Práctica de Laboratorio. Medición de Potencia Monofásica.

Transcripción

1 Universidad Nacional de Mar del Plata. Práctica de Laboratorio Tema: Medición de Potencia Monofásica. átedra: Medidas Eléctricas I 3º año de la carrera de Ingeniería Eléctrica. Área Medidas Eléctricas UNMDP. Prof. Adjunto: Ing. usana B. Jacob. J. T. P.: Ing. Guillermo J. Murcia. Ayudante Graduado: Ing. Jorge L. track. Ayudante Alumno: r. Ezequiel Leidi.

2 Objetivos del Ensayo. En esta práctica se va a analizar el comportamiento de la potencia activa, reactiva, aparente y el correspondiente factor de potencia de un receptor monofásico ante distintos valores de carga. e dibujará el triángulo de potencias, comprobándose como varían los parámetros anteriores y la intensidad del circuito, al compensar la energía reactiva. Además, al tratarse de magnitudes de corriente alterna, se podrán visualizar en el osciloscopio las formas de onda de la tensión y la corriente para distintos estados de carga. Adicionalmente se aprovechará las funciones del osciloscopio digital Fluke 97, utilizando las funciones en la opción cope para la medición de corriente, potencia activa, y factor de potencia. Estos valores serán comparados con los registrados con los instrumentos analógicos para evaluar el grado de exactitud obtenido. Desarrollo del Ensayo. Este ensayo consta de tres experiencias basadas en la siguiente disposición circuital: I R A W os Pinza transductora ~ V f T A W W 1 2 os R 1 Z V 120 V A B Fluke Figura 1. ircuito a construir onexionado: Del cofímetro y watímetro: os 1 II 240 V 480 V 240 V 480 V 2 II 2 La conexión del cofímetro se hará respetando el esquema de la Figura 2. La bobina del instrumento (electrodinámico del tipo cocientímetro), tiene dos formas de conectarse: serie y paralelo. olocando las clavijas en (1) se obtiene la conexión serie y en (2) la conexión paralelo. En serie la corriente máxima es de 2.5 A., mientras que en paralelo es de 5 A. Las clavijas en la posición (hort) cortorcuitan la bobina amperométrica. Figura 2. onexión del cofímetro Medición de Potencia Monofásica - 2 -

3 En cuanto a la bobina voltimétrica tiene dos conexiones posibles 240/480 Volts. Importante: Para la conexión del watímetro o del cofímetro se deberá tener siempre la precaución de que la corriente de carga no supere el valor de la intensidad nominal de aquél. En caso de tener incertidumbre sobre el valor de la corriente de carga deberán cortocircuitarse sus bornes. i se verifica que la corriente es menor que la nominal del instrumento se levanta el puente de la bobina amperométrica. i la indicación del watímetro es en sentido contrario se invierten las conexiones de la bobina voltimétrica o bien de la amperométrica. De la pinza transductora La pinza transductora disponible en el laboratorio es un sensor de corriente A/D con rangos de 2A, 20A y 200A, que entrega en su salida 100mV/A, 10mV/A y 1mV/A respectivamente. Estos dispositivos asociados a un multímetro digital permiten transformar estos últimos en amperímetros. De la conexión de las sondas al osciloscopio FLUKE: La sonda roja del Fluke 97 se conectará para obtener la caída de tensión sobre la carga, teniendo la referencia (pinza cocodrilo) sobre el conductor de neutro y la punta retráctil sobre la fase. La sonda gris que obtiene una señal proporcional a la corriente de carga se conectará a la pinza transductora. Para obtener el valor de la intensidad de corriente en cada estado de la carga se dividirá la tensión eficaz obtenida en el Fluke por el valor elegido de la relación de transformación de la pinza. NOTA En caso de no disponer de una pinza transductora puede usarse una resistencia (R 1 en la Figura 3), necesaria para la medición indirecta de la corriente en el osciloscopio digital Fluke. Por ejemplo, con el canal A se tomará la caída de tensión en R 1. obre el canal B se obtendrá la señal de tensión en la carga. Para obtener el valor de la intensidad de corriente en cada estado de la carga se aplicará la ley de Ohm, dividiendo la tensión eficaz obtenida en el Fluke por el valor de R 1. Medición de Potencia Monofásica - 3 -

