Prácticas de circuitos

Medida de potencia

Los vatímetros son aparatos que indican el producto vi de la tensión e intensidad de sus dos bobinas (voltimétrica y amperimétrica respectivamente). Si ese producto varía rápidamente, el vatímetro indica su valor medio. Si las ondas de tensión e intensidad son constantes, el valor medio de su producto, la indicación del vatímetro, coincide con la potencia instantánea, que también es constante. Si las ondas son sinusoidales, el valor medio coincide con la potencia activa.

El analizador de redes es un aparato más versátil que el vatímetro, pues una vez conectado sirve para medir valores eficaces de tensiones e intensidades, potencias activas y reactivas, y el factor de potencia de multipolos. Pero tiene la limitación de que solo funciona con tensiones sinusoidales superiores a 35 V de valor eficaz. En lo que sigue, se supondrá que el analizador de redes está formado por tres vatímetros.

Como el procedimiento de medida con el analizador de redes es más rápido, toda esta práctica se hace con él en lugar de con vatímetros, por lo que todo ser hará con tensiones e intensidades sinusoidales.

Medida de potencia de un dipolo sinusoidal

Comprobamos que se cumple el teorema de la potencia de multipolos para un receptor monofásico:

Conectamos un vatímetro del analizador de redes al dipolo, tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P y Q.

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Ahora conectamos dos vatímetros del analizador de redes al dipolo y medimos P₁ y P₂, y Q₁ y Q₂.

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Comprobamos que se cumple que $P = P_{1} + P_{2}$ y que $Q = Q_{1} + Q_{2}$ .

Medida de la potencia de un tripolo sinusoidal

Un receptor trifásico de tres terminales (tres fases) es un tripolo. Utilizaremos el teorema de la potencia de multipolos para medir sus potencias activa y reactiva.

Conectamos dos vatímetros del analizador de redes al tripolo, tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P = P₁ + P₂ y Q = Q₁ + Q₂.

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Conectamos tres vatímetros del analizador de redes al tripolo, tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P = P₁ + P₂ + P₃ y Q = Q₁ + Q₂ + Q₃.

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La potencia activa total, suma de las que indica cada vatímetro teniendo en cuenta su signo, es la misma medida con cualquiera de las formas anteriores; y lo mismo ocurre con la potencia reactiva.

Medida de la potencia de un cuadripolo sinusoidal

Un receptor trifásico de cuatro terminales (tres fases y neutro) es un cuadripolo. Utilizaremos el teorema de la potencia de multipolos para medir sus potencias activa y reactiva.

Conectamos tres vatímetros del analizador de redes al cuadripolo tomando como referencia de potenciales el terminal 4 (el hilo neutro), tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P = P₁ + P₂ + P₃ y Q = Q₁ + Q₂ + Q₃.

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Volvemos a conectar tres vatímetros del analizador de redes al cuadripolo pero ahora tomamos como origen de potenciales el terminal 3 (la fase T), tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P = P₁ + P₂ + P₃ y Q = Q₁ + Q₂ + Q₃.

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La potencia activa total, suma de las que indica cada vatímetro teniendo en cuenta su signo, es la misma medida con cualquiera de las formas anteriores; y lo mismo ocurre con la potencia reactiva.

Medida de la potencia de un receptor trifásico en estrella y en triángulo

En el apartado anterior, Medida de la potencia de un tripolo sinusoidal, se midió la potencia que absorbe un receptor trifásico equilibrado en estrella, $P_{Y}$ . Aquí se medirá la potencia del mismo receptor conectado en triángulo, $P_{Δ}$ .

Conectamos tres vatímetros del analizador de redes al cuadripolo tomando como referencia de potenciales otro punto cualquiera, tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P = P₁ + P₂ + P₃ y Q = Q₁ + Q₂ + Q₃.

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Comprobamos que $P_{Δ} = 3 P_{Y}$ ; y que $Q_{Δ} = 3 Q_{Y}$ .

R E C U E R D A

Si los vatímetros se conectan según el teorema de la potencia de multipolos, la potencia que absorbe el multipolo es siempre la suma de las indicaciones de todos los vatímetros (teniendo en cuenta también el signo de esa potencia).

Tres impedancias iguales conectadas en triángulo absorben tres veces más potencia que si se conectan en estrella al mismo sistema trifásico: $P_{Δ} = 3 P_{Y}$ ; y $Q_{Δ} = 3 Q_{Y}$ .

