Medida de potencia en corriente alterna

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS DE SAN SEBASTIÁN

TECNUN
UNIVERSIDAD DE NAVARRA

Práctica 3 de Laboratorio

MEDIDA DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA

Circuitos. Medida de Potencia en Corriente Alterna

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1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
La determinación de la potencia en corriente alterna (AC) normalmente suele realizarse por medio de Vatímetros, los cuales miden directamente la potencia,o bien mediante Contadores en los que la potencia se obtiene a partir de la energía registrada. En esta práctica el alumno deberá calcular la potencia consumida tanto en cargas monofásicas como trifásicas, empleando para ello Vatímetros colocados según diferentes configuraciones. En particular, se realizarán mediciones de potencia para los siguientes casos:
q

Potencia activa y reactiva en unaCarga Monofásica. Potencia activa en una Carga trifásica con Neutro. Método de los Tres Vatímetros. Potencia activa en una Carga trifásica sin Neutro. Método de los dos Vatímetros. Potencia activa en una Carga trifásica sin Neutro. Conexiones especiales.

q

q

q

2. INTRODUCCIÓN TEÓRICA
2.1. VATÍMETROS
A
Ia Iv

W
ra rv C B

El instrumento encargado de medir la potencia en CA esel Vatímetro. Su representación esquemática es la de la Figura 1 y su principio de funcionamiento está basado en la interacción de dos

Figura 1

campos magnéticos los cuales son creados por la corrientes I a e I v que circulan por las bobinas de que dispone en su interior; el par producido entre ambos campos es proporcional al producto
I a I v cosϕ av , siendo ϕ av el desfase entre lascorrientes I a e I v .

El vatímetro consta, como ya se ha indicado, de dos bobinas (prácticamente se consideran resistencias puras) con las siguientes características:
q

Bobina amperimétrica (ra): Se conecta en serie con la línea de corriente y su resistencia deberá ser lo menor posible con el fin de no perturbar la diferencia de potencial que existe en el circuito entre B y C.

q

Bobinavoltimétrica (rv): Se conecta en paralelo con la carga cuya potencia se quiere medir y su resistencia deberá ser lo mayor posible para, de esta forma, evitar que el vatímetro desvíe corriente a la carga.

Circuitos. Medida de Potencia en Corriente Alterna

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Se define como vatímetro ideal aquél en el que se cumple que ra→0 y rv→∞. Mientras no se indique lo contrario los vatímetros sesupondrán ideales. Ya se ha comentado anteriormente que la indicación de un vatímetro es proporcional al producto I a I v cosϕ av . Eligiendo una constante de proporcionalidad igual a rv la indicación del vatímetro será W = r v I a I v cosϕ av Puesto que rvIv es el módulo de la tensión entre A y C y dicha tensión está desfasada con I a el mismo ángulo que I v e I a (si la bobina puede considerarseresistiva), es evidente que la indicación del vatímetro es la potencia activa consumida por una carga situada entre B y C. En la siguiente figura se muestra la conexión de un vatímetro para la medida de la potencia activa consumida por una carga.
A

I
+

A

I
+

W

I

VAC

Z

VAC

Z

C

-

C

-

Figura 2

2.2. VATÍMETROS REACTIVOS
Para la medida de la potencia reactiva seemplean vatímetros en los que la bobina voltimétrica es prácticamente reactiva (predomina la componente inductiva de la bobina sobre la resistiva). Su representación es similar a la de los vatímetros convencionales, como puede observarse
A
Iv Ia

Wr
ra j·xv C B

Figura 3

en la figura. Solamente deberá indicarse que la bobina voltimétrica tiene carácter inductivo. Puede demostrarse, aligual que se ha hecho para los vatímetros convencionales del apartado anterior, que la indicación de los vatímetros reactivos es Wr = I a Vac senϕav , es decir, la potencia reactiva Q absorbida por una carga colocada entre B y C. La conexión de estos vatímetros es igual que la de los vatímetros convencionales. La potencia reactiva de una carga monofásica solamente puede medirse, en principio,...