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P. P. Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica __________________________________________________________________________________

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES P.P. INGENIERIA MECANICA ELECTRICA Y MECATRONICA SESION 10: METODOS DE MEDICION DE POTENCIA Y DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA TRIFÁSICOS I.-OBJETIVO: Analizar en forma experimental los métodos indirectos y directos para determinar el factor de potencia y las potencias en circuitos trifásicos resistivos capacitivos. II.- MARCO TEÓRICO: Medición indirecta de la potencia y del factor de potencia 1. Método de un solo vatímetro (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: PT = 3 PW PT = 3 VL IL cos cos  =

PT  3 V L IL

2. Método de los dos vatímetros (en el caso de cargas desequilibradas): este sistema se denomina también sistema 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 circuitos voltimétricos de ambos vatímetros; el principio de la bobina Voltimétrica debe estar conectado a la misma fase en la cual esta intercalad 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 figura 2, se tiene: PT = PR + PT PT =  3 VRS IR cos 1 PT =  3 VTS IT cos2 cos 1 =

PT 3 VRS IR

cos 2 =

PT 3 VTS IT

cos  = cos 1 + cos2 2 Guía de Medidas Eléctricas

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3. Método de los tres vatímetros (en el caso de cargas desequilibradas): se utiliza el montaje representado en la figura 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: PT = PR + PS +PT Cos R =

PR (IR VR)

Cos S =

PS (IS VS)

Cos T =

PT (IT VT)

Cos R = Cos R + Cos S + Cos T 3 III.-ELEMENTOS A UTILIZAR:    

03 Reóstato de 44 Ohm, 4.4 Amp. *01analizador de redes portátil 03 capacitancias de igual valor * Conductores de conexión. 04 multimetros digitales * 03 Vatímetros analógicos monofásicos 01 autotransformador trifásico variable.

IV.-PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: Medición indirecta del factor de potencia en corriente alterna trifásica 1. Realizar la siguiente conexión para encontrar el factor de potencia con cargas equilibradas (Procedimiento de un solo vatímetro). Con una tensión trifásica de 220V. Tener en cuenta las máximas corrientes permisibles en los elementos a utilizar.

Figura 1 V1

A1

W1

COS  exp

PTexp

R

C

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2. Realizar la siguiente conexión para encontrar el factor de potencia con cargas equilibradas, las mismas cargas del circuito anterior (Procedimiento de los dos vatímetros). Con una tensión trifásica de 220V. Tener en cuenta las máximas corrientes permisibles en los elementos a utilizar.

Figura 2 V1

V2

A1

A2

W1

W2

COS 1

COS 2 COS  exp PTexp

R

d) Realizar la conexión del Procedimiento de los tres vatímetros para encontrar el factor de potencia con cargas equilibradas, las mismas cargas del circuito anterior. Con una tensión trifásica de 220V. Tener en cuenta las máximas corrientes permisibles en los elementos a utilizar. Utilizar los mismos valores de impedancias del circuito anterior para poder comparar el cos.

V1

V2

V3

A1

A2

A3

W1

Figura 3 W2 W3

COS 1 COS 2

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COS 3

C

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PTexp

R

COS  exp

C

V.-CUESTIONARIO: 1. ¿En que consiste el método de un solo vatímetro para encontrar el factor de potencia y la potencia activa total de un circuito trifásico? Explicar con detalle. 2. ¿En que consiste el método de dos vatímetros para encontrar el factor de potencia y la potencia activa total de un circuito trifásico? Explicar con detalle. 3. ¿En que consiste el método de tres vatímetros para encontrar el factor de potencia y la potencia activa total de un circuito trifásico? Explicar con detalle. 4. ¿Cuál de los métodos indirectos para la medición del factor de potencia trifásico y la potencia activa total es el más exacto? Explique por que. 5. Obtener la Potencia Activa, Reactiva y la Potencia Aparente experimentales para cada una de las impedancia Z. 6. Obtener el factor de potencia, Potencia Activa, Reactiva y la Potencia Aparente teóricos para cada una de las impedancias Z. 7. Presentar en forma tabulada la divergencia en porcentaje dando el error absoluto relativo porcentual de cada uno de los métodos usados para el Factor de Potencia y las potencias P Q S del circuito, comparar y comentar las diferencias existentes. 8. ¿En que consiste el Procedimiento del Método Directo con el Analizador de redes para encontrar el fdp y las potencias de un circuito trifásico? Explicar con detalle. 9. De los métodos utilizados para determinar P, Q S, y fdp cuál es el más exacto y porque? Explique con detalle 10. ¿Qué otros métodos de medición existen para poder determinar las potencias P, Q, S y fdp de un circuito trifásico balanceado y desbalanceado? VI.-OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Hacer las observaciones y conclusiones en forma clara y empleando el menor numero de palabras, 05 de cada una. VII.-BIBLIOGRAFÍA. Indique la bibliografía o página Web utilizada.

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