Medición de Potencias en Circuitos Trifásicos.docx

GRUPO 2INSTITUTO SUPERIOR TECNOLOGICO TECSUP

01/01/2013201

MEDICIÓN DE POTENCIAS EN CIRCUITOS TRIFÁSICOSLABORATORIO 2

INTEGRANTES: DOCENTE: PHD. MARIA TERESA MENDOZA ESPECIALIDAD: ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

GRUPO: C4-III-2 FECHA DE ENTREGA: 10 DE ABRIL DEL 2013

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CODIGO DE CURSO:E46326 TAREA: MEDICIÓN DE POTENCIAS EN CIRCUITOS TRIFÁSICOS

LUGAR DE REALIZACIÓNTaller E4

DURACIÓN DE LA TAREA01 Sesión

TOLERANCIA5 min.

1. Introducción

En el área de sistemas de potencia se han de tratar temas de suministro, y utilización de la energía eléctrica, al ser la mayor parte del uso industrial, la tensión eléctrica trifásica, se han de conocer técnicas y formas de medir la potencia, tensión, corriente no solo con instrumentos especializados, sino a su vez se pueden ocupar como en esta experiencia un Fluke 43B, el cual a su vez hace de vatímetro monofásico y trifásico.

En la siguiente experiencia se observarán y tratarán mediciones, en sistemas balanceados, desbalanceados, con cargas de la magnitud de motores de jaula de ardilla, entre otros. Es entonces cuando se da el pase al uso de materiales, instrumentos, etc. a fin de comprobar lo anteriormente visto en teoría.

(ElectricidadLynch, 2013)

Electrotecnia Industrial

Docente: Ing. María Teresa

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2. Implementosde seguridad

Casco de protección

Lentes de seguridad

Zapatos de seguridadDieléctricos

Casco y Lentes Zapatos Dieléctricos

(Propia, Implementos de Seguridad, 2013)

3. Herramientas y equipos

01 Fluke 43B

01 Multímetro digital

01 Pinza amperimétrica

01 Motor trifásico tipo “jaula de ardilla”

01 Freno de polvo magnético

01 Carga resistiva triple modelo SE2666-9N

01 Carga inductiva modelo SE2662-8B

01 Carga capacitiva modelo SE2662-8G

01 Interruptor tripular (S1)

(Propia, Herramientas y Equipos, 2013)



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01 Fuente de tensión AC/DC variable

Cables de conexión

4. Análisis de Trabajo Seguro (ATS)

ANEXADO DENTRO DE LA CARPETA DEL TRABAJO VIRTUAL

5. Procedimiento

A) MEDIDA DE POTENCIA ACTIVA TRIFÁSICA EN CARGA CONECTADA EN ESTRELLA

1.- Implementar el circuito de la figura N°1

(Propia, Figura N°1, 2013)

2.- Se alimentará el circuito con la tensión predeterminada en la tabla Nº1 y se realizarán las mediciones.

3.- Medir las corrientes de las tres líneas así como las respectivas tensiones por fase en la carga.

Tabla Nº 1



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V

L1 – L2

V

L2 – L3

V

L1 – L3

I1 I2 I3 W 1F W 3F Características de la carga

120 120 118.5 0.68 0.68 0.66 45.6 136 Cargas netamente resistivas

(Propia, Tabla N°1, 2013)

4.- Reducir la tensión a cero y desconectar la fuente.

5.- Calcular la potencia activa trifásica en estrella del circuito, utilizando los datos de tensión y corriente por fase.

Fórmula:

P3φ=3(V F x I )

Procedimiento:

P3φ=3(120

√3x 0.68) P3φ=139.25W



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B) MEDIDA DE POTENCIA ACTIVA TRIFÁSICA EN CARGA CONECTADA EN DELTA

1.- Implementar el circuito de la figura N°2


2.- Se alimentará el circuito con la tensión predeterminada en la tabla Nº2 y se realizarán las mediciones.

