INTEGRANTES: Godoy Gabriel Tabbia Maximiliano Vzquez Lucas

APARATOS DE

MANIOBRA, MATERIALES Y LABORATORIO

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MEDICIN DE POTENCIA CON VATMETRO ANALGICO

INTRODUCCIN

Mediante vatmetros analgicos se proceder a realizar mediciones de potencia en circuitos alimentados con CA monofsica o trifsica a fin de determinar el consumo de potencia activa, el cos () de dicho circuito y su correccin para reducir la potencia aparente, la cual es la que finalmente es facturada por la empresa prestadora del servicio elctrico.

En CA debido a la naturaleza senoidal de la onda se pueden diferenciar 2 valores diferentes a la hora de medir. Dichos valores pueden ser, valores PICOS, que corresponden al mximo valor que toma la onda en su cresta ya sea negativa o positiva, o pueden ser valores eficaces (VRMS), que son aquellos que llevados a su equivalente en CC nos producira el mismo efecto calorfico.

En el caso de la CA monofsica el = 2 siendo V el valor pico de la

onda (311 v aprox.). Los instrumentos de medida que utilizaremos nos proporcionan VRMS directamente por lo que este clculo no se deber realizar.

En cuanto al circuito a medir podemos encontrarnos con 3 tipos fundamentales pero en la mayora de los casos se trabaja en una combinacin de estos.

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Resistivo puro: la corriente y la tensin en funcin del tiempo estn en fase respectivamente.

Resistivo inductivo: la corriente est atrasada 90 con respecto a la tensin.

Resistivo capacitivo: la corriente esta adelantada 90 con respecto a la tensin.

VATMETRO ANALGICO

Es un instrumento que tiene la capacidad de medir la potencia activa que consume un cierto circuito al que llamaremos carga. Es importante conocer la potencia activa consumida ya que esta es la que se transforma finalmente en trabajo y que

vamos a aprovechar para la realizacin de cualquier tarea.

El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas bobinas de corriente, y una bobina mvil llamada bobina de potencial. Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la mvil se conecta en paralelo. Adems, en los vatmetros analgicos la bobina mvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida.

En nuestro caso el vatmetro usado puede medir como mximo 2000W posee 4 bornes (2 de corriente y 2 de tensin), 2 llaves selectoras las cuales, una nos permite

elegir entre 100 V, 200 V y 400 V de tensin y con la otra podemos puentear los bornes de corriente para evitar daos por sobre amperaje o seleccionar entre 2.5A y 5A. Su

escala tiene 100 divisiones que segn como lo configuremos representar un equivalente en W, es decir que este vatmetro es de lectura indirecta.

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MEDICIN DE POTENCIA EN CA MONOFSICA

El esquema del circuito muestra el conexionado de los diferentes componentes en los que se puede ver un voltmetro (en paralelo), ampermetro (en serie) y el

vatmetro cuyos bornes de corriente estn en serie con respecto a la carga y los de

tensin en paralelo.

Es posible prescindir del voltmetro aunque no se recomienda, pero nunca del ampermetro ya que por seguridad se lo coloca para conocer la corriente total que consume la carga y que por ende tambin va a pasar por las bobinas del vatmetro.

Aun cuando el vatmetro no se encuentre en su valor de lectura mximo (debido a que este solo muestra la potencia activa en funcin de la corriente asociada a ese valor de potencia) pero por sus bobinas va a estar circulando la corriente total asociada a la

potencia aparente, la cual va a ser mayor y puede exceder el mximo soportado por el vatmetro.

Con el vatmetro vamos a obtener el valor P de potencia activa, mientras que con el par voltmetro-ampermetro el valor S de potencia aparente. Mediante clculos vamos a poder determinar el cos () y el valor Q de potencia reactiva.

= . = = 2 2 cos =

Triangulo de potencias.

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El circuito ensayado a continuacin consiste en un tubo fluorescente (resistivo) con su respectivo balasto (resistivo-inductivo). Podemos clasificar as a la carga como resistiva- inductiva (R - L).

Configuracin del vatmetro: tensin 200V, corriente 2.5A es posible medir hasta 500W. Cada divisin de la escala representa 5W.

Los valores obtenidos son los siguientes:

n de divisiones = 6

Tensin = 220V

Corriente = 0,34A

CLCULOS

= 5. = 5. 6 = 30

= . = 220. 0,34 = 74,8

= 2 2 = 74,82 302 = 68,52

cos =

cos = 3074,8 cos = 0,401

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Agregamos un capacitor de 2,2 F.

