PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II

5/17/2018 PRACTICA Nº8 Circ. Electricos II - slidepdf.com

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PRACTICA Nº8

MÉTODOS DE MEDICIÓN DE LA POTENCIA EN

CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA TRIFÁSICOS

OBJETIVOS

- Analizar en forma experimental los métodos indirectos y directos para

determinar la potencia en circuitos trifásicos resistivos-capacitivos.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Método de un solo vatímetro monofásico (en el caso de cargas equilibradas)

Se utiliza solo un vatímetro que mide la potencia de una fase: el amperímetro indica la

corriente de línea y el voltímetro la tensión entre líneas. En el caso de tres conductores

sin neutro, el vatímetro debe de conectarse con neutro artificial. Las indicaciones del

vatímetro deben multiplicarse por 3, de forma que la potencia total activa es:

√

Método de un solo vatímetro trifásico (en el caso de cargas equilibradas o

desequilibradas)

Se utiliza un solo vatímetro que mide potencia de todo el cricuto: el amperímetro indica

la corriente de línea y el voltímetro la tensión entre líneas. La indicación del vatímetro

registra directamente la potencia activa total del circuito, de tal forma que la potencia

total activa es:

√

Método de los dos vatímetros monofásico (en el caso de cargas desequilibradas o

equilibradas)

Este sistema se denomina también “Método de Aron” y permite las mediciones de

potencia y factor de potencia en corriente alterna trifásica de tres conductores,

equilibrados o desequilibrados. Es muy importante el conexionado de los circuitosvoltimétricos de ambos vatímetros; el principio de la bobina voltimétrica debe estar



conectado a la misma fase en la cual esta intercalada la bobina amperimétrica, y el final

de la bobina voltimétrica debe estar conectada a la fase que no tiene ninguna bobina

amperimétrica intercalada (en la fase libre). Por ejemplo, según el montaje de la Fig. 2.

se tiene:

√

√

Método de los tres vatímetros (en el caso de cargas desequilibradas)

Se utiliza el montaje representado en la Fig. 3; cada vatímetro medirá la potencia de

cada fase en forma independiente, en este caso se obtiene el promedio del factor de

potencia, según las expresiones:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

En la experiencia, se utilizó los siguientes elementos:

3 Reóstatos de 44Ω, 4,4A

3 Condensadores 220V, 60Hz

2 multímetros digitales

3 vatímetros analógicos

1 autotransformador trifásico

Conductores eléctricos

Se siguieron los siguientes pasos:

Medición indirecta de la potencia en corriente alterna trifásica

1. Realizar la siguiente conexión para encontrar la potencia con cargas equilibradas

(procedimiento de un solo vatímetro monofásico) con una tensión trifásica de

220V. Tener en cuenta las máximas corrientes permisibles en los elementos a

utilizar.



Fig. 1.

Nº V1

(V)

A1

(A)

W1

(W)

PTOTAL EXP

(W)

PTOTAL TEO

(W)

R

(Ω)

C

(μF)

1 380 2.25 208 624 613.06 40 30

2. Realizar la siguiente conexión para encontrar la potencia trifásica con cargas

desequilibradas (procedimiento de los dos vatímetros) con una tensión trifásica de

220V. Tener en cuenta las máximas corrientes permisibles en los elementos a

utilizar.

Fig. 2.

V1

(V)

V2

(V)

A1

(A)

A2

(A)

W1

(W)

W2

(W)

PTOTAL EXP

(W)

PTOTAL TEO

(W)

R

(Ω)

C

(μF)

380 380 2.25 2.25 698 75 623 613.06 40 30



a) Realizar la conexión del procedimiento de los tres vatímetros para encontrar la

potencia con cargas equilibradas. Utilizar los mismos valores de impedancias del

circuito anterior para poder comparar la potencia.

Fig. 3.

