Práctica E4: Medida de potencia en circuitos trifásicos

Transcripción

1 Medida de potencia en circuitos triásicos: ráctica E4 ráctica E4: Medida de potencia en circuitos triásicos. Objetivos os objetivos de la práctica son:.- Medida de la potencia activa, reactiva y el actor de potencia, en una red triásica a tres y a cuatro hilos, con una carga equilibrada, utilizando diversos métodos.. Material necesario El material para realizar la práctica es el siguiente: Vatímetros electrodinámicos. lcances V,.5-5. lase.5 Voltímetro electrodinámico. lcances V. lase.5 mperímetro electrodinámico. lcances.5-5. lase.5 Fuente de alimentación alterna triásica de 0 V arga triásica equilibrada constituida por un motor triásico. opiar la placa de características del motor. ables de conexión onmutador bipolar, para la medida de potencia por el método de los dos vatímetros. Generalidades ara la medida de la potencia en un sistema triásico se utilizan distintos métodos, en unción del tipo de la carga y de la conexión de la misma. or tanto los métodos serán los que se citan a continuación.. En un sistema triásico a 4 hilos Un sistema triásico a 4 hilos es aquel en que además de las líneas correspondientes a las tres ases, 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. a potencia activa consumida será la suma de las potencias consumidas en cada brazo de la estrella según se muestra en el circuito y el diagrama vectorial de la igura. V VN I Z Z N Z I VN I VN V N V

2 ráctica E4: Medida de potencia en circuitos triásicos a lectura de los vatímetros será: I V N I V cos I V N I V cos I V N I V cos () Si se trata de un sistema equilibrado, los tres vatímetros tendrán la misma lectura. En tal caso basta con utilizar un solo vatímetro siendo la potencia activa del sistema completo: Si se trata de un sistema desequilibrado las lecturas en los vatímetros serán dierentes debiendo utilizar la ecuación ().. En un sistema triásico a tres hilos En un sistema triásico a tres hilos no disponemos de la línea correspondiente al neutro. a carga puede estar conectada tanto en estrella como en triángulo. En este caso los vatímetros se conectan de modo que se crea un neutro artiicial con una de las conexiones del circuito de tensión en cada vatímetro. Esta orma de medir la potencia requiere que los tres vatímetros sean exactamente iguales en sus características, sobre todo en la resistencia interna del circuito voltimétrico. ada vatímetro dará la potencia generada en cada ase, siendo válido tanto en un sistema equilibrado como desequilibrado. a potencia total será la suma de la medida por cada vatímetro. Z N Z Z Z Z Z. Medida de la potencia reactiva ara la medida de la potencia reactiva con el método de los tres vatímetros en un sistema triásico a tres hilos, es necesario, que el sistema esté equilibrado, como se puede ver en el diagrama vectorial del apartado.. Si el sistema está desequilibrado la medida de la potencia será aproximada. El equipo de medida a montar se muestra en la igura. a lectura de los vatímetros será: RG 90 I V sen I V sen Q 90 I V sen I V sen Q 90 I V sen I V sen Q I V I V cos I V I V cos I V I V cos Q Q Q Q Q

3 Medida de potencia en circuitos triásicos: ráctica E4.4 álculo del actor de potencia Una vez realizada la medida de las potencias activa y reactiva de un sistema triásico, se puede calcular de orma indirecta el actor de potencia del sistema. Sabiendo que: tg Q.5 Método de los dos vatímetros o método rón Q cos cos arctg El método de los dos vatímetros (conocido también como Método RÓN) se utiliza para medir la potencia activa consumida por una carga equilibrada o desequilibrada sin hilo neutro. as conexiones de los dos vatímetros a la red están representadas en la igura. as bobinas amperimétricas se introducen en dos ases cualesquiera de la red, y las bobinas I voltimétricas se conexionan entre la ase que tiene la bobina amperimétrica correspondiente y la ase restante. V os vatímetros medirán la siguiente potencia: I V I V siendo la potencia total medida la suma de ambas. I V I V Es necesario saber que uno de los vatímetros puede indicar una potencia nula o incluso negativa. omo se sabe, los vatímetros solamente tienen un sentido de desviación, por lo que en el último caso, para poder eectuar la lectura, es necesario invertir las conexiones de una de las dos bobinas, la amperimétrica o la voltimétrica. Debido a este inconveniente debe tenerse gran cuidado al conexionar los vatímetros a la red. a potencia inal será: si los dos vatímetros se desvían en el mismo sentido se deben sumar sus desviaciones. si se desvían en sentido contrario, se resta la lectura menor de la mayor..5. Medida del actor de potencia uando la carga está equilibrada, la lectura de los dos vatímetros permite determinar el actor de potencia de la misma. onsiderando las ecuaciones obtenidas en el apartado anterior, para ambos vatímetros, éstas pueden quedar de la siguiente orma: I V cos cos0 I V sen sen0 I V cos cos0 I V sen sen0 I V cos0 I V cos0 Sumando y restando ambas ecuaciones, se obtiene I V cos0 cos I V cos Q I V sen0 sen I V sen V V I I RG Dividiendo la segunda por la primera resulta I V I V sen cos tg tg

