Vatimetros

Práctica Nº 7

MEDIDA DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA MONOFÁSICA
1. Objetivos
a) Descripción y uso de un vatímetro electrodinámico y un frecuencímetro. b) Medida de la potencia activa y aparente. c) Cálculo del factor de potencia.

2.

Material utilizado
?? Vatímetro electrodinámico. Alcances 150-300 V, 2.5-5 A. Clase 1.5 ?? Voltímetro de alterna. Alcances de 150 y 300 V. Clase 1.5 ??Amperímetro de alterna. Alcance de 2.5-5 A. Clase 1.5 ?? Frecuencímetro 220 V. Clase 0.5 ?? Resistencia variable: 100 ? , 200 W ?? Bobina con nucleo de aire: 38 ? , 0.3 H ?? Fuente de alimentación alterna monofásica de 210 V

3.

Generalidades
Para la medida de la potencia en corriente continua basta con un voltímetro y un amperímetro para medir la tensión y la intensidad. Sin embargo, paramedir la potencia activa en corriente alterna, además de la tensión y la intensidad necesitamos conocer el factor de potencia.

P ? V ?I ?cos?
3.1. El Vatímetro

Los vatímetros son aparatos destinados a medir la potencia activa consumida entre dos puntos A y B de un circuito eléctrico (fig. 1). Los vatímetros pueden ser: electrodinámicos, de inducción, térmicos y digitales. A continuación sedescribe el funcionamiento de un vatímetro electrodinámico. Los vatímetros electrodinámicos constan principalmente de: ?? Una bobina móvil Bv, de gran número de espiras de hilo muy fino para que su resistencia sea muy elevada. La bobina móvil está pivotada sobre un eje para que pueda girar. ?? Una bobina fija Bi, de muy pocas espiras y de hilo muy grueso para que su resistencia sea muy pequeña. ??Un resorte antagonista que se opone al giro de la bobina móvil. ?? Una aguja solidaria con la bobina móvil, que al desplazarse sobre una escala graduada da la medida de la potencia activa leída por el vatímetro. La bobina móvil Bv, denominada bobina voltimétrica, está alimentada por la tensión entre los puntos A y B donde va montado el vatímetro (extremos de la carga). La resistencia de la bobinavoltimétrica es muy elevada para que la corriente que se derive por ella sea despreciable (característica propia de un voltímetro). La bobina fija Bi, denominada amperimétrica, es recorrida por la corriente que circula por la carga. La resistencia de la bobina amperimétrica es muy pequeña para que la caída de tensión en ella sea despreciable (característica propia de un amperímetro). En la fig. 1se representa la constitución de un vatímetro electrodinámico y la manera de conexionar las bobinas voltimétrica y amperimétrica para efectuar la medida de la potencia activa consumida por la carga.

-1-

fig. 1

Las bobinas amperimétrica y voltimétrica crean sendos campos magnéticos que responden en el tiempo a los mismos valores alternos de la intensidad y la tensión respectivamente. Porlo tanto, entre los dos campos se originan las fuerzas que dan lugar a un desplazamiento de la aguja, que es proporcional a la potencia activa. La constante de proporcionalidad es la denominada constante del vatímetro, de modo que la potencia activa medida es el producto del número de divisiones que marca la aguja por dicha constante:

P ? nº divisiones ? KW
La constante Kw del vatímetro seobtiene multiplicando el alcance utilizado en el circuito voltimétrico, el alcance utilizado en el circuito amperimétrico y el factor de potencia indicado en el vatímetro, dividido por el número de divisiones de la escala. A

KW ?

Alcance tensión ? Alcance corriente ? cos ? n º divisiones fondo escala

V B
fig. 2

Z

Si en el cuadrante del vatímetro no se indica el factor de potencia parael cual ha sido construido, se considera que éste vale 1. Por el contrario, si el factor de potencia se indica, será siempre menor de 1 y se dice que el vatímetro ha sido construido para un factor de potencia acortado. Es importante distinguir entre el factor de potencia del vatímetro y el factor de potencia del circuito donde se está realizando la medida. Cuanto menor sea la diferencia entre...