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Guía de Laboratorio de Electrotecnia
Práctica Nro. 10
PRÁCTICA Nro. 10
MEDICIÓN DE POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA
EN SISTEMAS TRIFÁSICOS DESBALANCEADOS.
INSTALACIONES ELÉCTRICAS.
A. OBJETIVOS:
1.
Determinar en forma teórica y experimentalmente; las relaciones entre las corrientes de
fase de las impedancias y la corriente en el neutro, para una carga trifásica resistiva
desbalanceada y conectada en estrella, alimentada por un sistema trifásico tetrafilar ó 4
hilos.
2.
Determinar en forma teórica y experimentalmente; la influencia de la conexión a tierra del
neutro de una carga resistiva desbalanceada, sobre los valores de corriente y voltaje de la
carga.
3.
Determinar en forma teórica y experimentalmente; la potencia consumida por una carga
trifásica desbalanceada.
4.
Realizar las conexiones eléctricas de circuito de alumbrado con Lámparas incandescentes
en paralelo y en serie.
5.
Realizar las conexiones eléctricas de un interruptor simple y de tres vías.
6.
Realizar las conexiones eléctricas de circuito de tomacorriente dobles.
7.
Realizar las conexiones eléctricas de circuito de timbre y pulsador.
B. PRE-LABORATORIO:
Estudiar e investigar lo siguiente:
1.
Sistemas trifásicos desbalanceados.
2.
Investigar en la norma COVENIN 200: Código Eléctrico Nacional (CEN), la puesta a
tierra del neutro de un sistema eléctrico en lo referente a los tipos de conductores y sus
dimensiones.
3.
Demostrar el método del desplazamiento de neutro.
4.
Diseñar un circuito trifásico tetrafilar ó 4 hilos resistivo en estrella con:
a) Desbalanceo de corrientes, cuando el neutro de la carga se conecta al neutro de la
fuente. Utilizar como carga Lámparas incandescentes de 120 V, potencia de 100, 60
y 40 W.
b) Un interruptor para conectar y desconectar el neutro de la carga al neutro de la
fuente. Determinar previamente la corriente nominal por el interruptor, es decir la
corriente de neutro.
c) Especificar los instrumentos para medir las corrientes de fase en cada una de las
impedancias y en el neutro, los voltajes de línea, los voltajes de fase de cada
Lámpara, y la potencia trifásica.
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d) Determinar analíticamente: corrientes y voltajes de fase en cada impedancia y la
potencia trifásica.
e) Para el circuito con neutro aislado, determinar la diferencia de potencial entre el
neutro de la carga y el neutro de la fuente.
5.
Estudiar el principio de funcionamiento de las Lámparas incandescentes, fluorescentes,
interruptor, tomacorriente, timbre y pulsador.
IMPORTANTE: Todos los cálculos de los diseños anteriores deben estar contenidos dentro de
las “Actividades de Laboratorio” donde ello se indica, y las tablas con los “Valores Teóricos”
deben de estar debidamente llenas, antes de comenzar los montajes y las actividades propias del
Laboratorio.
NOTA: Se debe tomar en cuenta los parámetros limitantes de la fuente, de los componentes y
de los instrumentos y equipos de medición para el diseño de los diferentes circuitos.
C. ACTIVIDADES DE LABORATORIO:
MONTAJE 1: Armar el circuito resistivo desbalanceado con el neutro de la carga conectado al
neutro del sistema o a la tierra del sistema.
Previa revisión y autorización del Técnico ó del Profesor, conecte la fuente y mida:
a) Las corrientes de línea. (IA, IB y IC)
b) La corriente del neutro. (IN)
c) Los voltajes de fase de la fuente. (VAN, VBN y VCN)
d) Los voltajes de fase en cada Lámpara. (VA0, VB0 y VC0)
e) Los voltajes de línea. (VAB, VBC y VCA)
f) El voltaje entre el punto común de las Lámparas “0” y el neutro de la fuente “N”.
(V0N)
g) La lectura de los tres vatímetros (LW1, LW2 y LW3) y calcular, con la suma de cada una
de ellas, la potencia activa trifásica.
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Desconectar la fuente trifásica e interrumpir la conexión del neutro de la carga al neutro del
sistema. Repita las mediciones anteriores.
NOTA: Por ser un sistema trifásico desbalanceado, las bobinas de voltaje de los
Vatímetros de deben conectar al punto común de la carga y “NO” al neutro de la fuente.