4 ráctica E4: Medida de potencia en circuitos triásicos.5. Medida de la potencia reactiva a potencia reactiva consumida por una carga, equilibrada sin hilo neutro, puede medirse empleando el método de los dos vatímetros. De la dierencia de las potencias de los dos vatímetros, expresada en una ecuación del apartado anterior, se tiene que la potencia reactiva absorbida por la carga es: Q Habrá que tener en cuenta el carácter algebraico de esta expresión, de tal modo que si <0, se sumará al valor de..5. Método de los dos vatímetros, utilizando un solo vatímetro a medida de potencia con el método de los dos vatímetros se puede hacer utilizando solamente un instrumento, midiendo la potencia en una de las líneas, desconectando la carga y midiendo la potencia en la segunda línea. Este procedimiento no es adecuado ya que en el momento de hacer la conexión de la carga a la red, el instrumento es atravesado por la corriente de arranque de la carga, que en el caso de un motor esta es muy elevada. ara evitar este inconveniente se utiliza un conmutador bipolar con una conexión especial para el método de los dos vatímetros. Este conmutador permite conectar la carga a la red manteniendo el vatímetro aislado. l actuar en el conmutador el vatímetro es conectado en una u otra línea sin abrirlas y por tanto sin desconectar la carga. El conmutador se muestra en la igura, el cual puede conmutar en tres posiciones dierentes: En la posición la carga está conectada a la red y el vatímetro está aislado. En la posición, el circuito amperimétrico del vatímetro se conecta a la línea en paralelo con el conmutador. l hacer el enclavamiento inal del conmutador en la posición dicho circuito amperimetrico queda conectado en serie en la línea, sin dejar de alimentar a la carga. su vez, el circuito voltimétrico queda conectado entre las líneas y. En la posición sucede lo mismo que en la posición pero con respecto a la línea. El circuito voltimétrico queda conectado entre las líneas y. En el caso de que una de las dos medidas resulte negativa basta con colocar el conmutador en la posición (vatímetro aislado) e intercambiar en el instrumento las bornas de uno solo de sus circuitos, el voltimétrico o el amperimétrico. No es necesario decir que en este caso dicha medida va precedida del signo negativo al utilizar la expresión del método de los dos vatímetros. RG reeriblemente el amperimétrico que está desconectado de la red. 4

5 Medida de potencia en circuitos triásicos: ráctica E4 4. rocedimiento. notar la placa de características del motor y explicar cada uno de los datos.. onectar el motor a tres hilos, con un amperímetro en una línea y un voltímetro entre dos de las líneas. notar la corriente de línea y la tensión de línea.. Realizar la medida de la potencia activa consumida por el motor triásico conectado a cuatro hilos, en vacío. Utilizar tres vatímetros. Indicar las lecturas de los instrumentos, sus constantes, la potencia medida por cada uno y el valor resultante de la potencia activa total. Medir la tensión de ase. Relejar los datos en una tabla. 4. Realizar la medida de la potencia activa consumida por el motor triásico conectado a tres hilos, en vacío. Utilizar tres vatímetros con neutro artiicial. Indicar las lecturas de los instrumentos, sus constantes, la potencia medida por cada uno y el valor resultante de la potencia activa total. Relejar los datos en una tabla. 5. Realizar la medida de la potencia reactiva consumida por el motor triásico conectado a tres hilos, en vacío. Utilizar tres vatímetros. Indicar las lecturas de los instrumentos, sus constantes, la potencia medida por cada uno y el valor resultante de la potencia reactiva total. Relejar los datos en una tabla. 6. on las medidas realizadas calcular el actor de potencia del motor y compararlo con el indicado en la placa de características. 7. Realizar la medida de la potencia activa consumida por el motor triásico conectado a tres hilos, en vacío. Utilizar dos vatímetros conectados por el método ron. Indicar las lecturas de los instrumentos, sus constantes, la potencia medida por cada uno y el valor resultante de la potencia activa total. alcular también por este método, la potencia reactiva y el actor de potencia. Relejar los datos en una tabla. 8. omparar entre sí los distintos métodos. 5

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