practica

PRÁCTICA 4
Medición de potencia en sistemas eléctricos

Objetivo: Habilitar al alumno en la medición de la potencia activa y la potencia reactiva de sistemas
eléctricos.
Llevar a cabo el cálculo de la potencia activa trifásica de una carga balanceada con un solo
wattmetro.
Aprender el método de los dos wattmetros para medir la potencia activa en un circuito trifásico.
Determinar el factorde potencia en forma gráfica.

Teoría básica
Desde el punto de vista de la Ingeniería Eléctrica es importante conocer la cantidad de energía suministrada
por unidad de tiempo (Potencia) a una carga, la cual puede ser un equipo individual, una instalación
industrial, comercial, de una casa habitación, etc., a los cuales generalmente se les alimenta con voltaje de
corriente alterna de unafrecuencia de 6O Hz.
Existen métodos para la medición de potencia de cargas monofásicas, trifásicas equilibradas o
desequilibradas, con alimentación de voltajes de corriente directa o corriente alterna. Estos métodos pueden
ser directos o indirectos.

Sistema monofásico.
En un sistema monofásico, con una carga inductiva y resistiva, los fasores de tensión y de corriente están
dadosrespectivamente por
V = V∠θ + φ

(1)

I = I∠θ

(2)

y la potencia compleja, potencia activa más potencia reactiva, del sistema es
S = VI* = VI∠φ
S = VIcos φ + j VIsen φ
S=P+jQ

(3)

S
Q
φ

P

Figura 1. Triángulo de potencias de un circuito RL.
23

Conocidos S, P y Q, es posible construir el triángulo de potencias que aparece en la Fig. 1.
Sistema trifásico.
Debidoa sus características el sistema trifásico es el más difundido para el suministro de energía eléctrica; en
el que la energía por unidad de tiempo total cedida, potencia total, es igual a la suma de las potencias en cada
una de las cargas de cada fase, por lo que
S3φ = SφA + SφB + SφC

A

(4)

+
-

IL
A

+
-

V

IA
ZA

W

IB

B

ZB

N

IC
C

ZC

Figura 2.Medición de la potencia de un sistema trifásico equilibrado conectado en estrella.
Para el circuito de la Fig. 2.
S3φ = VANIA* + VBNIB* + VCNIC*

(5)

Si Z A = Z B = Z C entonces
IA=IB=IC=IL
y
φA = φB = φC = φ
y la potencia compleja total es, sustituyendo las ecuaciones anteriores en la Ec. (5)
S3φ = VANIA∠φ + VBNIB∠φ + VCNIC∠φ
y dado que
VAN = VBN = VCN = VF =

VL
3se tiene
S 3φ = 3 VF I L ∠φ = 3 VL I L ∠φ

[VA]

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(6)

de la Ec. (6), la potencia activa y reactiva son respectivamente
P3φ = 3 VL I L cosφ

[W]

(7)

Q 3φ = 3 VL I L senφ

[VAR]

(8)

De lo anterior puede concluirse que para medir la potencia total de un sistema trifásico balanceado conectado
en estrella puede utilizarse el esquema de la Fig. 2, o sea
P3φ = 3 vecesla lectura del wattmetro
Donde la lectura del wattmetro es proporcional al producto de la corriente que fluye en su bobina de corriente
por el voltaje de su bobina de tensión y por el coseno del defasaje entre el voltaje y la corriente.
El método de un wattmetro tiene la desventaja de que es necesario tener acceso al punto neutro, N, lo que no
es siempre posible, por ejemplo en una carga endelta. De aquí que para hacer mediciones de potencia
trifásica, se emplee otro método; el cual se describe a continuación.
Método de los dos wattmetros.
Este método es el que se utiliza comúnmente para medir la potencia en sistemas trifásicos. Un posible
esquema de conexiones se muestra en la Fig. 3.

+
-

A
A

+
-

W1

V

ZA

+
-

B
+
-

IA

IB

W2

ZB

IC
CZC
Figura 3. Método de los dos wattmetros para medir potencia en un sistema trifásico.
La restricción del método es que la suma de corrientes debe ser cero; lo cual se logra cuando el neutro de la
carga se encuentra desconectado del neutro del sistema de suministro, para una conexión en estrella, o que las
cargas estén balanceadas, para una conexión delta y/o estrella, lo que generalmente...