Sistema trifasico

Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Rosario

DEPARTAMENTO INGENIERIA ELECTRICA

ELECTROTECNIA I

TRABAJO PRACTICO Nº 3 MEDICION DE POTENCIA EN C.A.

Medición de Potencia en un circuito de C.A. trifásico TRIFILAR
Objetivos:
Comprobar los conceptos teóricos de electrotecnia sobre la medición de potencia activa en sistemastrifásicos desde la medición con vatímetros analógicos y diferentes métodos. Habilitar al alumno en la medición de potencia activa en sistemas eléctricos. Aprender el método de dos vatímetros para medir la potencia activa en un circuito trifásico. Analizar la medición de potencia reactiva. Analizar la medición de potencia reactiva utilizando un solo vatímetro. Determinar el factor de potencia. Trazado yanálisis de los diagramas fasoriales.

Consideraciones generales
La potencia es la energía consumida en la unidad de tiempo; dicho de otra forma, es la velocidad con que la energía es convertida en otra forma de energía (Calor, mecánica, química, etc.). Los generadores eléctricos generan y entregan potencia. Las máquinas eléctricas rotativas consumen potencia que la transforman en potenciamecánica en el eje, la potencia activa, y, para crear su campo magnético, necesitan de la potencia reactiva.

Consideraciones teóricas
En general las potencias de un sistema trifásico como los que se muestran en las figuras:

Sea: a = 1∠120º se pueden expresar como: P3 = 3U F I F cos Φ = 3U L I L cos Φ Q3 = 3U F I F senΦ = 3U L I L senΦ S3 = 3U L I L Se demuestra además, que las ecuaciones parael cálculo de las potencias son las mismas para ambos casos, es decir: son independientes de la forma de conexión de la carga (estrella / triángulo). 2

Las ecuaciones se deducen partiendo de la condición de que las tres tensiones de fase son iguales y están desfasadas entre si 120º; además, que las tres corrientes también son iguales y desfasadas el mismo ángulo. Estas consideraciones equivalena decir que el sistema es simétrico y equilibrado. (Recordemos: simétrico en tensiones - equilibrado en corrientes) En líneas tetrafilares (cuatro conductores) se puede medir la potencia según el teorema de Blondel mediante tres vatímetros conectando las bobinas amperométricas en cada fase y las bobinas voltimétricas de los vatímetros entre la respectiva fase y el conductor de neutro. En unsistema trifásico de neutro no asequible se podrá aplicar un sistema similar haciendo uso de tres vatímetros gemelos que se conectan en estrella convergiendo sus bobinas voltimétricas en un único punto llamado neutro artificial. Resultando la potencia trifásica: P3 = PR + PS + PT vale decir: la potencia trifásica es igual a la suma de las lecturas de los tres vatímetros. Se puede demostrar también, queesta metodología es válida aun en condiciones de un desequilibrio de corrientes de la carga. Conclusión: el método de tres vatímetros nos permite determinar la potencia exacta, siempre que el sistema sea simétrico y equilibrado o no.

Medición de potencia con dos vatímetros (Método Aron)
Se puede medir la potencia activa trifásica con dos vatímetros cuando el sistema no tiene neutro, es decir,en un sistema trifilar. Debido a que la restricción del método es: sumatoria de corrientes igual a cero; esto se logrará, utilizando una conexión como la figura:

(en la figura observamos una carga genérica “M” que podría encontrarse en estrella o en triángulo). Demostraremos para una carga supuesta en estrella que: ~ * * * S3 = U R ⋅ I R + U S ⋅ I S + U T ⋅ I T I R + I S + I T = 0; I T = − I R− I S ; Reemplazando, ~ * * * * S3 = U R ⋅ I R + U S ⋅ I S + U T (− I R − I T ) ; Agrupando, (1) ~ S = (U − U ) ⋅ I * + (U − U ) ⋅ I *
3 R T R S T S

Téngase en cuenta en todas las expresiones que tratamos con fasores.

~ * * S3 = U RT ⋅ I R + U ST ⋅ I S Esta última ecuación concuerda con el circuito de la figura; dado que la bobina voltimétrica del vatímetro W1 está conectada entre las...