Reporte de laboratorio de Conver 1 USAC

1. Universidad De San Carlos De Guatemala
Facultad De Ingeniería
Escuela De Ingeniería Mecánica Eléctrica
Lab. Conversión De Energía Electromagnética 1
Ing. Marvin Hernández
PRACTICA 2
Medición de potencia trifásica
Integrantes:
Edvin Guzmán García 87-30525
Rodolfo Vergara Morales 2004-13865
Fredy Gonzálo Gómez Elías 2007-14321
Juan Pablo Segura Rodas 2008-18989
Fecha de realización: 20 de agosto del 2015

2. INTRODUCCION
Debido a que un sistema trifásico puede considerarse como 3 sistemas
monofásicos, la potencia total instantánea total transferida a un circuito trifásico
será la suma de las potencias transferidas a cada uno de los tres sistemas
monofásicos.
Si consideramos las tensiones y las corrientes en cada línea la potencia total está
dada por la expresión 𝑃𝑡 = 𝑝1 + 𝑝2 + 𝑝3 …+ 𝑃𝑛 = 𝑢1 𝑖1 + 𝑢2 𝑖2 + 𝑢3 𝑖3 = ∑ 𝑢 𝑘 𝑖 𝑘
𝑛
𝑖 .
La potencia media total transferida a la carga trifásica está dada por la
expresión:
𝑃𝐴=| 𝑃𝐴|| 𝐼𝐴|cos⁡( 𝜃𝑣𝑎 − 𝜃𝑖𝑎)
De igual forma se calcula la potencia en las otras dos líneas y debido a que
PA=PB=PC entonces la potencia total es: 3𝑃𝜃.
En esta práctica se efectuaron los cálculosde potencia mediante un vatímetro el
cuál mide la potencia activa en Watts . Luego mediante cálculos y el triángulo de
potencias se encontraron la potencia reactiva y la potencia media.

3. OBJETIVOS:
1) Efectuar la medición de un sistema trifásico mediante un vatímetro.
2) Realizar los cálculos de potencias mediante la utilización del triángulo de
potencias.
3) Diferenciar entrepotencia activa, reactiva y potencia media.

4. MARCO TEORICO
POTENCIA ELÉCTRICA
Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un
líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo
contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la
letra “P”.
Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de
potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía
eléctrica.
La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa
con la letra “W”.
DIFERENTES TIPOS DE POTENCIAS
Del mayor o menor retraso o adelanto que provoque un equipo eléctrico
cualquiera en la corriente (I) que fluye por un circuito, en relación con el voltaje o
tensión (V), así será el factor de potencia o cosφ que tenga dicho equipo.
En un circuito eléctrico de corrientealterna se pueden llegar a encontrar trestipos
de potencias eléctricas diferentes:
 Potencia activa (P) (resistiva)
 Potencia reactiva (Q) (inductiva)
 Potencia aparente (S) (total)
Potencia activa:
Es la potencia en que en el proceso de transformación de la energía eléctrica se
aprovecha como trabajo, los diferentes dispositivos eléctricos existentes
convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica,
lumínica, térmica, química, etc.

5. Cuando conectamos una resistencia (R) o carga resistiva en un circuito de
corriente alterna, el trabajo útil que genera dicha carga determinará la potencia
activa que tendrá que proporcionar la fuente de fuerza electromotriz (FEM). La
potencia activa se representa por medio de la letra (P) y su unidad de medida es
el watt (W).
Los múltiplos más utilizados del watt son: el kilowatt (kW) y el megawatt (MW) y los
submúltiplos, el miliwatt (mW) y el microwatt ( W).
La fórmula matemática para hallar la potencia activa que consume un equipo
eléctrico cualquiera cuando se encuentra conectado a un circuito monofásico
de corriente alterna es la siguiente:
De donde:
 P = Potencia de consumo eléctrico, expresada en watt (W)
 I = Intensidad de la corriente que fluye por el circuito, en ampere (A)
 Cos = Valor del factor de potencia o coseno de “fi”
Potencia reactiva:
Potencia disipada por las cargas reactivas (inductores y capacitores). Se pone de
manifiesto cuando existe un trasiego de energía entre los receptores y la fuente,
provoca pérdidas en los conductores, caídas de tensión en lo mismos, y un
consumo de energía suplementario que no es aprovechable directamente por los
receptores.
Generalmente está asociada a los campos magnéticos internos de los motores y
transformadores. Se mide en KVArth. como esta energía provoca sobrecarga en
las líneas transformadoras y generadoras, sin producir un trabajo útil, es necesario
neutralizarla o compensarla.
La potencia reactiva esta en el eje imaginario Yy la activa en el eje real X, por lo
cual te forma un triángulo rectángulo cuya magnitud de la hipotenusa es
denominado potencia "aparente".
La potencia reactiva o inductiva no proporciona ningún tipo de trabajo útil, pero
los dispositivos que poseen enrolladosde alambre de cobre, requieren ese tipo de
potencia para poder producir el campo magnético con el cual funcionan. La
unidad de medida de la potencia reactiva es el volt-ampere reactivo (VAR).
La fórmula matemática para hallar la potencia reactiva de un circuito eléctrico
es la siguiente:

6. De donde:
 Q = Valor de la carga reactiva o inductiva, en volt-ampere reactivo (VAR)
 S = Valor de la potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)
 P = Valor de la potencia activa o resistiva, expresada en watt (W)
Potencia Aparente:
Una parte de la curva de potencia es negativa. En este punto se cede potencia
al generador.
La potencia aparente (S), llamada también "potencia total", es el resultado de la
suma geométrica de las potencias activa y reactiva. Esta potencia es la que
realmente suministra una planta eléctrica cuando se encuentra funcionando al
vacío, es decir, sin ningún tipo de carga conectada, mientras que la potencia
que consumen las cargas conectadas al circuito eléctrico es potencia activa (P).
Tambien se podria representar como la suma vectorial de la potencia activa y la
reactiva. La potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad de
medida es el volt-ampere (VA). La fórmula matemática para hallar el valor de
este tipo de potencia es la siguiente:

7. De donde:
 S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)
 V = Voltaje de la corriente, expresado en volt
 I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A)
DATOS TOMADOS Y CALCULADOS
1) Dentro del puesto de Trabajo EMS, instale los siguientes módulos: la Fuente
de alimentación, la interfaz para la adquisición de datos, la carga resistiva y la
carga capacitiva.
2) Asegúrese de que el interruptor principal de la fuente de alimentación se
encuentra en la posición O (apagado) y que la perilla de control del voltaje de
salida ha sido girada completamente a la izquierda. Ajuste el selector del
voltímetro en la posición 4-5 y luego asegúrese de que la fuente de alimentación
esta enchufada a una toma mural trifásica.
3) Montar el circuito resistivo trifásico conectado en estrella según índica el
manual en la figura 6-12. No conectar el neutro de la carga resistiva con el neutro
de la fuente de alimentación. Conecte I1, I2, I3, E1, E2 y E3, como se muestra,
para medir las corrientes y voltajes.
4) Asegúrese de que la entrada de Alimentación Baja Potencia de la DAI se
encuentra conectada a la Fuente de alimentación principal y que el cable chato
de la computadora está conectado a la DAI.
5) Muestre la ventana Aparatos de Medición y seleccioneel archivo existente
ED16.6.cfg
6) Encienda la fuente de alimentación principal y coloque el interruptor 21v -
CA en la posición I (encendido). Ajuste el control de voltaje para obtener el
voltaje de línea a línea Es mostrado según la figura del manual 6-12.

8. 7) Mida los voltajes y corrientes del circuito y apague la fuente.
ER1= 118 v ER2= 119 v ER3= 120 v
IR1= 0.381 A IR2=0.381 A IR3= 0.381 A
8) Calcule, la potencia activa que consume cada fase del circuito y la
potencia total que consume la carga.
PR1= ER1*IR1= 44.958 W
PR2= ER2*IR2= 45.339 W
PR3= ER3*IR3= 45.72 W
Ptotal= PR1 + PR2 = 136.06 W
9) Determine los valores promedio de voltaje y corriente en la carga
Promedio Ecarga= (ER1+ER2+ER3)/3= 119 V
Promedio Icarga= (IR1+IR2+IR3)/3= 0.381 A
10) ¿Resulta el voltaje promedio de la carga aproximadamente √3 veces
menor que el voltaje de línea ajustado en la etapa  ?
R// si

9. 11) Calcule la potencia total utilizando el voltaje y la corriente de línea. Note
que en este circuito Icarga= Ilinea y que Elinea es el valor que se ajusto en la
etapa 6
Ptotal= 1.73(Elinea*Ilinea) = 137.09 W
Compare la potencia total hallada en la etapa 8 con la potencia calculada
utilizando el voltaje y la corriente de línea. ¿Son aproximadamente iguales?
R// si
12) Conecte el circuito como lo muestra el manual en la figura 6-13, para
medir la potencia total de la carga empleando el método de los dos vatímetros
13) Encienda la fuente de alimentación y, si es necesario, ajuste nuevamente
Es para obtener el valor utilizado previamente. Seleccione el archivo de la
configuración existenteES16-7.cfg. Anote las mediciones de potencia activa que
indican los medidores PQs1 y PQS2, y la potencia aparente total del medidor
programable A. Apague la fuente y determine Ptotal.
PQS1= W PQS2= W
Paparente= 137.98 VA Ptotal= PQS1 PQS2= W
14) Compare los resultados de las mediciones de la etapa 13 con los resultados
obtenidos en las etapas 8 y 11 ¿Resulta la Ptotal aproximadamente la misma en
todos los casos?
R// si

