informe 4 metrologia

1. Alumno (os):
Camargo Farfán Edwin
Mamani Ccalla Jessyca
Zamata ColqueAlexandra
Grupo : C Nota:
Semestre : III
Fecha deentrega : 26 09 16 Hora:
ELECTROTECNIA INDUSTRIAL
PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
METROLOGIA ELECTRICA
CODIGO: EE3070
LABORATORIO N° 04
“MEDICIÓN DE POTENCIA EN
CIRCUITOS TRIFASICOS”

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I.- OBJETIVOS:
 Conectar en forma correcta un equipo de medición de potencia en circuitos trifásicos.
 Medir en forma indirecta la potencia que consume una carga.
 Determinar el tipo de potencia reactiva consumida por diferentes tipos de carga.
II.- RECURSOS:
 01 Fluke43B
 01 Multímetro digital
 01 Pinza amperimétrica
 01 Motor trifásico tipo “jauladeardilla”
 01 Freno de polvo magnético
 01 Carga resistivatriplemodelo SE2666-9N
 01 Carga inductiva modelo SE2662-8B
 01 Carga capacitivamodelo SE2662-8G
 01 Interruptor tripular (S1)
 01 Fuente de tensión AC/DC variable.
 Cables de conexión
EQUIPO IMAGEN
 01 Fluke 43B
Fig. 1 Fluke 43B
 01 Multímetro digital
Fig. 2 Multímetro digital
 01 Pinza amperimétrica
Fig. 3 Pinza amperimétrica
 01 Motor trifásico tipo “jaula de
ardilla”

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Fig. 4 Motor trifásico tipo “jaula de ardilla”
 01 Freno de polvo magnético
Fig. 5 Freno de polvo magnético
 01 Carga resistiva triple modelo
SE2666-9N
Fig. 6 Carga resistiva triple modelo SE2666-9N
 01 Carga inductiva modelo
SE2662-8B
Fig. 7 Carga inductiva modelo SE2662-8B
 01 Carga capacitiva modelo
SE2662-8G
Fig. 8 Carga capacitiva modelo SE2662-8G
 01 Interruptor tripular (S1)

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Fig. 9 Interruptor tripular (S1)
 01 Fuente de tensión AC/DC
variable.
Fig. 10 Fuente de tensión AC/DC variable.
 Cables de conexión
Fig. 11 Cables de conexión
III.- FUNDAMENTO TEÓRICO:
POTENCIA ACTIVA
La potencia eléctrica viene dada por el producto de tensión e intensidad. En la figura 1 se ha representado un
circuito resistivo de c.a. junto con sus correspondientes curvas de variación de la tensión y potencia, obtenida
ésta última como producto de los valores instantáneos detensión e intensidad.

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Figura No 1 Circuito resistivo
En el circuito dela figuraanterior 1,al estar en faselatensión y lacorrienteambas mantienen,en todo momento,
el mismo signo,por lo que su producto es siempre positivo.
El valor medio de la potencia,resulta de dividir el área deun ciclo por el periodo correspondiente.
Para el caso de una resistencia equivaleal producto delos valores eficaces detensión e intensidad.
P = V · I
Se denomina potencia activa o media a la que disipa una resistenciaen forma de calor.

