Cuestionario Ac.docx

7. CUESTIONARIO 1. En la conexión del vatímetro basta conectar la bobina de corriente como amperímetro (es decir en serie con la carga) y la bobina de tensión como voltímetro. ¿Para la indicación de la aguja del instrumento es necesario considerar la polaridad relativa de sus bobinas? RTA: Si es necesario en ambas magnitudes tener en cuenta la polaridad de las bobinas, en los vatímetros los extremos de las bobinas con la misma polaridad aparecen señaladas con un (*) de forma que la lectura de vatímetro es positiva cuando las terminales están conectadas como se muestra en la figura 1 y esto se debe a que se genera un campo magnético en las bobinas debido a la corriente que circula en ellas, dicho campo genera un par y este es el principio con el que funciona el vatímetro.

Figura 1 Conexión del vatímetro para obtener una lectura adecuada.

2. Cuando se mide la potencia de un sistema trifásico tetrafílar balanceado, ¿se puede emplear un vatímetro monofásico para determinar la potencia total del sistema? RTA: Si se puede utilizar solo un vatímetro ya que la potencia en cualquiera de las fases sería igual, solo bastaría multiplicarla por 3 para obtener la potencia total consumida por el circuito. 3. ¿Difiere en algo la conexión del vatímetro para un sistema trifásico trifilar con respecto al sistema trifásico tetrafilar? RTA: Si hay diferencia en la conexión, ya que como se puede ver en las figuras 2, para sistemas trifásicos con cuatro hilos se deben conectar 3 vatímetros, cada uno de ellos conectados al neutro del sistema y cada una de sus bobinas de corriente conectadas a cada carga, mientras como se observa en la figura 3, para un sistema de tres hilos, los neutros no están conectados entre si, y cada una de las cargas esta conectada a su correspondiente fase.

Figura 2 Medición de potencia en sistema trifásico tetrafilar.

Figura 3 Medición de potencia en sistema trifásico trifilar.

4. ¿En que consiste la conexión Aron para la medición de potencia en cargas trifásicas balanceadas y desbalanceadas en sistemas trifásicos trifilares? RTA: Consiste en intercalar dos vatímetros, conectados a la carga por conductores de línea, y los sistemas voltimétricos a un punto común sobre el tercer conductor como se muestra en la figura 4.

Figura 4 Conexión de Aron para la medición de potencia en un sistema trifásico.

La indicación de un vatímetro es igual al producto de los valores eficaces de la tensión aplicada a su sistema voltimétrico, por la corriente que circula por su sistema amperímetro, por el coseno del ángulo de desfase. Sabiendo que la potencia que mide cada vatímetro es igual a: ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ 𝑊1 = ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ 𝑈𝑟𝑠 ∗ ⃑⃑𝐼⃑𝑟 𝑦 ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ 𝑊3 = ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ 𝑈𝑡𝑠 ∗ 𝐼⃑⃑𝑡 ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ + 𝑊3 ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ = (𝑈 ⃑⃑⃑⃑𝑟 − ⃑⃑⃑⃑ ⃑⃑⃑⃑𝑡 − ⃑⃑⃑⃑ 𝑊1 𝑈𝑠 ) ∗ ⃑⃑𝐼⃑𝑟 + (𝑈 𝑈𝑠 ) ∗ 𝐼⃑⃑𝑡 ⃑⃑𝐼𝑠 + ⃑⃑𝐼𝑡 + ⃑⃑𝐼⃑𝑟 = 0 Y la potencia total consumida por el sistema será: 𝑃 = 𝑊1 + 𝑊3 = 𝑈𝑟 𝐼𝑟 + 𝑈𝑡 𝐼𝑡 + 𝑈𝑠 𝐼𝑠 Como se puede observar de las ecuaciones las mediciones de las fases no indican que la potencia que se está midiendo sea realmente de alguna de las fases, sino que la suma total será la suma algebraica de la potencia trifásica. 5. ¿En que consiste el circuito desfasador que llevan montado los vatímetros para potencia reactiva o varímetros? El circuito de un varímetro está construido del mismo modo que un vatímetro, pero con un circuito interno desplazado 90° el voltaje de línea antes de ser aplicado a la bobina de potencial. 6. Demuestre que el vatímetro se puede emplear como varímetro en la medición en sistemas trifásicos balanceados. Dibuje el esquema de montaje al igual que el diagrama fasorial. RTA: Este método se puede utilizar gracias a la propiedad de desajuste angular de las tensiones simples y compuestas de un sistema trifásico equilibrado en tensiones puesto que para cualquier

tensión simple o compuesta, se dispone de otra tensón ortogonal y en retraso, aunque no de un mismo valor eficaz, y esta como se observa en la figura 5 puede determinarse como: ⃑⃑⃑⃑ 𝑈𝑎 = ⃑⃑⃑⃑ 𝑈𝑏 = ⃑⃑⃑⃑ 𝑈𝑐 =

𝑈𝑏𝑐 √3 𝑈𝑐𝑎 √3 𝑈𝑎𝑏 √3

Figura 5 Diagrama fasorial para medición de potencia Reactiva utilizando un voltímetro

Como se observa en la figura 6, y atendiendo a que se han utilizado tensiones compuestas en vez de simples, el neutro no se utiliza y por tanto no precisa neutro artificial cuando la instalación sea trifilar. Como las tensiones utilizadas son mayores de lo debido, la potencia reactiva corresponderá a: 𝑄=

1 √3

(𝑊𝑎 + 𝑊𝑏 + 𝑊𝑐)

Figura 6 Medición de potencia reactiva con 3 vatímetros