- La potencia activa como es de esperar no cambia.

Las nuevas lecturas son:

Tensin = 220V

Corriente = 0,21A

= . = 220. 0,21 = 46,2

= 2 2 = 46,22 302 = 35,13

cos =

cos = 3046,2 cos = 0,649

Agregamos un segundo capacitor de la misma capacidad.

Las lecturas son:

Tensin = 220V

Corriente = 0,13A

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= . = 220. 0,13 = 28,6

= 2 2 = 28,62 302 0

cos =

cos = 3028,6 cos 1,04 *Como se puede ver esta raz no tiene solucin real ya que el radicando sera negativo por lo cual se deduce que se ha cometido un pequeo error en la lectura del

vatmetro, se podra decir que en realidad P=28,6W y no 30W como se ley. Estos errores son muy frecuentes en instrumentos analgicos , entonces as podemos llegar

al valor de Q esperado.

**Como el coseno de se aproxima a 1 podemos deducir que el circuito se asemeja a un circuito resistivo puro.

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MEDICIN DE POTENCIA EN CA TRIFSICA

Cuando tenemos 3 conductores y la cargas estn conectadas en triangulo podemos hacer la medida de potencia trifsica utilizando 2 vatmetros mediante el mtodo de Aron que consiste en conectar las bobinas amperimtricas en dos fases cualesquiera de la red y las bobinas voltimtricas se conectan entre la fase que tiene la bobina amperimtrica correspondiente y la fase restante tomada como referencia.

Para poder definir que vatmetro va a ser tomado como W1 y cual como W2 primero se debe conocer la secuencia de las fases, en este caso la secuencia es directa, las fases trabajan en orden A,B,C.

Las cargas utilizadas son todas iguales en magnitud por lo que estamos ante un circuito trifsico con cargas equilibradas.

VAC=380V

VAB=380V

VBC=380V

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Medicin en circuito resistivo puro

Lmpara entre A-B

Lmpara entre B-C

Lmpara entre A-C

Ampermetro en A = 0,25A

Ampermetro en B = 0,25A

Ampermetro en C = 0,25A

Los dos vatmetros se configuraron con 400V y 2,5A (1 div = 10W)

Vatmetro n1 (W1) indica 8 div = 80W

Vatmetro n2 (W2) indica 8,5 div = 85W

Voltmetro entre A-B midi 380V

Voltmetro entre B-C midi 380V

Al ser un circuito resistivo puro cos ()=1 por lo tanto = 0

= 1 + 2 = 80 + 85 = 165

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Circuito capacitivo

Con esta conexin la aguja del vatmetro n1 (W1) se mova en sentido opuesto por lo tanto hubo que invertir las conexiones homopolares de la siguiente forma:

Los dos vatmetros se configuraron con 400V y 2,5A (1 div = 10W )

Corriente medida por ampermetro = 1,81A

Vatmetro n1 (W1) indica 35 div = 350W (al estar invertidos las conexiones homopolares entra con signo negativo)

Vatmetro n2 (W2) indica 35div = 350W

= 1 + 2 = 350 + 350 = 0 Como se puede observar no hay potencia activa asociada a este circuito.

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= 3. (1 2) = 3. (700) = 1212,43 VAr

Circuito resistivo - inductivo (motor trifsico)

En este caso a diferencia del anterior se observ que el vatmetro n 2 (W2) se movi en sentido opuesto lo por lo que se procedi a invertir las conexiones homopolares de las bobinas amperimtricas.

En este caso en particular antes de iniciar la medicin se puentearon las conexiones de las bobinas amperimtricas dado que el motor en transitorio de arranque consume una elevada cantidad de corriente y esta al circular por el

instrumento podra daarlo severamente.

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Los dos vatmetros se configuraron con 400V y 5A (1 div = 20W )

Las mediciones arrojadas fueron:

Corriente medida por los ampermetros = 2,3A

Vatmetro n1 (W1) indica 26 div = 520W

Vatmetro n2 (W2) indica 18 div = -360W

= 1 + 2 = 520 + (360) = 160

= 3. (1 2) = 3. 520 (360) = 1524,2

= 2 2 = 1524,22 + 1602 S = 1532,5 VA

cos =

cos = 1601532,5 cos = 0,10 Se observ que en la placa de datos tcnicos del motor ensayado mostraba un cos = 0,68 sin embargo segn nuestras mediciones cos = 0,10. Esta diferencia se da debido a que los datos suministrados por el fabricante son en funcin de trabajo bajo carga nominal, en cambio nuestro ensayo se llev a cabo en vaco.

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