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Wáttmetro, Vatímetro, Carga Balanceada, Carga Desbalanceada, Corriente de Línea y de Fase, Voltaje de Línea y de Fase, Potencia Activa, Potencia Reactiva, Potencia Aparente, Factor de Potencia
Abstract- When dealing with three-phase power
circuits, it’s important to know it’s basic parameters
and criteria, based on its Impedances arrange. On this practice, we will
understand and analyze the behavior of both balanced and unbalanced three-phase
power circuits, in Y and Δ purely resistive or mixed arrangements.
Palabras Clave- Wáttmetro, Vatímetro, Carga Balanceada, Carga Desbalanceada,
Corriente de Línea y de Fase, Voltaje de Línea y de Fase, Potencia Activa,
Potencia Reactiva, Potencia Aparente, Factor de Potencia, Carga en Y, Carga en
Δ.
I. INTRODUCCIÓN
Como primera práctica de laboratorio vamos a trabajar En circuitos AC, el
voltaje y la corriente en una resistencia siempre están en fase y la
resistencia siempre es pasiva, todo el tiempo la energía eléctrica se convierte
en calor; los condensadores y las bobinas almacenan energía y producen un
ángulo de fase de 90° entre la corriente y el voltaje por lo que por periodos
son activos y periodos son pasivos, significa que estos elementos devuelven
energía hacia los generadores.
II. OBJETIVOS
Realizar las conexiones de circuitos trifásicos para la medición de potencia.
Corregir experimentalmente el factor de potencia de una carga
monofásica.
III. EQUIPOS NECESARIOS
Multímetro digital.
Banco de carga trifásica - monofásica.
Generador de fuente trifásica.
Wattmetros.
Cosenofímetro.
IV. ACTIVIDADES PREVIAS
a) Investigar sobre los métodos para medición de potencia trifásica.
En General, son dos los métodos usados para la medición de la potencia
trifásica. En ambos se usa un instrumento
especial llamado Wattmetro o Vatímetro, el cuál (en su formaanalógica) consiste
de dos bobinas, una usada para medir voltaje y otra para medir la corriente que
fluye a través de la línea. Según el ángulo de desfase entre voltaje y
corriente y sus magnitudes, el vatímetro despliega un
resultado el cual es equivalente a potencia resistiva que se presenta en el
circuito.
METODO BLONDELL O DE LOS TRES WATTMETROS.
La medición de la potencia entonces consiste en medir en cada rama de la carga trifásica la potencia que se desarrolla en
ella. De modo que la potencia total será la suma de la
potencia medida por cada wattmetro
Este método si bien es práctico requiere de tres instrumentos para realizar la
medición lo que dificulta si no existe la disponibilidad de ellos.
METODO DE ARON O DE LOS DOS WATTMETROS
Un método habitual para medir la potencia trifásica
consiste en utilizar dos wattmetros colocados en dos líneas diferente de
entrada a la carga y la tercera línea se utiliza como
punto común de los instrumentos, tal como
se muestra en las figuras siguientes. Así si se considera la línea de IA, como
línea común, el WC mide la potencia con las variables IC e VCA, mientras que el
wattmetro WB mide la potencia con las variables IB e VBA.
Así la potencia total proporcionada por las cargas es la suma algebraica de las
dos lecturas de los wattmetros WT = WC WB
Si consideramos la carga configurada como triángulo a fin de determinar
analíticamente el valor medido por el WC se debe considerar que la potencia
aparente está dada por la relación fasorial de los fasores de voltaje y
corriente que se aplican sobre el instrumento.
dondeSe puede demostrar que
De modo que se puede demostrar que
b) Realizar los cálculos de corriente de línea y de fase, voltaje de línea y de
fase, potencia activa, potencia reactiva, potencia aparente y factor de
potencia, para cada uno de los circuitos de la práctica. Estos
se pueden presentar en una tabla de datos.
c)
CIRCUITO EN Y RESISTIVO BALANCEADO
El esquema del circuito es el siguiente:
La magnitud del voltaje de línea es de 120 [Vrms], por ende, los voltajes de
línea son los siguientes (suponiendo que el desfase inicial de la red como
nulo, y secuencia positiva):
Los voltajes de fase serán:
Para la conexión en Y, la corriente de fase es igual a la corriente de línea;
el valor de sus resistencias es el mismo y por tanto (En función de la
resistencia de fase):
Usando el equivalente monofásico tenemos que la Potencia Activa equivale a:
Donde es el ángulo de la impedancia, pero debido a que la carga es puramente
resistiva, simplificamos:
También podemos concluir que la Potencia Reactiva es 0 debido a la naturaleza
de la impedancia utilizada:
Y por lo tanto la Potencia Aparente:
El factor de potencia se define como el coseno del ángulo de la impedancia, o
de la diferencia en los ángulos del voltaje y corriente de fase. De nuevo,
debido a la carga resistiva tenemos
En la siguiente tabla exponemos los cálculos para R=840 a„¦ y R=97 a„¦.
Item
R=840 a„¦
R=97 a„¦
[Vrms]
120
120
[Vrms]
207,84
207,84
[Arms]
0,14
1,23
[Arms]
0,14
1,23
[W]
29,09
255,65[VAR]
0
0
[VA]
29,09
255,65
f.p.
1
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CIRCUITO EN Δ RESISTIVO BALANCEADO
El esquema del circuito es el siguiente:
La magnitud del voltaje de línea es de 120 [Vrms], por ende, los voltajes de
línea son los siguientes (suponiendo que el desfase inicial de la red como nulo
y secuencia positiva):
Los voltajes de fase serán similarmente:
Para la conexión en Δ, la corriente de fase es:
Y la corriente de línea es:
Usando el equivalente monofásico tenemos que la Potencia Activa equivale a:
Donde es el ángulo de la impedancia, pero debido a que la carga es puramente
resistiva, simplificamos:
También podemos concluir que la Potencia Reactiva es 0 debido a la naturaleza
de la impedancia utilizada:
Y por lo tanto la Potencia Aparente:
El factor de potencia se define como el coseno del ángulo de la impedancia, o
de la diferencia en los ángulos del voltaje y corriente de fase. De nuevo,
debido a la carga resistiva tenemos
En la siguiente tabla exponemos los cálculos para R=840 a„¦ y R=97 a„¦.
Item
R=840 a„¦
R=97 a„¦
[Vrms]
120
120
[Vrms]
120
120
[Arms]
0,14
1,23
[Arms]
0,24
2,13
[W]
29,09
255,65
[VAR]
0
0
[VA]
29,09
255,65
f.p.
1
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VI. BIBLIOGRAFÍA
Circuitos básicos para el estudiante. Raúl Omar Vila. Ed.
Universidad Industrial de Santander.
UCV de Chile:
ftp://miden.eie.ucv.cl/
Apuntes de clase.
Scribd, Prof. Fabricio Curilef
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