3.- Medir las corrientes de las tres líneas así como las respectivas tensiones de línea en la carga.

Tabla Nº 2

V

L1 – L2

V

L2 – L3

V

L1 – L3

I1 I2 I3 W 1F W 3F Características de la carga



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120 120 120 1.98 1.96 1.97 137.8 411.53

Cargas netamente resistivas

(Propia, Tabla N° 2, 2013)


5.- Calcular la potencia activa trifásica en delta del circuito, utilizando los datos de tensión y corriente de línea.

Fórmula:

P3φ=3(V F x I )

Procedimiento:

P3φ=3(120

√3x 1.98) P3φ=411.53W

C) MEDIDA DE LA POTENCIA REACTIVA TRIFÁSICA EN CARGA CONECTADA EN ESTRELLA

1.- Implementar el circuito de la figura N°3.


2.- Medir las corrientes de las tres líneas con la ayuda de la pinza amperimétrica así como las tensiones de fase.

Tabla N°3

V L1-N V L2-N V L3-N I 1 I 2 I 3 Q1 F Q3 F Características de la



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carga

120 120 120 0.123 0.131 0.124 12 40 Estrella

Resistiva/Inductiva



4.- Calcular la potencia aparente del circuito utilizando los datos de las lecturas tomadas.

Fórmula:

S3φ=√3∗Ul∗Il

Procedimiento:

S3φ=√3∗120∗0.123 S3φ=44.28VA

5.- El vatímetro, ¿puede medir correctamente potencia trifásica de cargas desbalanceadas?

No puede, ya que existe la presencia de armónicos y diversos factores, esto crea un gran margen de error al momento de realizar las mediciones. Opcionalmente se puede ocupar el Método de Aaron, en el solamente se han de ocupar 2 Fluke 43B, y realizar los cálculos necesarios.

(Método de Aaron, 2013)

D) MEDIDA DE LA POTENCIA DE UN MOTOR TRIFÁSICO

1.- Implementar el circuito de la figura N°4.



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2.- Montar un circuito de alimentación trifásica que pase por un banco de condensador para luego pasar a alimentar un motor de inducción trifásico de jaula de ardilla.

3.- Alimentar el circuito con una tensión de 220 VAC y frenarlo con un torque de aproximadamente 0.6N-m

4.- Leer y anotar los valores indicados por los instrumentos para diferentes valores de compensación según la tabla N°4, relacionar los resultados.

Tabla N°4

VL-L I 1 I 2 I 3 W3F Q3F S3F Cos (φ)

Conexión

220 0.99 0.91 0.98 105 361 376 0.27 Sin Banco de

Condensadores

220 0.596 0.635 0.625 98 211 233 0.42 2.7uF


Calcular la capacitancia para obtener un f.d.p. de 0.96

cos (φ)=0.96



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φ=16.26 °

tanφ=QP

tan(16.26 °)= Q105

Q=30.62VAR

Ql=361VAR

30.62=Ql−Qc

Xc=147Ω

Xc= 1(2 πfxC )

414926.28= 1(2 πx60 xC)

C=18 x10−6F


6.- Para el caso de compensación, calcular el valor de Cos (φ) del sistema utilizando los datos de tensión, corriente de línea y potencia media por el vatímetro.

Formula Valores Resultado

cos φ =PV∗I

Cos φ = 98

220x 0.5960.42

7.- Calcular

Calcular la potencia aparente por fase de la carga y la respectiva trifásica.



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La potencia activa trifásica de la carga con ayuda de la lectura del instrumento (Voltaje y corriente)

La potencia reactiva trifásica con los valores antes calculados

Fórmula Valores Resultado

Pf=V f x I f xcos (φ)

P3φ=3 P f

P3φ=√3∗Vl∗Il∗cos(φ)

Q 3φ=√3∗Vl∗Il∗sin(φ)

Pf=220∗1√3

∗0.42

P3φ=3∗Pf

P3φ=√3∗220∗0.995∗0.42

Q 3φ=√3∗220∗0.995∗0.9

54W

162W

162W

347VAR

6. Observaciones y Conclusiones

OBSERVACIONES

Se observó que el uso del Fluke 43B fue indispensable, debido a su facilidad de uso, versatilidad y portabilidad, ello junto a su pinza amperimétrica ayuda a tener cálculos más sencillos y verídicos.