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POTENCIA REACTIVA
En el esquema de la figura 2 se contempla un circuito reactivo puro y también se han representado las curvas de
tensión,corrientey potenciaquecorresponden auna inductanciapura.El razonamiento seríaanálogo si setratasede
una capacidad pura.
Figura N° 2. Circuito reactivo puro
Obsérvese en la figura 2 que el desfase de 90º entre tensión y corriente hace que vayan alternándose los
intervalos en que ambas tienen el mismo signo, con otros, de igual duración, pero con signos contr arios. Esto
origina que la curva de potencia alterne semiciclos positivos y negativos idénticos entre sí, por lo que su valor
medio es cero. Si en los intervalos positivos dela curva de potencia, la carga absorbe energía del generador, en
los negativos ocurrirá lo contrario;es decir,la carga aporta energía al generador.
Lo expuesto no debiera suponer una sorpresa, pues ya se estudió como una bobina absorbe energía en los
momentos de crecimiento de la intensidad, almacenándola en forma de campo magnético, para devolverla
cuando la intensidad decrece.
En un circuito constituido por reactanciaspuras,el producto delos valores eficaces detensión eintensidad recibe
el nombre de potencia reactiva.La potencia media o activa es nula.
FLUKE 43B
 Antes de utilizar el Fluke43B,lea atentamente la información deseguridad.
 Utilicesólo los cables deprueba y adaptadores decables de prueba incluidoscon el Fluke43B
 No utiliceconectores de clavijabananaquepresenten superficies metálicasal descubierto.
 Utiliceuna sola conexión común al Fluke 43B.
 Retire todos los cables deprueba que no se estén utilizando.
 La tensión de entrada máxima admisiblees de 600 V.
 Al conectar el Fluke 43B, conecte primero el adaptador de red al enchufe.
 No inserteobjetos metálicos en el conector de adaptador de red del Fluke 43B
Medición de Potencia con FLUKE 43B
Esta función mide y presenta las siguientes lecturas de potencia: potencia activa (W), potencia aparente (VA),
potencia reactiva (VAR), factor de potencia (PF) y frecuencia. Las formas de onda de tensión y de corriente dan
una representación visual delos desplazamientos defase.
El Fluke 43B puede realizar mediciones de potencia en sistemas eléctricos trifásicos equilibrados y tres
conductores. La carga debe estar bien equilibrada y tener una configuración en Y o delta.
De esta forma es posible medir la potencia trifásica utilizando conexiones monofásicas. El modo de potencia
trifásicasólo midela potencia de la componente fundamental.
Con la tecla ENTER puede cambiar entre las funciones Potencia,Armónicos y Voltios / Amperios /Hz.

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Advertencia:
¡En este laboratorio se manejan instrumentos de delicada
naturaleza, tenga cuidado al manipularnos y al hacer las conexiones
para no dañarlos, si tiene alguna duda sobre el particular, consulte
con el profesor!.
IV. Fundamento Teórico adicional:
Teorema de Blondell
En un circuito n-filarla potencia activapuede medirsecomo suma algebraica delas lecturasden-1 vatímetros.
Este enunciado es evidente en el caso de un circuito tetrafilar en que tenemos acceso al neutro de la carga.
Figura 1 Medidas por fase con tres wáttmetros
En este caso particular cada wáttmetro indica la potencia dela fasea la que está conectado. De este modo, la
potencia trifásicaresulta igual a:
P=W1+W2+W3
o sea que la potencia total es suma de las tres lecturas.
Método de Aron

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Caso general. En un circuito trifilarseintercalan dos wáttmetros en sendos conductores de línea, conectando
las bobinasdevoltajea un punto común sobre el tercer conductor.
No se requiere condición desimetría alguna en el generador o la carga,no existiendo restricciones al esquema
de conexión (estrella o triángulo).De hecho, por medio de la transformación deKennely, siempre es posible
obtener una carga equivalenteen estrella.
La indicación deun wáttmetro es igual al producto de los valores eficaces dela tensión aplicada a la bobinade
voltaje,por la corrienteque circulapor la bobina decorriente, por el coseno del ángulo de defasajeentre
ambas.Si consideramos las magnitudes como fasores (vectores), la indicación resultaigual al producto escalar
de la tensión por la corriente.
2 Figura 2 Medida trifásica con el Método de los dos wátmetros
De acuerdo con el teorema de Blondell,la potencia activa es igual a la suma algebraicadelas dos lecturas.En
efecto:
W1 = Urs · Ir
W3 = Uts · It W1+W3 = (Ur-Us) · Ir + (Ut - Us) · It = Ur · Ir + Ut · It - Us · (Ir + It)
Siendo
Ir + Is + It = 0
Ir + It = -Is
y reemplazando] resulta
P = W1 + W3 = Ur · Ir + Us · Is + Ut · It
La indicación decada wáttmetro no corresponde con la potencia de una fase en particular,pero su suma
algebraica es igual a la potencia trifásica.
Método de Aron con generador perfecto y carga simétrica.
Esta condición es la quese encuentra, por ejemplo, en los motores trifásicos.Siendo las lecturas delos
instrumentos:
W1 = UL IL cos( 30º + φ)
W3 = UL IL cos( 30º - φ)
Calculemos la suma delas lecturas:√3 UL IL cos (φ)
que es igual a la potencia trifásica.En este caso particular también resulta útil la diferenciadelas lecturas:
UL IL sen (φ)
Igual a la Potencia Reactiva,dividido por √3
Resumiendo:
P = W1 + W3
Q = √3 (W3 – W1)
El diagrama vectorial para laconexión mostrada en la figura 1 resulta:

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Figura 3 Diagrama vectorial de voltajes y corrientes
Si la impedancia semantiene constante, pero su argumento varía desde la condición capacitivaa la inductiva
pura,las lecturas delos wáttmetros y las potencias activa y reactiva,por unidad,resultan como lo muestra el
gráfico siguiente:
4 Figura 4 Variación de lecturas y potencias con el ángulo de fase
Las lecturas de los wáttmetros coinciden cuando la carga es resistiva pura.
V. Procedimiento:

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A) Medida de potencia activa trifásica en carga conectada en estrella
1.- Armar el circuito dela figura Nº 1.
2.- Se alimentará el circuito con la tensión predeterminada en la tabla Nº 1 y se realizará las distintasmedidas.
3.- Medir las corrientes delas tres líneas así como las respectivas tensiones por fase en la carga.
121.7 119.4 0.677 0.712 0.692 46 141 Equilibrado y balanceado
4.- Reducir la tensión a cero y desconectar la fuente.
5.- Calcular la potencia activa trifásica en estrella del circuito utilizando losdatos detensión y corrientepor fase.
Formula Valores Resultado
𝑷 𝟑𝝋 = 𝟑(𝑽 𝑭 𝒙 𝑰)
𝑷 𝟑𝝋 = 𝟑(
𝟏𝟐𝟎
√𝟑
𝒙 𝟎. 𝟔𝟖)
𝑷 𝟑𝝋 = 𝟏𝟑𝟗. 𝟐𝟓 𝑾
B. Medida de potencia activa trifásica en carga conectada en delta
1.- Armar el circuito dela figura Nº 2.

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2.- Se alimentará
el circuito con la tensión predeterminada en la tabla Nº 2 y se realizarálasdistintas medidas.
3.- Medir las corrientes delas tres líneas así como las respectivas tensiones de línea en la carga.
121.3 119.2 1.78 1.77 1.77 200 410 Equilibrado y balanceado
4.- Reducir la tensión a cero y desconectar la fuente.
5.- Calcular la potencia activa trifásica en delta del circuito utilizando losdatos detensión y corriente de línea.
Formula Valores Resultado
𝑷 𝟑𝝋 = 𝑰)
𝑺𝒆𝒏 ∝ =
𝑸
𝑽 × 𝑰 × √𝟑
𝑷 = √𝟑 × 𝑽 × 𝑰 × 𝑪𝒐𝒔 ∝
𝑷 𝟑𝝋 =
𝟒𝟏𝟎
𝟏𝟐𝟎 × 𝟏. 𝟕𝟖 × √𝟑
𝐴 = √3 × 120 × 1.78 × 1.10
𝑃 = √3 × 120 × 1.78 × 𝐶𝑜𝑠(1.1)
𝑺𝒆𝒏 ∅ = 𝟏. 𝟏
𝑃 =406.96

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B) Medida de la potencia reactiva trifásica en carga conectada en estrella
1.- Móntese el circuito del circuito dela figura Nº 3.
2.- Medir las corrientes delas tres líneas con la ayuda de la pinza amperimétrica así como las tensiones de fase.
119.8 126.4 0.264 0.242 0.263 0.5 23 Equilibrado y balanceado
3.- Reducir la tensión a cero y desconectar la fuente.
4.- Calcular lapotencia aparentetrifásicadel circuito utilizando losdatos delas lecturas tomadas.
Formula Valores Resultado
𝑷 𝟑𝝋 = 𝑰)
𝑺𝒆𝒏 ∝ =
𝑸
𝑽 × 𝑰 × √𝟑
𝑷 = √𝟑 × 𝑽 × 𝑰 × 𝑪𝒐𝒔 ∝
S=P+Q
𝑷 𝟑𝝋 =
𝟏𝟐𝟎
𝟏𝟐𝟎 × 𝟎. 𝟐𝟔𝟒 × √𝟑
𝑺𝒆𝒏 𝝓 = √3 × 120 × 0.264 × 0.7
𝑃 = √3 × 120 × 0.264 × 𝐶𝑜𝑠(0.72)
S= 41+23
P=41
Q=23
S=64

