Medición de la potencia activa trifásica con el método de dos vatímetros

Objeto del ensayo: Consiste en aplicar el método bivatimetro o de Aron, para determinar la potencia activa
trifásica transferida de fuente a la carga. Para este ultimo consideramos tres casos: resistiva, capacitiva y muy
inductiva. Se tratara de disponer un sistema de tensión equilibrado y simétrico como así también de carga
equilibrada. Ello facilitara el trazado de los diagramas vectoriales correspondientes a los tres tipos de cargas,
pero no es una condición del método.
Programa de ensayo: 1) Mantener constante U y F, 2) Variar el tipo de carga, 3) Medir tensiones e
intensidades de fase y de línea, y las lecturas de los vatímetros, 4) Calcular la potencia activa total, el cos y
el ángulo , 5) Representar los diagramas de tensiones e intensidades de fase y de líneas respetando el ángulo
y acotando los ángulos y entre las tensiones e intensidades aplicadas a los dos vatímetros.
Método a seguir en el ensayo: El primer esquema se utilizará en nuestro caso para carga capacitiva y carga
resistiva.
El segundo esquema se utilizará con carga muy inductiva, y a tal fin se conectará un motor asincrónico
trifásico. La llave inversora que permite medir con un solo vatímetro, tiene la ventaja que permite evitar que la
elevada corriente de arranque del motor recorra los circuitos votimétricos.
El tercer esquema con transformadores de intensidad se aplican cuando la corriente a medir supera el alcance
de los amperímetros y circuitos de intensidad de los vatímetros.
Mediante el método biwattímetrico se obtiene la potencia activa total o trifásica sumando algebraicamente las
lecturas de los dos wattímetros. Cuando una de las lecturas resultará negativa, se deberá restar la menor de la
mayor. Sí las conexiones están bien realizadas, y se respeta la secuencia de la red, el orden (R, S, T), la
diferencia de potencia dará un saldo positivo.
A fin de determinar el factor de potencia y el ángulo para trazar los diagramas vectoriales, recurrimos a la
expresión generalizada de la potencia trifásica.
"
Siendo U e I valores de línea. Este cálculo es posible para los sistemas de tensiones y cargas razonablemente
equilibradas y simétricas.
Esquema de conexiones:
1
En la práctica se puede utilizar una llave conmutadora que permite el método biwattímetrico disponiendo de
un solo vatímetro y además proteger a los circuitos de intensidad de corriente elevada como las que consumen
los motores asincrónicos en el momento del arranque.
2
Elementos Empleados: Tres amperímetros, Un voltímetro, Una llave inversora para el circuito de intensidad,
Dos vatímetros, Una carga resistiva, Una carga capacitiva y una muy inductiva (motor asincrónico) y tres
transformadores de intensidad.
Cuadro de valores:
Representaciones: Utilizando escalas adecuadas, se representaran los diagramas de tensiones e intensidades
de fase y de línea medidas en la experiencia con los tres tipos de carga acotando el ángulo para cada carga,
y además acotando los ángulos y entre las tensiones e intensidades aplicadas a los dos vatímetros.
Carga capacitiva.
= 90°
= 120°
= 60°
Considerando:
U1−3 = U2−3 = 1V
I1 = I2 = I3 = 1A
3
P1−3 = U1−3 * I1 * cos
P1−3 = cos 120° = −0.5
P2−3 = U2−3 * I2 * cos
P1−3 = cos 60° = 0.5
PTRIF. = P1−3 + P2−3 = (−0.5) + 0.5 = 0W
Carga resistiva.
= 0°
= 30°
= −30°
Considerando:
U1−3 = U2−3 = 1V
I1 = I2 = I3 = 1A
P1−3 = U1−3 * I1 * cos
P1−3 = cos 30° = 0.86
P2−3 = U2−3 * I2 * cos
P1−3 = cos (−30°) = 0.86
PTOTAL = P1−3 + P2−3 = 0.86 + 0.86 = 1.72W
Carga muy inductiva.
= −90°
= −60°
= −120°
Considerando:
U1−3 = U2−3 = 1V
I1 = I2 = I3 = 1A
P1−3 = U1−3 * I1 * cos
P1−3 = cos (−60°) = 0.5
4
P2−3 = U2−3 * I2 * cos
P1−3 = cos (−120°) = −0.5
PTRIF. = P1−3 + P2−3 = 0.5 + (−0.5) = 0W
PTRIF. = 3 * U* I * cos
cos = PTRIF / 3 * U* I *
5