Se observó que la diferencia entre las lecturas de la pinza amperimétrica y la del Fluke 43B tenían una magnitud considerable, al final se optó por ocupar las mediciones de la pinza individual.



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Se observó que el freno para el motor trifásico se jaula de ardilla se conectaba de una manera específica, en ella se presentaban parámetros como interno/ externo, protección, entre otros.

Se observó que la inductancia de 1.5 H estaba inutilizable, se optó por ocupar una de 2.5 H, esto hizo variar los cálculos y diversos parámetros.

Se observó que la medición solo es factible con cargas balanceadas, para realizar esto con cargas desequilibradas ocupamos el Método de Aaron, haciendo uso de 2 Fluke43B.

Se observó que se presentó un imprevisto en la última experiencia, por ello la clase entera tuvo que observar una experiencia realizada en la mesa N°3 en donde se ocupó un motor de 9 terminales de rotor bobinado.

CONCLUSIONES

Se concluye que en configuración estrella y delta existen variaciones entre la corriente y la

tensión, ello se cumple como : Estrella :Ul=√3∗Uf Il=If DELTA :Ul=Uf Il=√3∗If Se concluye que en un circuito puramente resistivo el factor de potencia es 1, en uno

mixto, esto varía en función a la resistencia de cada uno de sus componentes y a su configuración (serie, paralelo).

Se concluye que la potencia trifásica se puede obtener realizando los cálculos anteriormente vistos, o simplemente sumando las potencias de cada fase.

Se concluye que en el gráfico de ondas senoidales se tiene que la potencia activa es aquella vista en el eje y superior, en cambio la reactiva es la vista en el inferior, asi mismo se comenta que esta potencia reactiva es siempre necesaria para crear campos magnéticos en diversos campos industriales.

Se concluye que el uso de banco de condensadores se conecta siempre en paralelo, asi mismo a mayor capacitancia, menor resistencia, ello se refleja en mayor corriente y por ende mayor potencia, entonces se han de ocupar condensadores de diferentes capacitancias para diferentes potencias y usos.

Se concluye que el caso visto (cargas desequilibradas) es el más aproximado a la realidad de nuestra red de distribución secundaria, debido a que aunque las necesidades en los hogares sean próximas, suelen varias mucho entre las mismas.

7. Bibliografía



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Proyecto 987. (2013). Recuperado el 8 de Abril de 2013, de http://www.proyecto987.es/pictures/Medida_trifasica_aron.PNG

ElectricidadLynch. (8 de Abril de 2013). ElectricidadLynch.com.ar. Recuperado el 08de Abril de 2013, de http://www.electricidadlynch.com.ar/43b_phas.jpg

Propia, F. (8 de Abril de 2013). Figura N°1. Figura N°1. Arequipa, Peru.

Propia, F. (23 de Marzo de 2013). Figura N°2. Figura N°2. Arequipa, Peru.



Propia, F. (23 de Marzo de 2013). Herramientas y Equipos. Herramientas y Equipos. AREQUIPA.

Propia, F. (8 de Abril de 2013). Implementos de Seguridad. TECSUP. Arequipa, Peru.

Propia, F. (8 de Abril de 2013). Tabla N° 2. Tabla N° 2. Arequipa, Peru.

Propia, F. (23 de Marzo de 2013). Tabla N°1. Tabla N°1. Arequipa, Peru.

Propia, F. (23 de Marzp de 2013). Tabla N°3. Tabla N°3. Arequipa, Peru.

Propia, F. (8 de Abril de 2013). Tabla N°4. Tabla N°4. Arequipa, Peru.



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