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MEDICIONES ELÉCTRICAS 1 (3D1)

LABORATORIO 6 – MEDICIÓN DE POTENCIA EN

SISTEMAS TRIFÁSICOS

Departamento de Ingeniería Eléctrica

Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Mar del Plata

Carrera: Ingeniería Eléctrica / Electromecánica

28 de mayo de 2020

Jefe de Trabajos Prácticos – Área Mediciones Eléctricas y Ensayos

Dr. Ing. Jorge Luis Strack [email protected]

Ayudantes: Ing. Juan Martínez – Ing. Hernán Antero – Sr. Leonardo Ricciuto

mailto:[email protected]

Mediciones Eléctricas 1 (3D1) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP

Laboratorio 6 – Medición de potencia en sistemas trifásicos

2

Objetivos

Aplicar los conceptos vistos en Electrotecnia II y en la teoría de Mediciones Eléctricas I para medir correctamente

potencia activa y reactiva en sistemas trifásicos de diferentes topologías y tipos de carga con el uso de

vatímetros electrodinámicos.

Comprender e interpretar la lectura del vatímetro de acuerdo a la topología del circuito, al tipo de carga y al

tipo de conexión del instrumento.

Afianzar los cuidados y precauciones que se deben tomar a fin de realizar lecturas correctas y sin dañar el

vatímetro.

Adquirir experiencia en la representación de diagramas fasoriales, triángulos de impedancia y triángulos de

potencia, útiles a la hora de representar gráficamente cualquier tipo de sistema eléctrico de potencia.



3

Introducción

Se comenzará con una breve introducción teórica a fin de repasar en forma sintética aquellos conceptos más

útiles vistos en la teoría para abordar las cuatro experiencias de este laboratorio:

Experiencia 1: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar equilibrado y simétrico mediante

el uso de un solo vatímetro.

Experiencia 2: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar equilibrado y simétrico sin acceso al

neutro.

Experiencia 3: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar desequilibrado y simétrico.

Experiencia 4: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar desequilibrado y simétrico.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA Y DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS



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Ensayo 1: Medición de potencia activa en un sistema trifásico tetrafilar

equilibrado simétrico.

Circuito a realizar en el laboratorio: Diagrama fasorial:

𝑊1 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 = 𝑈10𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10 = 𝑃10

3 ∗ 𝑊1 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿

𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0



6



Valores medidos:

Valores a calcular:

X10



7



Diagramas a construir:

Diagrama fasorial

Triángulo de

impedancias Triángulo de

potencias



8

Ensayo 2: Medición de potencia activa en un sistema trifásico trifilar

equilibrado y simétrico sin acceso al neutro.


𝑊1 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 = 𝑈10𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10 = 𝑃10 3 ∗ 𝑊1 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0

𝑊2 = 𝑈23 ∗ 𝐼1 = 𝑈23𝐼1 cos 90° − 𝜑10 = 3𝑈10𝐼1 sin 𝜑10 = 3𝑄10 3 ∗ 𝑊2 = 𝑄𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿



9



Valores medidos:

Valores a calcular:

QM

X10



10




Diagrama fasorial

Triángulo de

impedancias Triángulo de

potencias



11


desequilibrado simétrico.


𝑊1 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 = 𝑈10𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10 = 𝑃10

𝑊2 = 𝑈20 ∗ 𝐼2 = 𝑈20𝐼2𝑐𝑜𝑠𝜑20 = 𝑃20

𝑊3 = 𝑈30 ∗ 𝐼3 = 𝑈30𝐼3𝑐𝑜𝑠𝜑30 = 𝑃30

𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 𝐼0



12



Valores medidos:

Valores a calcular:



13




Diagrama fasorial

Triángulo de

impedancias

Triángulo de

potencias



14



Circuito a realizar en el laboratorio:



15



Acceso al neutro de la red: Diagrama fasorial:

𝑊1 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 = 𝑈10𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10 = 𝑃10

𝑊2 = 𝑈20 ∗ 𝐼2 = 𝑈20𝐼2𝑐𝑜𝑠𝜑20 = 𝑃20

𝑊3 = 𝑈30 ∗ 𝐼3 = 𝑈30𝐼3𝑐𝑜𝑠𝜑30 = 𝑃30

𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿

𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0



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Acceso al neutro de la carga: Diagrama fasorial:

𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0

𝑊1 = 𝑈10′ ∗ 𝐼1 = 𝑈10′𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10′ = 𝑃10′

𝑊2 = 𝑈20′ ∗ 𝐼2 = 𝑈20′𝐼2𝑐𝑜𝑠𝜑20′ = 𝑃20′

𝑊3 = 𝑈30′ ∗ 𝐼3 = 𝑈30′𝐼3𝑐𝑜𝑠𝜑30′ = 𝑃30′



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𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0

𝑊1 = 𝑈10′ ∗ 𝐼1 = (𝑈10− 𝑈00′) ∗ 𝐼1

𝑊2 = 𝑈20′ ∗ 𝐼2 = (𝑈20− 𝑈00′) ∗ 𝐼2

𝑊3 = 𝑈30′ ∗ 𝐼3 = (𝑈30− 𝑈00′) ∗ 𝐼3



18




𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 + 𝑈20 ∗ 𝐼2 + 𝑈30 ∗ 𝐼3 − 𝑈0′0 ∗ ( 𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3)

𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑃10 + 𝑃20 + 𝑃30



19




𝑊1 = 𝑈10′ ∗ 𝐼1 = 𝑈10′𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑10′ = 𝑃10′

𝑊2 = 𝑈20′ ∗ 𝐼2 = 𝑈20′𝐼2𝑐𝑜𝑠𝜑20′ = 𝑃20′

𝑊3 = 𝑈30′ ∗ 𝐼3 = 𝑈30′𝐼3𝑐𝑜𝑠𝜑30′ = 𝑃30′

𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿



20



Diagrama fasorial:

𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 = 0

Sin acceso al neutro (método de Hermann Aron)

𝑊1 = 𝑈12 ∗ 𝐼1 = 𝑈12𝐼1cos(30° + 𝜑10) = 𝑃12

𝑊2 = 𝑈22 ∗ 𝐼2 = 0

𝑊3 = 𝑈32 ∗ 𝐼3 = 𝑈32𝐼3cos(30° − 𝜑30) = 𝑃32



21



Diagrama fasorial:Sin acceso al neutro (método de Hermann Aron)

𝑊1 = 𝑈12 ∗ 𝐼1 = (𝑈10 − 𝑈20) ∗ 𝐼1

𝑊3 = 𝑈32 ∗ 𝐼3 = (𝑈30 − 𝑈20) ∗ 𝐼3

𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑈10 ∗ 𝐼1 + 𝑈20 ∗ 𝐼2 + 𝑈30 ∗ 𝐼3 = 𝑃10 + 𝑃20 + 𝑃30

𝑊2 = 0

𝐼2 = −𝐼1 − 𝐼3



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Diagrama fasorial:Sin acceso al neutro (método de Hermann Aron)

𝑊1 = 𝑈12 ∗ 𝐼1 = 𝑈12𝐼1cos(30° + 𝜑10) = 𝑃12

𝑊2 = 𝑈22 ∗ 𝐼2 = 0

𝑊3 = 𝑈32 ∗ 𝐼3 = 𝑈32𝐼3cos(30° − 𝜑30) = 𝑃32𝑊1 +𝑊2 +𝑊3 = 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿



23



Valores medidos con el punto 0v unido al punto 0:

Valores medidos con el punto 0v unido al punto 0’:

Valores medidos con el punto 0v unido a la fase 2:



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Valores a calcular:



25




Diagrama fasorial

Triángulo de

impedancias

Triángulo de

potencias

DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS E INSTRUMENTOS UTILIZADOS



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Equipos e instrumentos utilizados

Autotransformador variable

- Tensión de entrada: 220 V CA

- Tensión de salida: 0 – 250 V CA

- Tensión utilizada: 100VRMS CA (aproximadamente)

- Corriente máxima: 5A



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Multímetro digital

- Marca: UNI-T

- Modelo: UT33D

- 3 ½ dígitos (máxima indicación: 1999)



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Secuencímetro Analógico (Phase Detector)

- Marca: HIOKI

- Modelo: 3122

- Tensión: 110V – 480V

- Frecuencia: 40-70 Hz



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Voltímetro HM (Hierro Móvil)

- Marca: GANZ

- Modelo: HLV-2

- Alcance utilizado: 120V

- 𝛼𝑚𝑎𝑥 = 120 divisiones

- Clase: 0,5

- Posición horizontal

- Tensión de prueba: 2kV

- AC - DC

- Campo nominal de referencia: 40 – 60Hz

- Campo nominal de uso: 40 – 400Hz



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Multímetro digital

- Marca: UNI-T

- Modelo: UT33D

- 3 5/6 dígitos (máxima indicación: 5999)

- Rango utilizado:

• 600V AC (resolución: 100mV)

- Error en el rango de 600V AC: ±|(0.6% lectura

+ 5 dígitos)



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Vatímetro electrodinámico con núcleo de hierro

- Marca: GANZ

- Modelo: HEWa-2

- Corriente nominal bobina amperométrica: 5A

- Corriente máxima: 7A

- Tensión nominal bobina voltimétrica: 48V, 120V,

240V, 480V

- 120 divisiones, Clase 0,5

- Alcances: 240W, 600W, 1200W, 2400W.

- Coseno fi de diseño: 1





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Amperímetro HM (Hierro Móvil)

- Marca: GANZ

- Modelo: HLA-2

- 120 divisiones

- Alcances: 0.6 A – 1.2 A – 3 A – 6 A

- Clase 0,5

- Posición horizontal

- DC y AC

- Tensión de prueba: 2kV





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Resistencia variable a décadas

- Danvridge Denmark Decade Resistance Box Type DR6/ABCDEF

- Error: ±(0,1% + 5mΩ)- Variable desde 0.1Ω hasta 11111Ω

MEDICIONES DE AÑOS ANTERIORES



39

Mediciones de años anteriores – Experiencias 1 y 2

𝟑𝐐𝟏𝟎 𝐕𝐀𝐫

𝟓𝟒𝟏, 𝟏



39

Mediciones de años anteriores – Experiencias 3 y 4

Ensayo N° 3

Valores Medidos

¡MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!



SE ATIENDEN CONSULTAS EN EL CAMPUS Y POR ZOOM



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