4 A I R W os ~ V f T A W W 1 2 os R 1 Z V R V A B Fluke Figura 3. ircuito alternativo ENAYO Nº 1: ARGA REITIVA. Armar el circuito como indica la Figura 1 y con la carga resistiva conectada según la secuencia indicada en el dibujo siguiente (cuatro resistencias conectadas ON-). OFF ON Tablero Nota: Precaución en el uso del cofímetro en cuanto a la corriente que circula por su bobina amperométrica, hasta 2.5 A., los bornes deben están dispuestos para la conexión serie. Para 5 A. la conexión es paralelo. Ajustar la tensión con el variac hasta un valor igual a 120 V y realizar las medidas de corriente, potencia y factor de potencia Uso del Fluke en modo OPE.. Medicion de tensión, corriente y ángulo de defasaje : Activando OPE y luego AUTO-ET, INGLE, presionamos la tecla DATA UROR, seleccionamos en el menú de funciones, Figura 5, RM que medirá el verdadero valor eficaz de las señales. En el mismo menú seleccionamos MEAN para el valor medio-, FREQUENY y PHAE A B. obre el margen derecho de la pantalla se obtienen los resultados de los valores seleccionados, para la obtención de corriente dividir la tensión del canal correspondiente por la relación de transformación de la pinza transductora (o por el valor de R 1 en su defecto). Medición de Potencia Monofásica - 4 -

5 Para la medición de potencia, aplicamos la función MATH del OPE, seleccionamos FUNTION MUTIPLY, OURE 1 A, OURE 2 B, DETIN TEMP.3, para multiplicar las señales u a y u b. La señal producto se almacenará en destino, la memoria temporal 3. Presionando WAVE FORM, ON/OFF, activamos la señal resultante en Temporal 3 y con UROR DATA seleccionamos MEAN, si es que no está ya seleccionada, proporcionando el valor medio de la onda producto de u(t) e i(t). Este valor dividido por la relación de transformación de la pinza (o por R 1 ) será finalmente el valor de potencia activa. Figura 5 Registrar los valores leídos en los instrumentos y Fluke en la tabla I. on los datos anteriores calcular los valores de la potencia reactiva Q, aparente, el factor de potencia cos, la potencia compleja y la impedancia del receptor. Dibujar el triángulo de potencias de la carga. cos P U.I = U. I [VA] Medición de Potencia Monofásica - 5 -

6 U Z eq [ ] I R eq = Z eq cos X eq = Z eq sen [ ] [ ] El carácter inductivo o capacitivo, se conocerá por el valor cos entregado por el cofímetro. i la aguja se orienta hacia la derecha LAG la carga es inductiva, la corriente atrasa respecto a la tensión, a la izquierda LEAD capacitiva, corriente adelanta respecto a la tensión. ENAYO Nº 2 : ARGA INDUTIVA. Repetir el mismo ensayo anterior ahora conectando en paralelo con el banco de resistores, el banco de inductores. El banco de resistores con la siguiente disposición : ON ON OFF OFF y el banco de inductores con ON ON- OFF OFF. omplete con los datos leídos la Tabla 1. Determinar en este ensayo el valor de la capacidad necesaria para mejorar el factor de potencia llevándolo a cos = 0,92. alcular los valores de potencias reactiva y aparente. Q Q f P. tg Q deseado existente Q f φ P φ deseado f Q f U Q X 2 ΔQ = Q exist Q 3 Medición de Potencia Monofásica - 6 -

7 i el sistema eléctrico debe atender a usuarios con factor de potencia bajo, debe incrementar la corriente y por ende la potencia aparente, esto representa más generadores en funcionamiento. Al imponer la central eléctrica la mejora en el factor de potencia, la corriente y la potencia aparente disminuyen para una misma potencia activa (P 1, f y Q f en la figura). Do no ser así, la sección de las líneas de transmisión y las máquinas generadoras de las usinas estarían sobredimensionadas para obtener el mismo aprovechamiento en la potencia activa. ENAYO Nº 3 : MEJORA DEL FATOR DE POTENIA. ontinuando con el ensayo anterior conectar el banco de capacitares en paralelo con la carga resistiva-inductiva. Alcanzar en la práctica con el banco de capacitares un valor próximo al obtenido teóricamente con los cálculos realizados en el ensayo anterior. Recalcular las potencias reactivas, aparente e impedancias equivalente. Dibujar los triángulos de potencias superpuesto con el obtenido en el Ensayo Nº 2. e comprobará que si en la experiencia anterior se desconecta parte de la carga resistiva el factor de potencia baja, y que aumenta con el aumento de aquella. Informe a cargo del alumno: ada comisión deberá presentar un informe que contenga la siguiente información como mínimo: 1. Detallar los instrumentos utilizados: marca, posición, número de divisiones, alcances, etc. 2. Dibujar los circuitos reales utilizados de acuerdo al equipamiento disponible. 3. ompletar las tablas indicadas, y trazar los diagramas y gráficos correspondientes. 4. on los valores de V, I, y P simular el circuito en Matlab y presentar los resultados 5. Anotar los pasos realizados y cualquier circunstancia no prevista en este informe. Medición de Potencia Monofásica - 7 -

8 Medición de Potencia Monofásica TABLA 1. Ensayo U [V] I [A] W w= [div] P [W] os U a [V] F [Hz] I [A] Fluke 97 U b [V] os P [W] Nº 1 arga Resistiva Nº 2 on carga Inductiva Nº 3 Mejora Factor de Potencia (carga capacitiva) Error límite