UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

Laboratorio de Circuitos Eléctricos

PRACTICA 04

Medición de potencia en sistemas eléctricos

Prof. Hong Cirion Patricia M.I.

Alumno: Ortiz Gómez Cristian

Teoría: Grupo 5

Laboratorio: Grupo 8

Práctica 04

Medición de potencia en sistemas eléctricos Objetivo

Habilitar al alumno en la medición de la potencia activa y la potencia reactiva de sistemas eléctricos.

Llevar a cabo el cálculo de la potencia activa trifásica de una carga balanceada con un solo wattmetro.

Aprender el método de los dos wattmetros para medir la potencia activa en un circuito trifásico.

Determinar el factor de potencia en forma gráfica.

Experimentos a realizar Experimento I Medición de la potencia activa de una carga resistiva equilibrada conectada en estrella.

Fig. 1 – Diagrama de conexiones para medir la potencia de una carga equilibrada.

Arme el circuito, mida y anote los valores de tensión, corriente y potencia en la Tabla en el renglón correspondiente. A continuación determine los valores de P, S y cos ф y dibuje el triángulo de potencias y el diagrama fasorial correspondiente. Las resistencias empleadas son focos de 300 watts, 127 volts, por lo que su resistencia nominal R es:

𝑅 = 𝑉2

𝑃=

1272

300= 54 Ω/foco

Estos focos se conectan en serie para proporcionar una resistencia por fase de 108 Ω.

𝑃3𝜑 = 3𝑃𝑊1= 3(195 [𝑤]) = 585 [𝑤]

𝑆3𝜑 = √3 ∙ 𝑉𝑟𝑚𝑠 ∙ 𝐼𝑟𝑚𝑠 = 593.05 [𝑉𝐴]

𝑄3𝜑 = √𝑆3𝜑2 − 𝑃3𝜑

2 = √593.052 − 5852 = 97.38 [𝑉𝐴𝑅]

cos 𝜑 =𝑃3𝜑

𝑆3𝜑= 0.986

Exp. 1 - Triángulo de potencias

Exp. 1 – Diagrama Fasorial

Experimento II Comprobación del método de los 2 wattmetros.

Fig. 2 – Diagrama de conexiones para medir la potencia trifásica por el método de los dos wattmetros.

𝑃3𝜑 = 𝑃𝑊1

+ 𝑃𝑊2= 300[𝑤] + 290[𝑤] = 590 [𝑤]

𝑆3𝜑 = √3 ∙ 𝑉𝑟𝑚𝑠 ∙ 𝐼𝑟𝑚𝑠 = 595.83 [𝑉𝐴]

𝑄3𝜑 = √𝑆3𝜑2 − 𝑃3𝜑

2 = √595.832 − 5902 = 83.15 [𝑉𝐴𝑅]

cos 𝜑 =𝑃3𝜑

𝑆3𝜑= 0.990

Exp. 2 – Triángulo de potencias

Lectura del wattmetro en el experimento 1: 585 [w]

Suma de lecturas de los dos wattmetros del experimento 2: 590 [w]

%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 590 − 585

585∙ 100% = 0.85%

La suma de lecturas de los wattmetros corresponde a la potencia trifásica calculada en el punto anterior.

Experimento III Medición de la potencia de una carga conectada en delta. El objetivo del experimento es comprobar nuevamente el método de los dos wattmetros, al verificar que la potencia consumida por una carga conectada en delta es tres veces mayor que la misma carga conectada en estrella. Arme el circuito y anote los resultados en el renglón correspondiente de la Tabla.

Fig. 3 – Diagrama de conexiones para medir la potencia trifásica para una carga en conexión delta.

Obtenga la relación entre la potencia trifásica de una carga conectada en delta y la misma carga conectada en estrella. Justifique sus resultados analíticamente.

