Item Cantidad Descripción. 1 1 Fuente de energía ST S. 2 1 Amplificador de separación LM Osciloscopio con puntas de medición

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1 Facultad: Ingeniería Escuela: Ingeniería Eléctrica Asignatura: Sistemas eléctricos lineales II Tema: Sistemas Polifásicos y Medición de Potencia Contenidos ❿ Voltaje RMS. ❿ Voltaje máximo. ❿ Desfase de una señal. ❿ Potencia y Factor de Potencia. Objetivo Específico ❿ Verificar el desfase existente entre los voltajes de fase pertenecientes a un sistema trifásico. ❿ Verificar el desfase existente entre los voltajes de línea pertenecientes a un sistema trifásico. ❿ Obtener la relación existente entre voltajes de fase y voltajes de línea. ❿ Conectar el amplificador de separación para observar las señales en sistemas eléctricos polifásicos. ❿ Comprender el comportamiento del Factor de Potencia en los sistemas con predominancia de circuitos reactivos capacitivos e inductivos. Material y Equipo Item Cantidad Descripción 1 1 Fuente de energía ST S 2 1 Amplificador de separación LM Osciloscopio con puntas de medición 4 X Clavijas de conexión 5 1 Medidor RMS 6 1 Cable BNC-BNC 7 X Cables de conexión

2 3 Sistemas Eléctricos Lineales II Introducción Teórica Los sistemas eléctricos de corriente alterna a diferencia de los de corriente directa son compuestos por señales variables en el tiempo, es decir, que los electrones fluyen primero en una dirección y luego invierten su sentido fluyendo en dirección opuesta. De aquí que su magnitud varíe, encontrándose valores negativos y positivos, observándose dos valores importantes en ingeniería: ❿ Valor máximo: se refiere al máximo valor instantáneo que alcanza la señal. ❿ Valor eficaz: es aquel que produce cierta cantidad de calentamiento en una resistencia, comparable al que se produce por medio de una señal DC pura del mismo valor. La relación existente entre el valor máximo (V MAX ) y el valor eficaz (V RMS ) es: V RMS = V MAX Ecuación 1.1 La corriente alterna se puede describir como una señal de forma sinusoidal repitiéndose el valor máximo 60 veces por segundo de aquí se dice entonces que su frecuencia es de 60 Hertz. Procedimiento PARTE I. Circuitos Polifásicos. 1. Identifique los siguientes equipos sin energizarlos aún, los cuales deberá solicitar a su instructor una inducción previa a su utilización: a) La fuente de poder trifásica variable. b) El amplificador de separación. c) El osciloscopio. 1. Conecte el circuito de medición de señales trifásicas tal como se muestra en la figura 1.1. Figura 1.1: Circuito de medición de señales eléctricas. 2. La configuración del amplificador de separación debe ser la siguiente: a) El selector OFF / GAIN al tope en sentido horario. b) El selector OUTPUT MODE en posición CHOP. c) El selector CHOP FRECUENCY en HIGH. d) El selector MODE CH D en D. e) Los selectores RANGE (V) en 100.

3 Sistemas Eléctricos Lineales II 4 3. Encienda la fuente de poder y dibuje la señales obtenidas del osciloscopio en la cuadricula siguiente. 4. Con ayuda de un multímetro, mida la tensión RMS de una de las señales entre fase y neutro. = 5. Establezca la cantidad de voltios por división de la señal que visualiza en la cuadrícula, a través de la siguiente relación 1 : /., Voltios/división =. 1 Dado que el amplificador de separación tiene varios ajustes, la intención de este paso es determinar la relación de la tensión medida por un instrumento de referencia (el multímetro) con respecto a lo cuantificable a través de la cuadrícula del osciloscopio.

4 5 Sistemas Eléctricos Lineales II 6. Complete la tabla 1. Parámetro medido V L1_N V L2_N V L3_N Valor RMS de tensión medido con osciloscopio Valor RMS medido con multímetro. Desfase respecto de V L1_N 7. Despliegue en el osciloscopio las señales de voltaje de fase (V L1 - N ), en conjunto, esto se hará conectando el osciloscopio a la terminal CHOP del amplificador de aislamiento. Nota: Si se saturan las señales observadas en el osciloscopio (tendencia a ser cuadradas) aumente la escala RANGE (V). 8. Apague la fuente de energía y realice las conexiones necesarias para medir los parámetros del siguiente paso, procediendo posteriormente, a encender dicha fuente. Paso 7. Modifique el circuito de la figura 1.1 para obtener las siguientes señales en el osciloscopio. a) V L1-N (Únicamente esta tensión se cuantifica respecto del neutro) b) V L1-L2 c) V L2-L3 d) V L3-L1

5 Complete la siguiente tabla. Sistemas Eléctricos Lineales II 6 Parámetro medido V L1_N V L1_L2 V L2_L3 V L3_L1 Valor RMS de tensión medido con osciloscopio Valor RMS medido con multímetro. Desfase respecto de V L1_N Cuál es la secuencia de fase que poseen las tensiones de línea observadas en el osciloscopio? 9. Apague y ordene el equipo utilizado. PARTE II. Medición de Potencia 3ɸ. a. Método de los tres vatímetros Sistema 3ɸ 4 hilos - Aplicación Carga Resistiva Un sistema trifásico a 4 hilos es aquel en que además de las líneas correspondientes a las tres fases, se dispone de una cuarta línea correspondiente al neutro o punto central de la conexión en estrella de la carga, ya que una conexión de ésta en triángulo no lo permite. La potencia activa consumida será la suma de las potencias consumidas en cada brazo de la estrella según se muestra en el circuito de la fig. 1. Observe que; Figura (1) Por lo tanto:

