MEDIDA DE LA ENERGIA EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Objetivos:

- Analizar y verificar la forma de medir la energía en circuitos monofásicos de corriente alterna.

- Encontrar la potencia eléctrica instalada a partir de la lectura de energía eléctrica.

Elementos a utilizar:

a) 01 Vatímetro analógico monofásico de 0-250 V, 5amp. Clase 0.5.

b) 01 Medidor de energía de 220 V de 5 amp.

c) 06 focos de 100 W c/u.

d) 02 Multímetros digitales.

e) 01 Cronómetro.

CUADROS

Tabla1

N° N° Focos A (amp) W (watts) t (s) Eexp = P * t # vueltas E (watts*seg)

231V 1 2 0.73 167 41.9 6997.3 1 6857.14

230V 2 3 0.99 230 61.0 14030 2 13714.29

230V 3 4 1.43 330 62.0 20460 3 20571.43

230V 4 5 1.87 430 65.0 27950 4 27428.57

229V 5 6 2.31 531 65.0 34515 5 34285.71

Cuestionario

a) Explicar el principio de funcionamiento del medidor de energía monofásico utilizado en la experiencia.

Los contadores se conectan de manera similar a como lo hace un vatímetro, pues como ellos, posee una bobina amperimétrica y otra voltimétrica. La imagen muestra el esquema interno de un vatímetro.

Esquema interno de un vatímetro.

De aquí en adelante mostraremos el esquema simplificado tal y como se ve en la imagen inferior.

Conexionado de los bornes de un contador monofásico.

Puede verse como el aparato tiene seis terminales de conexión y sus correspondientes puentes para la bobina voltimétrica.

Si la instalación consumiera una elevada corriente, entonces la alimentación a la bobina amperimétrica se haría a través de un transformador de intensidad.

Conexionado de contador monofásico con transformador de intensidad.

b) ¿Qué influencia tiene una carga inductiva en el registro del medidor de energía utilizado (KWH)? Explique.

• Las cargas inductivas, tales como; transformadores, motores de inducción y, en general, cualquier tipo de inductancia (tal como las que acompañan a las lámparas fluorescentes) generan potencia inductiva con la intensidad retrasada respecto a la tensión.

• Una carga inductiva en el registro del medidor de energía, es necesario primero entender el concepto de factor de potencia. Es un indicador cualitativo y cuantitativo del correcto aprovechamiento de la energía eléctrica. También podemos decir, el factor de potencia es un término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha convertido en trabajo.

Existen 3 tipos de potencias: Potencia Activa. Los diferentes dispositivos eléctricos convierten energía eléctrica en otras formas de energía como: mecánica, lumínica, térmica, química, entre otras. Esta energía corresponde a la energía útil o potencia activa o simplemente potencia, similar a la consumida por una resistencia. Expresada en watts.

P=V*I*cosϕ

Potencia Reactiva. Los motores, transformadores y en general todos los dispositivos eléctricos que hacen uso del efecto de un campo electromagnético, requieren potencia activa para efectuar un trabajo útil, mientras que la potencia reactiva es utilizada para la generación del campo magnético, almacenaje de campo eléctrico que en sí, no produce ningún trabajo. La potencia reactiva esta 90° desfasada de la potencia activa. Esta potencia es expresada en volts-amperes reactivos (VAR).

Q=V*I*senφ

Potencia Aparente. Es la que resulta de considerar la tensión aplicada al consumo de la corriente que éste demanda. Es también la resultante de la suma de los vectores de la potencia activa y la potencia reactiva. Esta potencia es expresada en volts-amperes (VA).

S=V*I=√(P^2+Q^2 )

El factor de potencia (fp) es la relación entre las potencias activa (P) y aparente (S) si las corrientes y tensiones son señales sinusoidales. Si estas son señales perfectamente sinusoidales el factor de potencia será igual al cos φ, o bien el coseno del ángulo que forman los favores de la corriente y la tensión, designándose en este caso como cos φ el valor de dicho ángulo.

c) ¿Qué influencia tiene una carga capacitiva en el registro del medidor de energía utilizado (KWH)? Explique.

• Las cargas capacitivas, tales como bancos de condensadores o cables enterrados, generan potencia capacitiva con la intensidad adelantada respecto a la tensión.

• En un circuito puramente capacitivo la corriente va adelantada 90 ° respecto de la tensión. En las cargas capacitivas como los condensadores,

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