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. Página 1 de 6 Guía de Laboratorio de Electrotecnia Práctica Nro. 10 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. Página 2 de 6 Guía de Laboratorio de Electrotecnia Práctica Nro. 10 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. Página 3 de 6 Guía de Laboratorio de Electrotecnia Práctica Nro. 10 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. Página 4 de 6 Guía de Laboratorio de Electrotecnia Práctica Nro. 10 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. Página 5 de 6 Guía de Laboratorio de Electrotecnia Práctica Nro. 10 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? Página 6 de 6
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