V1

(V)

V2

(V)

V3

(V)

A1

(A)

A2

(A)

A3

(A)

W1

(W)

W2

(W)

W3

(W)

PTOTAL EXP

(W)

PTOTAL TEO

(W)

R

(Ω)

C

(μF)

219.4 219.4 219.4 2.25 2.25 2.25 204 211 209 623 613.06 40 30

b) Realizar la conexión del procedimiento del método directo con el Analizador de

Redes para encontrar la potencia con cargas desequilibradas. Utilizar los mismos

valores de impedancias del circuito anterior para poder comparar la potencia.

V1

(V)

V2

(V)

V3

(V)

A1

(A)

A2

(A)

A3

(A)

PTOTAL EXP

(W)

QTOTAL EXP

(VAR)

STOTAL EXP

(VA)

f

(Hz)

cos φ exp

380 380 380 2.25 2.25 2.25 623 1379.89 1541.01 60 0.4121

CUESTIONARIO

1. ¿En qué consiste el método de un solo vatímetro monofásico para encontrar la

potencia de un circuito trifásico? Explicar con detalle.

Este método se usa principalmente cuando se tiene un sistema de cargas

equilibradas y simétricas. Así, se utiliza un vatímetro monofásico cuyas bobinas

amperimétrica y voltimétrica, utilizan la corriente de una sola línea y la

diferencia de potencial entre dos líneas, respectivamente. De esta manera, se está

realizando la medición de la potencia activa de una sola fase, por lo que debemultiplicarse por 3 para obtener la potencia activa total del circuito trifásico.



Para el caso de un sistema trifilar (tres conductores) sin neutro, el vatímetro debe

conectarse a un neutro artificial.

2. ¿En qué consiste el método de un solo vatímetro trifásico para encontrar la

potencia de un circuito trifásico? Explicar con detalle.

Este método se usa tanto para sistemas de cargas equilibradas como

desequilibradas. Así, se utiliza esta vez, un vatímetro trifásico que mide la

potencia activa de todo el circuito. Para ello, el amperímetro conectado en serie,

indica la magnitud de la corriente de línea y el voltímetro conectado en paralelo,

registra la tensión entre líneas. Como la lectura de este tipo de vatímetro registra

la potencia total, no hay necesidad de multiplicar el resultado por 3, como en el

método antes mencionado.

3. ¿En qué consiste el método de dos vatímetros para encontrar la potencia de un

circuito trifásico? Explicar con detalle.

Se puede medir potencia activa trifásica con dos vatímetros cuando el sistema no

tiene neutro, es decir que es trifilar. Se utiliza el circuito de la figura siguiente

donde el punto de los dos vatímetros es la fase T, por ejemplo.

La suma de las mediciones de dos vatimetros es igual a la suma de las

indicaciones que hubieran revelado tres vatímetros conectados a cada una de las



fases y neutro artificial. Es decir que se obtiene con éste método una medición

de potencia trifásica.

Como no se ha impuesto condiciones de simería ni de equilibrio para demostrar

el método, se dice que es útil para medir potencia en cualquier sistema trífasico

simétrico o no, equilibrado o no, pero siempre que sea trifilar.

Este método solo es utilizable, cuando no existe conductor neutro, o bien si

previamente puede garantizarse (por medición) que la intensidad del neuto es

nula.

Es independiente de que la carga esté conectada en estrella o triángulo.

El método de Aron se emplea en sistemas de transmisión (alta tensión) y de

distribución primaria (media tensión), que son sistemas trifásicos que nunca

poseen neutro. Desde luego que habrá que utilizar transformadores de medida

(TI,TV) para conectar los vatímetros.

También se los utiliza en la industria cuando se trata de grandes potencias, por

ejemplo, en explotaciones mineras, petroliferas, pues constituyen sistemas

trifasicos sin neutro.

4. ¿En qué consiste el método de tres vatímetros para encontrar la potencia de un

circuito trifásico? Explicar con detalle.

Para un sistema trifásico tetrafilar desequilibrado, según este método, se utilizan

tres vatímetros monofásicos conectados de la siguiente manera:



Como se ve, se conecta cada vatímetro de tal manera que mida la potencia de

cada fase, cuidando de que tengan un punto en común: la línea neutra. La suma

de las tres lecturas es igual a la potencia total consumida por la carga.

