Medición de la potencia activa trifásica con el método de dos vatímetros

Electrónica. Ensayo. Conexiones. Carga

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Medición de la potencia activa trifásica con el método de dos vatímetros

Objeto del ensayo: Consiste en aplicar el método bivatimetro o de Aron, para determinar la potencia activa trifásica transferida de fuente a la carga. Para este ultimo consideramos tres casos: resistiva, capacitiva y muy inductiva. Se tratara de disponer un sistema de tensión equilibrado y simétrico como así también de carga equilibrada. Ello facilitara el trazado de los diagramas vectoriales correspondientes a los tres tipos de cargas, pero no es una condición del método.

Programa de ensayo: 1) Mantener constante U y F, 2) Variar el tipo de carga, 3) Medir tensiones e intensidades de fase y de línea, y las lecturas de los vatímetros, 4) Calcular la potencia activa total, el cos  y el ángulo , 5) Representar los diagramas de tensiones e intensidades de fase y de líneas respetando el ángulo  y acotando los ángulos  y  entre las tensiones e intensidades aplicadas a los dos vatímetros.

Método a seguir en el ensayo: El primer esquema se utilizará en nuestro caso para carga capacitiva y carga resistiva.

El segundo esquema se utilizará con carga muy inductiva, y a tal fin se conectará un motor asincrónico trifásico. La llave inversora que permite medir con un solo vatímetro, tiene la ventaja que permite evitar que la elevada corriente de arranque del motor recorra los circuitos votimétricos.

El tercer esquema con transformadores de intensidad se aplican cuando la corriente a medir supera el alcance de los amperímetros y circuitos de intensidad de los vatímetros.

Mediante el método biwattímetrico se obtiene la potencia activa total o trifásica sumando algebraicamente las lecturas de los dos wattímetros. Cuando una de las lecturas resultará negativa, se deberá restar la menor de la mayor. Sí las conexiones están bien realizadas, y se respeta la secuencia de la red, el orden (R, S, T), la diferencia de potencia dará un saldo positivo.

A fin de determinar el factor de potencia y el ángulo  para trazar los diagramas vectoriales, recurrimos a la expresión generalizada de la potencia trifásica.

"

Siendo U e I valores de línea. Este cálculo es posible para los sistemas de tensiones y cargas razonablemente equilibradas y simétricas.

Esquema de conexiones:

Medición de la potencia activa trifásica con el método de dos vatímetros

En la práctica se puede utilizar una llave conmutadora que permite el método biwattímetrico disponiendo de un solo vatímetro y además proteger a los circuitos de intensidad de corriente elevada como las que consumen los motores asincrónicos en el momento del arranque.

Medición de la potencia activa trifásica con el método de dos vatímetros

Medición de la potencia activa trifásica con el método de dos vatímetros

Elementos Empleados: Tres amperímetros, Un voltímetro, Una llave inversora para el circuito de intensidad, Dos vatímetros, Una carga resistiva, Una carga capacitiva y una muy inductiva (motor asincrónico) y tres transformadores de intensidad.

Cuadro de valores:

Representaciones: Utilizando escalas adecuadas, se representaran los diagramas de tensiones e intensidades de fase y de línea medidas en la experiencia con los tres tipos de carga acotando el ángulo  para cada carga, y además acotando los ángulos  y  entre las tensiones e intensidades aplicadas a los dos vatímetros.

Carga capacitiva.

 = 90°

 = 120°

 = 60°

Considerando:

U1-3 = U2-3 = 1V

I1 = I2 = I3 = 1A

P1-3 = U1-3 * I1 * cos 

P1-3 = cos 120° = -0.5

P2-3 = U2-3 * I2 * cos 

P1-3 = cos 60° = 0.5

PTRIF. = P1-3 + P2-3 = (-0.5) + 0.5 = 0W

Carga resistiva.

 = 0°

 = 30°

 = -30°

Considerando:

U1-3 = U2-3 = 1V

I1 = I2 = I3 = 1A

P1-3 = U1-3 * I1 * cos 

P1-3 = cos 30° = 0.86

P2-3 = U2-3 * I2 * cos 

P1-3 = cos (-30°) = 0.86

PTOTAL = P1-3 + P2-3 = 0.86 + 0.86 = 1.72W

Carga muy inductiva.

 = -90°

 = -60°

 = -120°

Considerando:

U1-3 = U2-3 = 1V

I1 = I2 = I3 = 1A

P1-3 = U1-3 * I1 * cos 

P1-3 = cos (-60°) = 0.5

P2-3 = U2-3 * I2 * cos 

P1-3 = cos (-120°) = -0.5

PTRIF. = P1-3 + P2-3 = 0.5 + (-0.5) = 0W

PTRIF. = 3 * U* I * cos 

cos  = PTRIF / 3 * U* I *