𝑃3𝜑 = 𝑃𝑊1+ 𝑃𝑊2

= 680[𝑤] + 700[𝑤] = 1380 [𝑤]

𝑆3𝜑 = √3 ∙ 𝑉𝑟𝑚𝑠 ∙ 𝐼𝑟𝑚𝑠 = 1402.96 [𝑉𝐴]

𝑄3𝜑 = √𝑆3𝜑2 − 𝑃3𝜑

2 = √1402.962 − 13802 = 252.78 [𝑉𝐴𝑅]

cos 𝜑 =𝑃3𝜑

𝑆3𝜑= 0.989

Exp. 3 – Triángulo de potencias

Lectura del wattmetro en el experimento 1: 585 [w]

Suma de lecturas de los dos wattmetros del experimento 2: 1380 [w]

𝑃3𝜑∆

𝑃3𝜑⋆=

𝟏𝟑𝟖𝟎

𝟓𝟖𝟓= 𝟐. 𝟑𝟔

%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 3 − 2.36

3∙ 100% = 21.33%

Experimento IV Medición de la potencia de un motor trifásico conectado en delta. Arme el diagrama de la figura y mida la potencia activa P, la corriente I y la tensión V, indicadas por los wattmetros, el amperímetro y voltímetro respectivamente, anote sus lecturas en el renglón correspondiente de la Tabla. Observe que en este caso el principio de la bobina de tensión del wattmetro 2 se conecta a la fase C y el final a la fase B, para evitar que el wattmetro marque en sentido contrario, debido a que el ángulo ф es mayor que 60°. Obtenga las potencias trifásicas aparente y activa y dibuje el diagrama fasorial correspondiente. Los datos de la placa del motor son:

𝐼𝑛 = 5 [𝐴]; 𝑉𝑓 = 220 [𝑉]

Para que el motor se pueda alimentar a 220 V, es necesario que sus devanados estén conectados en delta, lo cual se consigue uniendo los 3 bornes negros entre sí y alimentando cada una de las fases a los tres bornes rojos restantes.

Fig. 4 – Diagrama de conexiones para la medición de potencia en un motor trifásico conectado en delta.

Exp. 4 – Triángulo de potencias

Experimento V Medición de la potencia reactiva. En este experimento, la carga consiste de un banco de capacitores conectados en paralelo para formar una reactancia capacitiva por fase de 172.24 Ω a una frecuencia de 60 Hz y a su vez, estas reactancias se conectan en delta según el esquema de la figura.

Fig. 5 – Diagrama de conexiones para la medición de la potencia reactiva

para una carga capacitiva conectada en Delta.

Mida la corriente, la tensión y la potencia reactiva y anote sus resultados en el renglón correspondiente de la Tabla, calcule

la potencia aparente, potencia activa y cos ф. Dibuje el diagrama fasorial y el triángulo de potencias correspondiente. A

partir de sus cálculos anteriores determine el valor de capacitancia en cada fase.

cos 𝜑 =𝑃3𝜑

𝑆3𝜑=

10

1191= 0.008

Exp. 5 – Triángulo de potencias

Exp. 4 – Diagrama Fasorial Exp. 5 – Diagrama Fasorial

Conexión 𝑽

Volts 𝑰

Amperes

𝑷𝑾𝟏

Watts

𝑷𝑾𝟐

Watts

𝑺𝟑𝝓

VA

𝑷𝟑𝝓

W

𝑸𝟑𝝓

VAR 𝐜𝐨𝐬 𝝓 𝝓

Carga resistiva balanceada conectada en estrella. Método de un wattmetro.

214 1.60 195 - 593.05 585 97.38 0.986 9.60°

Carga resistiva balanceada conectada en estrella. Método de los dos wattmetros.

215 1.60 300 290 595.83 590 83.15 0.990 8.11°

Carga resistiva balanceada conectada en delta. Método de los dos wattmetros.

216 3.75 680 700 1402.96 1380 252.78 0.984 10.26°

Motor de inducción conectado en delta. Método de los dos wattmetros.

216.1 2.1 - - 792.3 108.9 748.5 0.137 82.13°

Carga capacitiva balanceada conectada en delta. Método de un wattmetro.

217.9 3.1 - - 1191 10 -1188 0.008 85.18°