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5. El vatímetro, ¿puede medir correctamente potencia trifásica decargas desbalanceadas?
(sustente su respuesta).
…
D
C) Medida de la potencia de un motor trifásico.
1.- Móntese el circuito de la figura Nº 4.
3.- Alimentar el circuito con una tensión de 220 VAC y frenarlo con un torque de aproximadamente 0,6 N-m.
4.- Leer y anotar los valores indicados por los instrumentos para diferentes valores de compensación según la
tabla Nº4; relacionarlos resultados.
375.2 374.1 376.5 0.435 0.418 0.448 199 214 282 0.70
Inductiva
381.3 380.8 382.9 0.460 0.496 0.472 169 238 288 0.63
Capacitiva

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𝑪𝒐𝒔 (𝝋) = 𝟎. 𝟗6
𝝋 = 𝟏𝟔. 𝟐𝟔°
𝒕𝒂𝒏 𝝋 =
𝑸
𝑷
𝒕𝒂𝒏(𝟏𝟔. 𝟐𝟔°) =
𝑸
𝟏𝟎𝟓
𝑸𝒍 = 𝟏𝟐𝟐𝑽𝑨𝑹
𝑉𝑓 × 𝐼𝑓 × 𝑆𝑖𝑛∅ = 𝑉𝑓
2
× 2𝜋𝑓𝐶
𝟑𝟖𝟎𝑿𝟎. 𝟒𝟑𝟓𝑿𝑺𝒆𝒏(𝟎. 𝟗𝟔) =
𝟑𝟖𝟎𝒙 𝟑𝟖𝟎
(𝟐𝝅𝒙𝟔𝟎𝒙𝑪)
𝑪 = 𝟐. 𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟔
𝑭
Formula Valores Resultado
𝑪𝒐𝒔 (𝝋) = 𝟎. 𝟗6
𝒕𝒂𝒏 𝝋 =
𝑸
𝑷
𝑿𝒄 =
𝟏
(𝟐𝝅𝒇𝒙𝑪)
𝝋 = 𝟏𝟔. 𝟐𝟔°
𝒕𝒂𝒏(𝟏𝟔. 𝟐𝟔°) =
𝑸
𝟏𝟗𝟗
𝝋 = 𝟏𝟔. 𝟐𝟔°
𝑸 = 𝟔𝟒. 𝟕 𝑽𝑨𝑹
Donde:
W3f = 3 x W1f
5.- Reducir la tensión a cero y desconectar la fuente.
6.- Para el caso decompensación,calcular el valor decos del sistema utilizando losdatos detensión,corriente
de línea y potencia medida por el vatímetro.
Formula Valores Resultado
𝐶𝑜𝑠 𝝋 =
𝑷
𝑽∗𝑰
Cos 𝜑 =
169
380.0,460
0,967
7.- Calcular:
 La potencia aparente por fase de la carga y la respectiva trifásica.
 La potencia activa trifásicadela carga con ayuda de la lectura del instrumento (tensión y corriente)
 La potencia reactiva trifásica con los valores antes calculados.