Para el caso de contar con un sistema de cargas, equilibradas o no, trifilar, la

forma más simple de medir potencia activa trifásica sin neutro, es hacer uso de 3

vatímetros gemelo que se conectan formando una estrella, por lo que convergen

sus circuitos voltimétricos a un punto único llamado neutro artificial o ficticio.

La justificación de usar este método radica en que siendo los 3 vatímetros

iguales, sus circuitos voltimétricos tomarán iguales intensidades, pero desfasadas

entre si 120º, de modo que en el punto de unión, centro de estrella, las tres

corriente se compensarán totalmente, dando resultante nula, por lo que no se

requiere conductor de retorno al generador como lo haría el conductor neutro.

Así, se conectan los 3 vatímetros, según indica la siguiente figura:

Nuevamente, la potencia total activa es el resultado de la suma de cada potencia

de fase.

5. ¿Cuál de los métodos indirectos para la medición de la potencia trifásica es el

más exacto?

Para sistemas trifilares, se recomienda el Método de Aron, pues su versatilidad

para determinar el punto en común y su bajo porcentaje de error lo respaldan.

Para sistemas tetrafilares, se recomienda el Método de los Tres Vatímetros, yaque es igualmente aplicable a cargas tanto equilibradas como desequilibradas.



6. Obtener la potencia activa, reactiva, factor de potencia y la potencia aparente

experimentales para cada una de las impedancias Z.

Como las cargas son equilibradas, las tres impedancias poseen el mismo valor.

Para la potencia reactiva y la potencia aparente…

() ()

()

()

() ()



7. Obtener el factor de potencia, potencia activa, reactiva y la potencia aparente

teóricos para cada una de las impedancias Z.

VL: 380V

√

Para la potencia reactiva y la potencia aparente…

()

()

() ()

8. Presentar en forma tabulada la divergencia en porcentaje dando el error absoluto

y relativo porcentual de cada uno de los métodos usados para la potencia total

trifásica experimental y teórica.

Tipo de Potencia Valorteórico Valorexp Error Relativo

P 613.05 W 623 W 1.6%

Q 1355.25 VAR 1379.89 VAR 1.8%

S 1487.46 VA 1514.01 VA 1.8%



CONCLUSIONES

- Si no se puede asegurar que el sistema es equilibrado no se puede medir

potencia trifásica colocando un solo vatímetro en una fase.

- Si se produjera algún cambio en la carga o en la tensión de generación cambiaría

la potencia en cada una de las fases a través del tiempo y los valores

simultáneos.

- Se puede medir potencia activa trifásica con dos vatímetros cuando el sistema no

tiene neutro, es decir que es trifilar.

- Para medir la potencia en un sistema simetrico y equilibrado según Blondel se

necesitan tres vatímetros para un sistema trifásico, pero se puede medir con dos

vatímetros según Aron haciendo ciertas consideraciones. Si no se respeta esas

consideraciones, el metodo nos dara tecturas erróneas

- Tres vatimetros miden la potencia de la carga independientemente del equilibrio

de las corrientes, de la simetria de las tensiones, de la forma de onda de ambos

parámetros y del potencial del punto “O”.

- Es válido el método de los tres vatímetros aunque la carga este conectada en

estrella o en triangulo, ya que si reduce el triángulo a estrella se verifica lo

enunciado, y siempre la suma de las potencias de cada fase dará como resultado

la potencia total del circuito.

- El método de los tres vatímetros da la potencia exacta e invariante cualquiera sea

el punto de referencia (generalmente el centro de la cofiguración estrella),

siempre que no variemos la fuente ni la carga.

BIBLIOGRAFÍA

- wwwcampus.usal.es/.../Principal/Circuitos/.../MedidaPotenciaTrifasica.pdf

- www.uco.es/investiga/grupos/giie/cirweb/.../circuitos/tc-pe0401.pdf

- co.es/investiga/grupos/giie/cirweb/practicas/.../etprat-7.pdf

- www.frro.utn.edu.ar/repositorio/.../medicion_de_potencia.pdf

http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/.../medicion_de_potencia.pd

http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/.../medicion_de_potencia.pd

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