República Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario de Tecnología "Antonio Jose de Sucre"
Extensión San Felpe


Mediciones Eléctricas

Medición de Potencia Activa Trifásica

Alieska Cambero 

Generalidades

      Potencia: La potencia consumida en un elemento cualquiera de un circuito es la velocidad con que la energía eléctrica es convertida en cualquier otra forma de energía (calor, mecánica, química, etc.) La potencia es la energía eléctrica consumida en la unidad de tiempo.  Los generadores eléctricos generan y entregan potencia aparente. Las máquinas eléctricas consumen esa potencia, es decir, la potencia activa, la transforman en potencia mecánica en el eje de la máquina, y la potencia reactiva, no la consumen, sino que la utilizan para crear su campo magnético.

En un sistema de tres fases es decir trifásico, la potencia es:

Si la carga está conectada en triángulo:

Conclusión

La ecuación de potencia es la misma, independientemente de si la carga está conectada en estrella o en triángulo. Esta expresión de la potencia está deducida partiendo de la base de que las tres tensiones de fase son iguales y están desfasadas entre si un mismo ángulo; además las tres corrientes son iguales entre sí, y están desfasadas un mismo ángulo. Es decir que el sistema es simétrico y equilibrado y es propio de las centrales generadoras, líneas de transporte de energía y las

estaciones y subestaciones de transformación.

 MEDICIÓN DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA

LÍNEA MONOFÁSICA

 Medición de potencia activa

La potencia activa en líneas monofásicas se mide con un vatímetro según se indica en los circuitos siguientes:

Dependiendo del valor de Zc se colocará antes o después la bobina voltimétrica respecto de la amperométrica según se analizó para corriente continua en el método de medición de resistencia y potencia por el método voltíme tro y amperímetro. En CA la Z de la carga se compara con la Z de la bobina voltimétrica del vatímetro; y en CC la R de la Carga se compara con la resistencia de la bobina voltimétrica del voltímetro. Se podría utilizar para medir potencia monofásica un voltímetro, un amperímetro y un cosfímetro. Pac =U.I.cos j . La medición resulta ser indirecta y poco precisa ya que debemos leer tres instrumentos cometiendo en cada caso los errores sistemáticos del método

(propagación del error) y accidentales, ade más la sensibilidad de cada uno de ellos, que es distinta, aparece una imprecisión igual o mayor que si usamos un vatímetro solamente. Agregamos que el costo total de la medida es menor en éste último caso, pues usamos un solo instrumento.

Jose Peréz

LÍNEA TRIFÁSICA

 Medición de potencia activa

Las líneas trifásicas pueden clasificarse en:

Líneas Tetrafilares : Cuatro hilos (tres fases y neutro).

Teorema de Blondel: “La potencia en un circuito de n conductores se puede medir con n vatímetros de modo tal que cada uno tenga su bobina de intensidad en uno de los n conductores y la bobina de tensión esté entre cada conductor y un punto en común”.

Líneas Trifilares (Sin neutro)

Medición con tres vatímetros : Neutro Artificial

Medición con dos vatímetros : Método de Aron

Medición de Potencia con tres vatímetros : Neutro Artificial

La forma más simple de medir potencia activa en sistemas trifásicos sin neutro, hace usos de 3 vatímetros gemelos que se conectan formando una estrella, por lo que convergen sus circuitos voltimétricos a un punto único llamado neutro artificial o ficticio. Justificación: siendo los 3 vatímetros iguales, sus circuitos voltimétricos tomarán iguales intensidades, pero desfasadas entre sí 120º, de modo que en el punto de unión, centro de estrella, las tres corrientes se compensarán totalmente, dando resultante nula, no se requiere conductor de retorno al generador como lo haría el conductor neutro. Conectamos los tres vatímetros según indica la figura siguiente:

La potencia media total entregada a la carga trifásica durante un intervalo T es:

La potencia media total medida por los tres vatímetros es:

En cualquier condición siempre se cumple:

La expresión (1) se puede escribir:

Entonces:

Si las impedancias de las ramas voltimétricas de los tres vatímetros son iguales (vatímetros gemelos), la unión en estrella forma un neutro artificial, ya que cumple con su definición. Neutro: cuando las tensiones desde el nodo hacia cada línea es la misma (en módulo) y desfasada 120º.

Conclusión: 

Tres vatímetros miden la potencia de la carga independientemente del equilibrio de corrientes, de la simetría de las tensiones, de la forma de onda de ambos parámetros y del pote ncial del punto “O”. Esto indica que no necesariamente las impedancias de las bobinas voltimétricas de los vatímetros deben ser iguales cuando se emplea el circuito visto. A su vez también es válido el método aunque la carga esté conectada en estrella o en triángulo, ya que si se reduce el triángulo a estrella se verifica lo enunciado.

Rafael Mota

Medición de potencia con dos vatímetros: Método de Aron

Se puede medir potencia activa trifásica con dos vatímetros cuando el sistema no tiene neutro, es decir que es trifilar. Se utiliza el circuito de la figura siguiente donde el punto común de los dos vatímetros es la fase T, por ejemplo.

FORMAS DE CONEXIÓN Y PRECAUCIONES EN MEDICIONES CON

VATÍMETRO

Generalmente en un vatímetro de precisión la d.d.p. admitida entre las bobinas de intensidad y de tensión es de 100v a 120v. Si se sobrepasa éste valor pueden originarse desviaciones de la aguja por fenómenos de cargas electrostáticas y en consecuencia errores en la medida. Además, el instrumento puede romperse debido alas altas tensiones, en el caso que éstas produzcan una perforación del aislamiento de las bobinas. Esto oc urrirá si en lugar de

invertir la bobina amperométrica se invirtiera la voltimétrica, veamos un ejemplo:

en el punto 1 hay 379v, en 2 hay 0v, hay una d.d.p. de 379v en un espacio muy pequeño. Se puede producir un arco eléctrico entre ambo s puntos y esto rompe el instrumento. Con esto estamos contradiciendo la primera regla de conexión, ya que entre las bobinas de intensidad y de tensión hay una d.d.p. de más de 120v.

Invirtiendo los bornes de la bobina amperométrica Fig. B, en el punto 1 hay 379v, en el 2, 380v, en 3 hay 375v, en 4 hay 379v y en 5 380v. Entre los puntos más próximos (1 y 2)  hay una d.d.p. de 1 Volt y entre 2 y 4, habrá 4 Volts, entonces nunca habrá problemas. Cuando la tensión del circuito es baja (menos de 100v), es ind istinto invertir una u otra bobina. En la práctica se suele invertir la bobina de tensión teniendo en cuenta que maneja menos corriente que la amperométrica y no tenemos que cortar el servicio (no abrimos el circuito de carga).

Medición de Potencia en Sistemas Eléctricos from Steven De La Cruz