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V.- Observaciones y Conclusiones: (mínimo 5 c/u)
OBSERVACIONES
 Examinar las conexiones eléctricas antes de alimentar la fuente, este paso es importante, mediante
este podemos evitar cortocircuitos
 Es importante tener los instrumentos de medición adecuados para cada tipo de medición,para que
estas presenten la misma sensibilidad y no presente errores al momento de la toma de medidas
 Se observó que para tener medidas más exactas debemos de utilizar un Fluke 43B
 Se observó que el uso del Fluke 43B fue indispensable, debido a su facilidad de uso, versatilidad y
portabilidad, ello junto a su pinza amperimétrica ayuda a tener cálculos más sencillos y verídicos.
 Tomar en cuenta el comportamiento de los circuitos con cada tipo de carga que pueda existir, ya que
en el momento de realizar los cálculos podemos tener errores en los resultados
 Colocar de manera adecuada la pinza del osciloscopio, de colocamos de manera inversa nos mostrara
un resultado negativo
 Una vez concluida latoma de datos procederemos a reducir el vol tajea cero y apagar el tablero,
guardar de manera ordenada los equipos y materiales
 Para este laboratorio en muy importante contar con las medidas deseguridad necesariaspara evitar
posibles incidentes y pérdidas humanas y materiales.
 Siempre es mejor contar con instrumentos digitales,puesto que en ciertas ocasiones podemos
encontrarnos con valores negativos cuya apreciación visual va a ser posiblecon un instrumento
analógico
 Antes de comenzar con el laboratorio sedebe verificar todo el tablero este en voltajecero.
 Examinar las conexiones eléctricas antes derealizar la toma de datos,verificar deque no se
encuentren cables sueltos en el circuito,posibles conexiones erróneas
Formula Valores Resultados
𝑷𝟑 𝝋 = √𝟑 ∗ 𝑽𝒍 ∗ 𝑰𝒍 ∗ 𝒄𝒐𝒔(𝝋) 𝑃3 𝜑 = √3 ∗ 380 ∗ 0,460 ∗ 𝐶𝑂𝑆
(0,63)
P=244,64
𝑸𝟑 𝝋 = √𝟑 ∗ 𝑽𝒍 ∗ 𝑰𝒍 ∗ 𝒔𝒊𝒏(𝝋 𝑄3 𝜑 = √3 ∗ 380 ∗ 0,460
∗ 𝑆𝐸𝑁(0.63)
Q=178,37
𝑺 = 𝑷 + 𝑸 𝑆 = 244,64 + 178,37 S=343,01

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 Es importante preguntar al docente sobre alguna duda,de esta manera evitaremos posibles
cortocircuitos en el armado del circuito
 Se pudo observar que el uso del osciloscopio es más exacta que nuestra pinza amperimétrica
 Para la este laboratorio en muy importante contar con las medidas de seguridad necesariaspara
evitar posibles incidentes y pérdidas humanas y materiales.
 Antes de comenzar con el laboratorio sedebe verificar todo el tablero este en voltajecero.
CONCLUSIONES
 El sistema monofásico es un sistema de producción,distribución y consumo de energía
eléctrica formado por una única corrientealterna o fase.
 Si se cuenta con circuitos quepresentan cargas balanceadasel procedimiento de calculo y medición se
simplificaporquelos valores devoltajey corrientevan a ser iguales en las tres cargas
 Los circuitos presentan potencias sin importar el tipo de carga que tengan, aunque no siempre se
puede encontrar todos los tipos depotencias con cargas distintas
 Vemos que para una conexión en delta la corrientees sumamente mayor aproximadamente tres
veces más que en la conexión estrella,esto se debe a que carga lellega una tensión igual a la tensión
de línea 𝑉𝐿 , mientras que en una conexión estrella solo llega a cada cargaun valor detensión igual a
𝑉𝐿/√3, además una conexión estrella la corrientede línea 𝐼 𝐿 es igual a la corrientede fase 𝐼𝑓, mientras
que en una conexión en delta la corrientede línea 𝐼 𝐿 𝑒𝑠 √3𝐼𝑓
 El factor de potencia de los motores monofásicos es pobre en relación a los motores trifásicos
equivalentes.
 Si el circuito presenta cargas netamente capacitivaso inductivassolo seobtienes potencias aparentes
ya que con este tipo de cargas no se tiene una parte real
 Se concluye que el uso de banco de condensadores se conecta siempre en paralelo, así mismo a mayor
capacitancia, menor resistencia, ello se refleja en mayor corriente ypor ende mayor potencia, entonces
se han de ocupar condensadores de diferentes capacitancias para diferentes potencias y usos.
 El sistema trifásico presenta una seriede ventajas como son la economía de sus líneas detransporte
de energía (hilos más finos queen una línea monofásica equivalente) y de
los transformadores utilizados,así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente
motores, a los que la línea trifásicaalimenta con potencia constante y no pulsada,como en el caso de
la línea monofásica.
 La trifásicaseusa mucho en industrias,dondelas máquinasfuncionan con motores para esta tensión
 Una alimentación monofásicapuedeobtenerse de los circuitostrifásicospero trifásicano puede
obtenerse de un motor monofásico.
 El factor de potencia de los motores monofásicos es pobre en relación a los motores trifásicos
equivalentes.
 Los sistemas trifásicos pueden balancear cargas.Las líneas trifásicastepermiten ampliar la capacidad
de carga (como motores, maquinas,iluminación y otros) que generas balanceando sus líneas,así el
consumo por línea es menor.