidor de

inducción se configura para generar un tren de pulsos (un valor determinado por cada

rotación del disco, por ejemplo 5 pulsos) mediante un captador óptico que censa marcasgrabadas en su cara superior. Estos pulsos son procesados por un sistema digital el cual

calcula y registra valores de energía y de demanda. El medidor y el registrador pueden

estar alojados en la misma unidad o en módulos separados.

Medidores totalmente electrónicos: la medición de energía y el registro se realizan por

medio de un proceso análogo-digital (sistema totalmente electrónico) utilizando un

microprocesador y memorias. A su vez, de acuerdo a las facilidades implementadas, estos

medidores se clasifican como:

Medidores de demanda: miden y almacenan la energía total y una única demanda en las

24 hs. (un solo períodos, una sola tarifa).

Medidores multitarifa: miden y almacenan energía y demanda en diferentes tramos de

tiempo de las 24 hs. a los que le corresponden diferentes tarifas (cuadrantes múltiples).

Pueden registrar también la energía reactiva, factor de potencia, y parámetros especiales

adicionales.

Para los pequeños consumidores, industriales y domiciliarios, se mantiene aún el uso demedidores de inducción de energía activa y reactiva. Para los medianos consumidores se

instalan generalmente medidores electrónicos. Para los grandes consumidores, a fin de

facilitar la tarea de medición y control, el medidor permite además la supervisión a

distancia vía módem (en muchas marcas incorporado al medidor).






CONCLUSIONES

Al hacer los cálculos de potencia el principal inconveniente fue que la carga no erabalanceada, y la ausencia de un neutro impedía que midiésemos la carga como nobalanceada.

Para mejorar la medición es aconsejable tomar el tiempo de varias vueltas,preferiblemente más de 10.

Otro aspecto importante para tener en cuenta es que se debe colocar mas carga alcircuito, así las corrientes las corrientes serán más altas para que la medición deenergía sea más apreciable.

Cuando utilizamos el método de los dos vatímetros, ambos deberían tenercaracterísticas muy semejantes.

La resolución de las pinzas amperimétricas, a la hora de medir potencias es muybaja. Temiendo en cuenta que solo muestra una cifra decimal.

Una información adicional que deberíamos tener a la mano son las característicastécnicas de la carga, para nuestro caso un motor.

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