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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. PT = 3 PW PT = 3 VL IL cos cos  =

PT 3 VL I L

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). 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 V TS IT

cos  = cos 1 + cos2 2

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 =

Cos R =

PR (IR VR)

Cos S =

PS (IS VS)

Cos T =

PT (IT V T)

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. Procedimiento de un solo vatímetro

Figura 1 W1

COS  exp

PTexp

R

C

149.7 1.27

67.5

0.64

201.5

40

50 uF

150.6 1.56

95

0.714

285

40

70 uF

150.8 1.43

92.5

0.743

277.5

44

70 uF

V1

A1

2. Procedimiento de los dos vatímetros

Fig ura 2 A2

W1

W2

COS 1

150.1 150.1 1.45

1.45

91.5

97.5

0.52

0.52

0.52

150.2 150.2 1.52

1.52

92.5

99.5

0.49

0.49

1.31

182.5

25

0.6

0.6

V1

151

V2

151

d)

A1

1.31

COS 2 COS  exp PTexp

R

C

189

44

70

0.49

192

40

70

0.6

207.5

40

50

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

W2

W3

COS  1 COS 2

149. 149. 149. 1.35 1.35 1.35 69.5 69.5 69.5 6 149. 6 149. 6 1.68 1.68 1.68 95 149. 95 95 3 149. 3 149. 3 1.61 1.61 1.61 95 149. 95 95 2 2 2

COS 3

0.35

0.35

0.35

0.38

0.38

0.38

0.4

0.4

0.4

PTexp

R

COS  exp

C

210

40

0.35

50

285

40

0.38

70

285

44

0.4

70

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. Lo utilizamos cuando tenemos cargas balanceadas, sabemos que la potencia en cada una de las líneas hay la misma potencia, entonces al conectar el vatímetro a una línea y al neutro. Con el valor que obtenemos lo multiplicamos por 3 y ese es el valor de la potencia total del circuito 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. También es conocido como el método de Aron, conectamos dos vatímetros a dos de las líneas y conectados a la otra línea . Las potencias que obtenemos de cada línea las sumamos para poder obtener la potencia total de todo el circuito. Este método se usa para cargas desbalanceadas.

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. Usado para cargas desbalanceadas. Usamos tres vatímetros para medir la potencia de cada línea R, S y T. Una vez registremos el valor de cada uno de estos sumamos el valor de cada línea y obtenemos el valor de la línea total.

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. Con el método de los 3 vatímetros, porque tenemos el valor de cada una de las líneas y es mas exacto el valor que tomamos de la potencia total.

5.

Obtener la Potencia Activa, Reactiva y la Potencia experimentales para cada una de las impedancia Z. Resistencia de 40 y 50 uF P = 202.5 W S = 316.4 VA Q = 243.1 VAR

Aparente

Resistencia de 40 y 70 uF P = 285 W S = 399.16 VA Q = 279.47 VAR Resistencia de 44 y 70 uF P = 277.5 W S = 373.49 VA Q = 249.98 VAR 6.

Obtener el factor de potencia, Potencia Activa, Reactiva y la Potencia Aparente teóricos para cada una de las impedancias Z. Resistencia de 40 y 50 uF P = 210.75 W S = 329.3 VA Q = 253.03 VAR Resistencia de 40 y 70 uF P = 284.95 W S = 399.09 VA Q = 279.42 VAR Resistencia de 44 y 70 uF P = 277.51 W S = 373.5 VA Q = 249.98 VAR

8.

¿En qué 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. El analizador de redes cosiste de dos partes, una pinza amperimetrica y dos pinzas para medir el voltaje. El instrumento nos da el voltaje, amperaje, potencia y fdp

9. De los métodos utilizados para determinar P, Q S, y fdp cuál es el más exacto y porque? Explique con detalle Con el método de los 3 vatímetros, porque tenemos el valor de cada una de las líneas y es más exacto el valor que tomamos de la potencia total.

VI.-OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Observaciones  Tenemos que revisar la conexión de los vatimetros.  Si la aguja va en sentido antihorario debemos cambiar la conexión las bobinas del vatímetro.  Debemos tener mucho cuidado, ya que tenemos que realizar un nodo.  Para regular el voltaje para este laboratorio tenemos que girar el eje y medir una corriente no superior a 150 V.  Debemos revisar el estado de los cables de conexión. Conclusiones:  El analizador de redes cosiste de dos partes, una pinza amperimetrica y dos pinzas para medir el voltaje. El instrumento nos da el voltaje, amperaje, potencia y fdp  El método de los tres vatímetros es uno de los más precisos ya que nos da la potencia de cada línea.  La diferencia entre la aplicación de los métodos depende de si las cargas están balanceadas o no.  El método de Aron es uno de los más usados debido a que este solo necesita 2 vatímetros para medir potencia trifásica en cargas desbalanceadas.  De los tres métodos que usamos debemos de tener en cuenta que si poseemos un analizador de redes, podemos obtener una medición aún más precisa. .