6 7 Sistemas Eléctricos Lineales II Parte Experimental: Tomando de referencia el circuito de la figura 1; haga las conexiones correspondientes y mida la potencia trifásica correspondiente. Llene la siguientes tablas Parámetro WA WB WC TOTAL Potencia Promedio (W) Tabla 1.1 Mida los siguientes parámetros: Parámetros DATO Voltaje de línea Corriente de Línea Cos α (F.P) Tabla 1.2 Compare la tabla 1.1 con la tabla 1.2 y Explique. b. Método de los tres vatímetros Sistema 3ɸ 3 hilos - Aplicación Carga Resistiva En un sistema trifásico a tres hilos no disponemos de la línea correspondiente al neutro. La carga puede estar conectada tanto en estrella (neutro inaccesible), como en triángulo (fig. 2). En este caso los vatímetros se conectan de modo que se crea un neutro artificial con una de las conexiones del circuito de tensión en cada vatímetro. Esta forma de medir la potencia requiere que los tres vatímetros sean exactamente iguales en sus características, sobre todo en la resistencia interna del circuito voltimétrico. El sistema ha de estar equilibrado y en el caso de tratarse de un sistema desequilibrado la medida de potencia será aproximada. Figura (2)

7 Sistemas Eléctricos Lineales II 8 Parte Experimental: Figura 3. Tomando de referencia el circuito de la figura 3; haga las conexiones correspondientes a la conexión Y y mida la potencia trifásica correspondiente. Llene las siguientes tablas Parámetro WA WB WC TOTAL Potencia Promedio (W) Mida los siguientes parámetros: Tabla 1.3 Parámetros DATO Voltaje de línea Corriente de Línea Cos α (F.P) Tabla 1.4 Compare la tabla 1.3 con la tabla 1.4 y Explique.

8 9 Sistemas Eléctricos Lineales II c. Método de los dos vatímetros Sistema 3ɸ 3 hilos - Aplicación Carga Resistiva en Y El método de los dos vatímetros (conocido también como Método ARÓN) se utiliza para medir la potencia activa consumida por una carga equilibrada o desequilibrada sin hilo neutro. Las conexiones de los dos vatímetros a la red están representadas en la fig. 1. Las bobinas amperimétricas se introducen en dos fases cualesquiera de la red, y las bobinas voltimétricas se conexionan entre la fase que tiene la bobina amperimétrica correspondiente y la fase restante. Parte Experimental: Figura 4. Tomando de referencia el circuito de la figura 4; haga las conexiones correspondientes y mida la potencia trifásica correspondiente. Llene las siguientes tablas Parámetro WA WC TOTAL Potencia Promedio (W) Mida los siguientes parámetros: Tabla 1.5 Parámetros DATO Voltaje de línea Corriente de Línea Cos α (F.P) Compare la tabla 1.1 con la tabla 1.2 y Explique Tabla 1.6

9 Sistemas Eléctricos Lineales II 10 c. Método de los dos vatímetros Sistema 3ɸ 3 hilos - Aplicación Carga Resistiva en Modifique del circuito de la figura 4 únicamente la configuración de la CARGA, conecte ahora la carga en delta tal como se muestra en la figura Parte Experimental: Figura 5. Tomando de referencia el circuito de la figura 4; haga las conexiones correspondientes y mida la potencia trifásica correspondiente. Llene las siguientes tablas Parámetro WA WC TOTAL Potencia Promedio (W) Mida los siguientes parámetros: Tabla 1.6 Parámetros DATO Voltaje de línea Corriente de Línea Cos α (F.P) Tabla 1.7 Compare la tabla 1.6 con la tabla 1.7 y Explique.

10 11 Sistemas Eléctricos Lineales II 10. Desconecte y ordene su mesa de trabajo. Bibliografía Skilling, Hugh. Circuitos en ingeniería eléctrica. Editorial CECSA Alexander / Sadiku. Fundamentos de circuitos eléctricos. Hayt, William. Kemmerly, Jack E. Análisis de circuitos en ingeniería. Sexta Edición. MCGRAW HILL. Guía 1. Sistemas Polifásicos y Medición de Potencia Alumno: EVALUACION % /-10 Nota CONOCI- MIENTO 20% Conocimiento deficiente de los fundamentos teóricos durante la evaluación previa de la práctica. Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos APLICA- CIÓN DEL CONOCI- MIENTO 20% Un porcentaje de mediciones, entre el 0% y 45% son satisfactorias en términos de exactitud y precisión esperadas. Un porcentaje de mediciones, entre el 45% y 75% son satisfactorias en términos de exactitud y precisión esperadas. Un porcentaje de mediciones, entre el 75% y 100% son satisfactorias en términos de exactitud y precisión esperadas. 20% La información brindada en los reportes, tareas e investigación complementaria es insuficiente. La información brindada en los reportes, tareas e investigación complementaria contiene menos elementos de lo solicitado. La información brindada en los reportes, tareas e investigación complementaria es suficiente. 20% No interpreta correctamente todos los resultados obtenidos durante la práctica, aún con apoyo del docente. Interpreta correctamente, aunque con apoyo docente, los resultados que se obtienen durante la práctica. Interpreta correctamente los resultados obtenidos durante la práctica. ACTITUD 10% Se ha tardado un tiempo mucho mayor al esperado para realizar la práctica. Se ha tardado un tiempo poco mayor al esperado para realizar la práctica. El tiempo de realización de la práctica es mejor que el esperado. 10% No tiene actitud proactiva para realizar las mediciones durante la práctica. Su actitud es parcialmente proactiva para realizar las mediciones durante la práctica. Muestra claramente una actitud proactiva para realizar las mediciones durante la práctica. TOTAL 100%