10. 15) ¿Encuentra que los resultados de Paparente y Ptotal muestran que las
potencias aparente y activa son aproximadamente las mismas?
R// No se puede predecir
16) Adicione capacitancia en paralelo con la carga conectada en estrella
como lo muestra el manual en la figura 6-14. Ajuste Xc1, Xc2 y Xc3 con los mismos
valores que R1, R2 y R3. Seleccione el archivo de configuración existente ES16-
8.cfg. Encienda la fuente para obtener el valor utilizado previamente.
17) Mida el voltaje y la corriente de línea y anote las potencias totales
aparente, activa y reactiva, que indican los medidores programables A, B, C,
respectivamente. Luego, apague la fuente de alimentación.
Elinea= 207 V Ilinea= 0.559 A
Paparente= 201.028 VA
Pactiva= W
Preactiva= VARs
18) Calcule la potencia aparente total que consume la carga y el cos.
Paparente=1.73(Elinea*Ilinea)= 201.15 VA
cos=(Pactiva/Paparente)

11. 19) Utilice el cos para calcular Pactiva y compare el resultado con la
potencia activa medida en al etapa 17.
Pactiva=1.73(Elinea*Ilinea*cos)= W
¿Son aproximadamente los mismos resultados?
R// No se puede predecir
24) Encienda la Fuente de alimentación y ajuste el control de voltaje para
obtener el voltaje de línea a línea Es que indica la Figura 6-15. Seleccione el
archivo de configuración existenteES16-0.cfg. Mida los voltajes y corrientesdel
circuito y apague la fuente.
ER1 = 206 V ER2= 207 V ER3= 208V
IR1= 0.669 A IR2 = 0.672 A IR3 = 0.664
25) Calcule la potencia activa que consume cada rama del circuito y la
potencia total que consume la carga.
PR1= ER1XIR1 = 137.81W
PR2 = ER2XIR2 = 139.10W
PR3 = ER3XIR3 = 138.11W
Pactiva = 415.022W
26) Calcule la potencia total utilizando el voltaje y la corriente de línea.
Ilínea=1.157

12. Observación:
Del ejercicio 27 al 38, no se pueden calcular debido a que el vatímetro que se
empleaba era de una escala de medición muy grande para las escalas que se
trabajaron.
PREGUNTAS DE REVISION
1) En un circuito trifásico balanceado, la potencia activa se puede
determinar utilizando dos vatímetros conectados según
R// el método de los dos vatímetros
2) En un circuito trifásico balanceado, la fórmula para calcular la potencia
activa total es
R// Pactiva =1.73(Elinea*Ilinea*cos)
3) Para una carga resistiva conectada en triangulo, la potencia aparente
total es igual
R// al producto entre el voltaje de línea y la corriente de línea
4) Para una carga trifásica balanceada, las lecturas de dos vatímetros son 175
W y -35, respectivamente. Sabiendo que la medición de potencia debe realizarse
empleando el método de los dos vatímetros, ¿Cuál es la potencia total que
consume la carga?
R// No se puede predecir
5) El factor de potencia de la pregunta 4. ¿Es igual, mayor o menor que 0.5?
R// el factor de potencia es menor que 0.5

13. CONCLUSIONES
- Sea podido demostrar que por medio del voltaje y corriente de fase
promedio únicamente se puede obtener el valor de la potencia aparente
para un circuito trifásico balanceados, dado que los circuitos
balanceados se pueden resolver como se estuvieran tres circuitos
monofásicos por separado.
- Para calcular la potencia aparente es igual 3 veces el producto de la
tensión de línea por la corriente de la línes.
- Para calcular la potencia ractiva utilizamos el triángulo de potencias de lo
cual concluimos que PR= √(𝑆2 − 𝑃2)
- No se a podido demostrar cual es el factor de potencia o CosΦ dado que
no se a podido conocer el valor de potencia activa y reactiva siendo la
causa, que el método utilizado de los 2 Vatímetros tienen una escala muy
grande la cual era muy difícil de observar los valores.

14. INVESTIGACIÓN (RELACIÓN DE VOLTAJE Y CORRIENTE EN UN TRANSFORMADOR)
Un transformador hace uso de la ley de Faraday1 y de las propiedades ferromagnéticas de un
núcleo de hierro para subir o bajar eficientemente el voltaje de corriente alterna (AC). Por
supuestonopuede incrementarlapotenciade modo que si se incrementa el voltaje, la corriente
es proporcionalmente reducida, y viceversa.