REALIZAR AQUÍ LOS CÁLCULOS, PARA LUEGO PODER LLENAR
LA TABLA CON LOS VALORES TEÓRICOS
Con el neutro conectado
Teóricos
Experimentales
Sin el neutro conectado
Teóricos
Experimentales
IA
IB
IC
IN
VAN
VBN
VCN
VA0
VB0
VC0
VAB
VBC
VCA
V0N
LW1
LW2
LW3
P3Ø
Q3Ø
S3Ø
f.p.
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ACTIVIDAD 1: En el tablero de instalaciones eléctricas, realizar el montaje de dos Lámparas
incandescentes conectadas en paralelo y probar su funcionamiento. Identificar la fase (F) y el
neutro (N). Desconecte una Lámpara, que observa.
ACTIVIDAD 2: En el tablero de instalaciones eléctricas, realizar el montaje de dos Lámparas
incandescentes conectadas en serie y probar su funcionamiento. Desconecte una Lámpara, que
observa.
ACTIVIDAD 3: En el tablero de instalaciones eléctricas, realizar el montaje de una Lámpara
incandescente con dos interruptores conectados en paralelo. Accione cada interruptor por
separado, que observa.
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ACTIVIDAD 4: En el tablero de instalaciones eléctricas, realizar el montaje de un interruptor
de tres vías y probar su funcionamiento.
ACTIVIDAD 5: En el tablero de instalaciones eléctricas, realizar el montaje de dos
tomacorrientes dobles y probar su funcionamiento.
ACTIVIDAD 6: En el tablero de instalaciones eléctricas, realizar el montaje de un timbre y
pulsador.
D. POST-LABORATORIO:
CÁLCULOS:
1.
Calcular la potencia trifásica como la suma de los productos de la corriente de fase por el
voltaje de fase y compararla con los valores teóricos y los experimentales.
2.
Dibujar el diagrama fasorial del circuito trifásico resistivo desbalanceado, con el neutro de
la carga conectado al neutro de la fuente, en donde aparezcan los valores teóricos y
experimentales de las corrientes de línea y de fase, y los voltajes de línea y de fase.
3.
Dibujar el diagrama fasorial del circuito trifásico resistivo desbalanceado, con el neutro de
la carga desconectado al neutro de la fuente, en donde aparezcan los valores teóricos y
experimentales de las corrientes de línea y de fase, y los voltajes de línea y de fase.
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CUESTIONARIO:
1.
El Código Eléctrico Nacional (CEN) establece la obligatoriedad de conectar a tierra el
neutro de la acometida de una instalación eléctrica. Enumere y explique dos razones que
justifiquen esta norma.
2.
Describir la influencia del neutro aislado o conectado a tierra sobre: a) Los voltajes de
carga trifásica resistiva desbalanceada; b) Los voltajes de cargas trifásicas balanceadas; c)
Los voltajes de cargas trifásicas balanceadas; c) Los voltajes de cargas trifásicas
capacitivas desbalanceadas.
3.
¿Cuál es la diferencia porcentual entre el valor teórico y el experimental de la potencia
trifásica en: a) Circuito con neutro aislado. b) Circuito con neutro conectado a tierra.
Razone los resultados.
4.
¿Cuál es la diferencia porcentual entre el valor teórico y el experimental, del voltaje entre
el neutro aislado de la carga y tierra? Justifique su respuesta.
5.
El Código Eléctrico Nacional (CEN) prohíbe colocar fusibles en el neutro de los sistemas
eléctricos. Enumere y explique dos razones que justifiquen esta norma.
6.
¿Cuál es la diferencia porcentual entre el neutro de la fuente y el borne del la tierra?
¿Considera correcto este valor? Razone su respuesta.
7.
¿Considera usted que San Cristóbal se comporta como una carga trifásica balanceada o
desbalanceada? Justifique su respuesta.
8.
¿Qué es más conveniente para los sistemas de energía eléctrica las cargas trifásicas
balanceadas o desbalanceadas? Justifique su respuesta.
9.
¿Cuáles sería el procedimiento a seguir para balancear un sistema de cargas
desbalanceadas? Justifique su respuesta.
10. ¿Cuál es la corriente permisible en conductores monopolares de cobre con aislante TW, de
los calibres: 12, 10, 8, 6, 4, 2, 1/0, 2/0, 3/0, 4/0 AWG, y 250, 300, 350, 500, 750 MCM?
11. ¿Cuál es la corriente permisible en conductores monopolares de cobre con aislante TTU de
los calibres: 12, 10, 8, 6, 4, 2, 1/0, 2/0, 3/0, 4/0 AWG, y 250, 300, 350, 500, 750 MCM?
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