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Si ese producto varía rápidamente, el vatímetro indica su valor medio. Si las ondas de tensión e intensidad son constantes, el valor medio de su producto, la indicación del vatímetro, coincide con la potencia instantánea, que también es constante. Si las ondas son sinusoidales, el valor medio coincide con la potencia activa. El analizador de redes es un aparato más versátil que el vatímetro, pues una vez conectado sirve para medir valores eficaces de tensiones e intensidades, potencias activas y reactivas, y el factor de potencia de multipolos. Pero tiene la limitación de que solo funciona con tensiones sinusoidales superiores a 35 V de valor eficaz. En lo que sigue, se supondrá que el analizador de redes está formado por tres vatímetros. Como el procedimiento de medida con el analizador de redes es más rápido, toda esta práctica se hace con él en lugar de con vatímetros, por lo que todo ser hará con tensiones e intensidades sinusoidales. Medida de potencia de un dipolo sinusoidal Comprobamos que se cumple el teorema de la potencia de multipolos para un receptor monofásico: Conectamos un vatímetro del analizador de redes al dipolo, tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P y Q. Ver Ocultar Ahora conectamos dos vatímetros del analizador de redes al dipolo y medimos P₁ y P₂, y Q₁ y Q₂. Ver Ocultar Comprobamos que se cumple que $P = P_{1} + P_{2}$ y que $Q = Q_{1} + Q_{2}$ . Medida de la potencia de un tripolo sinusoidal Un receptor trifásico de tres terminales (tres fases) es un tripolo. Utilizaremos el teorema de la potencia de multipolos para medir sus potencias activa y reactiva. Conectamos dos vatímetros del analizador de redes al tripolo, tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P = P₁ + P₂ y Q = Q₁ + Q₂. Ver Ocultar Conectamos tres vatímetros del analizador de redes al tripolo, tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P = P₁ + P₂ + P₃ y Q = Q₁ + Q₂ + Q₃. Ver Ocultar La potencia activa total, suma de las que indica cada vatímetro teniendo en cuenta su signo, es la misma medida con cualquiera de las formas anteriores; y lo mismo ocurre con la potencia reactiva. Medida de la potencia de un cuadripolo sinusoidal Un receptor trifásico de cuatro terminales (tres fases y neutro) es un cuadripolo. Utilizaremos el teorema de la potencia de multipolos para medir sus potencias activa y reactiva. Conectamos tres vatímetros del analizador de redes al cuadripolo tomando como referencia de potenciales el terminal 4 (el hilo neutro), tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P = P₁ + P₂ + P₃ y Q = Q₁ + Q₂ + Q₃. Ver Ocultar Volvemos a conectar tres vatímetros del analizador de redes al cuadripolo pero ahora tomamos como origen de potenciales el terminal 3 (la fase T), tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P = P₁ + P₂ + P₃ y Q = Q₁ + Q₂ + Q₃. Ver Ocultar La potencia activa total, suma de las que indica cada vatímetro teniendo en cuenta su signo, es la misma medida con cualquiera de las formas anteriores; y lo mismo ocurre con la potencia reactiva. Medida de la potencia de un receptor trifásico en estrella y en triángulo En el apartado anterior, Medida de la potencia de un tripolo sinusoidal, se midió la potencia que absorbe un receptor trifásico equilibrado en estrella, $P_{Y}$ . Aquí se medirá la potencia del mismo receptor conectado en triángulo, $P_{Δ}$ . Conectamos tres vatímetros del analizador de redes al cuadripolo tomando como referencia de potenciales otro punto cualquiera, tal y como se muestra en el siguiente esquema, y medimos P = P₁ + P₂ + P₃ y Q = Q₁ + Q₂ + Q₃. Ver Ocultar Comprobamos que $P_{Δ} = 3 P_{Y}$ ; y que $Q_{Δ} = 3 Q_{Y}$ . R E C U E R D A Si los vatímetros se conectan según el teorema de la potencia de multipolos, la potencia que absorbe el multipolo es siempre la suma de las indicaciones de todos los vatímetros (teniendo en cuenta también el signo de esa potencia). Tres impedancias iguales conectadas en triángulo absorben tres veces más potencia que si se conectan en estrella al mismo sistema trifásico: $P_{Δ} = 3 P_{Y}$ ; y $Q_{Δ} = 3 Q_{Y}$ . Retroceder

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